BIM+VR 的數字化創新在建筑行業中的應用分析＊

柳州城市職業學院信息工程系 韋燕紅 宋偉奇 王麗娟

為解決設計與實際不統一的問題，在建筑施工中采用BIM+VR 技術將會成為一條可以解決此問題的最優道路。BIM+VR 在BIM3D 建模的基礎上，增強了虛擬現實的可視性和實用性，并以一種合理的交互方式，以可視的方式呈現給建筑行業使用者。

隨著我國建筑業的迅速發展，我國的工程建設已經進入了一個新的階段，其規模日益增大，結構日趨復雜。為了進一步提升工程項目的質量，需要從多個方面，充分利用信息技術。而將BIM+VR 技術結合在一起，能夠實現對建設工程的設計過程進行優化，推動了資源的整合，是提升建設質量的一種重要技術形式[1]。

1 建筑行業中引入“BIM+VR”技術的意義

1.1 有利于人才培養和提升當代建筑設計水平

“BIM+VR”技術的引進，是我國現代建筑設計界實現現代化、標準化的一個關鍵環節，在目前的情況下，國家和設計界都應該對這兩項技術視野下的建筑設計概念的構建途徑、方法、規劃、措施等問題進行科學的探討，從而在某種意義上，提高從業人員的認知、素質、工作效率、工作水準，切實推進我國建筑設計界的科學化更新和發展，在充分發揮其效益的同時，為其實現現代化提供保障[2]。

1.2 是建筑行業信息化發展的必然

“BIM+VR”的方法和手段屬于先進的，更接近于建筑設計行業的本質，是當今大數據共享下的一種信息技術共享協助方式[3]。在建筑設計產業的現實科技發展過程中，相對于傳統的科技和發展觀念而言，兩項技術不但更具有科學性和有效性，而且更符合現代建設產業的發展規律，并對傳統的建設模式進行了突破，使得建設產業獲得了更大的進步和發展，促進了建設產業的智能化。

2 BIM+VR 的數字化創新在建筑行業中的應用分析

2.1 BIM+VR 融合模型構建

兩項技術融合模型構建先將CAD 圖紙在BIM 中進行建模，之后，利用多種技術，將BIM 模型與VR 技術結合起來，再從設計到施工的整個流程進行運用，最后對兩項技術在建筑工程中的應用進行了詳細闡述。

2.1.1 BIM 構建模型

聯合建筑行業各部門施工人員，結合結構部門、施工部門、MEP 專業人員意見，利用Revit3D 造型軟件，共同合作，設計創造建筑施工BIM 模型，如圖1 所示。首先對各個項目的建筑方案進行匯總，并將其CAD 版的方案輸入到Revit 系統中[4]。在輸入的過程中，需分學科建立作業組和中央目錄，并將各個學科的數據模型進行最后的整合，并將其上傳到Fuzor 的管理平臺，以供校對和匯總。其次，在建模完成之后，還需采用碰撞檢驗等手段對其進行檢驗，并對其進行預判，從而為工程制定更精細的施工方案。

圖1 某項目BIM 模型Fig.1 BIM model for a certain project

2.1.2 BIM 融入VR 技術

在協同設計好的BIM 系統中，以Fuzor 格式輸出。利用現有的VR 轉化軟件，將BIM 模型轉換成VR 畫面，連接至移動端進行VR 模擬，如圖2 所示。以計算機將VR 硬件設備連接，比如頭盔、手柄等，通過VR 設備模擬BIM 系統中的建立完成模型，用戶（施工人員）借助VR 系統，可以模擬出真人動畫，在建好的建筑模型中行走、觀看。通過直觀的感受，對于設計人員來說是一個靈感來源，對于施工人員來說，可以指導現實施工，避免與設計產生嚴重的誤差[5]。

圖2 BIM+VR 模型Fig.2 BIM+VR model

2.2 BIM+VR 的數字化創新在建筑設計中的應用

建筑師在建造過程中，必須對各種建筑材質有一定的了解，并借由改善材質的配比，以增加建筑的實用性，由此可見，建筑材料的搭配和組合與戶外效果的表現是息息相關的。BIM 利用虛擬現實技術，把近一千種建材的信息集成到一起，從而建立起一個高準確性的建材數據庫。在該“建材庫里”，可以對不同的建材進行不同的紋理大小、顏色參數等的修改，并能使設計者隨時了解最終的效果。同時，設計人員能夠與不同的材料進行面對面的接觸，并對不同的材料對建筑整體設計方案的影響進行思考，為建筑設計帶來更多的可能性[6]。

首先是對內部環境的規劃。通過BIM 技術和VR 技術，可以對建筑室內環境進行仿真。在此基礎上，結合建筑的節能模式，合理地布置通風孔的大小和位置，以確保室內空氣的流動。此外，建筑物設計者也可以利用BIM 技術+VR 技術來設計并分析室內的燈光條件，從而達到室內建筑物對自然燈光的基本要求。

其次，在進行室內設計時，而且是對建筑物的水體和草坪進行設計時，建筑師可以利用BIM 技術和虛擬現實技術，對水體和草坪的相關信息進行收集，然后在這些信息的基礎上，對建筑物的整體效果進行分析，得出最佳的設計方案。

最后，兩項技術在建筑與環境協同設計中，能夠實現對協同方案的透明化，科學、合理地安排建設項目的工期，確保施工進度的順利完成，以及施工結果的安全性和穩定性，從而有效地防止重大施工事故的發生。

2.3 BIM+VR 的數字化創新在建筑施工中的應用

兩項技術是基于三維數字信息技術，它的建模既能展現工程的實物狀態，又能反映工程在實際應用中所面臨的各種問題，如圖3 所示。通過三維模型的建立，可以有效地控制工程造價，調節工程建設的進度，有效地解決了目前我國建筑物結構比較復雜的問題。利用BIM技術，以數據的形式，完成施工平面布置，同時，按照工程計劃，實現了工程的可視化模擬。利用BIM 技術，可以在樁基上建立一個三維的實體模型，從而使樁基的設計得到更加直觀、清晰的表現。在架設模板支架時，利用3D 模型，可直接觀測到模板支架的空間位置。在施工前的每一道工序中，通過BIM+VR 技術，虛擬地呈現出各個施工工藝，尤其是對一些復雜節點的展示，更加直觀、客觀地讓各專業人員對建筑工程中各管線的走線方式有一個完整的了解。在此過程中，可以有效地降低各專業間對工作認識上的偏差，以及由于個人的主觀原因而引起的誤會，使得各專業間的溝通更為融洽，效率更高[7]。

圖3 BIM+VR 在施工階段的應用Fig.3 The application of BIM+VR in the construction phase

2.4 BIM+VR 的數字化創新在裝修階段的應用

兩項技術擁有互聯網連接功能，可以外置一些材料的數據庫，比如，裝修材料數據庫、裝修風格數據庫等，這極大的方便了裝修設計人員的選材與設計。兩項技術還可以用一種交互的形式將設計的效果展現出來，并且裝修設計人員還可以在這個空間里進行漫游，這樣我們就可以在很短的時間內達到我們需要在未來的數個月里才能見到的裝潢效果。在設計方案結束之后，用戶能夠提前感覺到室內的精裝，以客戶滿意為前提，保證裝修符合客戶要求。

2.5 BIM 融入VR 技術在施工質量管理中的應用

尤其是在項目建設的實施中，充分利用BIM 技術和VR 技術，可以很大程度上幫助工作人員認識并掌握施工中的問題，減少工程實際操作中的人力、物力、財力浪費。在具體的仿真過程中，將BIM 技術的質量管理與VR 虛擬現實技術有機地結合起來，可以讓他們對整個建筑的施工周期都有一個完整的了解，這對于提升施工質量管理水平有很大幫助。

3 BIM+VR 的數字化創新在建筑行業綠色施工中的應用

3.1 設計層面

通過對BIM 模型的研究，將虛擬現實技術與虛擬現實技術相結合，為建筑行業的參與者提供一個便捷的人機交互平臺。通過VR 技術，可以很好地獲得用戶的體驗，并利用系統的評價功能，對其設計、結構、功能等進行評價和推薦，通過一系列的比較分析，可以得出最好的設計方案來實現綠色工程。

3.2 生產層面

兩項技術不但可以使施工人員對建筑設計的原理有著更加深入的認知，還可以對建筑行業使用材料有著更加清晰的認知，對材料的選用有一定的把握，還可以通過模塊參數來對制造特定類型的裝配式預制構件的綠色生產技術有更多的了解。首先，制造方可以直接獲取預制件模型參數，實現精確制造，并實時反饋制造過程中的情況，既確保了制造過程的連貫性，又基本確保了預期的制造質量；其次，增加人力、物力和科技的投資，持續提升制造體系，使預制塊的制造不但能夠達到更高的自動化程度，而且能夠更好地和模型參數的數據進行更高的連接；最終，要嚴格控制好預制構件的生產質量關，并逐漸將施工質量標準和驗收要求統一起來，與此同時，還可以對構件的基本信息進行準確的定位，這樣才能更好地滿足后續工程質量的溯源需要。

3.3 施工層面

利用兩項技術，不但可以幫助建筑行業施工材料的設計和生產，還可以對建筑施工的整個施工過程進行優化。在建筑預制件的施工方面，施工現場的工作重心是材料的運輸和安裝，其中也包括建筑主體的預制件。利用兩項技術，可以事先對整個施工流程演練，通過仿真進行精確定位，同時，BIM+VR 技術還可以及時糾正施工中可能會出現的偏差以及提前發現設計中所產生的問題，從而對整個施工過程進行優化和改進，從而能夠有效地避免出現不必要的安全問題。

3.4 運維層面

通過兩項技術，可以為裝配式項目在竣工、投產、使用過程中所面臨的各類質量問題提供服務，既可以調取構件型號、參數及生產廠家等關鍵信息，也可以對問題產生的可能原因進行追溯，避免責任歸屬不清。兩項技術還可以對使用過程中的環保性能指標進行動態監控和管理，可以通過實時動態監測數據判斷出能耗不合理的主要影響因素。

4 總結

目前，我國的BIM 技術和VR 技術正逐步發展并逐步趕上發達國家的水平，也逐漸被建筑行業所接受，將會以人們的實際需要為基礎，展開對它們的設計。這兩種類型的產品在軟硬件上將會更加的相容，從而引領建筑業走向一個全新的時代。

引用

[1] 高慧,孫松山,陳佳艾,等.VR與BIM在建筑設計的前景[J].科技風,2021(18):105-106.

[2] 張宓,楊旸.BIM+VR在建筑施工場地中的有效運用[J].四川水泥,2021(8):153-154.

[3] 李曉軒.VR與BIM在建筑設計中運用研究[J].中文科技期刊數據庫(文摘版)工程技術,2021(1):306-307.

[4] 任梓寧.數字技術在建筑行業的發展趨勢以及影響研究[J].城市建筑,2021,18(9):132-134.

[5] 季安康,王海飆.基于BIM的3D打印技術在建筑行業的應用研究[J].科技管理研究,2016,36(24):184-188.

[6] 萬玲,黃建功.湛江市建筑行業BIM技術應用現狀及阻礙研究[J].建筑經濟,2019,40(8):116-120.

[7] 葉凌,杜羿.英國建筑行業BIM發展概述[J].施工技術,2017,46(6):60-64.