基于BIM+VR技術的施工質量教育系統應用

劉著群，曹 峰，張 珍

（湖南省第六工程有限公司，湖南 長沙 410015）

1 BIM+VR技術

建筑工程管理長期面臨著工期緊張、工程復雜、協作困難等問題，應用BIM技術進行項目管理，有助于各施工部門間的溝通，加強工程質量、成本及安全管理，從而降低工程復雜度，縮短工期，加速資金周轉。VR（虛擬現實）仿真技術具有多感知性、存在感、交互性、自主性等特點。通過VR頭盔及操作桿，將體驗者的視覺系統和運動感知系統聯系起來，體驗效果更加逼真。利用VR沉浸式體驗，可加強具象性和交互功能，大大提升BIM的應用效果。在BIM三維模型基礎上，加強了可視性和具象性，通過構建虛擬展示，為使用者提供交互性設計和可視化印象。因此，在工程中施工推廣BIM+VR技術，能給人一種生動的感觀體驗。

2 施工質量樣板

目前，建筑工程樣板展示區一般包括主體結構、砌體抹灰、樓梯、廚衛、給排水、屋面、電器預埋、砌體、鋼筋、剪力墻等。各樣板的質量因工人技術水平和管理水平的高低而不同，并且樣板雖然具有可吊運、可重復使用等特點，但實際上不夠便捷。

3 BIM+VR的施工質量教育體系

BIM+VR集兩者之優勢，同時彌補各自缺陷，加速推進建筑行業轉型升級。系統化的BIM平臺不但可將建筑過程信息化、三維化，同時也可加強項目管理能力。VR在BIM的三維模型基礎上，加強了BIM的可視性和具象性。目前VR在建筑行業的主要應用是項目觀摩展示，當工程施工現場不便觀摩時，可通過VR替代，同時可通過增強式VR體驗到在實地現場觀摩不到的直觀效果。

除了基本的觀摩展示，VR還具有工程教育意義。針對復雜施工工藝和施工流程，建立實體的觀摩區成本較高，占用空間大。而在VR虛擬場景中進行復雜施工場景的模擬，便可輕而易舉地解決以上問題。工人可以戴上頭盔，在虛擬場景中學習施工工藝，把握質量控制要點，進而按照指定流程進行復雜施工的模擬訓練及成績考核。

文章提出建立BIM+VR的施工質量教育系統，根據項目特點確定施工質量樣板，進行各質量樣板使用功能方案策劃，利用實際參數建立模塊化BIM模型，導入UE4引擎，完成策劃中各功能的設置，將獲取到的施工流程信息通過數據信息模型綁定到VR中，最終在施工現場應用。BIM+VR的施工質量教育體系是快速提高施工人員施工技術、強化技能的有效途徑，也是統一標準、推廣新工藝標準的捷徑，最終達到提升施工質量的目的（見圖1）。

圖1 BIM+VR的施工質量教育體系

4 應用實例

將耒陽市紙都實驗學校作為應用案例，本項目位于耒陽市京港新城北側，北臨經緯一路，東臨順二北路，西鄰規劃路，南面靠近城北路，由小學部教學樓、體育館、初中部教學樓、綜合樓、科技樓、食堂、男女學生公寓、教師公寓共10棟建筑組成。其中，男女學生公寓、教師公寓與食堂為框架剪力墻結構，其余建筑均為框架結構。項目整體鳥瞰效果如圖2所示。

圖2 項目整體鳥瞰

4.1 施工質量樣板策劃

根據項目特點，選定施工質量樣板，制定策劃方案確定施工流程工序和質量控制要點，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、公共衛生間精裝樣板、屋面樣板等。

4.2 模塊化BIM模型

根據策劃方案，獲取模型參數，利用實際參數建立BIM模型，部分BIM模型如圖3所示。

圖3 模塊化BIM模型

4.3 VR功能實現

以砌體樣板為例，將BIM模型轉化為VR可讀取模式導入VR引擎，完成功能的設置、施工流程綁定、數據信息綁定（見圖4）。

圖4 VR功能設置

4.4 樣板展示

項目砌體樣板主要展示的工藝流程包括:放線定位、導墻建筑、墻體植筋、構造柱鋼筋、砌體砌筑、構造柱支模、構造柱混凝土澆筑等。其中，主要質量控制要點在向用戶展示時進行講解，如墻體植筋要求沿墻高50cm設置2根 6水平拉結筋，每邊深入墻內不應小于1m且不小于1/5墻長；馬牙槎要求自底向上，先退后進，并沿墻高每隔500mm設2根 6拉結鋼筋，每邊伸入墻內不小于1m，如圖5所示。構造柱支模采用對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。為保證混凝土澆筑密實，將一側模板的頂端做成漏斗狀，如圖6所示。

圖5 墻體植筋

圖6 構造柱支模型

5 結語

綜上所述，本文提出建立BIM+VR施工質量教育系統，有效解決了使用實體樣板用地問題，也克服了實體樣板周轉不便、成本高的難點；同時，該系統還可滿足項目需求變化的要求，最終實現施工質量教育的目的，助推工程質量水平的提升。