创新实践教学项目

(1)建筑施工管理虚拟仿真实验

在建筑工程施工管理演练仿真中,学生以个人或者团队的形式扮演建筑八大员中主要岗位角色,分工协作共同执行各个岗位工作内容,自主漫游,决策不同而决定项目的虚拟施工结果不同,体验真实建筑工程项目施工管理全过程,通过3D模型、3D仿真互动、图示图解、视频动画等综合学习,提升学习效果,最终能够使学生熟悉掌握施工管理业务流程、岗位工作内容及方法,提高学生综合职业能力。

 

 

 

 

  建筑施工管理虚拟仿真实验

学生进入操作平台后可选择虚拟不同情景及角色,进行不同岗位的体验,然后进行任务设定。根据学生在不同情景及岗位上的操作,教师可进行不同岗位的考核,形成一套完整的教学模式。

建筑施工管理虚拟仿真实验学生实验流程

(2)湿热地区居住区室外热环境虚拟实验

教学围绕湿热地区绿色住区设计,采用经过验证的改进绿色CTTC模型对住区热岛强度进行快速预测,帮助学生快速理解建筑设计参数、室外热环境设计参数的影响关系及其原理。采用参数化设计方法,使学生了解湿热地区的住区室外环境快速评价方法,分析不同居住区的设计指标、布局形态对住区热岛的影响,从而为绿色住区设计提供数据支持和技术保障。在方案初期极大程度的提高方案设计与技术评价的融合和交互,提升设计方案在住区室外环境方面的性能和质量。

 

 

 

 湿热地区居住区室外热环境虚拟实验

(3)城市物理环境虚拟仿真实验

教学团队采用三维城市微气候环境动态模拟软件ENVI-met进行虚拟仿真实验教学。通过系统学习典型城市空间的室外微气候模拟方法,与现场实测相验证,确认模拟手段的有效性和准确性。通过对方案设计的室外微气候进行数值模拟,掌握环境性能定量分析方法和评价方法,了解应用景观绿化、建筑布局等手段合理调整改善室外微气候的综合技术。根据数值模拟的实验数据对规划、建筑设计方案进行深入调整与优化,为设计提供系统可靠的数据支持和控制指标。

 

 

(4)基于规则建模的城市规划设计实验

规则建模通过计算机语言描述模型的方式,实现快速建立城市三维模型。利用GIS对基础dxf格式数据进行处理后导入CE(规则建模软件),生成城市基底,再通过CGA计算机语言对模型进行描述建立规则文件,将规则文件赋予到相应的基底,就可以批量的生成一栋栋建筑。规则文件可保存、修改和复制,实现在下一次建模工作中反复利用。与传统交互式建模最大的区别在于规则决定当前建模对象的变化过程,并把变化的结果赋予到一个或多个对象,实现批量快速的生成三维模型,大大节约建模时间和人力成本。CE建立的模型还可以输出模型数据、网络共享模型等功能,与传统建模相比有较高的优势。

本实验教学通过CE规则快速建立城市总体规划、城市设计、城市控制性详细规划等不同方案的三维模型,达到可视化地辅助规划设计的目的,同时实现动态地展示城市建设过程以及灵活地修改设计方案的效果。建立的三维模型结合VR虚拟现实系统,让学生真实体验设计方案的实际建成效果,为优化方案提供一种新体验和思维方式。通过本教学实验,规划学学生将掌握快速建立三维模型的建模技巧,同时加深对城市空间、机理、风貌的认识,包括尺度感、美感、体验感等,也引导学生思考如何规划设计出更舒适和人性化的城市空间。

CE建模快速四个步骤示意图

 

图 基于规则建模的城市规划设计实验

(5)项目管理虚拟仿真实验

在项目管理虚拟仿真实验中,以BIM技术为核心,集成多专业模型,实现全专业、全方位模型浏览,进而以集成模型为载体,关联施工过程中的质量、进度、成本、安全、合同、物料等信息,为项目的质量、进度、成本控制、安全管理、物料管理等提供数据支撑,从而使学生熟悉项目管理内容,培养学生综合管理能力。

 

 

 

 

图 项目管理虚拟仿真实验

(6)钢-混凝土组合梁构件受力全过程仿真实验

钢-混凝土组合梁在多高层建筑、桥梁工程和工业建筑中均有广泛的应用。教学通过ANSYS软件实现组合梁的精细化数值建模,展示组合梁在各种荷载作用下的局部受力和内应力分布特点,直观再现组合梁在荷载作用下的变形过程。通过数值模拟使学生了解组合结构与混凝土结构的区别,加深对组合结构优点的认识,引导学生思考在结构优化设计中如何充分发挥材料力学特性以及如何设计结构的构造细节。

 

(7)海洋混凝土结构耐久性分析与设计虚拟仿真实验

教学以广西北部湾海洋混凝土结构为对象,结合广西北部湾区域地理位置和气候条件的特殊性,通过师资力量的整合和教学资源的优化配置,融合《混凝土结构设计原理》、《建筑施工》、《建筑材料》等课程的基础知识,实现腐蚀性物质在混凝土中传输全过程的数值模拟,生动展现腐蚀性物质在混凝土中传输激励和积聚规律,并提供了海洋混凝土结构耐久性服役寿命预测、耐久性定量分析、配合比设计等高级学习模块,从而满足不同层次人才培养的需求。

 

图 海洋混凝土结构耐久性分析与设计虚拟仿真实验

(8)大坝混凝土施工过程虚拟仿真实验

结合《水利工程施工》、《隧道工程施工》等课程,建立大坝混凝土施工过程虚拟仿真实验、隧道工程施工过程监测分析虚拟仿真实验。

a.基于虚拟仿真直观清楚地描述复杂施工动态过程中的时空逻辑关系,对大坝混凝土施工过程模拟实现动态仿真,为学生掌握工程施工组织设计和管理提供了强有力的可视化分析手段。通过系统使得学生能够分析混凝土坝施工过程中的各主要因素之间相互联系和制约关系,让学生掌握如何优化施工程序、论证大坝施工工期、寻求合理的施工机械配套方案与快速施工的措施,以达到施工快速、施工顺序合理、经济之目的。

 

 

 

 

 

  大坝混凝土施工过程模拟实现动态仿真

b.建立隧道工程三维模型,采用虚拟现实的技术,直观清楚地描述复杂施工动态过程中的全过程的监控量测信息,将复杂的地质结构、工程布置与几何形态,以及将建筑物、地层、监测项目等现场监测重要信息集成到同一系统中,为优化施工程序与现场监测管理提供可视化分析的平台。系统主要教学功能:三维操作:以制作的三维地质模型三维地表建筑实物模型监测设施等基础上,实现交互式的三维漫游操作;监测数据查询:监测设施分布、监测点名称与编号、监测数据信息、地表建筑实物模型、隧道三维模型的属性信息查询;施工进度管理与动态模拟:将三维图形空间数据和施工进度现场数据相结合,建立时空上对应的地下洞室群三维数字动态模型。

 

 

 

 

 

 

 

图 时空对应的地下洞室群三维数字动态模型