VR與BIM技術(shù)下的裝配式建筑應(yīng)用與發(fā)展研究

葉衛(wèi)東

摘 要：現(xiàn)階段，裝配式建筑技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。與此同時，為了提高裝配式建筑技術(shù)的應(yīng)用效果，先進(jìn)的科技如VR和BIM等也得到有效應(yīng)用，從而實現(xiàn)了對建筑過程中各個環(huán)節(jié)的有效控制，提高了項目管理效果，提高了工程施工效率，降低了施工過程中的風(fēng)險，具有良好的實踐意義，利于提高施工建設(shè)整體效果。

關(guān)鍵詞：VR;BIM;裝配式建筑;施工效率;整體效果

中圖分類號：TU208;TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）17-0113-03

Abstract： Nowadays， assembled building technology has been widely used. At the same time， in order to increase the application effect of fabricated building technology， advanced technologies such as VR and BIM have also been effectively applied， thus realizing effective control of all links in the construction process. The project management effect is improved， the engineering construction efficiency is improved， and the risk during the construction process is helped， which has good practical significance and is conducive to improving the overall effect of the construction.

Keywords： VR;BIM;fabricated building;construction efficiency;overall effect

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展和繁榮。在這個過程中，為了適應(yīng)人們新的建設(shè)要求，裝配式建筑技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮出積極作用。在應(yīng)用裝配式建筑技術(shù)的過程中，各種先進(jìn)的技術(shù)得到有效應(yīng)用，如虛擬現(xiàn)實技術(shù)和BIM等，這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，對于提高裝配式建筑技術(shù)的實施效果起到了積極作用。具體來講，通過應(yīng)用這些先進(jìn)科技，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場施工多個環(huán)節(jié)有效控制，方便管理，提高施工效率和安全性，同時還可以實現(xiàn)對全局的掌握，有助于節(jié)約資源，降低施工過程中對周圍自然環(huán)境帶來的污染，具有良好的實踐效果和應(yīng)用效果。

1 VR+BIM裝配式建筑技術(shù)實施概況

BIM指三維建筑模型，VR指虛擬現(xiàn)實，將三維建筑模型與虛擬現(xiàn)實應(yīng)用到裝配式建筑技術(shù)中來，充分利用三維建筑模型和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)將建筑施工進(jìn)行虛擬和再現(xiàn)，并利用相關(guān)技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字動畫，并通過相關(guān)視圖方法獲得對應(yīng)的建筑參數(shù)。在該過程中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)對裝配式建筑技術(shù)施工過程中各個環(huán)節(jié)的模擬和再現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對建設(shè)施工過程的再現(xiàn)和模擬，并通過對相關(guān)因素的綜合考察，得到最佳的施工方案和技術(shù)參數(shù)，為實現(xiàn)良好的施工建設(shè)效果打下基礎(chǔ)。此外，利用三維建筑模型和虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以實現(xiàn)一對一構(gòu)件查詢，并將裝配式建筑施工技術(shù)的施工流程進(jìn)行有機(jī)再現(xiàn)，為工作人員帶來生動具體的現(xiàn)實再現(xiàn)系統(tǒng);在具體的生產(chǎn)施工過程中，可以將這套系統(tǒng)用于具體的施工培訓(xùn)和整體建設(shè)，有助于實現(xiàn)對建筑行業(yè)的整體優(yōu)化和配合，實現(xiàn)對建筑工程全程的有效控制[1-3]。

2 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)

三維建筑模型在實踐過程中難以達(dá)到工作需求和預(yù)期，因此，為了進(jìn)一步強(qiáng)化工作效果，需要引入功能更加強(qiáng)大的軟件，具體來講，可以科學(xué)利用UE4系統(tǒng)軟件平臺。這是一款用于游戲開發(fā)的平臺，具有強(qiáng)大的功能和效果。這種平臺具有的材質(zhì)系統(tǒng)和藍(lán)圖系統(tǒng)可以幫助工作人員實現(xiàn)對三維建筑模型的可視化效果，不僅如此，還可以將三維建筑模型與相關(guān)建筑軟件平臺相連接，實現(xiàn)良好的交互效果。在這個軟件的幫助下，工作人員可以將自己的想法和意見迅速轉(zhuǎn)化為具體的實踐效果，并將其以三維模型的方式呈現(xiàn)出來，進(jìn)而實現(xiàn)對三維建筑的仿真模擬，為工作人員帶來良好的可視性效果，并為工作人員的編輯工作打下基礎(chǔ)。

2.1 具體特性

2.1.1 特性介紹。UE4技術(shù)不僅滿足基礎(chǔ)的圖像顯示效果，還可以支持更加高級的DX11渲染特性，可以根據(jù)需要為工作人員提供具體場景及效果，并運用鑲嵌技術(shù)和位移技術(shù)，基于具體實物的特質(zhì)得出更加生動鮮活的物體效果。

2.1.2 顆粒特效。顆粒特效編輯器主要用于各種細(xì)節(jié)的再現(xiàn)和仿真，具體包括各種粒子的仿真。在實踐環(huán)節(jié)，可以將具體場景中的大量粒子進(jìn)行有效組合，并按照粒子的動態(tài)特征實現(xiàn)光線的準(zhǔn)確再現(xiàn)，從而實現(xiàn)對粒子的具體參數(shù)的有效控制，具體包括大小、顏色、密度等，得到能準(zhǔn)確反應(yīng)建筑實物的模型及效果，為建筑施工帶來更加生動準(zhǔn)確的再現(xiàn)效果。

2.1.3 新材質(zhì)管道。UE4技術(shù)可以使用基于物理模型的技術(shù)，為工作人員提供新的控制方式，為工作人員準(zhǔn)確細(xì)致觀察具體的角色和對象提供了基礎(chǔ)和前提，也為工作人員帶來一個更加寬闊的場景，其中，相關(guān)細(xì)節(jié)可以進(jìn)行生動再現(xiàn)，可以根據(jù)需要對其材質(zhì)進(jìn)行細(xì)致調(diào)整，得到工作人員具體的需求和標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 藍(lán)圖系統(tǒng)。藍(lán)圖系統(tǒng)可以幫助工作人員將自己的想法、意見迅速反應(yīng)到具體的可視化模型上，在使用藍(lán)圖系統(tǒng)的過程中，一般不需要改寫代碼，只需要根據(jù)需要進(jìn)行建模，將工作人員的想法轉(zhuǎn)化為具體的模型。

2.2 VR軟件成果展示

在具體使用過程中，將BIM技術(shù)導(dǎo)入對應(yīng)的UE4平臺，可以實現(xiàn)對三維模型的準(zhǔn)確再現(xiàn)，還可以利用相關(guān)藍(lán)圖系統(tǒng)、粒子系統(tǒng)等實現(xiàn)對模型的準(zhǔn)確建設(shè)和再現(xiàn)，有效增加三維模型的整體真實性和生動效果，從而為工作人員帶來更加直觀、更加細(xì)致的模型效果。在此基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)建筑工地的實際情況和具體的施工流程進(jìn)行對應(yīng)的施工過程動畫，生動再現(xiàn)具體的施工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并將其以系統(tǒng)性的動畫效果準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來。不僅如此，還可以根據(jù)這一系統(tǒng)實現(xiàn)對施工人員、施工流程等全面監(jiān)管和控制，并根據(jù)需要在具體環(huán)節(jié)建設(shè)對應(yīng)的查詢系統(tǒng)，方便管理人員及時對整體施工建設(shè)情況進(jìn)行考察，及時掌握施工過程中的具體細(xì)節(jié)及

施工效果。還可以將這些系統(tǒng)以整體的結(jié)構(gòu)為客戶開放，提高客戶對整體施工建設(shè)流程的掌握和認(rèn)識，提高對施工效果和施工質(zhì)量的控制效果。

2.3 VR功能介紹

在進(jìn)行裝配式建筑施工過程中，利用先進(jìn)的三維模型技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)對整體施工過程的虛擬和掌握，并有效掌握其中具體的施工流程和施工環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)需要建設(shè)對應(yīng)的構(gòu)件查詢系統(tǒng)和施工流程展示系統(tǒng)，方便工作人員根據(jù)需要整體把握裝配式施工建設(shè)的各個環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，全面掌握施工流程，并將其轉(zhuǎn)化為具體的可感可視化系統(tǒng)，為工作人員帶來豐富的現(xiàn)實感受，強(qiáng)化對整體施工建設(shè)的綜合控制效果。需要注意的是，為了達(dá)到良好的再現(xiàn)效果，建筑模型必須嚴(yán)格按照相關(guān)施工圖紙進(jìn)行創(chuàng)建，并將其交由專業(yè)的工作人員進(jìn)行再現(xiàn)，建設(shè)對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，將得到完善的模型系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和再現(xiàn)，為后續(xù)整體施工提供一個有效的視覺支持。

2.3.1 虛擬漫游。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將建設(shè)施工圖紙上的二維建設(shè)規(guī)劃圖轉(zhuǎn)化為三維建設(shè)模型，為相關(guān)人員對其進(jìn)行全面細(xì)致觀察和認(rèn)識提供了便利，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下，相關(guān)人員可以實現(xiàn)對建筑對象各個方面的現(xiàn)實感受，具體包括其材質(zhì)、空間、采光等，為觀者帶來豐富系統(tǒng)的真實體驗和空間感受。不僅如此，將BIM技術(shù)運用到具體環(huán)節(jié)，將其與虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以為觀者帶來更加豐富生動的現(xiàn)實體驗，可以幫助施工人員感受具體的施工現(xiàn)場，為施工人員結(jié)合現(xiàn)場施工需要制訂科學(xué)的施工方案打下基礎(chǔ)，從而為從提高整體施工建設(shè)質(zhì)量打下基礎(chǔ)，為實現(xiàn)良好的施工建設(shè)效果提供便利。此外，由于現(xiàn)有的建筑內(nèi)部空間比較復(fù)雜，利用先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和BIM技術(shù)可以將其進(jìn)行生動呈現(xiàn)，為觀者提供更加豐富生動的現(xiàn)實體驗，為準(zhǔn)確制訂相關(guān)施工建設(shè)方案提供了支持，為實現(xiàn)更加科學(xué)高效的施工效果打下基礎(chǔ)。

2.3.2 應(yīng)用點。①人員信息交流。在裝配式建筑工程的施工過程中，在早期的圖紙會審、設(shè)計優(yōu)化、簽證施工等方面需要花費大量人力和物力，為了實現(xiàn)資源節(jié)約，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行有效工作。將施工過程中具體環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的工作人員對象，并為其賦予具體的工作任務(wù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實時溝通交流，促使相關(guān)人員對施工方案進(jìn)行準(zhǔn)確觀察和考察，并將其意見進(jìn)行及時反饋，最終得到整體性的施工建設(shè)方案，為實現(xiàn)良好的整體施工建設(shè)效果打下基礎(chǔ)，為提高建設(shè)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。在該過程中，將有效推進(jìn)整體建設(shè)施工方案，為進(jìn)一步提高施工建設(shè)效果和進(jìn)度打下基礎(chǔ)。

②成本控制。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以將裝配式建筑施工的具體施工環(huán)節(jié)進(jìn)行再現(xiàn)和模擬，并根據(jù)虛擬效果得出科學(xué)有效的施工方案，對相關(guān)施工環(huán)節(jié)實現(xiàn)整體控制，有效節(jié)約資源，避免施工建設(shè)過程中對資源成本的大量浪費。在這個過程中，虛擬現(xiàn)實可以就裝配式建筑施工的具體環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確再現(xiàn)，這個過程可以為探討最佳施工方案提供必要幫助，也可以為研究如何在施工過程中有效節(jié)約資源提供必要幫助;工作人員可以將建筑施工方案、具體材料、施工流程等進(jìn)行現(xiàn)場模擬，在此基礎(chǔ)上一一分析具體施工方案的優(yōu)劣和成本控制情況，有助于工作人員對每個方案的具體施工流程、成本控制效果、整體施工成本和經(jīng)濟(jì)效益等信息進(jìn)行掌握，通過對比具體方案的優(yōu)劣得出最佳施工方案，從而大幅降低實踐施工過程中的資源浪費，實現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置，并促使建筑施工的各個環(huán)節(jié)在實踐過程中達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有良好的應(yīng)用價值和實踐價值。

③裝配式施工培訓(xùn)與管理。VR技術(shù)可以把二維圖紙上的建筑規(guī)劃圖變成更有空間感的模型，決策者可以隨意進(jìn)入擬模型內(nèi)，從任意視角去體驗觀察作品，從材料、尺寸到采光，真實體驗位置場景和空間尺寸。利用BIM技術(shù)建立的工程模型，結(jié)合VR體驗設(shè)備實現(xiàn)動態(tài)漫游，BIM模型交底更具有真實的體驗，施工人員可更加直觀地感受施工現(xiàn)場，幫助施工人員理解施工方案和施工工藝，提高施工質(zhì)量?，F(xiàn)在的建筑造型越來越奇特，內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，通過VR虛擬體驗技術(shù)來了解建筑設(shè)計、施工中的對應(yīng)方法，可對此類建筑的設(shè)計原理、施工工藝、受力分析、管線有一個全面了解。在實踐過程中，工作人員可以有效在線裝配式建筑的施工全程，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)對各種施工細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確模擬，在此基礎(chǔ)上組織施工人員對其中的工作流程、工作細(xì)節(jié)、工作實踐技術(shù)和需要注意的地方進(jìn)行觀察和再現(xiàn)，幫助工作人員通過這個過程準(zhǔn)確把握整體施工建設(shè)流程細(xì)節(jié)，并為后續(xù)相關(guān)施工建設(shè)培訓(xùn)工作打下基礎(chǔ)，為工作人員帶來更加生動準(zhǔn)確的實踐培訓(xùn)效果，促進(jìn)施工隊伍把握整體建筑工程，為實現(xiàn)良好的整體建設(shè)施工效果起到促進(jìn)作用[4]。

BIM技術(shù)在建造方式上改變了傳統(tǒng)的施工方法，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的誕生給人們帶來了不一樣的感知和交互，兩者結(jié)合勢必增強(qiáng)相互領(lǐng)域間的技術(shù)層次，樣板房漫游、虛擬交底等只是VR與BIM相融合的開始，未來可以利用BIM與VR系統(tǒng)平臺打造虛擬城市，為城市創(chuàng)造更多的空間，推動大型城市的發(fā)展與改變。

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