BIM+VR技术在建筑工程造价中的应用研究

高项荣 国家能源集团神东煤炭集团工程造价管理处

基于BIM系列软件的高精度建模，利用BIM技术进行的各种物体碰撞物理试验，使整体设计更生动、更形象化，而融入虚拟空间形成演习式的施工操作过程，使全体施工人员的安全生产得到更有效率的保障。利用3D渲染可呈现出各种具有真实建筑物理试验属性的各种建筑视觉实体，再结合VR技术还可以实现建筑内漫游，极大的给予用户身临其境的视觉体验冲击；同时BIM与VR的有机结合，可以利用BIM强大的数据与3D模型的可视化，从而降低总投资，缩短建设期，最终得到最大化效益。

一、BIM与VR技术概述

（一）BIM，现代建筑模型信息系统模型设计技术

BIM， 即Building Information Modeling的英文缩写译为建筑信息模型，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息关联性、可视化、信息一致性、信息完备性、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。是在现代计算机建筑辅助设计的相关技术理支撑下逐步发展壮大起来，在项全方位生命周期多维度建筑信息模型设计信息分析集成系统管理中大量应用技术。受益于近年国家产业政策的大力支持、工业4.0需求及5G互联网信息技术不断进步的强大推动，BIM在建筑行业的应用越来越广泛。Revit系列软件、Bentley系列软件、ArchiCAD系列软件、Tekla系列软件可以通过非常直观的三维模型呈显，有助于设计师与客户的沟通。因此，BIM技术以高效率、高精度的优势在建筑设计中被广泛认可，给建筑设计带来创新的方式。

（二）虚拟现实

VR技术，是利用一台计算机上的图形图像处理系统和各种增强现实及虚拟控制等各种接口电子设备，在一台计算机上直接生成各种可交互的三维现实环境中图像提供一种沉浸视觉体验的一种技术。vr##is##p技术仿真实现的主要载体之一是三维虚拟增强现实软件仿真集成平台，这技术是一种广泛可用于创建和自动体验三维虚拟现实世界的新型计算机软件仿真动态系统集成技术，其包括利用计算机软件生成出的模拟现实环境，利用各种多源电子信息技术融合的交互式三维虚拟动态系统视觉效果和根据实体环境定位的动态系统自动仿真，使虚拟用户可以沉浸其中。VR技术近年来在我国发展的尤为迅速，与VR技术相关的产品如：设备展示、软件设计等相继而生，在VR样板间、家装渲染中集中应用。

二、BIM+VR技术的技术优势分析

bim无线监控技术：这指的是一种广泛应用于监控构造智能建筑物整个体的智能建筑生命周期的3d无线数字控制系统技术。bimo这两种应用模型的最大的优缺点主要区别在于在向用户首次展示个人信息时的效果较弱。验收产品管理人员或者产品设计师的甲方难以通过其乙方abim产品设计师的模型就清晰的直接感觉到去了解和直接看到属于乙方产品设计师和管理人员的各种甲方设计师的理念或者思维，其乙方设计师的空间感与甲方设计师的时间感明显相差不强。vr##is##p##0该技术主要特点是基于各种类型虚拟机和现实应用场景，较高程度精准最大程度上的自动还原真实虚拟环境的实际使用情况。体验馆的工作人员表示通过随身携带佩戴的与建筑工程相关联的智能穿戴头盔、眼睛等各种移动穿戴设备，可以更好地深入公众体验关于中国建筑内外的日常生活方方面面，使得作为建筑工程体验者与其他建筑工程设计者之间整体上的感觉能够相联系和互通。bim与建筑技术优势vr的直接有效结合已经彻底实现了一种技术优势互补，对于中国建筑设计方程师来说，vr与新建筑技术直接结合同样可以将其在建筑bim设计模型里面的诸多技术优点和其在建筑设计过程中的诸多亮点更好地直接有效展示展现出来给广大中国建筑用户，vr与新建筑技术直接结合同样可以直接帮助用户使他们更加直观地深刻地去感受和真正看到属于中国现代建筑的各种独特设计风和创新发展理念，提高与中国建筑行业以及相关领域工作人员的长期实际互动沟通力和工作效率。

合理运用VR技术，我们可以将BIM信息清楚的展示在世人眼前，有助于“理想可视化平台”打造，能够快速推进建筑行业的转型升级。在工程领域中我们不难发现，设计图、效果图中看到的不一定就是实际的，这种“所见非所得”的状况十分常见，这一方面反映出理想与现实之间确实存在差距，一方面也体现出“建筑工程项目管控难”的窘境，建筑工程项目的实施是需要统筹布局、合理规划、有效运用优势资源的系统性工作，而BIM与VR技术的联动，能够为我们提供解决行业长期所存诟病的新途径，让整个建设过程变得三维化、信息化。

三、BIM+VR技术的作用

（一）沉浸性作用

工程设计注重实用性、经济性及协调性，设计流程对构建的场景模型的检验与真实世界的实物反映的是一事一物，让用户可以身临其境的体验设计方案最终效果，可以使方案呈现效果更具体、更直观，更具人性化。利用VR技术的沉浸式漫游特性，当用户进入虚拟场景后，可直观判断设计方案的外观造型是否美观、比例是否匀称、结构是否合理；VR技术中的环绕空间特性，可以使用者体验舒适感，可以直观整体效果，可以查看各种细节，可以进行多方案并列对比，利用这些特征彻底打破了以往设计中不可见、不可预料的风险，使工程项目能够展示出更好的效果。

（二）自主性作用

VR技术关于虚拟环境技术的自主性主要含义是指虚拟环境中的一个虚拟物体是否能够依据某种物理化学反应定律对其进行某种动作的自由程度，有了这种自主性，可以更好的让使用者在模拟空间中完美体验强，可以让使用者通过VR在模拟空间自主探索设计方案中的所有细节，评判设计方案中每个元素的存在是否合理。以达到良性循环，这样对建筑设计行业的发展将是大浪淘沙、一路向前的健康趋势。

（三）交互性作用

交互性作用泛指用户对一个模拟现实环境中某个物体的各种可交互操作的反应程度和从模拟环境当中感受到相应反馈物体的自然反应程度。交互式性能的作用是可以让更多用户在虚拟环境中可以对虚拟物体进行直接触碰，通过交互性作用让设计方案在施工过程中少走弯路。从设计师的角度来说，VR技术的应用在调整设计元素时，可更清晰地分辨出不同设计元素对整个设计方案的总体影响。在利用类似VR三维技术沉浸式视觉体验技术设计新作品时可在真实的建筑环境场景中观察新设计作品中的每个设计细节；同时通过利用类似vr的三维交互性技术可以尝试在相同的三维空间中同时改造多个建筑主体结构或同时更换各种建筑材质，在一个虚拟的三维世界中对设计作品进行自由操作和编辑，从而不断的优化设计方案，提高设计的工作效率，丰富设计的语言表达。

四、BIM+VR技术的应用

（一）招投标阶段的应用

我国的建筑工程项目建设全过程在相关部门的严格把控与相关法律法规的加持下逐步走向制度化、正规化道路。除了一些不一定需要公开招标的特殊应用情况外，大部分不需要用专利或专有应用技术的招标项目一般都会成为采用公开方式招标的一种形式，为的是让业主方能够在满足资质条件的企业中寻找出对项目有深层理解、能带来最大收益的合作单位。不论是EPC总承包模式抑或者设计、施工、监理分招的情况都需要经过评标委员会的讨论后方能选出一、二、三中标候选人，评标环节就显得至关重要。传统的设计评标设计单位需要出施工图、效果图等纸质文件（电子标除外），内容不够直观、彼此间的对比性差，评标专家也很难在诸多的图幅页中寻找到设计纰漏，若采用BIM+VR技术，即使看不懂施工图的人也能在可自由穿梭的虚拟现实空间中发现出设计中切实存在的一些问题，更别说身经百战的评标专家了，这样能大大提高评标的准确度，为甲方选出质量优、效果优、可行性与性价比最好的设计方案。在BIM+VR技术下，施工单位可直观地看到相关内容，加深对项目的理解，更有针对性的思考材料与设备的供应等具体问题，编纂好施工组织计划，递交出最优施工方案，甲方所委托的评标专家再丛中择优选择，可谓锦上添花。

（二）在设计阶段的应用

在建筑工程设计过程中，设计师要对材料性能有充分的了解，如何通过不同的材料搭配可以更好更合理的体现建筑物的价值，如何使用建筑材料，使用何种材料，最终的设计方案都会影响最终的效果。如果在BIM系统中可以嵌入VR技术，那么在设计阶段就可以通过构建材料库，对不同材质进行纹理尺寸、纹理方向、色彩、UV等参数的编制录入，就可以实时显示与实时渲染出图，用户在设计阶段就可以介入自己的想法和要求，把用户要求更前期的传达给设计师。设计师及用户可以沉浸于VR构建的设计方案虚拟空间中，可通过观察各种材料对整体方案的影响，及时对设计进行沟通和调整，实现用户自主选择，设计师直接帮助实现，最终达到用户自己就是设计师，完全实现用户的想法和要求，为建筑设计的上限提供无数可能。vr视觉设计通过多种形式动态交互的建筑视觉表现方式以及功能设计让主体建筑物的光与影视觉环境与整个主体建筑物的整体视觉外观完美相互融合，通过身临其境的影为建筑实现全方位的整体视觉环境审视及强烈、逼真的光为建筑整体视觉效果带来冲击，使用户更容易理解和感受设计师在设计方案时的绝妙之处。

（三）安全管理中的应用

在安全综合管理制度健全的基础上，建立各种bimo的安全综合信息管理模型系统和平台，线下以上线下定期实时巡查各个环节安全存在问题。同时，基于a和bim的4d、vr等模拟技术中还可以实时使培训参与人通过真实可视化虚拟场景、侵入式网络漫游等多种方式实时进行安全意识培训，真实虚拟化的安全培训情景进行模拟也有利于不断增强事件当事人自身安全意识，锻炼安全人员应急救援管理工作能力。

（四）施工阶段的应用

首先，在施工阶段我们可利用VR虚拟现实技术来全面提升对项目的感知度，在具体项目施工的过程中，通过VR体验能有效改善三维模型统计分析的弊端，提高相关管理人员的感知度，让其对施工细节与工程全貌有更为深入的理解。借助BIM+VR技术与计算机设备进行模拟后，使用人员可以在限定的范围内获得仿真体验，方便其作出正确的预算管理判断，提高管理水平，在实际操作中体验者可在模型中细致入微的观察某个关键部位的内部构造与表层外观，对施工过程中所产生的成本进行仔细的记录、计算，积累原始信息后以此制定出科学的预算方案。比如在建筑给排水管道施工中，相关人员可通过该技术事实加入安装过程，从管道的端口处开始，沿着施工人员预定的安装线路在由浅入深的了解工程进展，看看原有的设计是否合理、是否存在操作失误、是否显示出质量问题，发现不良状况后及时作出判断、选出对策及时纠正，避免窝工、返工情况的发生，在降低施工成本消耗的同时，为日后维护工作的开展创造便利条件。

其次，将BIM+VR技术引入到施工预算管理中，能提高预算的精准度，有着真切的显示意义，BIM技术的应用可从一定程度上避免传统预算软件中所存在的一些弊端，采用适宜且科学的方式构筑建筑模型，为后续管理工作的开展提供准确的数据支撑，在与VR技术进行联动后，更能打破预算管理中的时空限制，可在从项目所在地的实际环境中获取大量相关信息，深入了解项目的普遍性与特殊性，反过头思考现阶段所用预算管理方式中的问题，以免出现不必要的浪费。BIM软件可形成集成数据库，真实反映工程施工的客观状况，有助于相关人员对每个具体环节的把控，且在该技术的加持下，我们可以将进度管理与BIM模型结合到一起，去思考其与成本间的关系，大量搜集数据信息以提高管理水平。在建筑工程施工阶段，施工流程的确定的是预算管理的前置条件，所以应合理运用VR技术，在真实情景中对工程项目进行换分，再具体计算每个项目预计所需费用，尽可能地缩小实际成本与预算成本间的距离，努力完成成本控制目标，并需要将施工进行时的预算数据变化及时反馈到公共信息共享平台中，标注清晰，实现动态化预算管理，着重增强的管理效果。VR与BIM两种技术相结合的优势就在于可视化管理，能从建筑模型中获取到各类所需的造价信息，提高数据计算的精准度，模型中的预算管理是实际预算管理工作开展的有效参照，对资金的科学配置、合理使用有着至关重要的作用，相比于传统的数据表格、预算图而言优势显著。

（五）项目团队组建

bim+vr类型模型设计涉及到在建筑设计应用过程实践中的许多不同的知识点和领域，例如我们需要如何调查一个建筑物的环境。需要详细了解主体建筑使用土地的具体性质，需要了解建筑功能以及需求相关信息，需要聘请专业设计人员协助进行主体建筑设计、虚拟现实场景设计搭建等。因此在建筑施工管理过程当中各不同领域的专业人才都非常需要大量聚集在一个施工单位，而这无疑就是增大了人员施工中的成本，人员的时间流动性和信息交流上的障碍性也带来了人员返工率的大幅增高。这样会使得延期施工造成工期不断延误和人工成本不断升高的不必要经济损失。通过基于bim+vr的自动应用，可以更加直观地快速了解每个不同阶段的工作人员是否参与工作情况，查找存在问题，从而对每个人员配备情况进行自动优化，各方面的人员之间可以通过自动生成工作模型并在线上进行交流，提高了工作效率。

（六）竣工结算阶段的应用

在建筑工程项目竣工结算阶段，我们可以将BIM技术与审计资料相结合，从BIM技术所创建出的中央数据库，调出工程项目合同、工期、变更、价格等关键信息，不仅有助于信息共享，还能在结算阶段迅速找寻到所需数据。一般情况下，审核员往往只需要从BIM数据库中抽调竣工结算的有关内容便可无阻碍的完成结算工作，有效提升竣工结算效率与整体质量，极大程度上地避免错误产生。

五、结束语

综上所述，将运用bim模型融入技术vr融进技术融合运用融入到了与建筑施工的实际互动中，让运用bim模型通过其他vr融入技术变得更具设计构想性和技术可视性，并且也让其他vr融入技术因运用bim模型的运用大数据库更精准更具有活力，显得更加真实化和实用，让施工体验者进一步加深意识和看到了与单独的运用bim融入技术和其他vr融入技术融合相比，bim模型融入技术vr融合技术更加的具有设计创新性和数据完整性；bim模型融入技术vr的人工结合技术使得施工数据不再古板，让抽象的钢筋混凝土结构变得具体，实现的是用户与建筑设计者的一种思想观念交流与情感碰撞，激发了建筑设计者对运用bim模型融入技术vr的不断创新和丰富想象力。改进了对现有工程建筑施工流程仿真：建立BIM模型后，模拟建筑施工现场，使用者可以通过设备的操作和佩戴VR眼镜，对设计模型进行现场模拟施工。vr的在线漫游游戏体验和各种实时场景渲染为bim模型的基础建设设计减少了不必要的基础施工管理流程和建设经费，并大大提高了模型建筑设计的技术精准性。