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        BIM+VR技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用研究

        2022-04-26 07:07:52宋謹(jǐn)標(biāo)
        四川建材 2022年4期
        關(guān)鍵詞:交底設(shè)計階段可視化

        宋謹(jǐn)標(biāo)

        (華北水利水電大學(xué) 土木工程學(xué)院,河南 鄭州 450003)

        0 前 言

        隨著計算機(jī)技術(shù)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(jī)的力量,BIM技術(shù)不斷革新。在新加坡、日本、美國等發(fā)達(dá)國家經(jīng)過20多年的工程應(yīng)用,BIM技術(shù)已被廣泛接納,從中集聚了豐富的理論及工程實(shí)踐。國內(nèi)對BIM技術(shù)的應(yīng)用尚處在革新發(fā)力階段,相關(guān)部門越來越重視BIM技術(shù)的應(yīng)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(xiàng)目中都應(yīng)用了BIM技術(shù)。再如,14版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50378—2014)到19版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50378—2019)中BIM技術(shù)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(jié)構(gòu)及功能也隨之而復(fù)雜化。這就導(dǎo)致項(xiàng)目信息量變得非常巨大,在此基礎(chǔ)之上,迫切需要引入新的信息技術(shù)去解決這一問題,從而實(shí)現(xiàn)在建筑全生命周期內(nèi)的信息管理。因此,BIM與VR技術(shù)的結(jié)合順應(yīng)時代的變革登上了舞臺。

        1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)

        1956年,Morton Heiling發(fā)明了3D互動體驗(yàn)Sensorama系統(tǒng),這是最早的VR原型。VR產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代,Visual Programming Lab的創(chuàng)始人Jarom Lanier 研發(fā)了自己的VR設(shè)備。2014年VR才真正進(jìn)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(shù)迎來了大爆炸,如三維模擬及工業(yè)設(shè)計等。除此之外,建筑設(shè)計企業(yè)也開始著手BIM+VR技術(shù)應(yīng)用的研究。VR技術(shù)在英美等發(fā)達(dá)國家取得了極大的成果,但側(cè)重于設(shè)計工具與設(shè)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(xiàng)目中成功應(yīng)用BIM可視化技術(shù)解決了工程中的復(fù)雜空間關(guān)系。石坤[2]設(shè)計了一種基于unity引擎的VR虛擬現(xiàn)實(shí)室內(nèi)裝飾APP,利用虛擬現(xiàn)實(shí)讓用戶沉浸其中,增加用戶的裝飾體驗(yàn)感,從很大程度上減少了裝修風(fēng)險。楊麒麟等[3]提出了一種全新的可視化協(xié)同設(shè)計法。這種方法成功應(yīng)用于地鐵項(xiàng)目的設(shè)計階段,并加快了設(shè)計階段的進(jìn)行,進(jìn)一步壓縮了周期,同時節(jié)約成本,為地鐵站的可視化設(shè)計提供了必要參照。呂佰倡[4]將BIM與VR技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行了融合并重新構(gòu)建了建筑領(lǐng)域的應(yīng)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。

        2 BIM+VR在建筑工程中的應(yīng)用

        BIM+VR在建筑中主要在決策階段、設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營階段應(yīng)用。

        1)決策階段。BIM+VR在決策階段可以進(jìn)行場地模擬分析、方案比較等方面。具體應(yīng)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(guān)鍵因素。比如,建筑場地的自然景觀、人文環(huán)境、工程地質(zhì)以及地形高差變化都是影響建筑設(shè)計的潛在因素。傳統(tǒng)的設(shè)計方法基本是采用摸瞎行為,設(shè)計師也許根本不了解場地概況等情形,無法準(zhǔn)確設(shè)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。總得來說,可以通過可視化技術(shù)對復(fù)雜空間進(jìn)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(shù)表演的舞臺。除此之外,BIM+VR技術(shù)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(shè)計階段。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比,BIM+VR擁有無可匹敵的優(yōu)勢。建筑設(shè)計在計算機(jī)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(guān)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(fù)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(dǎo)致非設(shè)計人員無法直觀感受效果,不能以“迅游”的方式觀察整個項(xiàng)目。在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)之上融入進(jìn)VR技術(shù),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(jìn)行模型的感知。通過這種方式就實(shí)現(xiàn)了建筑和設(shè)計人員或客戶的實(shí)時交互,提升了可視化體驗(yàn)。

        3)施工階段。應(yīng)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(xiàng)目的前提,主要包括施工組織安排、臨時設(shè)施、機(jī)械設(shè)備、生活辦公區(qū)域的布置等。除此之外,施工質(zhì)量的控制是此階段的重中之重,BIM+VR在施工階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面:①施工前質(zhì)量交底:為施工前質(zhì)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(zhì)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(zhì)量;③安全教育:利用VR虛擬事故發(fā)生,給人最真實(shí)的視覺感受,切身體驗(yàn)安全事故的應(yīng)急流程;④安全交底:讓作業(yè)人員直接直觀接受技術(shù)人員的交底;⑤應(yīng)急演練:3D仿真滅火體驗(yàn);⑥進(jìn)度控制:利用BIM模型導(dǎo)入VR,調(diào)節(jié)資源供應(yīng),優(yōu)化進(jìn)度方案。

        4)運(yùn)營階段。BIM+VR技術(shù)相比較于傳統(tǒng)工作流程,數(shù)據(jù)得以保存,實(shí)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(yùn)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(yù)防災(zāi)害方面,BIM+VR技術(shù)也有著不俗的表現(xiàn)力,不僅可以對可能發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防,也可以快速做出應(yīng)變處理,以達(dá)到降低損失的目的。

        3 結(jié) 論

        隨著計算機(jī)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(shè)部將BIM技術(shù)作為五大信息技術(shù)之首,并強(qiáng)勢推動與VR等技術(shù)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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