時(shí)間：2023-07-12 17:07:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬仿真施工技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：虛擬施工3D模型 成本
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、虛擬施工技術(shù)的基本概念
虛擬施工技術(shù)是一種在虛擬環(huán)境中建模、模擬、分析建筑設(shè)計(jì)與與施工過程的數(shù)字化、可視化技術(shù)。 虛擬施工技術(shù)的主導(dǎo)思想是“先試后建”，即基于一個(gè)虛擬平臺(tái)，在真實(shí)工程開工之前，對(duì)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)項(xiàng)目施工方案進(jìn)行模擬、分析與優(yōu)化，以便提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，直至獲得最佳的設(shè)計(jì)和施工方案，從而指導(dǎo)真實(shí)的施工。這一理念的實(shí)施，將大大降低返工成本和管理成本。
二、虛擬施工技術(shù)內(nèi)容
1、技術(shù)內(nèi)容
工程施工過程是一項(xiàng)將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)際建筑的復(fù)雜工作,利用計(jì)算機(jī)，擇適當(dāng)?shù)能浖脚_(tái)，采用參數(shù)化的方式建立建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備的虛擬模型，對(duì)不需要模擬施工過程的部位，則將單個(gè)的模型靜態(tài)地組裝起來；對(duì)那些需要模擬的施工過程，則采用正、反運(yùn)動(dòng)鏈的定義，通過編程，實(shí)現(xiàn)了施工過程的運(yùn)動(dòng)模擬。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜工程施工的結(jié)構(gòu)、方案設(shè)計(jì)，通過三維圖形的形式動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示施工方案實(shí)施的全過程，讓方案設(shè)計(jì)人員置身在虛擬的環(huán)境中，隨時(shí)調(diào)整、優(yōu)化施工方案，對(duì)實(shí)際建造施工過程進(jìn)行全面的仿真再現(xiàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤模擬，從而實(shí)現(xiàn)施工中的事前控制和動(dòng)態(tài)管理.
(1)建模技術(shù)
虛擬產(chǎn)品建模特別強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，施工模型要將工藝參數(shù)與影響施工的屬性聯(lián)系起來，以反應(yīng)施工模型與設(shè)計(jì)模型之聞的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立產(chǎn)品主模型描述框架，隨著產(chǎn)品開發(fā)的推進(jìn)，模型描述日益詳細(xì)，但應(yīng)保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實(shí)現(xiàn)虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。
（2）仿真技術(shù)
計(jì)算機(jī)仿真是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡(jiǎn)化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計(jì)性能。仿真的基本步驟為；研究系統(tǒng)——收集數(shù)據(jù)——建立系統(tǒng)模型——確定仿真算法一建立仿真模型——運(yùn)行仿真模型——輸出結(jié)果，包括數(shù)值仿真、可視化仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)。
（3）優(yōu)化技術(shù)
優(yōu)化技術(shù)將現(xiàn)實(shí)的物理模型經(jīng)過仿真過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型以后，通過設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)和運(yùn)算方法，在制定的約束條件下，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)，從而為決策者提供科學(xué)的、定量的依據(jù)。它使用的方法包括：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、運(yùn)籌學(xué)、決策論和對(duì)策論等等。
（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬建造是在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)然是虛擬建造系統(tǒng)的核心技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是一門融合了人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等高新技術(shù)的綜合信息技術(shù)。目的是利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環(huán)境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對(duì)感官的刺激，獲得對(duì)所需解決問題的清晰和直觀的認(rèn)識(shí)。
2. 適用范圍
大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑工程、大型土木工程。
虛擬施工技術(shù)的作用
“先試后建”是虛擬施工技術(shù)實(shí)施的指導(dǎo)思想，也是虛擬施工技術(shù)作用的集中體現(xiàn)，其可對(duì)建筑工程中的任何需要進(jìn)行檢測(cè)、模擬和分析。下面針對(duì)建筑項(xiàng)目的不同階段，對(duì)虛擬施工技術(shù)的作用進(jìn)行分析，即優(yōu)化建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、優(yōu)化施過程、優(yōu)化施工管理活動(dòng)等。
1、優(yōu)化建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)
完善的設(shè)計(jì)方案是建筑項(xiàng)目順利實(shí)施的前提和保證。建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)由建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)等組成。通常，這三方面由多個(gè)設(shè)計(jì)方完成。在施工過程中，這些設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)變?yōu)榧稍谝黄鸬慕ㄖ?gòu)件，結(jié)果碰撞或沖突時(shí)常出現(xiàn)，如建筑設(shè)備與結(jié)構(gòu)之間的沖突等。這不僅會(huì)增加設(shè)計(jì)、施工返工成本，浪費(fèi)資源，還會(huì)影響施工的進(jìn)度。這也是建筑工程經(jīng)常出現(xiàn)工期延遲的主要原因之一。另外，設(shè)計(jì)的不可施工性是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的另一個(gè)主要問題。特別是對(duì)于復(fù)雜的建筑項(xiàng)目，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)的可施工性不強(qiáng)或不可行等問題。這同樣增加返工量，影響施工進(jìn)度。究其主要原因，就是缺乏一個(gè)有效的協(xié)同工作及檢測(cè)平臺(tái)，即設(shè)計(jì)方、施工方在設(shè)計(jì)階段不能有效地溝通與協(xié)作，同時(shí)在二維（2D）環(huán)境下不能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)與分析。虛擬施工技術(shù)為此提供了一個(gè)有效的平臺(tái)，用于設(shè)計(jì)沖突、可施工性的檢測(cè)，及多方溝通。
采用虛擬施工技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先要建立相關(guān)3D模型，包括建筑、結(jié)構(gòu)及建筑設(shè)備等。基于建立3D模型，可進(jìn)行設(shè)計(jì)檢測(cè)、協(xié)同修改。
2、優(yōu)化施工過程
由于建筑項(xiàng)目的單一性和不可重復(fù)性，施工方案同樣具有不可重復(fù)性，即不可能如制造業(yè)那樣，同一生產(chǎn)方案可用于某產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。通常是，當(dāng)某個(gè)工程即將結(jié)束時(shí)，一套完善的施工方案才現(xiàn)于面前，結(jié)果為時(shí)已晚。施工進(jìn)度拖延、安全問題頻頻出現(xiàn)、返工率高、建造成本超支等已成為現(xiàn)有建筑工程項(xiàng)目的通病。施工開始之前，找出完善的施工方案是十分必要的、重要的。在虛擬施工技術(shù)出現(xiàn)之前，這一問題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術(shù)不僅可以測(cè)試和比較不同的施工方案，還可以優(yōu)化施工方案。 基于上述建立的3D模型，采用虛擬施工技術(shù)可模擬和分析相關(guān)施工方案。通過模擬，可發(fā)現(xiàn)不合理的施工程序、設(shè)備調(diào)用程度與沖突、資源的不合理利用、安全隱患（如碰撞等）、作業(yè)空間不充足等問題，也可以及時(shí)更新施工方案，以解決相關(guān)問題。施工過程優(yōu)化也是一個(gè)重復(fù)的過程，即“初步方案－模擬－更新方案”，直至在真實(shí)施工之前找到一個(gè)最佳的施工方案，盡最大可能實(shí)現(xiàn)“零碰撞、零沖突、零返工”。從而大大降低返工成本，減少資源浪費(fèi)與沖突及安全問題。同時(shí)，虛擬施工技術(shù)也為總承建商、分承建商、設(shè)計(jì)單位及業(yè)主提供了一個(gè)溝通與協(xié)作平臺(tái)，幫助各方及時(shí)、快捷地解決各種問題，從而大大提高了工作效率，節(jié)省了大量的時(shí)間。
優(yōu)化施工管理活動(dòng)
為了解決施工過程中的相關(guān)問題，特別是復(fù)雜的項(xiàng)目工程，需要配備大量的管理人員，這大大增加了管理成本。通過上述施工過程的優(yōu)化，除了在施工開始之前建立一個(gè)完善的施工方案外，虛擬施工技術(shù)還可以清晰地展示整個(gè)施工過程。此模擬過程提供了一個(gè)栩栩如生的“施工操作說明書”，可為分包商或工人進(jìn)行開工前的培訓(xùn)，或?yàn)楣と藢?shí)際操作提供參考，從而減少實(shí)際操作失誤。由于減少了實(shí)際施工中的問題，管理活動(dòng)也得到簡(jiǎn)化，項(xiàng)目對(duì)管理人員的需求自然減少，或合并相關(guān)職位、或減少相關(guān)職位，盡而管理成本將大大降低。
虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用成效
虛擬施工技術(shù)的研應(yīng)用是一個(gè)較為前沿的課題，在中國(guó)內(nèi)地的研究與應(yīng)用較少，相對(duì)而言，在國(guó)外及香港等地應(yīng)用較多。目前，虛擬施工技術(shù)已應(yīng)用于香港等地多個(gè)建筑工程項(xiàng)目，包括住宅、酒店、辦公樓、商用樓、體育場(chǎng)、橋梁等大型復(fù)雜工程。如香港島東中心項(xiàng)目，成功運(yùn)用該技術(shù)，做到成竹在胸，提升了施工速度，消除了施工隱患，節(jié)省了大量返工成本。
論文關(guān)鍵詞：輸配電線路 施工技術(shù) 仿真系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
論文摘要：由于社會(huì)對(duì)于電力的總的需求不斷增大，同樣對(duì)于輸配電線路的施工技術(shù)要求也更加嚴(yán)格，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)詳情，講述了目前輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略及應(yīng)用。
一、輸配電線路施工技術(shù)概述
目前我國(guó)的輸配電線路施工技術(shù)參與人員數(shù)量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識(shí)水平和素質(zhì)也需要提升。對(duì)于輸配電線路施工操作人員的培訓(xùn)如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實(shí)踐能力，參加培訓(xùn)的人員因?yàn)閷?shí)踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對(duì)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的需求也更加迫切。
二、輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
（一）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況
輸配電線路施工技術(shù)仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)配電線路施工技術(shù)系統(tǒng)的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到輸配電線路施工技術(shù)所需的信息，然后幫助實(shí)踐者對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的輸配電線路施工技術(shù)的問題做出決策。輸配電線路施工技術(shù)仿真是一個(gè)相對(duì)概念，任何逼真的仿真都只能是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對(duì)所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對(duì)提出處理者的需求層次，否則很難評(píng)價(jià)一個(gè)仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)一種先進(jìn)的實(shí)施培訓(xùn)手段，提高培訓(xùn)的效率，強(qiáng)化培訓(xùn)效果。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)，通過Internet 軟件平臺(tái)及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，綜合設(shè)定，使得輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)具有實(shí)用性和可維護(hù)控制性。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的開發(fā)，主要是首先起源于國(guó)外對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，尤其是西方國(guó)家如英國(guó)、美國(guó)等大型企業(yè)開發(fā)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓(xùn)的人員可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得具體輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其技能可以與在現(xiàn)場(chǎng)工作2年的人員比，因此很多國(guó)家都看到了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)越性，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)也越來越多的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。目前我國(guó)對(duì)于仿真系統(tǒng)的應(yīng)用也是在一些危險(xiǎn)性較大的領(lǐng)域，例如大型的鍋爐裝置、化學(xué)化工及變電站的應(yīng)用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用，但是目前仿真系統(tǒng)在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發(fā)出完善的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)。
（二）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
目前關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思想越來越統(tǒng)一，即輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)必須能夠便于施工技術(shù)模型的調(diào)試和輸配電線路畫面的構(gòu)造，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)還應(yīng)采取先進(jìn)的運(yùn)行軟件和保證運(yùn)行數(shù)據(jù)相分離的一種設(shè)計(jì)思路。
關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)該分成培訓(xùn)師和受培訓(xùn)者兩個(gè)方面的功能，對(duì)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師功能應(yīng)該是輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓(xùn)者的機(jī)器，包括受培訓(xùn)者機(jī)器的開始暫停關(guān)機(jī)等功能，另外可以準(zhǔn)確知道受培訓(xùn)者機(jī)器是否有事故及分析事故產(chǎn)生源，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器功能還應(yīng)是控制受培訓(xùn)人員考核的現(xiàn)場(chǎng)等具體狀況。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)學(xué)員機(jī)器功能設(shè)計(jì)，首先要依附于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器的監(jiān)管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)受培訓(xùn)人員的機(jī)器可以提供參家培訓(xùn)人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢(shì)圖及操作記錄等具體的監(jiān)控畫面。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)將電網(wǎng)仿真系統(tǒng)和輸配電線路仿真及配電站系統(tǒng)仿真等有機(jī)結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)應(yīng)該具有的特點(diǎn)是確保在硬件使用上采用了以局域網(wǎng)應(yīng)用為核心，利用工作站、開放式系統(tǒng)及微機(jī)構(gòu)成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)。此外，在輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)軟件上采用了軟件相互支持系統(tǒng)技術(shù)，這樣使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)系統(tǒng)更加便于修改和維護(hù)。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網(wǎng)和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)更加具有真實(shí)性。最后，還應(yīng)通過采用了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)多媒體技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)輸配電線路施工技術(shù)的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)情況，同時(shí)也使仿真的對(duì)象更加便于更改和進(jìn)一步擴(kuò)充，這樣輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)就會(huì)具有更高的性價(jià)比。
通過輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)為輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)人員提供了一種較為先進(jìn)的培訓(xùn)手段，同時(shí)也徹底改變了傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式，它的設(shè)計(jì)及應(yīng)用可以提高整體的輸配電線路施工作業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步確保電網(wǎng)安全，同樣也大大提高了作業(yè)者的勞動(dòng)生產(chǎn)率，為創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)揮著顯著的作用。
三、結(jié)論
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)仿在不斷的發(fā)展和完善中，供電有限公司每年都會(huì)投入很大的資金和時(shí)間等用于施工技術(shù)人員的培訓(xùn)及考核，著力開發(fā)完善的輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)，使得輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)能自由安排培訓(xùn)項(xiàng)目，并且允許人員在培訓(xùn)中發(fā)生各種錯(cuò)誤，同時(shí)演示出因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤造成的種種后果且不帶來任何實(shí)際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓(xùn)操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業(yè)人員進(jìn)行重復(fù)性集中培訓(xùn)，從而使的操作人員在短期內(nèi)接受較多的培訓(xùn)項(xiàng)目，縮短總的培訓(xùn)周期。可節(jié)約大量的培訓(xùn)時(shí)間與經(jīng)費(fèi)。所介紹的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)目前已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用表明該系統(tǒng)能極大地提高培訓(xùn)的質(zhì)量，在短時(shí)間內(nèi)提高施工技術(shù)人員的技術(shù)水平，對(duì)電力系統(tǒng)的建設(shè)起到了重大的推動(dòng)作用。目前很多設(shè)計(jì)成果效果較為顯著，但是為了進(jìn)一步提高輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)，爭(zhēng)取達(dá)到創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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Abstract: The concept of virtual simulation technology and new campus construction features are described,the application of the virtual simulation technology in the new campus construction is explored.
關(guān)鍵詞:仿真技術(shù);建筑施工;新校區(qū);高校
Key words: simulation technology;building construction;new campus;university
中圖分類號(hào):TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)27-0131-01
1虛擬仿真技術(shù)的概念
系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)及其軟件為工具進(jìn)行試驗(yàn)研究的理論和方法論體系[1]。仿真技術(shù)顧名思義,是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上模擬來得到實(shí)際場(chǎng)變量的分析,有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象[2]。簡(jiǎn)單的說,仿真技術(shù)是對(duì)系統(tǒng)模型的一種試驗(yàn)技術(shù)(是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)手段),在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面有較大的優(yōu)越性。
2高校新校區(qū)建筑施工的特點(diǎn)
2.1 項(xiàng)目占地規(guī)模大、現(xiàn)代化水平高高校建設(shè)新校區(qū)已成為我國(guó)高校發(fā)展的重要特征,其占地規(guī)模之大是前所未有的(少則千余畝,多則幾千畝)。新校區(qū)建設(shè),堅(jiān)持現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化的技術(shù)取向。新校區(qū)建設(shè)在硬件設(shè)施、軟件平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)等全方位實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理,使學(xué)校的校園建設(shè)與管理工作實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化[4]。
2.2 項(xiàng)目建設(shè)工期緊、周期長(zhǎng)新校區(qū)建設(shè)工程不同于一般工程,隨著招生規(guī)模的迅速擴(kuò)增以及高水平大學(xué)創(chuàng)建工作的展開,工期要求很緊,從項(xiàng)目的前期決策階段、實(shí)施階段到工程項(xiàng)目的使用階段,需要三到五年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。
2.3 項(xiàng)目建設(shè)投資大、技術(shù)復(fù)雜高校的新校區(qū)建設(shè)從立項(xiàng)、可研、計(jì)劃規(guī)劃、勘探、設(shè)計(jì)、審批、招投標(biāo)等前期準(zhǔn)備工作直至施工期間的監(jiān)督、檢測(cè)、監(jiān)理審計(jì)等事項(xiàng),耗時(shí)費(fèi)資;校園占地規(guī)模大,土地征用及遷移補(bǔ)償費(fèi)用可觀;項(xiàng)目基本建設(shè)費(fèi)用及設(shè)備、工器具購(gòu)置費(fèi)用大,貸款利息包袱沉重。同時(shí)由于項(xiàng)目工程量大,基本建設(shè)專業(yè)性強(qiáng),現(xiàn)代化水平高,技術(shù)難度加大,施工過程復(fù)雜。
2.4 項(xiàng)目組成多樣化、復(fù)雜化從建設(shè)項(xiàng)目組成來看,它主要包括:公共教學(xué)樓、專業(yè)教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)樓、圖書館、體育館、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、餐廳、教師公寓、學(xué)生公寓以及道路建設(shè)、各種供電、供水、供氣的地下管線、景觀綠化等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。建設(shè)項(xiàng)目從立項(xiàng)、選址定位、地質(zhì)勘探、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程招標(biāo)投標(biāo)、工程施工到竣工驗(yàn)收,整個(gè)過程要經(jīng)過多道程序。
2.5 項(xiàng)目建設(shè)生態(tài)化、人文化生態(tài)化、人文化是新校區(qū)建設(shè)突出的特點(diǎn)。新校區(qū)綠地面積大,綠化率高,因地制宜地栽上了各種花卉和樹木。形成自然親水空間、綠色共享空間,高低自然錯(cuò)落,保證春、夏、秋三季有鮮花,四季有綠色的效果。校園環(huán)境中的休息、服務(wù)設(shè)施充分考慮了所在環(huán)境的特點(diǎn),造型別致,提高了環(huán)境的景觀效果;又充分考慮使用人的要求,分布面廣,數(shù)量眾多,便于學(xué)生尋找和隨時(shí)利用。
2.6 項(xiàng)目管理業(yè)主化、高效化為了更好地協(xié)調(diào)組織和推進(jìn)學(xué)校的新校區(qū)建設(shè)工作,各高校都成立了新校區(qū)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu),如新校區(qū)建設(shè)指揮部,或是新校區(qū)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組等,抽調(diào)高素質(zhì)、專業(yè)化的人員組成基建管理隊(duì)伍。細(xì)化內(nèi)部工作職責(zé),責(zé)任到個(gè)人,加強(qiáng)內(nèi)部管理,建立良好的約束機(jī)制,使基建管理工作健康運(yùn)轉(zhuǎn)。
3新校區(qū)建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義
使用虛擬仿真系統(tǒng)對(duì)新校區(qū)建筑施工過程進(jìn)行模擬,在施工前了解各種構(gòu)件在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的相對(duì)位置及相互關(guān)系,實(shí)驗(yàn)多種施工方法,計(jì)算相應(yīng)工況應(yīng)力,對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化,這對(duì)以下幾方面將產(chǎn)生重大意義[3][5]。
3.1 利于施工方案優(yōu)選現(xiàn)代校園建筑基本都具有鮮明的個(gè)性,建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果,可以定量地完成方案的對(duì)比,有助于施工方案的選擇和優(yōu)化,真正實(shí)現(xiàn)最優(yōu)施工。
3.2 利于施工技術(shù)革新施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗(yàn)施工新工藝和革新思路,有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮,同時(shí)能真切展示新技術(shù)的成效,縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期,降低新技術(shù)、新工藝的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。
3.3 利于施工過程管理施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程,能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患,因而可以采取有效的預(yù)防和強(qiáng)化措施,提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場(chǎng)管理效果。
3.4 利于項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)施工虛擬仿真技術(shù)可以考察新校區(qū)校園建筑設(shè)計(jì)是否合理,可以方便地對(duì)擬改進(jìn)部位進(jìn)行修改,從而得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。設(shè)計(jì)的仿真也有利于設(shè)計(jì)單位與業(yè)主、施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。
3.5 利于建筑技術(shù)進(jìn)步開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面,帶動(dòng)以下幾方面的進(jìn)步:①城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化;②投資者的投資意圖及市場(chǎng)推銷;③建筑機(jī)械設(shè)計(jì);④仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
4結(jié)語與展望
隨著仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用,施工虛擬仿真系統(tǒng)將會(huì)不斷完善和發(fā)展,對(duì)建筑工程施工技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展將會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,是一個(gè)受教育大國(guó),高校有著大量繁重的基本建設(shè)任務(wù),要充分發(fā)揮高等院校科研實(shí)力和人才優(yōu)勢(shì),立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn),積極開發(fā)和應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng),科學(xué)、高效地推動(dòng)新校區(qū)建設(shè)工作。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞：地下工程；施工技術(shù)；實(shí)踐性教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.3；TU94 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2016）05-0105-04
地下工程是指深入地面以下，為開發(fā)利用地下空間資源所建造的建筑、構(gòu)筑物。按照其用途和功能可分為：工業(yè)和民用建筑中的地下車間、電站、庫房、地下商業(yè)街、人防與市政地下工程；交通運(yùn)輸中的地下鐵道、公路隧道、水下隧道和過街地下通道等；軍事上的指揮所、通信樞紐、掩蔽所、軍火庫等[1]。
地下工程的營(yíng)造涉及可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工等全過程。其中，地下工程施工是地下工程從圖紙到實(shí)物的成型過程，具有很大的復(fù)雜性、不確定性、危險(xiǎn)性，因此其成為地下工程建造中最重要的階段。
一、地下工程施工技術(shù)課程的特點(diǎn)
地下工程施工技術(shù)是理工大學(xué)建筑工程管理（人防）專業(yè)必修課，土木工程（人防）專業(yè)選修的一門專業(yè)課[2]，其以“明挖法”和“暗挖法”兩項(xiàng)地下工程基本作業(yè)為主線。通過課程學(xué)習(xí)，可使學(xué)員掌握目前地下工程施工中成熟的技術(shù)、方法，培養(yǎng)學(xué)員的工程意識(shí)和分析實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和崗位任職奠定必要的理論基礎(chǔ)。從教學(xué)內(nèi)容上看，該課程的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。
（一）學(xué)科交叉性強(qiáng)
地下工程施工技術(shù)課最大的特點(diǎn)就是先修課多，學(xué)科交叉性強(qiáng)。在“暗挖法”施工教學(xué)中，鉆爆法施工涉及到爆破、通風(fēng)、給排水方面的知識(shí)，支護(hù)施工涉及到巖石力學(xué)和工程地質(zhì)方面的知識(shí)，TBM施工、盾構(gòu)法施工、頂管法施工技術(shù)則更多的是施工技術(shù)與施工機(jī)械知識(shí)的結(jié)合。在“明挖法”施工教學(xué)中，土方工程、基礎(chǔ)工程、基坑工程和土力學(xué)聯(lián)系緊密，而要學(xué)好混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)則必須要學(xué)習(xí)好土木工程材料、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理等課程。通常，地下工程施工技術(shù)課程安排在第三學(xué)年的下半學(xué)期，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前，至少應(yīng)系統(tǒng)學(xué)
習(xí)三大力學(xué)、工程測(cè)量、工程地質(zhì)、工程材料等專業(yè)基礎(chǔ)課，以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等專業(yè)課，才能比較順利地學(xué)完整個(gè)課程。
（二）課程實(shí)踐性強(qiáng)
地下工程施工技術(shù)課是研究地下工程相關(guān)專業(yè)施工工藝、操作過程、施工設(shè)備機(jī)械的性能和操作等規(guī)律的一門課程[3]。某些基礎(chǔ)課程如數(shù)學(xué)、英語等，知識(shí)的傳授大部分都是依靠老師課堂上的講解，授課水平的好壞很大程度上依賴于老師對(duì)課程知識(shí)掌握的熟悉程度。但是，地下工程施工技術(shù)這一類專業(yè)性很強(qiáng)的課程，其中關(guān)于施工工藝、施工過程、施工機(jī)械的性能及操作過程等內(nèi)容很難單純用語言來講述[4]，光靠課堂的解說遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到教學(xué)效果。
（三）知識(shí)點(diǎn)更新快
隨著地下空間開發(fā)如火如荼地開展，地下工程施工技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)與新工藝不斷涌現(xiàn)，而大學(xué)教材很難及時(shí)介紹這一方面的成果，使得教材的更新速度低于技術(shù)、工藝的更新速度。因此，在教學(xué)上應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，在講授基本知識(shí)的基礎(chǔ)上介紹一些最新的施工技術(shù)和做法，以跟上地下工程領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝發(fā)展的步伐[5]。這些內(nèi)容若只從概念上介紹，學(xué)生很難理解，因此需要教師結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行說明，才能做到有的放矢。
二、施工課程實(shí)踐性教學(xué)模式的現(xiàn)狀
土木工程專業(yè)課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，其中尤其以施工課最為突出。我國(guó)高校教育一貫注重實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置。1963年9月，“教育部直屬高等工業(yè)學(xué)校教學(xué)工作座談會(huì)”中就明確指出，在各門課程的教學(xué)中，貫徹“少而精”的原則，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[6]。改革開放初期的土木工程施工教材中，也明確了對(duì)有關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)如現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、習(xí)題和課程作業(yè)、教學(xué)參觀、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等給予足夠的重視[7]。同時(shí)，土建各個(gè)專業(yè)也在實(shí)踐性教學(xué)的方法、手段上不斷進(jìn)行嘗試。凌田全認(rèn)為，組織好施工實(shí)習(xí)，提高施工實(shí)習(xí)的效果，需要加強(qiáng)橫向聯(lián)合，建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，周密安排，加強(qiáng)考核[8]。株洲工學(xué)院在實(shí)踐性教學(xué)實(shí)施過程中，精心挑選施工隊(duì)伍正規(guī)、施工技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)類型和施工進(jìn)度符合教學(xué)要求的施工現(xiàn)場(chǎng)[9]。華南理工大學(xué)和湖南科技大學(xué)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，都采用了分散與集中相結(jié)合的辦法[10-11]。目前工科類高級(jí)施工課也主要采取集中實(shí)習(xí)和分散實(shí)習(xí)兩種方法。
從我國(guó)工科教學(xué)現(xiàn)狀看，實(shí)踐教學(xué)體系由實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等組成。實(shí)踐性教學(xué)是培養(yǎng)、提高學(xué)生綜合能力與素質(zhì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)理論教學(xué)的驗(yàn)證、補(bǔ)充和拓展[12]。
三、地下工程施工技術(shù)的“四維實(shí)踐教學(xué)模式”
針對(duì)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，地下工程施工技術(shù)課程緊跟施工技術(shù)發(fā)展前沿，積極將地下工程施工中的新技術(shù)、新方法、新工藝、新設(shè)備知識(shí)引入課堂，同時(shí)在課程中加強(qiáng)了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置，其形式有“認(rèn)識(shí)實(shí)踐”、“操作實(shí)踐”、“虛擬實(shí)踐”、“生產(chǎn)實(shí)踐”等4個(gè)方面，目的是使學(xué)生掌握基本的地下工程施工技能，學(xué)會(huì)實(shí)際操作規(guī)程和操作方法，熟悉工程現(xiàn)場(chǎng)施工組織與管理，具有能夠綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決地下工程施工管理問題的能力。
（一） 地下工程施工的認(rèn)識(shí)實(shí)踐
認(rèn)識(shí)實(shí)踐是地下工程施工技術(shù)課必設(shè)的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過認(rèn)識(shí)實(shí)踐，可以對(duì)地下工程施工技術(shù)的流程建立感性認(rèn)識(shí)，為本課程的后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。通過認(rèn)識(shí)實(shí)踐，可以使學(xué)生鞏固和加深理解課堂所學(xué)，讓他們的理論知識(shí)更加扎實(shí)，專業(yè)技能更加過硬，更加善于理論聯(lián)系實(shí)際。具體來說分為以下幾個(gè)方面。
1.地下工程施工視頻認(rèn)識(shí)實(shí)踐
視頻認(rèn)識(shí)實(shí)踐是地下工程施工認(rèn)識(shí)實(shí)踐的第一個(gè)方面。施工視頻有著直觀生動(dòng)的情境，且不受時(shí)間的限制，可以對(duì)同一施工過程進(jìn)行多次觀察。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，各類視頻資源十分豐富，為了更好地讓視頻服務(wù)于教學(xué)，課程組精選了鉆爆法、初期支護(hù)、二次襯砌、輔助工法、盾構(gòu)掘進(jìn)、頂管施工、TBM施工、基坑開挖支護(hù)、鋼筋混凝土施工等各類操作視頻數(shù)百條，在課堂上結(jié)合相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)給學(xué)員進(jìn)行講解。學(xué)生更好地介入課堂教學(xué)的內(nèi)容，直接觀察所展示的視頻事件，并可以對(duì)視頻事件進(jìn)行多次的重復(fù)播放、解讀與討論，每次可集中于某個(gè)特殊的維度或側(cè)重于教學(xué)組織、教學(xué)方法等[13]。該方法使學(xué)生認(rèn)識(shí)施工、了解施工、熟悉施工，并在頭腦里構(gòu)建地下工程施工的場(chǎng)景，從而使學(xué)生對(duì)課本上的文字不再陌生和排斥，靜下心來進(jìn)行下一階段的學(xué)習(xí)。
2.地下工程施工案例庫認(rèn)識(shí)實(shí)踐
案例庫教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和分析問題、解決問題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過案例進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生能夠在課堂上進(jìn)行情景代入式學(xué)習(xí)，間接感受現(xiàn)場(chǎng)，使他們由被動(dòng)聽課變?yōu)榉e極思考，從而尋找解決問題的辦法。興趣是最好的老師，學(xué)生的積極性一旦被激發(fā)，教學(xué)效果就容易得到保證[14]。
按照地下工程不同施工方法構(gòu)建案例庫，課程組現(xiàn)已收集綜合案例7個(gè)、專項(xiàng)案例10個(gè)。綜合性案例包括城市淺埋大跨度坑道工程案例（南京九華山坑道工程）、大直徑盾構(gòu)過江坑道案例（南京緯七路過江坑道、南京緯三路過江通道）、盾構(gòu)坑道突涌事故及恢復(fù)案例（常熟電廠取水坑道）、特大異性深基坑施工技術(shù)案例（南京青奧軸線地下交通工程、武漢王家墩地下工程）、地下工程施工事故案例等。
3.地下工程施工模型認(rèn)識(shí)實(shí)踐
我校國(guó)防工程學(xué)院為配合地下工程施工技術(shù)教學(xué)，花費(fèi)百萬余元建設(shè)了模擬坑道，內(nèi)存放有各類地下工程施工所需要的設(shè)備、器材。同時(shí)，用剖面的形式向?qū)W生展現(xiàn)地下工程施工各分部分項(xiàng)工程成品、半成品的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)；一些特殊的地下工程施工器具器材，實(shí)物無法展示的，則制作了仿真模型供教學(xué)使用。對(duì)于“暗挖法”施工技術(shù)，主要有：洞門、掘進(jìn)爆破、初期支護(hù)、內(nèi)部襯砌、新奧法監(jiān)控量測(cè)、輔助工法展示等方面的仿真模型；對(duì)于“明挖法”施工技術(shù)，主要有深基坑開挖及支護(hù)沙盤、土方機(jī)械化施工沙盤、地下連續(xù)墻施工工藝流程（剖面）、SJB深層攪拌機(jī)施工工藝流程（剖面）等仿真模型；對(duì)于現(xiàn)在使用較多的TBM、盾構(gòu)法、頂管法施工技術(shù)，制作了硬巖TBM仿真演示模型、土壓（泥水）平衡盾構(gòu)機(jī)仿真演示模型、泥水頂管機(jī)仿真演示模型。這些模型不僅僅給學(xué)員提供直觀的認(rèn)識(shí)，可供學(xué)員任意拆卸和組裝，有的還能夠進(jìn)行聲光電一體化演示，使學(xué)員更進(jìn)一步了解地下工程施工的細(xì)節(jié)。
（二）地下工程施工的操作實(shí)踐
操作實(shí)踐是通過在地下工程施工現(xiàn)場(chǎng)操作技能訓(xùn)練等，來鞏固學(xué)生理論知識(shí)和提高實(shí)際操作技能。實(shí)踐操作法，更能體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際這一基本原則[15]。這種現(xiàn)場(chǎng)操作可以在生產(chǎn)第一線，但由于地下工程施工現(xiàn)場(chǎng)較為分散，不利于集中教學(xué)，因此也可以采用模擬現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐的方式進(jìn)行。
為配合地下工程施工技術(shù)的教學(xué)，學(xué)院在模擬坑道場(chǎng)地周圍建設(shè)了鋼筋加工棚及混凝土拌合點(diǎn)，可以進(jìn)行鋼筋的現(xiàn)場(chǎng)加工、模板試拼、混凝土拌制、支護(hù)構(gòu)件制作等施工操作。為了更加逼真地模擬出現(xiàn)場(chǎng)施工的效果，加工棚選用了可拆裝的鋼管及彩鋼板搭設(shè)的形式。
通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)和課堂授課，學(xué)生可以較全面、具體、靈活地學(xué)習(xí)和掌握地下工程的施工工藝和施工技術(shù)，學(xué)會(huì)理論結(jié)合實(shí)際解決問題的方法。同時(shí)，在操作場(chǎng)上學(xué)生和教師從書本到工程進(jìn)行全方位的交流，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，也豐富了教學(xué)內(nèi)容[16]。
（三） 地下工程施工的虛擬實(shí)踐
虛擬實(shí)踐是人類基本實(shí)踐方式之一。虛擬實(shí)踐本質(zhì)上是各種可能性的實(shí)踐，事物的可能性在虛擬實(shí)踐中能同時(shí)平行地獲得實(shí)現(xiàn)[17]。目前，建筑信息模型已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域信息技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，BIM的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到行業(yè)的普遍認(rèn)可。為了能進(jìn)一步給學(xué)生帶來新鮮的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，課程組還將BIM虛擬實(shí)踐教學(xué)進(jìn)入了課堂。
基于BIM的虛擬實(shí)踐教學(xué)是將一個(gè)具體工程項(xiàng)目的一系列立項(xiàng)計(jì)劃、勘察設(shè)計(jì)報(bào)告、建筑圖（結(jié)構(gòu)圖、水暖圖、電器圖、施工流程圖等）、重要事件、動(dòng)態(tài)三維模型、成本計(jì)算等徹底融合，用一個(gè)“虛擬的實(shí)際工程”串聯(lián)起來，全方位闡述建筑工程施工這一復(fù)雜的施工流程[18]。
同時(shí)，課程組還將BIM的施工實(shí)踐教學(xué)從地下工程課程延伸到學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過協(xié)同式畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使土建專業(yè)學(xué)生更加直觀地了解地下工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工流程，更加深了學(xué)生對(duì)其他相關(guān)知識(shí)的理解。
（四）地下工程施工的生產(chǎn)實(shí)踐
土木工程是具有很強(qiáng)實(shí)踐性的學(xué)科，為了讓學(xué)生更好的掌握知識(shí)，對(duì)于地下工程施工技術(shù)的學(xué)習(xí)，不僅要讓其注意知識(shí)的積累，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。
生產(chǎn)實(shí)踐是人類最基本的實(shí)踐活動(dòng)[19]。地下工程施工技術(shù)課程注重教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的落實(shí)，努力增加實(shí)驗(yàn)室的投入，保證了基礎(chǔ)教學(xué)和專業(yè)教學(xué)中學(xué)生應(yīng)有的教學(xué)試驗(yàn)和實(shí)習(xí)；堅(jiān)持理論與實(shí)踐、課堂與工程相結(jié)合的教學(xué)模式，重視教學(xué)科研實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，與人防單位、軍隊(duì)建設(shè)單位、項(xiàng)目管理公司、工程監(jiān)理公司、地下礦業(yè)公司等不同類型的單位共建實(shí)習(xí)基地，以滿足課程實(shí)踐教學(xué)多樣化需要，不斷加強(qiáng)課程實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的過程控制和動(dòng)態(tài)管理。
四、結(jié)語
基于認(rèn)識(shí)實(shí)踐、操作實(shí)踐、虛擬實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)踐的地下工程施工技術(shù)的“四維實(shí)踐性教學(xué)模式”，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高課程教學(xué)效率的有效方法，是多媒體時(shí)代工科專業(yè)課教學(xué)的典型范式。課程組經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)具備了四維實(shí)踐性教學(xué)的基本軟硬件條件。在授課過程中如何有機(jī)融合課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，從而對(duì)四維實(shí)踐性教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以及對(duì)地下工程施工技術(shù)考核模式的更新，則是下一步需要研究的問題。
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建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性非常強(qiáng)的活動(dòng)，從規(guī)劃到設(shè)計(jì)，都與后期建筑施工和維護(hù)有著密切關(guān)系，一點(diǎn)差錯(cuò)的出現(xiàn)可能就使建筑面臨著巨大的成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候除了要運(yùn)用自己的思維進(jìn)行設(shè)計(jì)，還要考慮客戶的整體感受，使建筑設(shè)計(jì)更能體現(xiàn)出一種真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員更好地完成設(shè)計(jì)的主要原因在于虛擬現(xiàn)實(shí)能夠通過計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行模擬，創(chuàng)造和體現(xiàn)虛擬世界，這樣能夠大大降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)量，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和精確性。
1.建立三維虛擬環(huán)境空間
要運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬環(huán)境空間，就必須采集建筑物相關(guān)信息，比如建筑物的平面圖、立面圖和剖面圖，能夠?qū)⒔ㄖ锏牧⒚妗⑵矫婧推拭嫘Ч鎸?shí)反映出來的圖像，建筑空間關(guān)系和空間參照物等。根據(jù)收集的資料，利用3DSMAX制作建筑三維模型，在建模的時(shí)候注意在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)細(xì)節(jié)部位不需太茍刻，應(yīng)盡量將模型所需的點(diǎn)、段數(shù)減少，在視覺設(shè)計(jì)方面也無需有過高的精度，以免過度追求重要性較低的程序降低工作效率。之后，可創(chuàng)建適當(dāng)?shù)墓鈭?chǎng)景和背景，將虛擬的建筑三維模型以真實(shí)的狀態(tài)展現(xiàn)出來。
光線在三維虛擬環(huán)境中的作用非常重要，如果沒有光線，那么就無法體現(xiàn)出建筑的通透感和形狀，這就需要設(shè)計(jì)人員掌握真實(shí)光線與虛擬光線之間的區(qū)別，了解光線的變化對(duì)場(chǎng)景表現(xiàn)的影響，運(yùn)用3DSMAX軟件將虛擬光線表現(xiàn)得更為真實(shí)。由于材質(zhì)設(shè)計(jì)直接影響視覺效果的真實(shí)性，因此，在進(jìn)行材質(zhì)設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮影響視覺效果的各種因素，通過對(duì)視覺效果的顏色、質(zhì)感、粗糙度、反射光的強(qiáng)度等進(jìn)模擬，使虛擬場(chǎng)景具有某種真實(shí)材料所特有的視覺效果和特性，也使建筑模型空間、構(gòu)件和總體構(gòu)造呈現(xiàn)出一種真實(shí)特色。
2.進(jìn)行互動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和方案篩選
將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中可以使建筑設(shè)計(jì)具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有的互動(dòng)性，在此過程中，設(shè)計(jì)人員可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的交互系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件優(yōu)勢(shì)，結(jié)合自然條件、經(jīng)濟(jì)條件、社會(huì)背景等，根據(jù)不同客戶的不同需求設(shè)計(jì)多種方案，通過對(duì)各種方案進(jìn)行比較，適時(shí)調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)某些特定局部進(jìn)行修改，并將修改后的方案與修改前方案進(jìn)行對(duì)比，選擇出與客戶需求最匹配的方案。其次，在深化設(shè)計(jì)過程中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)可大大減少設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)間的設(shè)計(jì)沖突，空間設(shè)計(jì)得到優(yōu)化。另外，通過現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)完全可以利用網(wǎng)絡(luò)路徑與同行進(jìn)行交流，廣泛征求業(yè)內(nèi)各界人士的意見，使得設(shè)計(jì)方案更具科學(xué)性。
3.展示建筑物的整體信息
目前，很多建筑設(shè)計(jì)手段并不能全面將建筑的信息反映出來，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)，一個(gè)虛擬建筑物就會(huì)呈現(xiàn)在人們面前，并且給人一種仿佛身在建筑中的真實(shí)感覺。通過虛擬現(xiàn)實(shí)，客戶甚至是外行人都能看懂建筑模型，這就為用戶和設(shè)計(jì)人員之間的溝通提供了方便，也為用戶和廣大群眾參與建筑設(shè)計(jì)提供了途徑。
4.論證建筑施工技術(shù)
一個(gè)建筑工程項(xiàng)目的開發(fā)主要是由設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、施工單位共同參與完成的，而項(xiàng)目的實(shí)施首先是從設(shè)計(jì)開始的，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮全面，不僅要考慮建設(shè)單位對(duì)于建筑項(xiàng)目的要求，還要考慮施工單位相關(guān)施工技術(shù)實(shí)施的可能性，因此，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行可行性論證非常有必要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證施工過程中是否存在施工技術(shù)引起的質(zhì)量問題、安全問題等，適當(dāng)對(duì)施工技術(shù)做出調(diào)整，保證施工技術(shù)的合理性和實(shí)用性。
二、結(jié)語
關(guān)鍵詞： BIM技術(shù) 施工管理 發(fā)展與應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和發(fā)展，在建筑工程施工中采用智能方法極大地促進(jìn)了施工技術(shù)和管理水平的提升，從而推動(dòng)施工學(xué)科的不斷進(jìn)步和發(fā)展。通過在建筑工程施工中引入BIM技術(shù)的工程實(shí)踐證明，建筑工程施工應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)成為可能，用BIM技術(shù)研究建筑工程施工，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的精細(xì)化管理和促進(jìn)施工技術(shù)的進(jìn)步。
1.BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的發(fā)展情況
BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。它讓設(shè)計(jì)、建造、管理同一在一個(gè)平臺(tái)下工作，是建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)樵谠缙谠O(shè)計(jì)階段就能發(fā)現(xiàn)后期真正施工階段所會(huì)出現(xiàn)的各種問題，提前處理，為后期活動(dòng)打下堅(jiān)固基礎(chǔ)。在后期施工時(shí)能作為施工的實(shí)際指導(dǎo)，也能作為可行性指導(dǎo)，以提供合理的施工方案及人員，材料使用的合理配置，從而最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的合理運(yùn)用。
目前，工程項(xiàng)目規(guī)模日益擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜，尤其是超大型工程項(xiàng)目層出不窮，使企業(yè)和項(xiàng)目都面臨巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)。然而，當(dāng)前的管理模式和信息化手段都無法適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需要。應(yīng)用BIM技術(shù)，從根本上解決建筑生命期各階段和各專業(yè)系統(tǒng)間信息斷層問題，從設(shè)計(jì)、施工技術(shù)到管理全面提高信息化水平，已成為建設(shè)企業(yè)的迫切需求。
在BIM技術(shù)成為建筑業(yè)大勢(shì)所趨的今天，它能否在建筑施工領(lǐng)域得以推廣應(yīng)用主要受到以下幾方面的影響。
（1）BIM技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用并不健全且不成熟，屬于剛剛興起，在沒有切實(shí)的技術(shù)保障和配套管理機(jī)制的情況下強(qiáng)制在單位或部門推廣是不太現(xiàn)實(shí)的。
（2）我國(guó)普遍存在項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期短、工期緊張的情況，虛擬仿真技術(shù)在初期應(yīng)用過程中不可避免地會(huì)存在技術(shù)障礙，這有可能導(dǎo)致無法按期完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
（3）BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件的要求較高，需要較快的運(yùn)行速度和穩(wěn)定的操作性能及其高質(zhì)量的VR軟件等。
（4）BIM技術(shù)的應(yīng)用需要較高專業(yè)水平的技術(shù)人員，而目前一些施工技術(shù)人員的專業(yè)技能偏低，一定程度上約束了虛擬仿真技術(shù)在施工領(lǐng)域上的發(fā)展步伐。
（5）BIM的應(yīng)用會(huì)增加企業(yè)對(duì)人員及資金的投入，而目前大多數(shù)建筑企業(yè)對(duì)項(xiàng)目效益的追求是以“短、平、快”為宗旨，因此對(duì)虛擬仿真技術(shù)在施工領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了阻力[1]。
后危機(jī)時(shí)代，實(shí)體經(jīng)濟(jì)走弱、融資成本與人力成本的高漲、加之低碳節(jié)能對(duì)建筑行業(yè)提出了更新更高的要求，建筑轉(zhuǎn)型之路迫在眉睫。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，將成為當(dāng)前建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的最大法寶。目前的實(shí)踐與調(diào)研的結(jié)果顯示，BIM技術(shù)對(duì)提升項(xiàng)目中標(biāo)率、成本過程管理、質(zhì)量與安全管理，提升工作效率等有非常大的價(jià)值。
2.BIM技術(shù)給工程建設(shè)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
在這種工程項(xiàng)目愈加復(fù)雜、行業(yè)利潤(rùn)不斷縮水的情況下，企業(yè)如何進(jìn)行成本控制，盡可能地為企業(yè)創(chuàng)造利潤(rùn)變得尤為重要。在當(dāng)前的建造行業(yè)中，傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)管理技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)代工程項(xiàng)目的需要，隨著BIM技術(shù)的推廣和不斷發(fā)展，建筑工程管理信息化、過程化、精細(xì)化成為可能，從而實(shí)行施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化管理成為必然趨勢(shì)，并不斷得到完善。
BIM5D是在3D建筑信息模型基礎(chǔ)上，融入“時(shí)間進(jìn)度信息”與“成本造價(jià)信息”，形成由“3D模型+進(jìn)度+成本”的具有五個(gè)維度的建筑信息模型。
BIM5D可以讓項(xiàng)目管理人員在施工前預(yù)測(cè)項(xiàng)目建造過程中每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工現(xiàn)場(chǎng)布置、大型機(jī)械及措施布置方案，還可以預(yù)測(cè)每月、每周所需的資金、材料、勞動(dòng)力情況，提前發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化。同時(shí)，將施工模擬應(yīng)用于項(xiàng)目全過程，可以真正做到前期指導(dǎo)施工、過程把控施工、結(jié)果校核施工，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理。
3.BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用
（1）工程信息集成管理上的應(yīng)用
在工程項(xiàng)目施工的前期設(shè)計(jì)階段，涉及海量的工程信息數(shù)據(jù)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員所掌握的數(shù)據(jù)都不盡相同，項(xiàng)目管理人員不能全面而精確的掌握各方面的相關(guān)信息。BIM技術(shù)可以讓項(xiàng)目管理人員快速準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，協(xié)助管理人員進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化管理工作[2]。
BIM5D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了接口開放，能夠兼容目前市場(chǎng)上主流的BIM建模軟件如Revit、MagiCAD、Tekla、算量軟件等，將其所建造的BIM信息模型在軟件中進(jìn)行集成，形成一個(gè)包含全部專業(yè)信息的BIM建筑模型，再將項(xiàng)目上的安全、質(zhì)量、圖紙、文檔等工程資料信息錄入BIM信息模型中，根據(jù)時(shí)空維度、構(gòu)件類型等進(jìn)行匯總統(tǒng)一管理，建立一個(gè)強(qiáng)大的BIM數(shù)據(jù)庫，保證項(xiàng)目管理人員快速、準(zhǔn)確地查看所有專業(yè)的項(xiàng)目信息，獲取工程數(shù)據(jù)，進(jìn)行項(xiàng)目統(tǒng)籌管理，為相關(guān)決策提供依據(jù)，大大提升工程項(xiàng)目相關(guān)人員的工作效率。
（2）工程項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)上的應(yīng)用
在傳統(tǒng)項(xiàng)目管理模式下，在施工設(shè)計(jì)過程中都是運(yùn)用二維審圖法進(jìn)行審核，但二維審圖無法準(zhǔn)確全面地發(fā)現(xiàn)各專業(yè)設(shè)計(jì)上的不足，導(dǎo)致在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題。然而BIM審圖（碰撞檢查）技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的二維審圖方式，以三維模型為基礎(chǔ)，擺脫對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴，用計(jì)算機(jī)代替人腦，利用BIM技術(shù)，快速、全面、準(zhǔn)確地預(yù)知項(xiàng)目存在的問題，并一鍵返回建模軟件，快速修改，從而提高工作效率，增進(jìn)溝通，提升項(xiàng)目管理能力。而且BIM審圖能與土建、安裝、Revit、MagiCAD軟件共享模型，實(shí)現(xiàn)一次建模，多次應(yīng)用。
（3）工程質(zhì)量過程管理上的應(yīng)用
在施工管理過程中，對(duì)于工程質(zhì)量的把控至關(guān)重要，而且施工工序繁雜，材料眾多，如何從源頭上控制材料質(zhì)量、從工序上創(chuàng)建過程精品成為急需解決的問題。
對(duì)于工程項(xiàng)目中工序復(fù)雜，技術(shù)交底不夠直觀具體的現(xiàn)象，利用BIM5D軟件技術(shù)復(fù)雜工序模擬的功能，技術(shù)人員可在軟件中編制項(xiàng)目的施工順序并將每一個(gè)工序與其對(duì)應(yīng)的工程模型構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對(duì)模型賦予工序信息，利用動(dòng)畫的效果直觀展示復(fù)雜工序的運(yùn)作過程。通過BIM5D的虛擬復(fù)雜工序展示，技術(shù)人員和實(shí)施人員對(duì)工序過程了如指掌，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工序設(shè)計(jì)或?qū)嶋H實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，從而減少工程進(jìn)展過程中因施工工序帶來的一系列工程問題。
（4）工程施工進(jìn)度管理上的應(yīng)用
傳統(tǒng)項(xiàng)目管理過程中施工進(jìn)度是由技術(shù)人員通過制作大量的進(jìn)度圖表及相關(guān)材料的形式展示說明的，效果不夠直觀具體，缺乏施工經(jīng)驗(yàn)的人員不能很好地了解工程進(jìn)度安排。利用BIM5D軟件技術(shù)，施工技術(shù)人員可以對(duì)工程進(jìn)行流水段按區(qū)按塊劃分，編制網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，并將計(jì)劃與對(duì)應(yīng)的構(gòu)件模型相關(guān)聯(lián)，即在模型中添加時(shí)間維度的相關(guān)信息，進(jìn)行虛擬施工，直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行展示，達(dá)到可視化效果，并且可以得出隨著施工發(fā)展過程中的項(xiàng)目工程量、資金、資源量的發(fā)展曲線，使得施工方、監(jiān)理方和業(yè)主方對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)展情況及工程項(xiàng)目的各種問題了如指掌。對(duì)潛在問題進(jìn)行及時(shí)協(xié)調(diào)，大大提高項(xiàng)目管理人員對(duì)整體和局部的施工進(jìn)度情況進(jìn)行把控的能力。
（5）施工場(chǎng)地優(yōu)化管理上的應(yīng)用
施工場(chǎng)地是建造建筑物的場(chǎng)所，是企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的地方，施工場(chǎng)地的布置情況將直接影響工程項(xiàng)目是否能夠安全、有序的進(jìn)展。由于在項(xiàng)目工程的施工場(chǎng)地中包含因素很多，如建筑單體、設(shè)備、設(shè)施等，涉及內(nèi)容多而繁雜。并且在項(xiàng)目實(shí)際發(fā)展過程中，整體的施工場(chǎng)地布置在不同的施工階段，處于不同的狀態(tài)。為此，BIM5D軟件技術(shù)提供工況設(shè)置功能，結(jié)合場(chǎng)地布置、3DMAX等軟件進(jìn)行項(xiàng)目施工各個(gè)階段的施工場(chǎng)地情況設(shè)置。技術(shù)人員可以將工程場(chǎng)地、建筑單體、場(chǎng)地設(shè)施、設(shè)備導(dǎo)入5D軟件中對(duì)各個(gè)階段的場(chǎng)地施工狀況進(jìn)行設(shè)置，直觀的展示各個(gè)階段的工況情況。管理和技術(shù)人員及時(shí)判斷各階段的施工場(chǎng)地安排的合理性，對(duì)目前可能存在的問題及時(shí)調(diào)整，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行優(yōu)化管理。
（6）BIM5D在施工成本控制上的應(yīng)用
成本管理與控制是進(jìn)行項(xiàng)目精細(xì)化管理的根本，在很多項(xiàng)目管理失敗的案例中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)原因都是由于項(xiàng)目管理人員對(duì)工程項(xiàng)目的前期預(yù)算及成本控制不到位而造成的。通過管理已建立的BIM模型，計(jì)算對(duì)應(yīng)于各施工階段的勞務(wù)、材料、設(shè)備等的需用量及預(yù)算成本，從而制訂材料需求計(jì)劃及成本計(jì)劃。在每個(gè)施工階段開始前，可以根據(jù)材料需求計(jì)劃，對(duì)作業(yè)班組進(jìn)行限額領(lǐng)料，以便避免材料方面的超支。在項(xiàng)目施工過程中，根據(jù)施工完成情況，該模型用于計(jì)算所完成的工程量并向業(yè)主報(bào)量。在每個(gè)施工階段完成后，可對(duì)施工實(shí)際支出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將其與上述成本計(jì)劃進(jìn)行比較，若前者較大，則需要通過分析制定下一階段的壓縮成本措施，以便最終將成本盡可能地控制在預(yù)算之內(nèi)。同時(shí)，通過BIM5D技術(shù)可以多維度地對(duì)工程量、資源量、分包量等進(jìn)行快速準(zhǔn)確的查詢，使施工方、監(jiān)理和業(yè)主方對(duì)工程項(xiàng)目的整體及局部工程成本了如指掌。
4.結(jié)語
近年來，BIM技術(shù)在美國(guó)、日本等國(guó)家和中國(guó)香港地區(qū)的建筑工程領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。國(guó)內(nèi)不少具有前瞻性與戰(zhàn)略眼光的施工企業(yè)開始思考如何應(yīng)用BIM技術(shù)提升項(xiàng)目管理水平與企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。BIM技術(shù)應(yīng)用在施工管理中，大大縮減了工期和成本，提高了工程質(zhì)量，已成為實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)跨越式發(fā)展與科技創(chuàng)新的重要手段。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；建筑施工；實(shí)體結(jié)構(gòu)；理論教學(xué)
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1、引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了很多種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新興科學(xué)技術(shù)。其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真模擬技術(shù)、智能傳感技術(shù)以及并行網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)等多種知識(shí)和手段的高新技術(shù)【1】。正是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)仿真和情景再現(xiàn)等方面具有給人以身臨現(xiàn)場(chǎng)的感受和體驗(yàn)的巨大優(yōu)點(diǎn)，因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一出現(xiàn)，就被眾多行業(yè)的專家、學(xué)者、科研人員等嘗試應(yīng)用于不同領(lǐng)域解決不同的三維仿真驗(yàn)證等問題。
建筑行業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位。建筑施工過程則是建筑項(xiàng)目投資形成工程實(shí)體的關(guān)鍵過程，合理的施工過程對(duì)于工程項(xiàng)目進(jìn)度、成本、質(zhì)量控制等方面具有重要影響。源于施工過程在建筑過程中的重要性，作為建筑施工教學(xué)而言，有必要引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以達(dá)到學(xué)生在前期學(xué)習(xí)中就能深刻感受和體驗(yàn)到施工過程的現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜性和場(chǎng)景真實(shí)性。同時(shí)，讓學(xué)生真正理解施工過程的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性的相關(guān)原則和處理方式。
2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介
虛擬現(xiàn)實(shí)又可以被稱作虛擬環(huán)境，其本質(zhì)是指由計(jì)算機(jī)生成的一個(gè)實(shí)時(shí)三維空間。主要研究交互式實(shí)時(shí)三維圖形在計(jì)算機(jī)環(huán)境模擬方面的應(yīng)用【2】。即它是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，通過視覺、聽覺，觸覺等作用，使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的交互式視景仿真；此外，用戶和系統(tǒng)之間可以通過信息交流來構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)情景達(dá)到互動(dòng)效果的逼真再現(xiàn)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破了時(shí)間、空間和其他客觀條件等約束因素的限制，讓使用者通過這種高級(jí)人機(jī)接口技術(shù)真正感受和體驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)“真實(shí)”情景。
一般來說，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要具有三個(gè)關(guān)鍵特性，分別是沉浸性、交互性和構(gòu)想性【3】。首先，沉浸性主要是指系統(tǒng)可以最大地給予人們客觀世界的真實(shí)感覺，即給人一種全方位的沉浸于這個(gè)“虛擬的真實(shí)“環(huán)境中的感覺，沉浸性主要是通過相關(guān)視頻、聲音等設(shè)計(jì)元素，創(chuàng)造出模擬客觀世界中人的感知效果和事物的自主效果。其次，交互性主要是指使用者和系統(tǒng)之間的交互，使用者通過交互設(shè)備操縱虛擬物體，以改變虛擬世界，從而使用者不再是作為旁觀者單純地接受計(jì)算機(jī)給予的信息。該特性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最主要特征。最后，構(gòu)想性主要是指虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)并非是一個(gè)真實(shí)的環(huán)境系統(tǒng)，而是作為使用者解決客觀世界問題的一種構(gòu)思，其目的是避免真實(shí)情景改變所可能導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。
通常按照沉浸程度高低和交互程度強(qiáng)弱，我們將虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分為四類【4】。第一種是桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，即窗口VR，它成本較低，主要用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域。第二種是增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它將真實(shí)和虛擬環(huán)境結(jié)合到一起，既可以減少對(duì)構(gòu)成實(shí)際環(huán)境因素的計(jì)算又可以對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作。第三種是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成多用戶異地參與的一種“分布式虛擬真實(shí)環(huán)境“。第四種是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是一種通過封閉用戶感覺的方式，為用戶提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，具有最強(qiáng)的真實(shí)環(huán)境再現(xiàn)和沉浸感覺。
3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工教學(xué)中的應(yīng)用
3.1建筑施工虛擬化建立程序
實(shí)際的建筑施工生產(chǎn)過程具有周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜、影響因素多等特點(diǎn)。因此，在項(xiàng)目建設(shè)前期很難獲得一個(gè)全面的關(guān)于施工過程的真實(shí)信息概況。而且，項(xiàng)目建設(shè)具有不可逆轉(zhuǎn)性，項(xiàng)目建設(shè)在實(shí)際施工過程中一旦出現(xiàn)問題，就可能會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為了降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，提高項(xiàng)目成功度，有必要在前期設(shè)計(jì)過程中就采取措施降低風(fēng)險(xiǎn)，合理組織施工過程，而建筑施工虛擬化可以較好地達(dá)到這一目的。
建筑施工虛擬化實(shí)現(xiàn)過程是：首先，在三維可視化虛擬環(huán)境中，用戶通過相關(guān)設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建建設(shè)項(xiàng)目周圍真實(shí)環(huán)境；其次，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步按照施工組織和管理過程結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，搭建地基、基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)等部分的對(duì)象實(shí)體模型；再次，根據(jù)具體的對(duì)象實(shí)體模型確定相應(yīng)的對(duì)象特征參數(shù)，并依據(jù)參數(shù)計(jì)算施工過程的各個(gè)階段的成本、進(jìn)度等信息以及測(cè)算在此架構(gòu)下的安全系數(shù)；最后，根據(jù)控制要求進(jìn)行模型修正，重復(fù)搭建和測(cè)算過程，最終達(dá)到組織和管理要求。
3.2建筑施工虛擬化驗(yàn)證作用
通過對(duì)施工過程的虛擬動(dòng)態(tài)模擬，建筑施工虛擬化驗(yàn)證作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是：設(shè)計(jì)方案篩選【5】。施工過程中，項(xiàng)目管理人員一般會(huì)提出幾種不同的施工方案。對(duì)于如何評(píng)判各種方案的優(yōu)劣，通過運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所提供的三維真實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)功能，會(huì)得到更加貼合實(shí)際的結(jié)論。
二是：施工效果評(píng)價(jià)。通過虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)，用戶搭建和構(gòu)造某個(gè)施工方案下的三維效果圖，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型對(duì)施工過程進(jìn)行價(jià)值、進(jìn)度及成本等分析，從而獲得項(xiàng)目的整體質(zhì)量、功能、外觀等效果評(píng)價(jià)。
三是：施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。項(xiàng)目建設(shè)是一個(gè)綜合過程，受到諸多因素的影響。作為項(xiàng)目施工過程而言，應(yīng)該在保證項(xiàng)目最終質(zhì)量和使用功能的前提下，注重施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)合理性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過構(gòu)建項(xiàng)目真實(shí)場(chǎng)景及對(duì)象實(shí)體模型，測(cè)算所對(duì)應(yīng)的投入和費(fèi)用等信息，從而確定施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)合理性問題。
3.3建筑施工虛擬化教學(xué)優(yōu)點(diǎn)
運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工教學(xué)中主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
第一是：可以彌補(bǔ)實(shí)物教學(xué)資源的不足。由于建筑施工過程涉及到大量的實(shí)際資源，作為理論教學(xué)而言，教學(xué)單位很難具有足夠的資金去購(gòu)買相應(yīng)實(shí)體資源進(jìn)行教學(xué)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過情景再現(xiàn)和場(chǎng)景搭建，給學(xué)生提供了一個(gè)逼真的“虛擬真實(shí)環(huán)境”模型【6】進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
第二是：減少時(shí)空因素約束。實(shí)際的建筑施工過程具有時(shí)間、空間以及其他客觀條件的約束。在教學(xué)過程中，學(xué)生難以真正進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則打破了這種限制，給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)身臨其境的環(huán)境，仿佛置身其地。
第三是：提高學(xué)生的參與程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以創(chuàng)造不同的施工過程技術(shù)方案，并對(duì)其進(jìn)行可行性及合理性分析，從而確定最優(yōu)方案。讓學(xué)生感受到一種成就感，激發(fā)其主動(dòng)參與和學(xué)習(xí)興趣。
4、結(jié)束語
目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)盡管由于軟件、硬件系統(tǒng)技術(shù)水平的限制，未能大面積普及開來；但其發(fā)展前景誘人，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)新興領(lǐng)域，也是世界關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)。另外，在建筑施工教學(xué)過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也已經(jīng)得到了較多地應(yīng)用和發(fā)展，具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿ΑＯ嘈烹S著時(shí)間的推移，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工教學(xué)中會(huì)應(yīng)用的越來越廣泛。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]韓建華，趙春光，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑表現(xiàn)中的應(yīng)用研究，建筑實(shí)踐，2012.03
[2]唐星煥，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，湘潭師范學(xué)院院報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2003.06
[3]何曉薇，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的作用和應(yīng)用，人力資源管理，2005.10
[4]游麗，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，四川師范大學(xué)學(xué)位論文，2010.04
建筑施工技術(shù)順應(yīng)現(xiàn)代虛擬心事技術(shù)的發(fā)展和推廣，產(chǎn)生了虛擬建筑施工技術(shù)。傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理組織模式、國(guó)際環(huán)境的變化以及現(xiàn)代信息和通訊技術(shù)引導(dǎo)著虛擬建筑施工技術(shù)的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)工程項(xiàng)目管理組織上，呈現(xiàn)的是一種“金字塔”式的組織，這種組織結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在：項(xiàng)目參與各方工程建設(shè)過程的地位不平等；項(xiàng)目參與各方只顧自身利益，從而忽略了項(xiàng)目的總目標(biāo)；存在大量的管理界面和過程界面，項(xiàng)目建設(shè)過程中的協(xié)調(diào)量大；組織結(jié)構(gòu)層次多,使得項(xiàng)目控制的難度增大；只存在命令和控制，缺少協(xié)調(diào)和合作氛圍；決策過程緩慢，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重；信息傳遞短缺、過載、扭曲、失真和延誤等。在國(guó)際環(huán)境的變化方面，隨著世界經(jīng)濟(jì)的全球化，大型的建筑企業(yè)也擴(kuò)大了業(yè)務(wù)范圍，正在朝著全世界發(fā)展，這樣就導(dǎo)致了更加激勵(lì)的競(jìng)爭(zhēng)，而當(dāng)今的工程項(xiàng)目管理模式和工具也越來越滿足不了當(dāng)今的發(fā)展需求，尋求一種新型的工程項(xiàng)目管理模式是必要的。在現(xiàn)代信息和通信技術(shù)方面，隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活和工作的方式受到了一定的影響，也影響著工程項(xiàng)目管理的模式。隨著信息通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得建筑行業(yè)的體制和機(jī)制有所改變。大型的工程項(xiàng)目因?yàn)閰⑴c到了世界各地，所以在項(xiàng)目的實(shí)施和調(diào)動(dòng)帶來了不便，使得投資的增加，施工進(jìn)度緩慢，施工質(zhì)量降低，但是在充分的利用信息通訊技術(shù)之后就能夠很好的將各項(xiàng)目緊密的結(jié)合，更加方便的進(jìn)行溝通交流。正是這些外在和內(nèi)在因素的影響和推動(dòng)，使得虛擬建設(shè)這種新型的工程管理模式出現(xiàn)了，并且將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑業(yè)和工程項(xiàng)目管理水平產(chǎn)生重大影響。建筑項(xiàng)目的整體規(guī)劃、建筑的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織的分配、建筑產(chǎn)品與質(zhì)量分析等等都可以運(yùn)用虛擬建筑施工技術(shù)。能夠很好的對(duì)施工中遇到的問題進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，施工前的預(yù)防處理措施也能夠很好的處理，能夠很好的額解決建筑施工中出現(xiàn)的人為和環(huán)境的突發(fā)因素，能夠科學(xué)化項(xiàng)目的成本、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，精確施工技術(shù)，完成施工單位在決策系統(tǒng)的優(yōu)化與控制，整體上提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。利用虛擬建筑施工技術(shù)能夠建立完善的實(shí)際施工和施工效果模型，通過對(duì)這些模型進(jìn)行仿真來模仿建筑施工，對(duì)建筑施工中可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)及分析。虛擬建筑施工技術(shù)所運(yùn)用的科學(xué)技術(shù)很廣泛，存在這交叉性，這種技術(shù)的主要處理工具為計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件來對(duì)建筑施工進(jìn)行分析和處理。虛擬建筑施工技術(shù)在應(yīng)用的過程中能夠很好的對(duì)建筑工程的施工進(jìn)度進(jìn)行提高，使得財(cái)力物力和各種建筑材料能夠快速的調(diào)動(dòng)和分配，一定程度上提高建筑施工的安全性。
二、高性能混凝土施工技術(shù)
高性能混凝土是一種新型的混凝土，是利用高技術(shù)來大幅的提高平常混凝土性能的基礎(chǔ)上采用的現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。高性能混凝土的的主要指標(biāo)是耐久性，然而根據(jù)不同的通途又可以分為工作性、實(shí)用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等等。為了達(dá)到上述的指標(biāo)，在混凝土的配置過程中采用的是低水膠比來進(jìn)行，在摻加足夠數(shù)量的摻合料和高效外加劑的基礎(chǔ)上，利用優(yōu)質(zhì)的原材料進(jìn)行制作。易于澆注、搗實(shí)、不離析，能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持自身的高強(qiáng)度、高韌性和體積穩(wěn)定性，其使用壽命在嚴(yán)酷的環(huán)境下也能較長(zhǎng)的保持。高性能混凝土是由高強(qiáng)混凝土演變而來的，然而其中還包括了高效混凝土。高強(qiáng)混凝土是由振動(dòng)加壓成型的，在降低水灰比之后，強(qiáng)力的振動(dòng)加壓成型，能夠很好的減小孔隙率，但是這種混凝土不適合現(xiàn)場(chǎng)施工，所以沒有得到很廣泛的推廣。在其后就是通過摻加高效的減水劑進(jìn)行配置的高效混凝土，這個(gè)階段的出現(xiàn)是由高效減水劑的出現(xiàn)引導(dǎo)的。最后的采用礦物外加劑配置的高性能混凝土是在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的，礦物外加劑的出現(xiàn)與高效減水劑能夠很好的結(jié)合，共同成就了高性能混凝土。高性能混凝土因?yàn)橛盟枯^低、流動(dòng)性好、抗離析性高，所以具備較好的可填充性，具有較好的自密實(shí)性；高性能混凝土有較高的彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形，所以有較高的體積穩(wěn)定性；高性能混凝土有很大的抗壓強(qiáng)度，已經(jīng)在建筑工程中應(yīng)用；水灰比較低所以水化熱相應(yīng)的降低；高性能混凝土有較高的密實(shí)性和抗?jié)B性，所以有較高的抗化學(xué)腐蝕性能；高性能混凝土中摻入了有機(jī)纖維，在高溫下有機(jī)纖維能夠熔解和揮發(fā)，通過一定的反應(yīng)來提高了高性能混凝土的耐高溫性能。高性能混凝土的工作性能很好，有著很好的耐久性，在成本上與同級(jí)的高強(qiáng)混凝土有著一定的差距，每立方米的高性能混凝土能夠直接的節(jié)約三十二到六十元左右。高性能混凝土還能節(jié)約材料費(fèi)，大約每立方米能夠節(jié)約的材料費(fèi)達(dá)到可40元左右。所以說高性能混凝土具有一定的經(jīng)濟(jì)性，隨著用途的不斷增加，能夠跟好的運(yùn)用在現(xiàn)代建筑施工中。
三、新型材料帶動(dòng)的綠色節(jié)能技術(shù)
與起初人們追求有地可居不同的是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們?cè)趯?duì)建筑物的選擇上更加的追求溫馨舒適。環(huán)保健康的生活環(huán)境，所以部分建筑設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)根據(jù)綠色環(huán)保為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成之后的施工過程中，起著引導(dǎo)作用的部分是新型建筑材料，但是新型的建筑材料在價(jià)格上會(huì)與傳統(tǒng)的建筑材料有所出入，所以在進(jìn)行工程造價(jià)管理的時(shí)候需要慎重的選擇新型建筑材料，合理的選擇新型建筑材料和合理的使用新型建筑材料。現(xiàn)在的綠色節(jié)能材料、綠色環(huán)保材料、智能型材料的不斷出現(xiàn)帶動(dòng)了建筑工程朝著綠色環(huán)保、節(jié)能和智能化的方向發(fā)展。新型建筑材料的資源利用率較高，大多數(shù)的材料具有較高的性能，但是在重量上卻相對(duì)來說較低，能夠促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。在節(jié)能方面，建筑節(jié)能新技術(shù)的推廣呈現(xiàn)出一種循環(huán)的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為：建筑節(jié)能新技術(shù)的研究帶動(dòng)著建筑節(jié)能新技術(shù)的評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)來對(duì)建筑節(jié)能新技術(shù)進(jìn)行選擇，選出合理的新技術(shù)之后就進(jìn)行建筑節(jié)能新技術(shù)的推廣，推廣之后就是建筑節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)用了之后鼓勵(lì)用戶對(duì)建筑節(jié)能新技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋，這些評(píng)價(jià)反饋又能影響著建筑節(jié)能新技術(shù)的研究，就這樣在不斷的循環(huán)，能夠選擇出最適合大眾的建筑節(jié)能新技術(shù)。
四、有待發(fā)展的部分高新技術(shù)
1機(jī)器人技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑工程的施工環(huán)境和施工位置也在不斷的擴(kuò)展，為了適應(yīng)不同的地基條件和施工環(huán)境等因素，克服人工施工的制約是關(guān)鍵。部分的機(jī)器人在建筑工程的方向上被研發(fā)出來并相應(yīng)的運(yùn)用到建筑施工中去，機(jī)電一體化技術(shù)在不斷的提高，加上計(jì)算機(jī)智能軟件技術(shù)的配合，能夠加快對(duì)適應(yīng)建筑施工要求的機(jī)器人的研發(fā)速度。在當(dāng)今世界上，已經(jīng)有著眾多類型的機(jī)器人參與到實(shí)際的建筑施工中去，這些機(jī)器人在隧道開發(fā)、鋼筋焊接、建筑內(nèi)部噴漆、建筑部分結(jié)構(gòu)吊裝等等方面得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的建筑機(jī)器人因?yàn)槠鸩捷^晚，大多數(shù)的建筑機(jī)器人仍處在初級(jí)階段，主要表現(xiàn)在建筑內(nèi)部噴漆和少數(shù)的鋼筋焊接上，而且使用的數(shù)量也比較少，除了相應(yīng)技術(shù)的落后之外，與我國(guó)眾多的勞動(dòng)力也是分不開的。
2生態(tài)仿生技術(shù)生態(tài)仿生技術(shù)是目前相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域的新型的發(fā)展方向，大自然優(yōu)勝劣汰，所以自然界的萬物都是有著自己的獨(dú)到之處的，所以我們可以通過對(duì)自然界的各種生物的存在形態(tài)進(jìn)行模擬，模擬之后選取有利的部分進(jìn)行運(yùn)用。在建筑工程中，合理的利用生態(tài)仿生技術(shù)能夠在一定方面上降低建筑施工造成的污染，使得建筑施工過程中的施工環(huán)境能夠做到文明；應(yīng)用生態(tài)仿生技術(shù)還能夠使得建筑物能夠滿足與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)的要求；能夠很好的提高居民的室內(nèi)居住環(huán)境，保證綠色環(huán)保，減少施工過程中的污染，保護(hù)建筑物本身和周邊的環(huán)境，營(yíng)造和諧的施工作業(yè)。
3海洋技術(shù)我們居住的地方雖然成為地球，地球上的水的面積缺失占了地球總表面面積的百分之七十一，隨著世界人口的不斷發(fā)展，人均土地也在不斷的減少，土地的資源利用率也越來越低，面對(duì)這些問題，人們把目光轉(zhuǎn)向了海洋，開始著手對(duì)海洋資源的開發(fā)。各種海洋工業(yè)基地和生活居住地也會(huì)在海洋中更加廣泛的出現(xiàn)，呈現(xiàn)出更加密集的分布。隨著海洋資源的不斷開發(fā)，海洋城市是可以作為人類居住環(huán)境出現(xiàn)在海底中的，通過對(duì)海洋的空間進(jìn)行開發(fā)，不斷建設(shè)海洋建筑工程設(shè)施，海洋空間的開發(fā)范圍可以是海面、海中和海底，還能是海上和海邊等等。除了居住地外，還可以開發(fā)眾多的娛樂設(shè)施，因?yàn)楹Ｖ泻痛蟮厣系慕M成不同，帶來的樂趣也是不同的；除了娛樂設(shè)施還可以開發(fā)交通設(shè)施，將潛艇技術(shù)廣泛的運(yùn)用到海底的交通上；還可以開發(fā)眾多的儲(chǔ)藏設(shè)施和軍工基地等等。海洋建筑設(shè)施是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n題，很據(jù)海洋的性質(zhì)研發(fā)適合海中作業(yè)的施工技術(shù)，對(duì)海洋的開發(fā)打好基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科；建筑施工技術(shù)；課程設(shè)計(jì)；課程實(shí)施
中圖分類號(hào) G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2013）20-0019-04
應(yīng)用型本科教育作為高等職業(yè)教育的一個(gè)較高層次，其人才培養(yǎng)也應(yīng)將職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為課程開發(fā)的主要依據(jù)。《建筑施工技術(shù)》是土木工程專業(yè)一門實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的專業(yè)核心課程，主要涉及施工員、質(zhì)檢員、建造師等職業(yè)崗位培訓(xùn)、鑒定、考試的核心內(nèi)容。基于職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)《建筑施工技術(shù)》課程，既要遵循教育基本規(guī)律與原則，又要突出技術(shù)本科教育特色，強(qiáng)化技術(shù)理論基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)。
一、《建筑施工技術(shù)》課程目標(biāo)定位
技術(shù)型人才作為一種人才類型，其工作職能主要是解決生產(chǎn)制造過程中的技術(shù)性問題，以保證生產(chǎn)、制造和工程項(xiàng)目順利進(jìn)行。隨著技術(shù)理論發(fā)展和崗位工作內(nèi)容調(diào)整，技術(shù)型人才特征也隨之發(fā)生變化，總體上呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)[1]。
一是知識(shí)結(jié)構(gòu)上突出主導(dǎo)性與復(fù)合性。技術(shù)型人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)主要以技術(shù)學(xué)科中某一專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)科學(xué)知識(shí)體系為主， 除具有本專業(yè)的技術(shù)科學(xué)知識(shí)外，還具有形成該技術(shù)科學(xué)知識(shí)所必需的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)、該專業(yè)的工程科學(xué)知識(shí)以及與工作崗位或工作對(duì)象有關(guān)的其他學(xué)科知識(shí)。
二是能力特征上體現(xiàn)出智能性與綜合性。技術(shù)型人才既具備較高的專業(yè)理論知識(shí)水平，又具備較高的技術(shù)應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力與開發(fā)能力，其能綜合利用不同學(xué)科知識(shí)解決技術(shù)難題或進(jìn)行技術(shù)及工藝創(chuàng)新，表現(xiàn)出很強(qiáng)的綜合與創(chuàng)新能力。
三是情感態(tài)度上體現(xiàn)出務(wù)實(shí)性與倫理性。精益求精的精神是技術(shù)人才在技術(shù)活動(dòng)中體現(xiàn)出來的實(shí)踐性品質(zhì)，而作為技術(shù)的發(fā)明者、設(shè)計(jì)者或應(yīng)用者，如何合理利用技術(shù)造福人類，也是技術(shù)型人員必備的重要品格，因此較強(qiáng)的務(wù)實(shí)性品格和高度的技術(shù)倫理責(zé)任感在技術(shù)型人才素質(zhì)結(jié)構(gòu)中不可或缺。
基于對(duì)技術(shù)型人才的特征分析，結(jié)合土木工程類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，從知識(shí)、能力、情感三個(gè)方面確定《建筑施工技術(shù)》課程目標(biāo)。
知識(shí)目標(biāo)：掌握建筑工程施工新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備和現(xiàn)行的有關(guān)施工規(guī)范、規(guī)程的應(yīng)用；掌握一般建筑各分部分項(xiàng)工程的常規(guī)施工工藝、施工方法及包含的原理；掌握一般建筑工程施工中遇到的必要計(jì)算方法；熟悉一般建筑各分部分項(xiàng)工程施工中容易出現(xiàn)的常見質(zhì)量、安全問題、安全驗(yàn)收規(guī)范；熟悉先進(jìn)建筑工程施工安裝順序及所需配備的設(shè)施和設(shè)備。
能力目標(biāo)：能根據(jù)施工圖紙和施工實(shí)際條件，選擇和制定常規(guī)工程的合理施工方案；能根據(jù)施工圖紙和施工實(shí)際條件，查找資料和完成施工中遇到的一些必要計(jì)算；能根據(jù)施工圖紙和施工實(shí)際條件編寫一般建筑工程施工技術(shù)交底；能根據(jù)施工圖紙和施工實(shí)際條件，在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)；能根據(jù)建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收方法及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行常規(guī)工程的質(zhì)量檢驗(yàn)。
情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生具有較好的倫理道德、職業(yè)道德和主體意識(shí)、超越意識(shí)、契約意識(shí)；使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)規(guī)范的工作模式和務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，工作能體現(xiàn)出思想性、建設(shè)性和整體性。
在課程總體設(shè)計(jì)上，知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)、情感目標(biāo)相互融合，尤其是情感目標(biāo)蘊(yùn)含于知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)的達(dá)成過程中，通過理論探究、項(xiàng)目實(shí)施、案例反思等方式培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)倫理精神和務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。
二、《建筑施工技術(shù)》課程內(nèi)容設(shè)計(jì)
（一）課程設(shè)計(jì)理念
從建筑施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來看，土木工程發(fā)展呈現(xiàn)出規(guī)模不斷擴(kuò)大、施工技術(shù)難度不斷提高的趨勢(shì)。應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，各建筑施工單位必將提高施工自動(dòng)化、信息化和綠色化水平。施工自動(dòng)化是以精細(xì)施工技術(shù)替代粗放型技術(shù)，以機(jī)械化、自動(dòng)化替代人工操作，同時(shí)對(duì)從業(yè)者技術(shù)技能水平提出更高要求。施工信息化是利用信息化設(shè)備和信息管理系統(tǒng)提高承包管理效率，采用施工監(jiān)測(cè)、施工控制等手段實(shí)現(xiàn)施工管理現(xiàn)代化。從20世紀(jì)90年代開始，計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑業(yè)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域、施工領(lǐng)域、管理領(lǐng)域得以普遍應(yīng)用，一些施工單位某些關(guān)鍵技術(shù)也都使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。施工綠色化是指注重節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護(hù)減少施工對(duì)環(huán)境的影響，積極使用可再生的材料資源和控制在施工中抽排地下水資源等。作為涵蓋建筑施工技術(shù)領(lǐng)域基本技術(shù)知識(shí)的核心課程，《建筑施工技術(shù)》課程在設(shè)計(jì)上也必須反映建筑施工技術(shù)自動(dòng)化、信息化、綠色化的理念。
（二）課程內(nèi)容選擇
伴隨模板、腳手架、預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和裝飾工程施工技術(shù)不斷創(chuàng)新，建筑施工部門的機(jī)械化、預(yù)制裝配化、專業(yè)化施工水平有了很大提高，這對(duì)建筑施工技術(shù)人員綜合素質(zhì)水平提出更高要求。作為培養(yǎng)建筑施工技術(shù)人員的核心課程，《建筑施工技術(shù)》課程既要系統(tǒng)講授傳統(tǒng)施工技術(shù)，又要增加新工藝、新技術(shù)、新材料的應(yīng)用。《建筑施工技術(shù)》課程內(nèi)容一般包括土石方工程、地基與基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、高層建筑的施工、防水工程、裝飾工程等。根據(jù)建筑施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，與企業(yè)人員聯(lián)合開發(fā)課程，將最新的施工工藝、施工技術(shù)、施工材料應(yīng)用引入課程，以講義或音像形式體現(xiàn)。如在鋼筋下料中加入平法識(shí)圖、構(gòu)造要求及框架梁鋼筋下料長(zhǎng)度計(jì)算，在樁基礎(chǔ)中著重講解PHC管樁靜力壓樁、泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁等內(nèi)容，在虛擬施工技術(shù)中加入Revit建模平臺(tái)與專業(yè)仿真優(yōu)化軟件應(yīng)用方面的內(nèi)容。
（三）課程內(nèi)容組織方式
依據(jù)施工員崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于施工員崗位工作過程，以施工員典型工作任務(wù)為核心，分析工作過程和階段產(chǎn)品特點(diǎn)，圍繞工學(xué)結(jié)合、項(xiàng)目導(dǎo)向、全真模擬教學(xué)設(shè)計(jì)，選擇課程內(nèi)容。本課程采用“項(xiàng)目+任務(wù)”的內(nèi)容組織方式。結(jié)合各個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的最新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，注重項(xiàng)目設(shè)計(jì)與任務(wù)相匹配。項(xiàng)目與任務(wù)的匹配模式常用的有三種[2]：一是循環(huán)式。其核心特征是課程內(nèi)容從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，以系列典型產(chǎn)品或服務(wù)為主線展開，每個(gè)項(xiàng)目都包括該課程全部任務(wù)所構(gòu)成的完整工作過程，且其工作過程基本一致。盡管流程是重復(fù)的，但具體內(nèi)容是不會(huì)重復(fù)的，因此隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，學(xué)生的職業(yè)能力不斷提升。二是層進(jìn)式。核心特征是，一門課程只選擇一個(gè)大型的、完整的綜合項(xiàng)目，它涵蓋了該門課程需要學(xué)習(xí)的全部工作任務(wù)；根據(jù)工作任務(wù)界線，把這個(gè)項(xiàng)目劃分成若干部分（小項(xiàng)目），學(xué)生按照工作順序逐步完成各小項(xiàng)目，最終完成整個(gè)項(xiàng)目。三是對(duì)應(yīng)式。即項(xiàng)目與工作任務(wù)之間是對(duì)應(yīng)的，為學(xué)習(xí)完成一個(gè)工作任務(wù)即設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目。從《建筑施工技術(shù)》課程實(shí)訓(xùn)要求來看，其項(xiàng)目和任務(wù)設(shè)計(jì)比較適合采用第一種和第三種。課程按“建筑工程的施工工序”確定工作任務(wù)，以“施工流程”為主線，緊緊圍繞完成工作任務(wù)的需要，以工學(xué)結(jié)合為切入點(diǎn)，按照真實(shí)工作任務(wù)及其工作過程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，力圖構(gòu)建學(xué)生在校學(xué)習(xí)情景與實(shí)際工作情景的一致性。具體項(xiàng)目和工作任務(wù)設(shè)計(jì)見表1。
三、《建筑施工技術(shù)》課程實(shí)施
在課程實(shí)施中，全面構(gòu)建“崗課融合貫通，學(xué)期分段循環(huán)、能力逐級(jí)遞進(jìn)”的教學(xué)組織模式。將原來的一個(gè)學(xué)期時(shí)段逐步改革為“一長(zhǎng)一短一長(zhǎng)”3個(gè)學(xué)段，實(shí)現(xiàn)分段循環(huán)教學(xué)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)到高級(jí)，分層訓(xùn)練，逐級(jí)遞進(jìn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的基本技能專業(yè)技能綜合技能崗位技能，教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對(duì)接，突出教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性，實(shí)現(xiàn)能力逐級(jí)提升。根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，靈活運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例分析、角色扮演、啟發(fā)引導(dǎo)、模擬教學(xué)等教學(xué)方法，同時(shí)注重工程仿真模擬軟件的應(yīng)用，創(chuàng)建多樣化學(xué)習(xí)方式。
應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)的人才主要從事技術(shù)活動(dòng)，本課程更注重技術(shù)知識(shí)的習(xí)得，而技術(shù)知識(shí)中除了顯性知識(shí)外，還包括了大量的默會(huì)知識(shí)。默會(huì)知識(shí)具有實(shí)踐性、情境性、層次性、不可言傳性、不確定性、非邏輯性等特點(diǎn)[3]，建筑施工領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)、操作技藝等都屬于默會(huì)知識(shí)的范疇，默會(huì)知識(shí)的掌握一定要由兩個(gè)關(guān)鍵因子促成：一是“師傅”樣本式的“手把手”傳遞，包括提示、反饋、示范和提醒等；二是“徒弟”不斷地清晰表達(dá)所學(xué)的知識(shí)，用心體悟及其身歷其境地“歷練”。兩者缺一不可[4]。為此，本課程強(qiáng)化綜合型技術(shù)訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)，編寫《建筑施工實(shí)訓(xùn)任務(wù)書》和《建筑施工實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》，并依托學(xué)校建立的校外實(shí)踐基地，由企業(yè)施工技術(shù)人員當(dāng)師傅，每4～6名學(xué)生為一組，全程跟蹤一個(gè)建筑施工項(xiàng)目，采取半天上課半天實(shí)踐的形式，同時(shí)結(jié)合“建筑材料與檢測(cè)”、“建筑工程施工測(cè)量”等理實(shí)一體化課程教學(xué)，使學(xué)生全面掌握各種典型建筑結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)、工藝流程、質(zhì)量驗(yàn)收要點(diǎn)和施工組織設(shè)計(jì)方法、建筑工程造價(jià)編制等。在此過程中，企業(yè)師傅和任課教師經(jīng)常溝通，及時(shí)交流學(xué)生技術(shù)知識(shí)和技能領(lǐng)域存在的問題，并提出矯正方法。學(xué)生每周每組要填寫施工周記，記載施工技術(shù)要點(diǎn)、工藝流程、學(xué)習(xí)心得等，學(xué)習(xí)結(jié)束后還要以小組為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)陳述和答辯，答辯通過才能進(jìn)入頂崗實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)：
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Design and Implementation of “Construction Technology” Course in Applied Undergraduate Institutes
ZHOU Shi-hui
（Wuyi College， Wuyishan Fujian 354300， China）
針對(duì)當(dāng)前廣大高職教師對(duì)“信息技術(shù)與課程整合”目標(biāo)、內(nèi)涵和途徑的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，探討信息技術(shù)與課程整合的本質(zhì)。以高職建工專業(yè)課程《施工技術(shù)》為例，提出有效運(yùn)用多媒體課件，開發(fā)建筑施工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，建設(shè)精品資源共享課程網(wǎng)站三個(gè)整合措施，以期為信息技術(shù)與高職課程深層次融合提供理論和實(shí)踐的依據(jù)。
關(guān)鍵詞：
高職建工；信息技術(shù)；融合；課程改革
在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的人才市場(chǎng)上，高職畢業(yè)生需要面對(duì)具有較強(qiáng)專業(yè)理論背景的本科畢業(yè)生和具有較強(qiáng)專業(yè)技能的中職畢業(yè)生的雙重?cái)D壓。因此，高職畢業(yè)生必須在專業(yè)理論背景和專業(yè)技能之間尋求一個(gè)平衡點(diǎn)，才能取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。與一般本科畢業(yè)生相比，高職畢業(yè)生有基本夠用的理論知識(shí)和明顯較強(qiáng)的動(dòng)手能力；與中職畢業(yè)生相比，高職畢業(yè)生有明顯較強(qiáng)的理論知識(shí)和不差的動(dòng)手能力。同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)為教育提供了一種現(xiàn)代化手段，改變了傳統(tǒng)的教育方式和教學(xué)過程。通過信息技術(shù)與課程的整合，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高效率的教育，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的目標(biāo)。高職課程建設(shè)如何與現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在高職教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用，值得我們進(jìn)行深入探討與思考。本文以江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2014年度課題《面向崗位群的信息技術(shù)與高職建工專業(yè)課程深層次融合實(shí)踐研究》下的精品資源共享課程《施工技術(shù)》為研究對(duì)象，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)課程改革和在教學(xué)中的實(shí)踐探索，以期為現(xiàn)代信息技術(shù)與高職課程深度融合提供參考和借鑒。
一、信息技術(shù)與高職課程整合存在的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)
盡管在我國(guó)信息技術(shù)與高職課程整合已開展多年，但廣大高職教師對(duì)“信息技術(shù)與課程整合”仍然存在種種片面、甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。例如，少數(shù)教師至今還把信息技術(shù)與課程整合看作一種時(shí)尚，不清楚實(shí)施信息技術(shù)與課程整合的目的；不少教師把信息技術(shù)與課程整合僅看作是現(xiàn)代化教學(xué)的一種工具、手段或是更有效學(xué)習(xí)信息技術(shù)的一種方式；更多的教師則是把信息技術(shù)與課程整合與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）完全等同，認(rèn)為只要在課堂上運(yùn)用多媒體或者課件即實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與課程的整合。歸納起來，上述錯(cuò)誤或片面的認(rèn)識(shí)主要表現(xiàn)在三方面：（1）不清楚“信息技術(shù)與課程整合”的目標(biāo)；（2）不了解“信息技術(shù)與課程整合”的內(nèi)涵；（3）未掌握“信息技術(shù)與課程整合”的實(shí)施途徑。這些觀點(diǎn)不僅反映出廣大教師對(duì)信息技術(shù)與課程整合的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)缺乏了解，還表明他們對(duì)實(shí)施信息技術(shù)與課程整合的途徑與方法尚處于一知半解狀態(tài)。
二、現(xiàn)代信息技術(shù)與高職建工專業(yè)課程深層次融合的實(shí)踐
近年來，在借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)其他院校多年的教改實(shí)踐探索，江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2014年度課題《面向崗位群的信息技術(shù)與高職建工專業(yè)課程深層次融合實(shí)踐研究》組，一直致力于積極探索信息技術(shù)與高職課程教學(xué)改革的實(shí)踐研究，對(duì)探究性教學(xué)的方法、策略進(jìn)行了初步探討和研究。
（一）課題相關(guān)介紹
本課題組以建筑工程技術(shù)專業(yè)核心課程《施工技術(shù)》為載體，實(shí)施信息技術(shù)與課程深層次融合，力圖通過整合把信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，將信息技術(shù)與學(xué)科課程的教與學(xué)融為一體，以技術(shù)作為一種工具，提高教與學(xué)的效率，改善教與學(xué)的效果。同時(shí)，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)把信息技術(shù)作為獲取信息、探索問題、協(xié)作討論、解決問題和構(gòu)建知識(shí)的認(rèn)知工具，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)技能型專門人才的目的。本課題組以建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論與教學(xué)理論，以及建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計(jì)方法為理論指導(dǎo)，緊緊圍繞“主導(dǎo)-主體型教學(xué)結(jié)構(gòu)”的創(chuàng)建進(jìn)行信息技術(shù)與課程的深層次融合，運(yùn)用“學(xué)教并重”教學(xué)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)，努力建設(shè)信息化教學(xué)資源。結(jié)合《施工技術(shù)》課程特點(diǎn)，通過信息技術(shù)和課程的深層次融合創(chuàng)建支持“主導(dǎo)-主體相結(jié)合”新型教學(xué)結(jié)構(gòu)的教學(xué)模式。教學(xué)中，力求充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的認(rèn)知主體作用，在學(xué)生、教師、教學(xué)媒體、教學(xué)內(nèi)容之間建立起全面互動(dòng)的關(guān)系。
（二）整合的具體方式
1.有效運(yùn)用多媒體課件
多媒體課件，一是用于創(chuàng)設(shè)近似真實(shí)的情境，使學(xué)生產(chǎn)生比較深切的感受與體驗(yàn)；二是用于突破重點(diǎn)、難點(diǎn)。工科中的抽象概念、原理、法則等，往往難以僅通過教師的口授、板書達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求。基于此，課題組制作了大量的多媒體課件。例如，對(duì)建筑施工方法，采用三維動(dòng)畫模型。通過恰當(dāng)應(yīng)用多媒體課件，取得了令人滿意的教學(xué)效果。
2.開發(fā)建筑施工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
施工類教學(xué)單元存在校外工地安全要求高（學(xué)生校外工地實(shí)習(xí)不方便）、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備重復(fù)利用率低、訓(xùn)練評(píng)價(jià)不及時(shí)等因素，造成教學(xué)效率低、學(xué)生技能水平難以提高。為解決上述問題，課題組結(jié)合前期教學(xué)實(shí)踐，主要研發(fā)了建筑施工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)軟件。該軟件構(gòu)建了一個(gè)仿真教學(xué)平臺(tái)，以三維動(dòng)畫生動(dòng)、多角度地展示樁基、腳手架、模板、鋼筋和混凝土等部分工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造，同時(shí)通過虛擬工作場(chǎng)景，使學(xué)生能夠身臨其境，自主進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)及考核。
3.建設(shè)精品資源共享課程網(wǎng)站
進(jìn)行信息技術(shù)與課程整合時(shí)，可以建設(shè)精品資源共享課程網(wǎng)站。網(wǎng)站包含本課程的電子教案、教學(xué)視頻、施工錄像等相關(guān)教學(xué)資源。學(xué)生能充分利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自主學(xué)習(xí)、自主探究。此外，網(wǎng)站還設(shè)有網(wǎng)上輔導(dǎo)、答疑、討論版、在線測(cè)試等欄目，要求學(xué)生自主測(cè)試、個(gè)人之間、小組內(nèi)、班級(jí)內(nèi)進(jìn)行在線討論、協(xié)作交流。通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組合作、自主探究等方式解決問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成有效的基于精品課程網(wǎng)站的探究型學(xué)習(xí)模式。
三、結(jié)語
通過信息技術(shù)與課程深層次融合，改變以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的新型“主導(dǎo)—主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的能力，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)。
作者：陳揚(yáng) 單位：南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院
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相比其它工程，水利工程施工特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，施工條件復(fù)雜。水利工程規(guī)模大、施工周期長(zhǎng)，且施工過程中會(huì)遇到各種情況的水文條件、地質(zhì)條件，其不可控性比較突出；并且水利工程建筑物施工過程中還要承受沖刷力、推力、浮力等因素的影響，因此施工條件十分復(fù)雜。其次，施工周期長(zhǎng)。水利工程規(guī)模大、投資多，施工周期長(zhǎng)，一項(xiàng)工程可能需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的建設(shè)周期，建設(shè)過程中受資金、環(huán)境、政策等因素的影響較大。最后，會(huì)對(duì)施工周圍環(huán)境造成較大影響。水利工程是我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要構(gòu)成部分，因此項(xiàng)目建設(shè)不僅會(huì)影響項(xiàng)目所在地的自然生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境，還會(huì)對(duì)其經(jīng)濟(jì)環(huán)境產(chǎn)生影響，這種影響有可能是積極的，也有可能是消極，因此在項(xiàng)目施工過程中要對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行充分了解，將工程帶來的消極影響降至最低。
二、水利工程施工技術(shù)要點(diǎn)
雖然不同的水利工程項(xiàng)目其技術(shù)側(cè)重點(diǎn)也有所不同，但是通常情況下水利工程施工技術(shù)要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：
（一）地基處理
地基是水利工程的基礎(chǔ)，也是提高水壩質(zhì)量的關(guān)鍵，因此地基處理要堅(jiān)固。實(shí)施施工過程中要嚴(yán)格按照施工規(guī)范執(zhí)行，首先清除干凈地基中的雜物，鋪墊碎石，再蓋一層濕砂進(jìn)行加壓，最后再澆筑混凝土，墊層厚度在8-20cm。如果針對(duì)巖基施工，清除雜物要直至質(zhì)地堅(jiān)硬的新鮮巖面，注意澆筑混凝土前，巖面要保持濕潤(rùn)、表層干凈，才能保證澆筑質(zhì)量。
（二）截流與施工排水
水利工程大部分都要求在干燥的地面完成，因此施工時(shí)河流的改道是重要環(huán)節(jié)。河流改道、引流時(shí)要將水利施工對(duì)周圍居民、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水的影響降于最低。目前截流最常用的方法進(jìn)行圍堰，多采用平堵法、立堵法等合攏圍堰，在合適的時(shí)間、選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ龑?dǎo)水流直接沿著建筑好的泄水建筑下泄，以保證工程順利施工。施工過程中地下水位高于基坑時(shí)要進(jìn)行排水，通常在圍堰閉攏后進(jìn)行積水排水、滲水，常用暗式排水、明式排水兩種。
（三）防滲施工
防滲施工的技術(shù)要點(diǎn)包括灌漿及防滲墻的施工。巖石具有可灌性及透水性，因此施工前要做好巖土的勘察工作，準(zhǔn)確了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況。注意高壓灌漿施工中要注意小口徑的鉆孔問題，小口徑鉆孔技術(shù)與孔內(nèi)循環(huán)、孔口封閉等灌漿技術(shù)的防滲效果等同于大口徑鉆孔技術(shù)，并且小口徑灌漿還可獲得更好的灌漿效果，孔內(nèi)漿液流速快、漿液均勻，且不易產(chǎn)生沉淀，因此可避免灌漿施工時(shí)的事故性中斷。水利工程中的防滲墻技術(shù)包括鏈斗墻、身水成墻、鋸槽墻等多種，限于篇幅不一一詳述。
三、水利施工技術(shù)要點(diǎn)的改進(jìn)措施
（一）提高水利施工技術(shù)的科技含量
先進(jìn)的施工方法、施工技術(shù)可有效改善工程質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水利施工技術(shù)中的科技含量也越來越高。比如GPS定位技術(shù)，其將測(cè)繪定位技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來，大大提高了水利工程測(cè)量施工的精準(zhǔn)性，提高了水利工程建設(shè)項(xiàng)目的工作效率。由于水利工程建設(shè)項(xiàng)目比較復(fù)雜，施工過程中涉及到多種計(jì)算問題，包括斷面面積、橫斷面面積、縱斷面面積等，這些計(jì)算問題均可利用計(jì)算機(jī)輔助軟件完成，大大節(jié)省了傳統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間。此外，GIS技術(shù)的應(yīng)用也大大提高了水利施工的技術(shù)水平，GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目的信息可視化查詢、統(tǒng)計(jì)計(jì)算，還可以與三維全景虛擬技術(shù)相結(jié)合，利用動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)對(duì)水利工程的施工過程進(jìn)行演示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改施工方案。
（二）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)質(zhì)量管理
施工現(xiàn)場(chǎng)的管理人員要增強(qiáng)自身的質(zhì)量管理意識(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)管理規(guī)范對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工方法、施工工藝要進(jìn)行嚴(yán)格控制，規(guī)范整個(gè)工程各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)操作技術(shù)流程，加強(qiáng)對(duì)施工人員的管理，避免施工人員不按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)施工的問題，保證整個(gè)施工流程的合理性、規(guī)范性。施工技術(shù)人員要基于技術(shù)的角度加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的管理，對(duì)于達(dá)不到既定質(zhì)量等級(jí)者、無法滿足質(zhì)量要求者絕不姑息。
（三）加強(qiáng)技術(shù)型人才的培養(yǎng)
水利施工工作具有較強(qiáng)的專業(yè)性與綜合性，對(duì)管理人才、技術(shù)人才的綜合素質(zhì)要求較高，要求其不僅要具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)知識(shí)，還要具備管理、法律等其它綜合性知識(shí)，因此要加強(qiáng)技術(shù)型人才的培養(yǎng)。根據(jù)具體工程的施工特點(diǎn)、特殊性的技術(shù)要求確定培養(yǎng)目標(biāo)，制定針對(duì)性強(qiáng)的人才培養(yǎng)方案，既提高了技術(shù)人才的專業(yè)水平，又可以更好的滿足施工要求。培訓(xùn)工作要實(shí)行有效的激勵(lì)措施，鼓勵(lì)技術(shù)人員自主學(xué)習(xí)新技術(shù)、新方法，以緊跟社會(huì)發(fā)展的需要，更好的服務(wù)于水利工程建設(shè)。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度鋼 組焊生產(chǎn)線 焊接應(yīng)力
Abstract: with the requirements of the hydropower construction level rise ceaselessly, in order to fully control the quality of construction of the construction enterprise construction technology is also continuing to set new subject, construction enterprises to improve the construction technology requirements and constant innovation. Especially the application of new material and new technique, the application of computer simulation technology in, vibration aging technology in pressure and large steel development and application of the compound equipment and other new technology has been used in the construction of actual construction, improve the enterprise efficiency, reduce construction investment, more important is effective guarantee the construction quality.
Keywords: high strength steel welding stress compound production line
中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
水工機(jī)械包括水工金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品、水機(jī)、橋機(jī)、以及其它水工鋼結(jié)構(gòu)。水工金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品包括壓力鋼管、閘門、攔污柵、啟閉機(jī)、清污機(jī)等，本行業(yè)在早在1980就由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局成立了專業(yè)質(zhì)量生產(chǎn)和安裝管理機(jī)構(gòu)，并制定了相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，目前我國(guó)執(zhí)行最新水工金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為 《水利工程壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》SL432-2008、《水利水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》SL381-2007、《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范》GB/T14173-2008、《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》SL105-2007等。以上規(guī)范為水工金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品最新標(biāo)準(zhǔn)，并已和實(shí)施。從新規(guī)范的內(nèi)容可以看出我國(guó)對(duì)水利金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的要求在不斷提高，不僅增加了新的內(nèi)容也進(jìn)行了細(xì)化，對(duì)施工企業(yè)施工設(shè)備、人員、技術(shù)管理等方面都要求建立健全并提高內(nèi)部質(zhì)量體系運(yùn)行機(jī)制，目標(biāo)是為了全面控制施工質(zhì)量。
目前國(guó)內(nèi)水電站水工金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品不斷采用新的材料，提出了新的施工課題，在溪洛渡水電站應(yīng)用很多新的材料，如三層鋼板的應(yīng)用在降低了工程造價(jià)的同時(shí)對(duì)施工企業(yè)提出了新的焊接工藝措施課題。浙江仙居抽水蓄能電站壓力鋼管大量采用了800Mpa的高強(qiáng)鋼，對(duì)鋼管的焊接及焊縫的檢測(cè)方法都提出了新的課題和要求。所以新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用也成為了水工金屬結(jié)構(gòu)施工的新課題、新項(xiàng)目。
為了更好地實(shí)施行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，控制工程質(zhì)量，按ISO9001質(zhì)量體系的程序文件進(jìn)行生產(chǎn)和施工，對(duì)施工進(jìn)行過程控制，并不斷得到提高和發(fā)展。對(duì)機(jī)電安裝和水工金屬結(jié)構(gòu)施工工程進(jìn)行規(guī)范，機(jī)電安裝和水工金屬結(jié)構(gòu)的整個(gè)施工過程見文后的附表1和附表2。
在水工金結(jié)施工過程中，根據(jù)招標(biāo)文件、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范結(jié)合施工方案及施工進(jìn)度，合理按排，對(duì)重點(diǎn)施工過程進(jìn)行有效的監(jiān)控，特別是原材料、附材、施工人員的資質(zhì)（焊工、起重工、探傷工）應(yīng)符合本行業(yè)的要求。對(duì)重點(diǎn)工序進(jìn)行過程控制，如閘門的在制作過程中，應(yīng)制定焊接工藝措施及焊接順序，控制焊接應(yīng)力變形，采取對(duì)稱焊接和分段焊接相結(jié)合的方法，特別是焊接順序直接造成門葉的變形，在組焊閘門時(shí)先焊接翼板進(jìn)行連接固定焊接，再焊接腹板的連接焊縫，焊背水面的框格時(shí)，框格之間采用反變形的順序進(jìn)行焊接，最后焊接與面板的組合焊縫，這樣就能有效的防止焊后的應(yīng)力變形，從而保證了閘門的平面度和扭曲度。對(duì)于精度要求高的閘門直接進(jìn)行機(jī)加工，可以提高閘門的制作精度。鋼管的焊接是壓力鋼管的重點(diǎn)工序，根據(jù)母材選擇相應(yīng)的焊接材料，現(xiàn)階段我國(guó)壓力鋼管根據(jù)地區(qū)溫度、水頭和水流量多采用Q345C、Q345CR和600Mpa、800Mpa的高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)于Q345C、Q345CR的低合金板，焊接時(shí)焊縫采用E507、E506焊條，焊接前應(yīng)加熱焊條，并放在保溫桶內(nèi)，隨焊隋取，在選用焊條時(shí)用酸性焊條，可以降低焊接熔合區(qū)內(nèi)氫的含量，防止焊縫的缺陷。
目前焊接的方法采用的多為埋弧自動(dòng)焊、氣保焊、安裝多用手工焊接，在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)受風(fēng)力的影響較小，而氣保焊的焊接效率較高，焊后變形小。目前對(duì)于大型壓力鋼管因?yàn)楹附庸こ塘看螅瑢?duì)于高強(qiáng)鋼焊接時(shí)為減小焊接應(yīng)力變形又要進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后保溫措施，施工的難度大，焊技術(shù)要求高，操作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，為了提高工效，減小勞動(dòng)強(qiáng)度和焊工技能水平，采用鋼管組焊生產(chǎn)線來進(jìn)行自動(dòng)焊接，這樣可以把制作好的瓦片進(jìn)行組對(duì)和焊接，焊接用埋弧自動(dòng)焊，加勁環(huán)的角焊縫也能進(jìn)行焊接，對(duì)于大型壓力鋼管可以用自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的組焊、組段。這項(xiàng)焊接技術(shù)設(shè)備有我國(guó)自行研究開發(fā)，現(xiàn)已應(yīng)用于大型壓力鋼管的現(xiàn)場(chǎng)制作和安裝。如圖1所示:
圖1 大型鋼管的組焊截圖圖2 岔管計(jì)算機(jī)仿真截圖
目前我國(guó)把將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)成功用于高等級(jí)鋼材特大型岔管的制造安裝，并在高強(qiáng)鋼岔管上采用振動(dòng)時(shí)效消除焊接應(yīng)力，通過新工藝的運(yùn)用，大幅提高了岔管的施工質(zhì)量，及運(yùn)行安全性，取代了大型岔管難以實(shí)現(xiàn)的岔管的預(yù)組裝和水壓試驗(yàn)，節(jié)省了大量工程資金及施工工期，其施工技術(shù)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：
1、采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)鋼岔管管壁鋼板進(jìn)行劃分，經(jīng)多方案優(yōu)化，將岔管管壁劃分成數(shù)塊瓦片組合，月牙肋劃分成數(shù)塊瓦片組合的方案。鋼材綜合損耗率為36.67%，在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。
2、通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，找到岔管兩管節(jié)相貫線交的連續(xù)變化規(guī)律，對(duì)相貫線坡口進(jìn)行了坡口漸變?cè)O(shè)計(jì)，很好的解決了大型岔管坡口設(shè)計(jì)的技術(shù)難題。
3、利用計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)境（VR-Virtual Reality）預(yù)組裝技術(shù)，全過程模擬了岔管的安裝，驗(yàn)證了岔管相鄰管節(jié)是否吻合，取代了岔管的實(shí)際預(yù)組裝，開創(chuàng)了特大型岔管施工的新工藝。
4、通過岔管焊接工藝、工序上的仿真優(yōu)化，使岔管整體的焊后殘余應(yīng)力較低，分布較為合理，極大提高了岔管的運(yùn)行安全性。
5、并對(duì)大型鋼岔管實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)時(shí)效消除岔管焊接殘余應(yīng)力。
隨著我國(guó)水電建設(shè)的發(fā)展，在超大型壓力鋼管上采用鋼岔管的設(shè)計(jì)將會(huì)逐步增加采用。隨著我國(guó)及進(jìn)口高等級(jí)鋼材在水電站項(xiàng)目上應(yīng)用的推廣，岔管的設(shè)計(jì)也將逐步采用較高等級(jí)的鋼材,傳統(tǒng)工藝在岔管施工中已顯落后，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的深化運(yùn)用，在國(guó)內(nèi)運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決了岔管施工中的技術(shù)瓶頸，使岔管制造安裝質(zhì)量取得飛躍的提高，新技術(shù)取代的工藝與試驗(yàn)為工程節(jié)省了大量投資。
消除鋼岔管的焊后殘余應(yīng)力的方法主要有自然時(shí)效、熱時(shí)效及振動(dòng)時(shí)效處理，對(duì)于大型鋼岔管難于實(shí)施整體的熱時(shí)效，采用振動(dòng)時(shí)效可替代傳統(tǒng)的自然時(shí)效和熱時(shí)效，被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械行業(yè)焊接等金屬構(gòu)件的時(shí)效處理，它具有高效節(jié)能、無污染、設(shè)備投資少、操作簡(jiǎn)單、不受生產(chǎn)場(chǎng)地限制等顯著特點(diǎn)。
目前常用的殘余應(yīng)力測(cè)試方法主要有3種，盲孔法、X射線衍射法和磁彈性法。盲孔法需在工件表面測(cè)量部位鉆1.5～2mm深2mm的小孔(粘貼專用應(yīng)變花)，通過測(cè)讀釋放應(yīng)變確定殘余應(yīng)力的大小，所測(cè)應(yīng)力為孔深范圍內(nèi)的平均應(yīng)力，同一測(cè)點(diǎn)無法重復(fù)測(cè)量比較。
X射線應(yīng)力測(cè)定方法是利用X射線衍射測(cè)定試樣中晶格應(yīng)變求出工件表面應(yīng)力的方法，比較適合用于測(cè)定具有較大殘余應(yīng)力的工件，如焊接件、淬火件等。X射線衍射法可以做到無損測(cè)試，但由于X射線衍射儀設(shè)備攜帶不便，工作強(qiáng)度大，在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件難以滿足。
采用盲孔法和X射線衍射法檢測(cè)殘余應(yīng)力，施工強(qiáng)度大，測(cè)量精度難以保證；尤其盲孔法不能對(duì)同一位置進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)的符合性差。
磁彈性法是在我國(guó)近幾年發(fā)展較快，應(yīng)用比較成熟的一種殘余應(yīng)力測(cè)試方法，具有攜帶方便、無損、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。采用與被測(cè)鋼構(gòu)件相同的材料和焊接工藝加工標(biāo)定試樣，在實(shí)驗(yàn)室用懸臂梁進(jìn)行逐級(jí)加載(應(yīng)變片法)，得出MP值與應(yīng)力值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即標(biāo)定曲線，然后在實(shí)際的鋼構(gòu)件焊縫上測(cè)試MP值，與標(biāo)定曲線對(duì)比即可得到實(shí)際構(gòu)件的焊接殘余應(yīng)力。
隨著我國(guó)水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，新的水工金屬結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，水工機(jī)械的制作、運(yùn)輸、安裝、焊接施工方案中的一些創(chuàng)新與技巧，也將得以推廣和應(yīng)用。
附表1機(jī)電設(shè)備安裝施工程序圖
