基于BIM+VR技术的施工质量教育系统应用

2019-07-01刘著群

城市建筑空间 2019年5期

刘著群，曹峰，张珍

（湖南省第六工程有限公司，湖南长沙 410015）

1 BIM+VR技术

建筑工程管理长期面临着工期紧张、工程复杂、协作困难等问题，应用BIM技术进行项目管理，有助于各施工部门间的沟通，加强工程质量、成本及安全管理，从而降低工程复杂度，缩短工期，加速资金周转。VR（虚拟现实）仿真技术具有多感知性、存在感、交互性、自主性等特点。通过VR头盔及操作杆，将体验者的视觉系统和运动感知系统联系起来，体验效果更加逼真。利用VR沉浸式体验，可加强具象性和交互功能，大大提升BIM的应用效果。在BIM三维模型基础上，加强了可视性和具象性，通过构建虚拟展示，为使用者提供交互性设计和可视化印象。因此，在工程中施工推广BIM+VR技术，能给人一种生动的感观体验。

2 施工质量样板

目前，建筑工程样板展示区一般包括主体结构、砌体抹灰、楼梯、厨卫、给排水、屋面、电器预埋、砌体、钢筋、剪力墙等。各样板的质量因工人技术水平和管理水平的高低而不同，并且样板虽然具有可吊运、可重复使用等特点，但实际上不够便捷。

3 BIM+VR的施工质量教育体系

BIM+VR集两者之优势，同时弥补各自缺陷，加速推进建筑行业转型升级。系统化的BIM平台不但可将建筑过程信息化、三维化，同时也可加强项目管理能力。VR在BIM的三维模型基础上，加强了BIM的可视性和具象性。目前VR在建筑行业的主要应用是项目观摩展示，当工程施工现场不便观摩时，可通过VR替代，同时可通过增强式VR体验到在实地现场观摩不到的直观效果。

除了基本的观摩展示，VR还具有工程教育意义。针对复杂施工工艺和施工流程，建立实体的观摩区成本较高，占用空间大。而在VR虚拟场景中进行复杂施工场景的模拟，便可轻而易举地解决以上问题。工人可以戴上头盔，在虚拟场景中学习施工工艺，把握质量控制要点，进而按照指定流程进行复杂施工的模拟训练及成绩考核。

文章提出建立BIM+VR的施工质量教育系统，根据项目特点确定施工质量样板，进行各质量样板使用功能方案策划，利用实际参数建立模块化BIM模型，导入UE4引擎，完成策划中各功能的设置，将获取到的施工流程信息通过数据信息模型绑定到VR中，最终在施工现场应用。BIM+VR的施工质量教育体系是快速提高施工人员施工技术、强化技能的有效途径，也是统一标准、推广新工艺标准的捷径，最终达到提升施工质量的目的（见图1）。

图1 BIM+VR的施工质量教育体系

4 应用实例

将耒阳市纸都实验学校作为应用案例，本项目位于耒阳市京港新城北侧，北临经纬一路，东临顺二北路，西邻规划路，南面靠近城北路，由小学部教学楼、体育馆、初中部教学楼、综合楼、科技楼、食堂、男女学生公寓、教师公寓共10栋建筑组成。其中，男女学生公寓、教师公寓与食堂为框架剪力墙结构，其余建筑均为框架结构。项目整体鸟瞰效果如图2所示。

图2 项目整体鸟瞰

4.1 施工质量样板策划

根据项目特点，选定施工质量样板，制定策划方案确定施工流程工序和质量控制要点，样板包括砌体样板、抹灰样板、钢筋支模架样板、外架脚手架模型、公共卫生间精装样板、屋面样板等。

4.2 模块化BIM模型

根据策划方案，获取模型参数，利用实际参数建立BIM模型，部分BIM模型如图3所示。

图3 模块化BIM模型

4.3 VR功能实现

以砌体样板为例，将BIM模型转化为VR可读取模式导入VR引擎，完成功能的设置、施工流程绑定、数据信息绑定（见图4）。

图4 VR功能设置

4.4 样板展示

项目砌体样板主要展示的工艺流程包括:放线定位、导墙建筑、墙体植筋、构造柱钢筋、砌体砌筑、构造柱支模、构造柱混凝土浇筑等。其中，主要质量控制要点在向用户展示时进行讲解，如墙体植筋要求沿墙高50cm设置2根 6水平拉结筋，每边深入墙内不应小于1m且不小于1/5墙长；马牙槎要求自底向上，先退后进，并沿墙高每隔500mm设2根 6拉结钢筋，每边伸入墙内不小于1m，如图5所示。构造柱支模采用对拉螺杆加固支模体系，螺杆水平间距不大于600mm，竖向间距不大于400mm。为保证混凝土浇筑密实，将一侧模板的顶端做成漏斗状，如图6所示。