基于BIM+VR技術(shù)的施工質(zhì)量教育系統(tǒng)

1  BIM+VR技術(shù)

建筑工程管理長期面臨著工期緊張、工程復(fù)雜、協(xié)作困難等問題，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理有助于協(xié)助各施工部門溝通、加強(qiáng)質(zhì)量、成本、安全管理，從而降低工程復(fù)雜度，縮短工期，加速資金周轉(zhuǎn)。而VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，主要具有多感知性、存在感、交互性、自主性等特點(diǎn)，通過VR頭盔及操作桿將體驗(yàn)者的視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)聯(lián)系起來，體驗(yàn)效果更加逼真。利用VR沉浸式體驗(yàn)，可加強(qiáng)具象性及交互功能，大大提升BIM應(yīng)用效果。在BIM三維模型基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了可視性和具象性，通過構(gòu)建虛擬展示，為使用者提供交互性設(shè)計(jì)和可視化印象。因此，在施工應(yīng)用領(lǐng)域推廣BIM+VR技術(shù)，能給人一種生動(dòng)的感觀體驗(yàn)。

2  施工質(zhì)量樣板

目前建筑工地質(zhì)量樣板展示區(qū)一般有主體結(jié)構(gòu)樣板、砌體抹灰樣板、樓梯樣板、廚衛(wèi)樣板、給排水樣板、屋面樣板、電器預(yù)埋樣板、砌體樣板、鋼筋樣板、剪力墻樣板等樣板展示區(qū)等。樣板的質(zhì)量會(huì)因工人技術(shù)水平和管理水平的高低而不同，并且樣板雖然具有吊運(yùn)便捷，轉(zhuǎn)場方便，可重復(fù)使用的特點(diǎn)，但實(shí)際上由于規(guī)模較大，不夠輕便快捷。

3  BIM+VR的施工質(zhì)量教育體系

BIM+VR集兩者之優(yōu)勢，同時(shí)解決各自痛點(diǎn)，加速推進(jìn)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型。系統(tǒng)化BIM平臺(tái)將建筑過程信息化、三維化，同時(shí)加強(qiáng)項(xiàng)目管理能力。VR在BIM的三維模型基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了可視性和具象性。因此，目前建筑行業(yè)的主要應(yīng)用是項(xiàng)目觀摩展示，當(dāng)工程高處等危險(xiǎn)施工場景不便于項(xiàng)目觀摩時(shí)，可通過VR提供替代性方案，同時(shí)可通過增強(qiáng)式VR體驗(yàn)，達(dá)到現(xiàn)場實(shí)地觀摩所達(dá)不到的直觀效果。

但是除了基本的觀摩展示，VR同樣具有替代性的工程教育意義。針對(duì)復(fù)雜施工藝和施工流程，建立實(shí)體的觀摩區(qū)往往成本較高，占用空間。而在VR虛擬場景中進(jìn)行復(fù)雜施工場景的模擬，便可輕易解決以上痛點(diǎn)問題，具有替代性效果。工人可以戴上頭盔，在虛擬場景中，學(xué)習(xí)工程施工工藝，把握質(zhì)量控制要點(diǎn)，既而按照指定的流程來進(jìn)行復(fù)雜施工的模擬訓(xùn)練以及成績考核。

文章提出建立BIM+VR的施工質(zhì)量教育體系，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)確定施工質(zhì)量樣板，進(jìn)行各質(zhì)量樣板使用功能方案策劃，利用實(shí)際參數(shù)建立模塊化BIM模型，導(dǎo)入U(xiǎn)E4引擎，完成策劃中各功能的設(shè)置，將獲取的施工流程信息通過數(shù)據(jù)信息模型綁定到VR中，最終在施工現(xiàn)場應(yīng)用。BIM+VR的施工質(zhì)量教育體系能快速提高施工人員施工技術(shù)、強(qiáng)化技能的有效途徑，也是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、推廣新工藝標(biāo)準(zhǔn)的捷徑，最終達(dá)到提升施工質(zhì)量的目的，如圖1所示。

圖1 BIM+VR的施工質(zhì)量教育體系

4  應(yīng)用實(shí)例

采用耒陽市紙都實(shí)驗(yàn)學(xué)校做為應(yīng)用案例，本項(xiàng)目位于耒陽市京港新城北側(cè),北臨經(jīng)緯一路，東臨順二北路，西鄰規(guī)劃路，南面靠近城北路。由小學(xué)部教學(xué)樓、體育館、初中部教學(xué)樓、綜合樓、科技樓、食堂、男女學(xué)生、教師公寓共10棟建筑組成，其中男女生、教師公寓與食堂為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其余建筑均為框架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目整體，如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目整體

4.1  施工質(zhì)量樣板策劃

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，選定施工質(zhì)量樣板，制定策劃方案確定施工流程序以及質(zhì)量控制要點(diǎn)，各樣板包括砌體樣板、抹灰樣板、鋼筋支模架樣板、外架腳手架模型、公共衛(wèi)生間精裝樣板、屋面樣板等等。

4.2  模塊化BIM模型

根據(jù)策劃方案，獲取模型參數(shù)，利用實(shí)際參數(shù)建立BIM模型，部分BIM模型，如圖3所示。

砌體樣板 鋼筋支模架樣板

公共衛(wèi)生間精裝樣板 屋面樣板

圖3模塊化BIM模型

4.3  VR功能實(shí)現(xiàn)

以砌體樣板為例，將BIM模型轉(zhuǎn)化為VR可讀取模式導(dǎo)入VR引擎，完成功能的設(shè)置、施工流程綁定、數(shù)據(jù)信息綁定，如圖4所示。

圖4 VR功能設(shè)置

4.4  樣板展示

項(xiàng)目砌體樣板主要展示的工藝流程包括：放線定位、導(dǎo)墻建筑、墻體植筋、構(gòu)造柱鋼筋、砌體砌筑、構(gòu)造柱支模、構(gòu)造柱混凝土澆筑等。其中主要質(zhì)量控制要點(diǎn)，在向用戶展示的時(shí)進(jìn)行了講解，如墻體植筋要求沿墻高50cm設(shè)置2根φ6水平拉結(jié)筋，每邊深入墻內(nèi)不應(yīng)小于1m且不小于1/5墻長；馬牙槎要求自底向上，先退后進(jìn)，并沿墻高每隔500mm，設(shè)2根φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于1m；如圖5所示，構(gòu)造柱支模采用對(duì)拉螺桿加固支模體系，螺桿水平間距不大于600mm，豎向間距不大于400mm。為保證砼澆筑密實(shí)，將一側(cè)模板的頂端做成漏斗狀，如圖6所示。

圖5 墻體植筋

圖6 構(gòu)造柱支模型

5  結(jié)語

綜上所述，本文提出建立BIM+VR施工質(zhì)量教育系統(tǒng)，有效解決了使用實(shí)體樣板占用場地用地的問題，也克服了實(shí)體樣板周轉(zhuǎn)不便、成本高的特點(diǎn)；同時(shí)該系統(tǒng)還可滿足項(xiàng)目不斷深入需求變化的要求。最終實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量教育的目的，助推工程質(zhì)量水平提升。

本文來源：《城市住宅》：http://12-baidu.cn/w/kj/12544.html