宋謹標
(華北水利水電大學 土木工程學院,河南 鄭州 450003)
隨著計算機技術的不斷提升,各行各業(yè)與其相輔相成,建筑業(yè)也不例外。借助計算機的力量,BIM技術不斷革新。在新加坡、日本、美國等發(fā)達國家經(jīng)過20多年的工程應用,BIM技術已被廣泛接納,從中集聚了豐富的理論及工程實踐。國內對BIM技術的應用尚處在革新發(fā)力階段,相關部門越來越重視BIM技術的應用,特別是在體量大的建筑中顯得尤為重要。比如,鳥巢、上海中心、天津117大樓等項目中都應用了BIM技術。再如,14版《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2014)到19版《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)中BIM技術的分值占比有很大提升。但是,隨著建筑物越來越高的同時,結構及功能也隨之而復雜化。這就導致項目信息量變得非常巨大,在此基礎之上,迫切需要引入新的信息技術去解決這一問題,從而實現(xiàn)在建筑全生命周期內的信息管理。因此,BIM與VR技術的結合順應時代的變革登上了舞臺。
1956年,Morton Heiling發(fā)明了3D互動體驗Sensorama系統(tǒng),這是最早的VR原型。VR產(chǎn)生于20世紀80年代,Visual Programming Lab的創(chuàng)始人Jarom Lanier 研發(fā)了自己的VR設備。2014年VR才真正進入市場,起因于Facebook收購了Oculus及VR眼鏡盒子Cardboard。直到2016年,VR技術迎來了大爆炸,如三維模擬及工業(yè)設計等。除此之外,建筑設計企業(yè)也開始著手BIM+VR技術應用的研究。VR技術在英美等發(fā)達國家取得了極大的成果,但側重于設計工具與設計思維。研究成果如表1所示。
表1 國外研究成果
高永剛等[1]在杭州東站項目中成功應用BIM可視化技術解決了工程中的復雜空間關系。石坤[2]設計了一種基于unity引擎的VR虛擬現(xiàn)實室內裝飾APP,利用虛擬現(xiàn)實讓用戶沉浸其中,增加用戶的裝飾體驗感,從很大程度上減少了裝修風險。楊麒麟等[3]提出了一種全新的可視化協(xié)同設計法。這種方法成功應用于地鐵項目的設計階段,并加快了設計階段的進行,進一步壓縮了周期,同時節(jié)約成本,為地鐵站的可視化設計提供了必要參照。呂佰倡[4]將BIM與VR技術優(yōu)勢進行了融合并重新構建了建筑領域的應用流程,這種融合給予了用戶更好的綠色建筑的沉浸感與優(yōu)越感。
BIM+VR在建筑中主要在決策階段、設計階段、施工階段、運營階段應用。
1)決策階段。BIM+VR在決策階段可以進行場地模擬分析、方案比較等方面。具體應用如下:場地概況的分析透徹與否,往往是影響建筑定位的關鍵因素。比如,建筑場地的自然景觀、人文環(huán)境、工程地質以及地形高差變化都是影響建筑設計的潛在因素。傳統(tǒng)的設計方法基本是采用摸瞎行為,設計師也許根本不了解場地概況等情形,無法準確設計出與建筑場地最為匹配的杰作,這就使得BIM+VR的作用尤為突出??偟脕碚f,可以通過可視化技術對復雜空間進行具體而深刻的分析,提高工作效率。氣候、高程差、排水以及地形地貌,人文景觀等的分析給予了BIM+VR技術表演的舞臺。除此之外,BIM+VR技術的引入能更好地與客戶討論需求,而且在選擇方案時能夠快捷分析出最佳。
2)設計階段。與傳統(tǒng)建筑設計相比,BIM+VR擁有無可匹敵的優(yōu)勢。建筑設計在計算機輔助的情形下,可以建立3D模型,但是3D模型的建立需要大量的信息數(shù)據(jù),缺乏專業(yè)的數(shù)據(jù)關聯(lián)與數(shù)據(jù)體現(xiàn),于是就出現(xiàn)一種現(xiàn)狀,經(jīng)過多次反復修改,錯誤不減反增。另一方面,3D模型的建立是外表面的視角,擁有固定的視覺路線。這就導致非設計人員無法直觀感受效果,不能以“迅游”的方式觀察整個項目。在BIM技術的基礎之上融入進VR技術,使得3D模型的展現(xiàn)更為形象生動,不再局限于某些特定的路線進行模型的感知。通過這種方式就實現(xiàn)了建筑和設計人員或客戶的實時交互,提升了可視化體驗。
3)施工階段。應用BIM+VR在施工階段組建正確的施工現(xiàn)場信息是保證完成工程項目的前提,主要包括施工組織安排、臨時設施、機械設備、生活辦公區(qū)域的布置等。除此之外,施工質量的控制是此階段的重中之重,BIM+VR在施工階段的應用主要體現(xiàn)在以下方面:①施工前質量交底:為施工前質量交底給予了溝通手段及載體,使交底簡單直觀,可以可視化了解施工工藝;②施工過程中質量控制:利用VR漫游,將施工工藝及流程呈現(xiàn)出來,使得工人感受施工工藝,提高質量;③安全教育:利用VR虛擬事故發(fā)生,給人最真實的視覺感受,切身體驗安全事故的應急流程;④安全交底:讓作業(yè)人員直接直觀接受技術人員的交底;⑤應急演練:3D仿真滅火體驗;⑥進度控制:利用BIM模型導入VR,調節(jié)資源供應,優(yōu)化進度方案。
4)運營階段。BIM+VR技術相比較于傳統(tǒng)工作流程,數(shù)據(jù)得以保存,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在建筑全生命周期中的完整性,前期建模的數(shù)據(jù)到運營階段可以直接使用,不必重新建模,有效防止信息丟失。在預防災害方面,BIM+VR技術也有著不俗的表現(xiàn)力,不僅可以對可能發(fā)生的災害進行有效預防,也可以快速做出應變處理,以達到降低損失的目的。
隨著計算機功能以及各種模擬軟件的發(fā)展,建筑業(yè)以往出現(xiàn)的問題也會隨之得到解決。2016年,住房城鄉(xiāng)建設部將BIM技術作為五大信息技術之首,并強勢推動與VR等技術的合作,由此可看出BIM+VR是建筑業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
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