虛擬建造技術(shù) 課件 模塊1、2 概述、fuzor基礎(chǔ)功能

虛擬建造技術(shù)模塊1概述01虛擬建造技術(shù)體系02綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用目錄CONTENTS03虛擬建造發(fā)展趨勢與展望1.1虛擬建造技術(shù)體系1.1.1任務(wù)要求了解虛擬建造技術(shù)的概念及其發(fā)展歷程,設(shè)計建設(shè)項目的虛擬建造技術(shù)體系。1.1.2任務(wù)分析虛擬建造(VirtualConstruction,VC)：是指利用計算機(jī)對建設(shè)工程的建造過程進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬,即項目實際施工建造中的實施過程和方法采用虛擬技術(shù)在計算機(jī)上進(jìn)行模擬實現(xiàn)。虛擬建造可以利用在設(shè)計階段建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)深化設(shè)計的結(jié)果,將計算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,對實際建造過程中的設(shè)計協(xié)調(diào)、工藝與工序進(jìn)程及資源配置、設(shè)備與人員流動以及管理活動進(jìn)行全方位的模擬仿真,在實際項目實施之前就能對施工活動中可能出現(xiàn)的問題及時做好更好、更全面的應(yīng)急預(yù)案,達(dá)到項目一次性建造成功的目的,從而實現(xiàn)降低建造成本,節(jié)約施工材料資源以及縮短開發(fā)施工周期的管理目標(biāo)。1.1虛擬建造技術(shù)體系虛擬建造技術(shù)在建設(shè)過程實際應(yīng)用中,可以在設(shè)計新型建筑物時,在動工之前用虛擬現(xiàn)實(VirtualReality,VR)技術(shù)顯示建筑物,為安全生產(chǎn)和管理工程奠定基礎(chǔ)。在施工階段,通過虛擬仿真在施工前對施工全過程或關(guān)鍵過程進(jìn)行模擬施工,以驗證施工方案的可行性或優(yōu)化施工方案;對重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)模擬試驗以分析影響項目的安全因素,達(dá)到控制質(zhì)量和施工安全的目的:可視化施工計劃進(jìn)度和實際形象進(jìn)度等。虛擬建造技術(shù)同時也可以延展到運維階段,在運行維護(hù)時展示建筑的綜合信息載體,助力實現(xiàn)城市精細(xì)化管理、智能化決策和高效率公共服務(wù)功能。(1)建筑信息模型(BIM)建筑信息模型以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),進(jìn)而建立建筑型,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點。1.1虛擬建造技術(shù)體系(2)擴(kuò)展現(xiàn)實(XR)擴(kuò)展現(xiàn)實是指通過計算機(jī)將真實與虛擬相結(jié)合,打造一個可人機(jī)交互的虛擬環(huán)境,給體驗者帶來虛擬世界與現(xiàn)實世界之間無縫轉(zhuǎn)換的“沉浸感”,是VR、AR(AugmentedReality)MR(MixedReality)等多種技術(shù)的統(tǒng)稱。①VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實技術(shù),它是指利用計算機(jī)等現(xiàn)代科技對現(xiàn)實世界進(jìn)行虛擬化再造,用戶可以即時、沒有限制地與三維空間內(nèi)的事物進(jìn)行交互,仿佛身臨其境(圖1-1-1)VR強(qiáng)調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用,從過去人只能從電腦系統(tǒng)的外部去觀測處理的結(jié)果,到人能夠沉浸到電腦系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中;從過去人只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生作用,到人能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用②)AR技術(shù)即增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù),是一種融合真實場景和虛擬場景的信息的技術(shù)。AR眼鏡(圖1-1-2)集合了顯示技術(shù)、交互技術(shù)、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)等,基于第一視角的交互方式通過鏡片將虛擬信息內(nèi)容展示在用戶的視場中,為用戶提供增強(qiáng)現(xiàn)實的感官體驗。1.1虛擬建造技術(shù)體系從過去人只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生作用,到人能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用②)AR技術(shù)即增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù),是一種融合真實場景和虛擬場景的信息的技術(shù)。AR眼鏡(圖1-1-2)集合了顯示技術(shù)、交互技術(shù)、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)等,基于第一視角的交互方式通過鏡片將虛擬信息內(nèi)容展示在用戶的視場中,為用戶提供增強(qiáng)現(xiàn)實的感官體驗。圖1-1-1VR頭盔圖1-1-2AR眼鏡圖1-1-3MR頭盔1.1虛擬建造技術(shù)體系③MR技術(shù)即混合現(xiàn)實技術(shù),它是指合并現(xiàn)實和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境。在新的可視化環(huán)境里,物理和數(shù)字對象共存,并實時互動。它是VR與AR的進(jìn)一步結(jié)合發(fā)展這一技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息,在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路,進(jìn)一步增強(qiáng)用戶體驗的真實感。MR的出現(xiàn)突破了完全虛擬的VR技術(shù)局限,進(jìn)一步拓展了人機(jī)交互的模式,也相應(yīng)地拓展了更廣泛意義上的商業(yè)運用空間。1.1虛擬建造技術(shù)體系2)虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀(jì)60年代,隨著計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的不斷更新,虛擬建造技術(shù)也得到了快速發(fā)展?？傮w來說,虛擬現(xiàn)實技術(shù)經(jīng)歷了圖1-1-4所示的4個階段。圖1-1-4虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展歷程1.1虛擬建造技術(shù)體系3)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征(1)沉浸性(Immersion)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中,使用者可獲得視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、運動感覺等多種感知,從而獲得身臨其境的感覺。(2)交互性(Interaction)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中,不僅環(huán)境能夠作用于人,人也可以對環(huán)境進(jìn)行控制,而且人是以近乎自然的行為(自身的語言、肢體的動作等)進(jìn)行控制的,虛擬環(huán)境還能夠?qū)θ说牟僮饔枰詫崟r的反應(yīng)。例如,當(dāng)飛行員按動導(dǎo)彈發(fā)射按鈕時,會看見虛擬的導(dǎo)彈發(fā)射出去并跟蹤虛擬的目標(biāo),當(dāng)導(dǎo)彈碰到目標(biāo)時會發(fā)生爆炸,飛行員能夠看到爆炸的碎片和火光。1.1虛擬建造技術(shù)體系(3)虛幻性(Imagination)虛幻性即系統(tǒng)中的環(huán)境是虛幻的,是由人利用計算機(jī)等工具模擬出來的。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)既可以模擬客觀世界中以前存在過的或者現(xiàn)在真實存在的環(huán)境,也可模擬出客觀世界中當(dāng)前并不存在的但將來可能出現(xiàn)的環(huán)境,還可模擬客觀世界中并不會存在的而僅僅屬于人們幻想的環(huán)境。(4)逼真性(Reality)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的逼真性表現(xiàn)在兩個方面。一方面,虛擬環(huán)境給人的各種感覺與所模擬的客觀世界非常相像,一切感覺都是那么逼真,如同在真實世界一樣;另一方面,當(dāng)人以自然的行為作用于虛擬環(huán)境時,虛擬環(huán)境作出的反應(yīng)也符合客觀世界的有關(guān)規(guī)律4)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用場景虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃、教育培訓(xùn)、文物保護(hù)、醫(yī)療、房地產(chǎn)、因特網(wǎng)、勘探測繪、生產(chǎn)制造和軍事航天等重要行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用,且還有很多潛在的可能性和發(fā)展空間,其應(yīng)用前景非常廣闊。1.1虛擬建造技術(shù)體系1.1.3任務(wù)實施虛擬建造技術(shù)體系主要包含模型創(chuàng)建技術(shù)、虛擬場景創(chuàng)建技術(shù)及場景應(yīng)用與交互技術(shù)三個方面。其技術(shù)路徑一般為:模型創(chuàng)建一虛擬場景創(chuàng)建一場景應(yīng)用與交互。1)模型創(chuàng)建技術(shù)模型創(chuàng)建的工具體系主要分為三大類:BIM類軟件、美術(shù)類軟件、逆向建模類軟件BIM類常用軟件有Revit、ArchiCAD、Civil3D、Rhino等,如圖1-1-5所示。其創(chuàng)建的模型帶有詳細(xì)的模型信息,常用于工程建設(shè)方向。圖1-1-5BIM類軟件1.1虛擬建造技術(shù)體系美術(shù)類常用軟件有3dmax、Blender、Maya、SketchUp等,如圖1-1-6所示。此類建模軟件側(cè)重于模型展示面的美學(xué)表達(dá),多用于創(chuàng)建形體復(fù)雜的模型,常用于建筑美學(xué)、人物表現(xiàn)等方向。圖1-1-6美術(shù)類軟件1.1虛擬建造技術(shù)體系逆向建模類軟件有Context(BentleyDescartes等,此類軟件通過簡單的照片Capture(u或點云自動生成詳細(xì)三維實景模型,如圖1-1-7所示。CC的高兼容性能對各種對象及各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行精確無縫的重建,常用于實景還原。圖1-1-7逆向建模類軟件1.1虛擬建造技術(shù)體系逆向建模類軟件有Context(BentleyDescartes等,此類軟件通過簡單的照片Capture(u或點云自動生成詳細(xì)三維實景模型,如圖1-1-7所示。CC的高兼容性能對各種對象及各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行精確無縫的重建,常用于實景還原。2)虛擬場景創(chuàng)建技術(shù)虛擬場景創(chuàng)建流程一般歸納為:場景策劃一場景制作一場景應(yīng)用與交付(1)場景策劃場景策劃首先需要對最終想要達(dá)到的效果進(jìn)行策劃進(jìn)而明確團(tuán)隊工作目標(biāo),這個目標(biāo)定要明確、具體、可衡量、與業(yè)務(wù)相關(guān),而且是可以實現(xiàn)的;其次是基于團(tuán)隊的工作目標(biāo),經(jīng)過團(tuán)隊成員的共同參與討論,梳理出團(tuán)隊的關(guān)鍵工作項目;最后搜集、查閱并掌握相關(guān)知識完成界面展示內(nèi)容、相關(guān)工藝模擬效果、動畫或場景涉及模型需求等。1.1虛擬建造技術(shù)體系(2)場景制作常用的虛擬場景創(chuàng)建技術(shù)主要有次世代引擎技術(shù)和專用技術(shù)次世代引擎特指一種具備下一個時代、未來的時代特征的游戲引擎。次世代引擎是一個相對當(dāng)前時間的概念,其具體目錄也在不斷的更新?lián)Q代,在不同的時間均有符合當(dāng)時環(huán)境的次世代引擎。虛擬場景創(chuàng)建常用的次世代引擎技術(shù)有UE(UnrealEngine.虛幻引擎)Unity3D等技術(shù),如圖1-1-8所示,在制作虛擬場景過程中需要配合部分編程語言或可視化編程進(jìn)行功能的實現(xiàn)。UE是由游戲公司EPIC開發(fā)的虛幻引擎,是一個完整的游戲開發(fā)平臺,它提供了游戲開發(fā)者需要的大量的核心技術(shù)、數(shù)據(jù)生成工具和基礎(chǔ)支持;Unity3D是實時3D互動內(nèi)容創(chuàng)作和運營平臺,包括游戲開發(fā)、美術(shù)、建筑、汽車設(shè)計、影視在內(nèi)的所有創(chuàng)作者,借助Unity3D將創(chuàng)意變成現(xiàn)實,其支持平臺包括手機(jī)、平板電腦、PC、游戲主機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實設(shè)備。圖1-1-8次世代引擎技術(shù)1.1虛擬建造技術(shù)體系專用技術(shù)是專門為特定行業(yè)、專業(yè)人員開發(fā)的專用軟件,建筑行業(yè)常用場景制作軟件有Fuzor、Navis-work、Lumion、Twinmotion、Vray等,如圖1-1-9所示。Fuzor是一款將BIM、VR技術(shù)與4D施工模擬技術(shù)深度結(jié)合的綜合性平臺級軟件,它能夠?qū)IM模型瞬間轉(zhuǎn)化成包含豐富的數(shù)據(jù)且生動的虛擬現(xiàn)實級場景讓所有項目參與方都能在此場景中進(jìn)行深度的信息互動。以Fuzor軟件作為核心的BIM可視化優(yōu)勢有:專業(yè)性強(qiáng),能夠繼承BIM模型的全部屬性,完全由專業(yè)工程師自主完成全流程的可視化成果,溝通零障礙;聯(lián)動性強(qiáng),對模型可進(jìn)行再編輯,能實現(xiàn)雙向?qū)崟r同步;可視化程度高,效果突出,功能全面,圖片、視頻、交互場景3D、VR、MR全部一氣呵成;使用成本低,軟件操作簡單,BIM工程師可以快速上手掌握,一多用,節(jié)約時間和成本。圖1-1-9專用類軟件1.1虛擬建造技術(shù)體系(3)場景應(yīng)用場景渲染技術(shù)按照渲染的算力來源可分為本地渲染和云染。本地染是指在本地計算機(jī)上,借助如Maya、3dmax、Blender等專業(yè)軟件完成圖形渲染過程,常應(yīng)用在影視制作、廣告制作、產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域;云渲染是指將渲染任務(wù)上傳到云端服務(wù)器上進(jìn)行渲染,借助云端第三方的服務(wù)器平臺和算力完成渲染的過程,常應(yīng)用在影視制作、游戲開發(fā)、建筑設(shè)計、產(chǎn)品展示等領(lǐng)域。(4)場景交付按交互的方式分類,可將虛擬場景交互分為面向屏幕的交互、通過XR設(shè)備的交互、VR設(shè)備加動作捕捉系統(tǒng)的交互等。1.1虛擬建造技術(shù)體系面向屏幕的交互是不需要佩戴任何設(shè)備,裸眼查看虛擬場景交互成果的方式。普通顯示設(shè)備呈現(xiàn)的虛擬場景,用戶不需要佩戴任何設(shè)備即可查看交互場景,如圖1-1-10所示,CAVE是一種基于投影的沉浸式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng),其特點是分辨率高、沉浸感強(qiáng)、交互性好,相比普通顯示設(shè)備而言,能給用戶更好的身臨其境的感覺,如圖1-1-11所示。圖1-1-10普通顯示設(shè)備圖1-1-11

CAVE系統(tǒng)1.1虛擬建造技術(shù)體系XR業(yè)務(wù)形態(tài)豐富,產(chǎn)業(yè)潛力大、社會效益強(qiáng),以虛擬現(xiàn)實為代表的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢待發(fā),虛擬經(jīng)濟(jì)與實體經(jīng)濟(jì)的結(jié)合,將給人們的生產(chǎn)方式和生活方式帶來革命性變化。常用的XR設(shè)備有VR頭盔、MR頭盔、3D展示系統(tǒng)等,如圖1-1-12~圖1-1-14所示。圖1-1-12VR頭盔圖1-1-13MR頭盔圖1-1-143D展示系統(tǒng)1.1虛擬建造技術(shù)體系VR設(shè)備加動作捕捉系統(tǒng)的交互是通過利用深度攝像頭、投影儀等感知設(shè)備,實時采集現(xiàn)場的3D信息,進(jìn)而獲取人體動作的信息,從而實現(xiàn)動作捕捉的功能。這種技術(shù)具有更高的精度、更快的處理速度,同時受環(huán)境影響較小,能夠滿足對動作捕捉精度要求較高的應(yīng)用需求,正在成為VR技術(shù)的新興方向,如圖1-1-15所示。圖1-1-15交互設(shè)備--類數(shù)據(jù)手套1.1虛擬建造技術(shù)體系1.1.4任務(wù)總結(jié)虛擬建造技術(shù)的廣泛應(yīng)用將從根本上改變現(xiàn)行的建造模式,對相關(guān)行業(yè)也將產(chǎn)生巨大影響。它運用軟件對建造系統(tǒng)中的五大要素(人、組織管理、物流、信息流、能量流)進(jìn)行全面仿真,使之達(dá)到前所未有的集成高度,為先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更廣大的空間,同時也推動了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。虛擬建造技術(shù)能加深人們對施工生產(chǎn)過程的認(rèn)識和理解,從而更好地指導(dǎo)實際生產(chǎn),即對生產(chǎn)過程整體進(jìn)行優(yōu)化配置,推動生產(chǎn)力的巨大飛躍同時,該技術(shù)還可以全面改進(jìn)企業(yè)和項目的組織管理工作,真正實現(xiàn)信息化管理，虛擬建造技術(shù)的核心是采用可視化的方式向現(xiàn)場管理和施工人員展示任務(wù)所包含的信息、按計劃執(zhí)行的保障措施、影響因素、預(yù)案及突發(fā)情況下的調(diào)整措施。1.1虛擬建造技術(shù)體系虛擬建造技術(shù)通過虛擬施工驗證施工方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性、合理性:發(fā)現(xiàn)方案和計劃在實際執(zhí)行中所需要的必要條件;驗證影響因素對項目造成的影響及后果,并依據(jù)分析的結(jié)果制定處理方案,杜絕影響因素的出現(xiàn)或降低影響因素出現(xiàn)的概率:做到防患于未然,做出相應(yīng)的保障方案和應(yīng)急預(yù)案。虛擬建造技術(shù)的最終目標(biāo)是依照虛擬計劃施工,提高項目可控性,從而整個項目中實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可控、進(jìn)度可控、質(zhì)量可控。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用某綜合實訓(xùn)樓項目位于重慶市沙坪壩區(qū)大學(xué)城東路區(qū)域,建設(shè)用地24357.81㎡,總建筑面積38496.82㎡(地下建筑面積568.75㎡),建筑總高度20.6m,地下1層,地上4層主要功能為學(xué)生雙創(chuàng)實訓(xùn)基地、全流程管理實訓(xùn)基地、多媒體教室實訓(xùn)基地等。本項目包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通、景觀綠化及室外管網(wǎng)等工程。1.2.1任務(wù)要求針對某綜合實訓(xùn)樓項目,打造BIM項目管理、教學(xué)科研、智慧運維三位一體的虛擬建造技術(shù)方案。1.2.2任務(wù)分析為了提升精細(xì)管理和各專業(yè)協(xié)調(diào)融合的效率,結(jié)合項目特點,將綜合實訓(xùn)樓虛擬建造全流程的工作分為4個專項應(yīng)用:土建專項應(yīng)用、機(jī)電專項應(yīng)用、施工管理專項應(yīng)用、BIM一體化教學(xué)產(chǎn)品。具體工作內(nèi)容包括BIM模型搭建、整合協(xié)調(diào)沖突檢測與分析、施工場地布置與分析、施工進(jìn)度模擬、預(yù)留預(yù)埋深化、施工工藝模擬、細(xì)部節(jié)點深化、BIM項目管理平臺搭建等。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用1.2.3任務(wù)實施為建立完善的虛擬建造流程,需要將模型搭建、過程管控、現(xiàn)場管理進(jìn)行細(xì)化分工,建立權(quán)責(zé)清、分工明的組織架構(gòu),組織架構(gòu)設(shè)置如圖1-2-1所示。圖1-2-1虛擬建造組織架構(gòu)1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用在施工準(zhǔn)備階段,根據(jù)統(tǒng)一的坐標(biāo)定位體系,依據(jù)建模規(guī)范搭建建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電和總圖景觀等全專業(yè)深度達(dá)到LOD350級的BIM模型。虛擬建造技術(shù)在土建專項的應(yīng)用包括施工總平面規(guī)劃、工程圖紙質(zhì)量控制、輔助方案優(yōu)化。(1)施工總平面規(guī)劃現(xiàn)場施工不同階段的材料運輸、施工界面需求不同,需要針對性地進(jìn)行施工場地空間布局的規(guī)劃。根據(jù)施工部位的材料運輸特征以及材料堆場、運輸路線、加工區(qū)的布置情況建立垂直運輸系統(tǒng)(塔吊、施工升降機(jī)等),并進(jìn)行群塔防碰撞規(guī)劃,建立場地布置模型,解決施工現(xiàn)場面積龐大、地形不平整、材料運輸量大等問題,以便有效提升施工效率,保證流水作業(yè)滿足各專業(yè)工作需要。利用無人機(jī)航拍傾斜攝影技術(shù),輔助BIM施工場地布置設(shè)計,分析場地標(biāo)高、場地土方和場地周邊道路車流人流情況,達(dá)到精細(xì)化場地布置設(shè)計,進(jìn)行BIM施工場地布置設(shè)計,基于BIM模型完成場部動態(tài)分析及整合模擬。綜合實訓(xùn)樓項目總規(guī)劃如圖1-2-2所示。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用圖1-2-2綜合實訓(xùn)樓項目施工總規(guī)劃1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用(2)工程圖紙質(zhì)量控制現(xiàn)場施工前期階段,利用BIM模型分析圖紙中難以發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)問題11項,如地梁無法進(jìn)行搭接(圖1-2-3)、墻體與結(jié)構(gòu)位置偏差(圖1-2-4)等;發(fā)現(xiàn)建筑問題12項,如女兒墻超出結(jié)構(gòu)邊界(圖1-2-5)、防火卷簾門與梁碰撞(圖1-2-6)等。將模型分析報告整理提交給設(shè)計院校對核查、跟蹤、銷項、落圖,避免現(xiàn)場施工后的二次拆改。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用圖1-2-3地梁無法進(jìn)行搭接圖1-2-4墻體與結(jié)構(gòu)位置偏差圖1-2-5女兒墻超出結(jié)構(gòu)邊界圖1-2-6防火卷簾門與梁碰撞1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用(3)輔助方案優(yōu)化利用BIM可視化的特點,完成結(jié)構(gòu)鋼筋BIM深化,解決鋼筋排布與碰撞問題,通過BIM數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的傳遞、處理,將復(fù)雜的鋼筋施工信息直觀傳遞到現(xiàn)場人員手中,最終實現(xiàn)鋼筋無圖化加工技術(shù)。基于BIM技術(shù)進(jìn)行鋼筋工程在施工過程中的管理,從深化設(shè)計、材料采購、集中加工、施工綁扎、檢查驗收等方面,進(jìn)行全過程管控,降低鋼筋的損耗率,減少材料的浪費,提高工程質(zhì)量,結(jié)構(gòu)鋼筋深化與施工如圖1-2-7所示。圖1-2-7結(jié)構(gòu)鋼筋深化與施工1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用2)機(jī)電專項應(yīng)用虛擬建造技術(shù)在機(jī)電專項方面的應(yīng)用包括管線綜合、砌體預(yù)留洞口深化、機(jī)房深化設(shè)計等(1)管線綜合現(xiàn)場施工前期階段,利用BIM模型分析圖紙中難以發(fā)現(xiàn)的碰撞問題19項,如立管與結(jié)構(gòu)梁碰撞(圖1-2-8)?；贐IM模型制定BIM管線綜合流程,統(tǒng)籌排布土建、機(jī)電、水、暖電管線之間的空間位置,綜合協(xié)調(diào)管線之間以及各專業(yè)之間的矛盾,并進(jìn)行規(guī)劃,從而完成管線綜合工作并出具管線綜合圖紙、單專業(yè)機(jī)電圖紙、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞圖紙等,合理規(guī)劃施工次序,提升施工品質(zhì)。管線綜合如圖1-2-9所示。圖1-2-8立管與結(jié)構(gòu)梁碰撞1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用圖1-2-9管線綜合1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用(2)預(yù)留洞口深化在管線綜合深化后,整合專業(yè)預(yù)留預(yù)埋圖,如圖1-2-10所示,精確到洞口尺寸、位置及標(biāo)高,導(dǎo)出預(yù)留預(yù)埋深化圖紙,協(xié)助現(xiàn)場施工,避免返工拆改,節(jié)約成本。圖1-2-10預(yù)留預(yù)埋1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用3)機(jī)房深化設(shè)計根據(jù)建筑專項圖紙和相關(guān)廠商提供的設(shè)備數(shù)據(jù)建立機(jī)房三維模型,進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)深化管綜排布、地面墻面做法深化排版、設(shè)備凈寬核查等施工前準(zhǔn)備工作,并依據(jù)審查結(jié)果對機(jī)房深化進(jìn)行修改優(yōu)化,經(jīng)各單位確認(rèn)后導(dǎo)出機(jī)房深化圖紙,用于設(shè)備材料下單與現(xiàn)場施工，圖1-2-11機(jī)房深化1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用3)施工管理專項應(yīng)用虛擬建造技術(shù)在施工管理方面的應(yīng)用包括智慧管理平臺、全周期“虛擬建造”管理、XR交互等，(1)智慧管理平臺以“BIM+物聯(lián)網(wǎng)”為基礎(chǔ),采用WEBGL+BIMVR+BIMGIS三引擎技術(shù),將各類施工現(xiàn)場傳感器數(shù)據(jù)整合至輕量化的BIM模型中,實現(xiàn)了BIM模型數(shù)據(jù)與工程項目管理業(yè)務(wù)流程的交互,如圖1-2-12所示。接入實名制管理、塔機(jī)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、危大專項管理等系統(tǒng),實現(xiàn)了智慧工地數(shù)據(jù)信息集成、數(shù)據(jù)信息分析的作用,有效提升了項目質(zhì)量,達(dá)到了BIM智慧工地智慧管理、智慧決策的目的,最終實現(xiàn)“BIM+智慧工地”一體化集成管控。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用圖1-2-12智慧管理平臺1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用(2)全周期“虛擬建造”管理依托于“BIM+智慧工地”一體化集成管控平臺所建立的項目全生命周期施工管理平臺包括質(zhì)量管理系統(tǒng)(圖1-2-13)、安全環(huán)保管理系統(tǒng)(圖1-2-14)進(jìn)度管理系統(tǒng)(圖1-2-15等,體現(xiàn)項目施工流程中各個專業(yè)的質(zhì)量、安全、進(jìn)度情況,與線下業(yè)務(wù)流程接軌,實現(xiàn)施工管理數(shù)字化,構(gòu)建虛擬建造項目。(3)XR交互深化模型后,通過XR交互向參建方預(yù)演整個施工過程的施工進(jìn)度、工藝流程、現(xiàn)場施工機(jī)械布置、每個施工階段勞動力投入等,使平面的施工方案立體化,創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)價值,開創(chuàng)了全新的“虛擬建造”新時代參建方通過佩戴VR眼鏡與三維模型場景連接,可進(jìn)入虛擬場景進(jìn)行沉浸式體驗,如圖1-2-16所示。1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用圖1-2-13質(zhì)量管理系統(tǒng)圖1-2-14安全管理系統(tǒng)圖1-2-15進(jìn)度管理系統(tǒng)圖1-2-16VR沉浸式體驗1.2綜合實訓(xùn)樓虛擬建造技術(shù)應(yīng)用參建方通過手機(jī)或者平板設(shè)備等掃描圖紙(AR交互式圖集)或者實景,可查看其對應(yīng)的三維模型,并通過手勢與其進(jìn)行實時互動交底,如圖1-2-17所示。各參建方可戴上MR眼鏡,身臨其境地在現(xiàn)實場景中看到虛擬的三維模型,自由查看管線排布、管線碰撞等情況,實時協(xié)同進(jìn)行方案討論并快速修改方案,最終形成最優(yōu)管綜方案如圖1-2-18所示。圖1-2-17可視化交底圖1-2-18多人協(xié)同1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望1.3.1任務(wù)要求推動建筑工業(yè)化升級,推進(jìn)建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效,提升智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展整體水平,探究虛擬建造發(fā)展趨勢。1.3.2任務(wù)分析虛擬建造技術(shù)的關(guān)鍵支撐是虛擬現(xiàn)實技術(shù),虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究將延續(xù)“低成本、高性能”原則,從軟件、硬件兩方面展開。動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型,建立虛擬環(huán)境是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核心內(nèi)容。三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟,其關(guān)鍵是如何在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上“實時生成”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對象進(jìn)行交互,猶如身臨其境,其借助的新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服等輸入輸出設(shè)備將成為未來研究的重要方向。1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語音識別技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)智能語音虛擬現(xiàn)實建模值得期待分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)是不同物理環(huán)境位置的多個用戶或多個虛擬環(huán)境通過網(wǎng)絡(luò)相連接,或者多個用戶同時進(jìn)入一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境,通過計算機(jī)與其他用戶進(jìn)行交互并共享信息,分布式虛擬現(xiàn)實是今后虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的重要方向。虛擬現(xiàn)實主要依靠人機(jī)交互的發(fā)展,目前在技術(shù)上已初步解決人腦數(shù)據(jù)的讀取。在不久的將來,開發(fā)者將完全解決通過神經(jīng)系統(tǒng)自動進(jìn)入虛擬現(xiàn)實環(huán)境的“人腦一計算機(jī)接口問題,通過對人腦提取和反饋神經(jīng)信號,使人完全融入“虛擬現(xiàn)實”世界。從技術(shù)角度,我們應(yīng)該對基于多用戶虛擬環(huán)境進(jìn)行必要的技術(shù)研究。同時隨著光感定位技術(shù)、影像技術(shù)的發(fā)展,擴(kuò)展現(xiàn)實中AR與MR將會有更多的突破及普及,將AR與MR技術(shù)應(yīng)用于虛擬建造體系中,將推動無圖化施工、遠(yuǎn)程管理、虛擬驗收與監(jiān)管進(jìn)一步的發(fā)展。1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望1.3.3任務(wù)實施隨著MR設(shè)備的發(fā)展,在相關(guān)研究中,工程人員借助MR設(shè)備將BIM模型輸入MR設(shè)備后,把擬施工虛擬單元與現(xiàn)場空間進(jìn)行高精度疊合,實現(xiàn)無圖化施工。同時,結(jié)合BIM、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以將施工現(xiàn)場的攝像頭、機(jī)械設(shè)備、人員信息以虛擬化的方式融入到虛擬建造場景中,真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)、全面感知,生動復(fù)制工程實體空間,將物理建設(shè)映射到數(shù)字空間構(gòu)建數(shù)字孿生體,實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實之間的互操作、互聯(lián)動等。黨的二十大報告提出,堅持把發(fā)展經(jīng)濟(jì)的著力點放在實體經(jīng)濟(jì)上,推進(jìn)新型工業(yè)化,加快建設(shè)制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)之一,“中國建造”高質(zhì)量發(fā)展更為迫切,智能建造賦能轉(zhuǎn)型發(fā)展,為“中國建造提供重要途徑。目前,我國智能建造存在養(yǎng)以下幾個問題:1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望①基礎(chǔ)理論、標(biāo)準(zhǔn)、體系不完善:②)以單點應(yīng)用為主,缺乏技術(shù)的集成化應(yīng)用:③雖然建筑工程信息化水平有所提高,但是數(shù)字空間與真實空間相互獨立,缺乏實時反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。數(shù)字孿生作為實現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵前提,能很好地解決上述問題,它能夠提供數(shù)字化模型、實時的管理信息、覆蓋全面的智能感知網(wǎng)絡(luò),更重要的是,它能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬空間與物理空間實時信息融合與交互反饋。數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)科、多物理量多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念,將現(xiàn)實世界的物理題/系統(tǒng)以及流程等復(fù)制到數(shù)字空間,構(gòu)建虛擬世界的“數(shù)字克隆體”在虛實之間形成雙向映射/動態(tài)交換和有機(jī)聯(lián)系的“數(shù)字孿生體”。數(shù)字孿生在國內(nèi)應(yīng)用最深入的是工程建設(shè)領(lǐng)域,關(guān)注度最高、研究最熱的是智能制造領(lǐng)域。1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望圖1-3-1根據(jù)MR頭盔中的定位進(jìn)行施工1.3虛擬建造發(fā)展趨勢與展望1.3.4任務(wù)總結(jié)建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。近年來,我國建筑業(yè)持續(xù)快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,建造能力不斷增強(qiáng)。2022年,我國全社會建筑業(yè)實現(xiàn)增長6.5%,有力支撐了國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展?！丁笆奈濉苯ㄖI(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確指出,到2035年,建筑業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益大幅提升,建筑工業(yè)化全面實現(xiàn),建筑品質(zhì)顯著提升,企業(yè)創(chuàng)新能力大幅提高,高素質(zhì)人才隊伍全面建立,產(chǎn)業(yè)整體優(yōu)勢明顯增強(qiáng),“中國建造”核心競爭力世界領(lǐng)先,邁入智能建造世界強(qiáng)國行列,全面服務(wù)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅支撐了智能建造,促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展,也為傳統(tǒng)建筑理念帶來了巨大的變革。以虛擬現(xiàn)實技術(shù)深度賦能的建筑業(yè)應(yīng)用已處于爆發(fā)前夕,虛擬建造技術(shù)將會帶領(lǐng)建筑業(yè)走進(jìn)更加精彩的新時代。謝謝Thankyou模塊2fuzor基礎(chǔ)功能01項目準(zhǔn)備02界面介紹目錄CONTENTS03視圖基本操作04加載項目文件2.1項目準(zhǔn)備本節(jié)將以某綜合樓為例,通過在Fuzor軟件中進(jìn)行操作,從零開始學(xué)習(xí)Fuzor軟件。通過本節(jié)內(nèi)容,讀者應(yīng)對教學(xué)樓項目的基本情況有所了解。1)項目概況工程名稱:某綜合樓建筑高度:13.5m空調(diào)系統(tǒng):中央空調(diào)建筑密度:23.99%建筑層數(shù):3F2.1項目準(zhǔn)備建筑的耐火等級:二級,設(shè)計使用年限為50年總建筑面積:3610.27m容積率:0.54綠地率:35.00%其他:建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu),抗震設(shè)防烈度為6度,結(jié)構(gòu)安全等級為二級:本建筑室內(nèi)標(biāo)高為+0.000m,標(biāo)高相對于絕對標(biāo)高為299.70m2.1項目準(zhǔn)備2)主要圖紙本項目包括建筑和結(jié)構(gòu)兩部分內(nèi)容。項目的相關(guān)圖紙如圖2-1-1-圖2-1-8所示圖2-1-1

一層平面圖2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-2

二層平面圖2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-3

三層平面圖2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-4

北立面2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-5

南立面2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-6

西立面2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-73東立面2.1項目準(zhǔn)備圖2-1-8

項目透視圖2.2界面介紹Fuzor軟件的界面簡潔適用,可以根據(jù)用戶的需要修改部分界面布局,例如可以拖動菜單欄至最下方,可以自定義快速訪問欄等。項目編輯模式下Fuzor的界面形式如圖2-2-1所示。圖2-2-1

軟件界面2.2界面介紹1)菜單欄菜單欄位于軟件界面的下方,包含6個主菜單選項卡,通過它可以執(zhí)行Fuzor的絕大部分的命令。在菜單欄中任意單擊一項主菜單選項卡,會彈出一個相應(yīng)的子菜單。子菜單中會有相應(yīng)的工具。2)工具面板點擊菜單欄中的更多選項按鈕:

可以打開工具面板,工具面板提供了軟件操作所需要的全部工具。單擊工具可執(zhí)行相應(yīng)的命令，進(jìn)入繪制或編輯狀態(tài)根據(jù)各工具的性質(zhì)和用途,分別組織在不同的面板中。單擊面板名稱后面的“+”可以展開該面板的所有工具,如圖2-2-2所示。工具展開后可以單擊面板名稱后面的“-”折疊面板的所有工具,僅顯示面板名稱,如圖2-2-3所示。2.2界面介紹2.2界面介紹展開工具面板后單擊

,

激活功能注釋選項,可以看到該面板所包含工具的功能注釋,單擊

可以返回工具列表顯示,類似于多數(shù)軟件的幫助文件。3)快速訪問欄除可以在功能區(qū)域內(nèi)單擊工具外,Fuzor還提供了快速訪問工具欄,用于執(zhí)行使用者調(diào)出常用的工具。用戶可以根據(jù)需要自定義設(shè)置快速訪問工具欄中的工具內(nèi)容，也可以重新排列工具順序。添加的方法為:使用鼠標(biāo)拖動工具至快速訪問欄處:移除的方法為:使用鼠標(biāo)拖動工具至除快速訪問欄外的其他任意地方。4)屬性欄屬性選項欄可以查看和修改圖形實例屬性的參數(shù)。屬性選項板各部分的功能如圖2-2-4所示。選擇任意圖形,在軟件的右上角會彈出屬性欄,顯示當(dāng)前所選擇圖形的實例屬性,如果未選擇圖形,則不會顯示屬性欄,屬性欄位置固定，不能任意拖動。2.2界面介紹5)數(shù)據(jù)指示欄通過數(shù)據(jù)指示欄,可以快速清楚地載入Fuzor的模型數(shù)據(jù)情況、網(wǎng)絡(luò)、圖形,以及對象選擇的數(shù)量。2.3視圖基本操作可以通過鼠標(biāo)、ViewCube和導(dǎo)航地圖對視圖進(jìn)行平移、縮放等操作。在視圖中可以通過滾動鼠標(biāo)對視圖進(jìn)行縮放,按住鼠標(biāo)中鍵并拖動,可以實現(xiàn)視圖的平移。按住鍵盤Shif鍵并按住鼠標(biāo)中鍵拖動鼠標(biāo),可以實現(xiàn)視圖的旋轉(zhuǎn)。(此操作在導(dǎo)航控制為“Revit控制模式”時適用)在三維視圖中,Fuzor還提供了ViewCube,用于對三維視圖進(jìn)行控制。點擊菜單欄的導(dǎo)航控制,勾選ViewCube后,在屏幕的右上方出現(xiàn)ViewCube,如圖2-3-1所示。通過單擊ViewCube的面、頂點或邊,可以在模型的各立面、等軸側(cè)視圖間進(jìn)行切換鼠標(biāo)左鍵按住并拖拽ViewCube下方的圓環(huán)指南針,可以修改三維視圖的方向為任意方向其作用與按住鍵盤Shi鍵和鼠標(biāo)中鍵并拖拽的效果類似。為了更靈活地進(jìn)行視圖控制,Fuzor軟件還提供了導(dǎo)航地圖工具。單擊菜單欄的導(dǎo)航控制,勾選導(dǎo)航地圖后,在屏幕的右上方出現(xiàn)導(dǎo)航地圖,如圖2-3-2所示。通過在X、Y、Z輸入坐標(biāo)位置,單擊

可以跳轉(zhuǎn)到坐標(biāo)所在的位置,單擊

向下的箭頭可以放大窗口,單擊向上的箭頭可以縮小窗口。2.2界面介紹圖2-3-1ViewCube圖2-3-2導(dǎo)航地圖2.4加載項目文件2.4.1任務(wù)要求本節(jié)內(nèi)容旨在幫助讀者主要掌握在Fuzor中加載項目文件的相關(guān)操作,包括以下兩個任務(wù):任務(wù)一:將綜合樓-建筑、綜合樓-結(jié)構(gòu)、總平面模型同步至Fuzor軟件,將Fuzor文件保存為“綜合樓土建模型.che”。任務(wù)二:將綜合樓-機(jī)電模型同步至Fuzor軟件中,保存為“綜合樓機(jī)電模型.che”:將其與任務(wù)一中保存的“綜合樓土建模型.che”文件進(jìn)行整合,并加載門衛(wèi)室模型,另存為“綜合樓單體模型.che”。2.4加載項目文件2.4.2任務(wù)分析加載項目文件任務(wù)的操作可以通過軟件之間的同步實現(xiàn),也可以在Fuzor中直接進(jìn)行加載。1)雙向同步與單向同步Fuzor可以實現(xiàn)對模型的雙向同步和單向同步:Revit、ArchiCAD的模型可以實時雙向同步:Navisworks、Rhino、Civil3DMicrostationConnectFdition的模型可以實時單向同步。2)加載文件Fuzor直接進(jìn)行加載文件,支持的文件格式如圖2-4-1所示。圖2-4-1Fuzor支持的文件格式2.4加載項目文件skp、fbx、3ds、obj等文件導(dǎo)入Fuzor的方式有以下3種:方法一:單擊“Fuzor項目文件面板”

,點擊“加載”

,如圖2-4-2所示,選擇需要加載的文件,單擊“打開”,如圖2-4-3所示。圖2-4-2加載文件2.4加載項目文件方法二:展開“更多選項”

,單擊“放置族”

，單擊“加載”,如圖2-4-4所示,選擇需要加載的文件,單擊“打開”,可將文件以族的方式載入項目,展開“導(dǎo)入模型”選項欄,單擊對應(yīng)模型族文件,單擊項目對應(yīng)位置,即可放置族文件,如圖2-4-5所示。方法三:直接將文件拖拽至Fuzor界面,彈出“加載選項”對話框,如圖2-4-6所示。選擇“加載到指定位置”,單擊“確認(rèn)”,將文件中模型的坐標(biāo)加載到Fuzor中對應(yīng)坐標(biāo)位置選擇“加載族文件”單擊“確認(rèn)”,可將文件以族的方式載入項目,如圖2-4-7所示,其余操作同方法二。2.4加載項目文件圖2-4-3加載fbx格式文件圖2-4-4

加載族文件2.4加載項目文件圖2-4-5放置族文件2.4加載項目文件圖2-4-6

加載選項圖2-4-7加載選項2.4加載項目文件選擇“特定坐標(biāo)”,激活坐標(biāo)值的設(shè)置,可手動輸入X、Y、Z坐標(biāo)值,或者在按住鍵盤Alt鍵的同時,鼠標(biāo)左鍵單擊目標(biāo)位置,便可拾取目標(biāo)位置的坐標(biāo),單擊“確認(rèn)”,即可將模型載入到此坐標(biāo)位置，如圖2-4-8所示。圖2-4-8加載文件至特定坐標(biāo)位置2.4加載項目文件2.4.3任務(wù)實施1)整體同步鏈接文件在Revit中將綜合樓-建筑、綜合樓-結(jié)構(gòu)、總平面模型鏈接到一個文件中,如圖2-4-9所示。同步前,可雙擊Fuzor軟件圖標(biāo)啟動Fuzor軟件,或者同步時自動驅(qū)動Fuzor軟件啟動Fuzor軟件過程中如出現(xiàn)圖2-4-10