1、Special Topics on Digital Building 数 字 建 筑专题 绿色建筑2023年 第2期005VR 技术在建设工程施工过程中的应用VR 技术在建设工程施工过程中的应用张旭东，李奉南，曹 哲，吴恒博，张褚强，吴德宝（中建八局第三建设有限公司，江苏 南京 210023）摘要：VR 技术作为一种新型的人机交互手段，具有多感知、沉浸、交互的特点。介绍了在项目建设过程中使用 VR 技术的先天优势，将 VR 技术与数字化施工技术相结合，在安全教育和交底、交流学习与观摩、建筑结构合理性及装饰装修效果确认等方面的应用与研究。以苏州大学附属第一医院总院二期工程为依托，运用 VR 技术
2、进行安全教育，受教育者以第一人称视角沉浸式感受各项安全隐患，最大限度地认识到安全隐患预防的重要性，并学会相应的防范知识，获得更好的安全教育效果。通过 VR 云观摩技术，交流学习建设施工先进技术、管理经验，在新型冠状病毒感染疫情的大背景下，减少人员流动、降低疫情传播风险，相较于传统观摩交流学习，扩大了学习交流范围并降低了投入成本。采用 BIM 建模结合 VR 技术对精装修效果确认，避免出现颜色搭配不协调、精装设计不合理、医疗设备布置不合理导致使用不便捷等问题。以第一人称沉浸式感知完成后的效果，使设计真正达到以人为本、便捷高效、成果与设计意图一致的效果。关键词：VR；安全管理；云观摩；装饰设计中图
3、分类号：TU18 文献标志码：A 文章编号：1674-814X（2023）02-005-02增强现实技术（AR）和虚拟现实技术（VR）是近几年新兴起的视觉增强技术，与视觉增强相关的技术正在极大地颠覆传统视觉交流的含义。此类技术的迅猛发展，将在各个行业发挥巨大作用。传统的建设施工行业也受到该项技术的冲击和启发，但在建设过程中对 AR 技术与 VR 技术的应用仍然有较大的探索空间。本文以 VR 技术在建设项目中的各项应用为切入点，研究如何高质量地应用 VR 技术解决建设过程中的疑难问题，将 VR 技术与数字建筑、建筑信息模型（BIM）技术相结合，从而使得施工安全管理更高效、更合理，新技术、新经验的
4、交流更迅速、更直观、更便捷，设计过程更高效且成果更能满足业主需求。1 工程概况苏州大学附属第一医院总院二期工程位于江苏省苏州市姑苏区平海路 899 号，由中建八局施工总承包，质量目标为获“鲁班奖”。项目总建筑面积约 33万 m，其中地上约 22万 m、地下约 11万 m，共计 1 800 张床位，可容纳门诊人数超过 12 000 人次，急诊楼急诊收治能力超过 1 000 人次。工程采用“一轴两区多庭院”总体规划及高效简约的功能医疗布局，打造节能环保、绿色生态、智能先进的现代化科技医院。2 工程重难点（1）本项目位于江苏省苏州市市区中心地段，周围建筑物密集，项目占地范围即为施工作业区，施工场地狭
5、小。作为综合性医疗项目，其医疗专业配套项目多，专业分包单位众多。每个配套工程施工时都需要相应的施工作业面，交叉作业时存在大量安全隐患。配套工程施工单位数量多，施工人员多，管理困难。（2）本项目作为重点示范项目，建成后将成为苏州市规模最大的三级甲等综合性医院，对施工技术、质量、管理要求高。因此，有对项目先进管理模式、施工技术进行推广的要求，相应观摩、交流学习活动较多。（3）医疗专业精装合理、便捷性要求高。作为医院项目，精装饰工程二次深化设计在施工过程中，且时间紧张。针对实验室、手术室、净化区等区域要根据使用需求按比例合理划分，布置要有序且合理。手术室应保证手术的流畅进行，还要保证手术室空气的净化
6、流通。实验室设计应满足法规要求，在设计时还应考虑到生物安全柜、离心机、培养箱等设备的热、湿负荷。以上特殊区域还应注意一些基础配置问题，比如手术室灯光照明、空调温控、湿控、空气过滤器、消防、清洗、电子时钟、通信等多功能智能化的配置。3 施工工艺流程3.1 VR 技术在建筑工程施工安全管理方面的应用建设行业一直以来都是安全事故高发的行业，建筑工程施工过程中往往存在施工人员众多、设备及材料密集、涉及穿插作业、施工环境频繁变动等情况，这使得整个施工过程都伴随着不同的安全风险，具有安全事故发生频次高、安全数 字 建 筑 专 题 Special Topics on Digital Building绿色建筑
7、2023年 第2期006管理难度大等特点。VR 技术在建设行业中的应用离不开 BIM 技术的加持，主要的实施办法为利用 BIM 技术提前建立项目信息化模型，再通过 VR 技术以第一人称视角将模型呈现在管理人员眼前，让还未落成的建筑以虚拟模型的形式提前生动形象地展现出来，以做到提前识别安全隐患，在真正产生危险前采取有效的措施。相较于传统安全管理方法，项目安全管理效率显著提高。具体实施办法：将项目 BIM 模型结合危险性较大的分部分项工程安全管理规定编制的项目危险源识别清单进一步深化，形成模型内带有安全防护措施的各阶段建筑工程场地布置模型，并将模型导入 VR 设备。通过 VR 技术进行可视化模拟，
8、对项目建设过程中各阶段的场地布置、施工计划、施工组织设计和穿插作业进行分析，从而找出安全隐患和规划不合理的点。对项目上可能存在的安全隐患进行整理并将其定制成 VR 安全要点教育程序和 VR 事故模拟程序。因 VR 技术具备沉浸式互动的体验特性，可让参与 VR 安全要点教育和 VR 事故模拟教育的人员更熟练地掌握必要的安全技能。同时，以第一人称视角亲身体验安全事故及其后果，从而提高相关人员的安全意识和安全技能。实例分析：通过建立施工现场各阶段场地布置的三维模型，利用 VR 技术模拟项目施工过程中涉及的作业过程，利用 VR 技术观察作业过程中是否存在交叉作业相互碰撞影响的情况。如发现以上问题及时采
9、取优化措施，修改平面布局或作业流程顺序，从而避免安全事故的发生。相较于传统的安全教育培训形式，利用 VR 技术进行安全教育培训能更有效地加强受培训者的安全意识和提高安全技能。VR 安全要点学习案例：通过将 BIM 建模技术和 VR 技术结合，还原并识别出该项目施工过程中存在较大安全风险的作业点，让从业人员模拟作业过程，讲解施工过程可能发生的违规操作情况，会造成怎样的后果以及如何规范操作，从而避免安全事故的发生。机械设备维修过程中为避免发生事故，运用 VR 技术模拟机械设备维修施工，让施工人员掌握机械设备维修操作过程中的施工要领。VR 安全事故模拟案例:为了让施工人员直观感受到安全施工的重要性，
10、在安全教育的过程中还利用 VR 可视化技术模拟各项安全事故的发生现场，让受教育者能更直观地体验事故发生的过程与后果。通过语音指导、图片文字提示的方式讲解安全事故发生的具体原因，以及如何避免安全事故的发生，实现安全警示与安全教育结合的效果。例如，因为未检查吊篮的工作钢丝绳和安全钢丝绳发生高空坠落安全事故，就明确了吊篮使用单位或吊篮作业人员应对工作钢丝绳和安全钢丝绳实行每日一检及不定期检查的制度，且工作钢丝绳和安全钢丝绳不得损坏或变形。3.2 VR 技术在云观摩方面的应用随着科技的快速发展，国内外建筑行业的综合能力也在突飞猛进。在新技术、新管理理念爆发式增长的当下，如何快速推广新成果，让更多从业者
11、第一时间学习了解前沿技术就成了一道难题。传统的观摩学习交流活动投入成本较高，且建筑行业从业者都存在建设工期紧张导致时间与观摩学习冲突，较多项目处在正在建设地区，存在交通不便的问题。同时，在疫情还未结束的大环境下，人员的流动也变得相对困难且存在传播风险。以上因素导致新技术、新理念的传播受到阻碍。近年来，VR 技术作为新兴技术也在迅猛发展。其中一方面就是 VR 技术与第五代移动通信技术（5G）的结合，为虚拟 VR 云观摩技术提供了平台和技术支撑。具体实施办法：通过三维场景拍摄捕捉技术获取建设过程中的三维影像信息，再将要传达的先进技术和管理理念的讲解结合，放入影像信息中制作成 VR 可视观摩讲解程序
12、，通过互联网发布传播。观看者可在手机、电脑等设备上看到并听到逼真的虚拟施工现场环境，让人们可以摆脱时间和空间的限制，第一时间了解最新工艺、新技术、新方法。实例分析：以苏州大学附属第一医院总院二期工程为载体，以项目对外交流学习观摩需求为契机，通过 720 云全景制作工具对项目真实的施工现场进行拍摄，制作 360 全景虚拟场景，还原施工现场各区域真实情况，在各样板区加入文字说明及音频讲解。通过微信扫描二维码进行项目云观摩，实现项目各区域全景参观、VR 模式虚拟现实体验等。3.3 VR 技术在精装修设计方面的应用医疗行业建设施工过程中，精装修主要存在二次深化设计时间紧张、特殊区域专业精装合理便捷性要
13、求高的问题。在对环境要求极高的医用实验室和分秒必争的手术室，既要保证空气的净化流通又要保证布置有序合理，使手术过程顺畅进行，同时还有相对特定医疗设备的特殊布置要求和环境要求，所以精装修的设计难度大。将赋予精装修设计信息的 BIM 以 VR 可视化的效果呈现，让业主可以身临其境地看到完成后的虚拟精装效果，从而发现设计问题，及时解决设计缺陷，提升设计质量和（下转第10页）数 字 建 筑 专 题 Special Topics on Digital Building绿色建筑2023年 第2期010型结合应用提供了良好的技术支持。参考文献：1 黄景忠.工程质量“实测实量”小组的建立及控制要点J.福建建筑
14、,2014(11):88-90.2 住房和城乡建设部.GB502042015,混凝土结构工程施工质量验收规范S.北京:中国建筑工业出版社,2015.3 蔡楚瑜,张琦睿,苏星.我国建筑业劳动力老龄化问题的跨区域分析及应对策略研究J.土木工程与管理学报,2021,38(4):63-69.4 推动智能建造与新型建筑工业化协同发展J.绿色建筑,2022,14(4):1.5 MIN Y E,HUA X.Point Cloud Simplification Algorithm for Terrain DataJ.Journal of Geodesy&Geodynamics,2015,35(3):424-4
15、27.6 张剑.三维激光扫描技术在隧道质量检测中的应用J.绿色建筑,2022,14(3):118-120.7 黄帆.盾构隧道移动激光点云断面厚度对测量精度影响分析J.绿色建筑,2019,11(4):65-68,71.8 韩轾.基于 ROS 的室内移动服务机器人定位与导航系统的研究与开发D.成都:电子科技大学,2017.9 王法胜,鲁明羽,赵清杰,等.粒子滤波算法J.计算机学报,2014,37(8):1679-1694.收稿日期：2022-10-18作者简介：顾波，工程师，主要研究方向为建筑智能化工程施工，现供职于南京中建八局智慧科技有限公司。通信地址：江苏省南京市栖霞区文澜路 6 号中建大厦东
16、北楼 10 楼。（上接第6页）美观度。具体实施方法：在项目建筑结构及机电模型的基础上深化创建精装模型并载入相应设备及家具并赋予材质信息，再将模型导入 VR 设备。利用 VR 直观可视化的特性让专业人士身处建成后的精装环境中，对手术室、实验室布置的合理性，材料颜色搭配的协调性进行调整确认。实例分析：通过将三维实验室精装模型导入 VR 设备，由院方实验室主任及业主精装负责人佩戴 VR 眼镜进入虚拟实验室，确认实验室设备规格、型号及摆放位置、配套家具材质、装修色彩搭配、照明器具位置与数量等问题。提前解决设计缺陷与不合理布置，避免后期返工。4 结 语VR 技术在施工安全管理过程中的应用，很好地提高了施工安全管理效率及水平，实现了在虚拟环境中实践，解决了传统安全管理措施下安全信息判断滞后、管控存在盲区等问题，为建设工程施工安全管理提供了全新的管理路径。VR 云观摩的应用可使建设行业的先进管理经验及先进技术更高效、更广泛地被推广出去。其在装饰领域的应用极大提高了设计效率，使设计成果更美观合理，使用更便捷，真正实现以人为本的设计目标；在成本控制层面，节约了设计周期，避免了返工带来的经济损失。VR 技
