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虚拟仿真实验资源开发
1. 装配式PC构件工厂生产工艺流程演示
以PC墙体为例,主要包括生产车间布局VR浏览和16个工位的虚拟仿真操作,其流程如图所示。
图 PC墙体生产工艺流程
学生通过佩戴VR眼镜,在实验系统中进行总体生产布局浏览和每个工位的具体操作,主要步骤如图所示。
图 PC墙体生产工艺流程展示
2. 装配式PC构件三维识图
PC构件三维结构识图是通过学生对主要PC构件的内部配筋构造和结构的认识学习,为仿真实验提供理论知识基础。
图装配式PC构件三维识图展示
3. 装配式建筑施工仿真实验
学生通过佩戴VR眼镜,在实验系统中进行剪力墙的吊装施工实验,分为吊装准备、竖向构件吊装、套筒灌浆、现浇节点钢筋绑扎、现浇节点支模、叠合楼板吊装、楼面模板吊装、楼面水电管线预埋、楼面钢筋绑扎、现浇混凝土、混凝土养护、平台安装和外墙接缝处理13个主要步骤,具体如图所示:
钢筋混凝土工程包括模板工程、钢筋工程和混凝土工程,其施工的质量好坏会影响到建筑物、构筑物的安全,因而直接安危及了人民生命财产安全。然而在课堂教学过程中,学生只能从课本中接触到关于钢筋混凝土施工的有限抽象知识,实践环节也能有一个表面认知,并不能对其较为深入地、全面地认识。
钢筋混凝土工程虚拟仿真系列实验包括10个关联的实验项目,让学生对钢筋混凝土施工有较深入的认识,并可以在虚拟环境中对不同构件,不同部位的钢筋工程、模板工程、混凝土工程的施工工艺流程、施工方法和质量控制关键有较清楚的理解。
钢筋混凝土工程虚拟仿真系列实验的主要实验项目
编号 |
实验项目 |
实验性质 |
面向专业 |
实验课程 |
实验类型 |
3-07-07 |
柱钢筋施工虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-08 |
梁钢筋施工虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-09 |
梁板混凝土工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-10 |
板钢筋工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-11 |
外墙脚手架工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-12 |
剪力墙钢筋工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-13 |
连梁钢筋工程虚拟仿真实验 |
综合型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-14 |
暗柱钢筋工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-15 |
楼梯工程虚拟仿真实验 |
综合型 |
土木工程、工程管理、交通工程 |
土木工程施工 |
必修 |
3-07-16 |
承台筏板工程虚拟仿真实验 |
专业型 |
土木工程、交通工程、路桥工程 |
土木工程施工 |
必修 |
钢筋混凝土工程虚拟仿真系列实验中,各种形式施工方法可以由操作人员根据已列好的施工工艺流程,选择相应的材料和工器具,点击、拖动后自动完成。各种形式的梁、板、柱、楼梯、承台等工程在虚拟环境下模拟,增强学生整体印象,通过理论与实践结合,培养学生动手能力和思考能力。
合作企业的概况、参与程度和合作成果
校企合作是高等院校培养高素质应用型人才的重要模式,是实现人才培养目标的基本途径,可充分利用各自的资源优势、减少重复建设,降低成本,实现资源共享与共同育人。在土木工程与建筑虚拟仿真实验教学中心的建设中,欧特克、中南建筑设计院、中建三局、中视典等企业深度参与,为中心的硬件、软件建设给予了大力支持,参与合作的主要企业见表。
合作企业概况一览表
合作企业 类别 |
企业名称 |
企业类型、产品 |
合作内容 |
土木建筑信息化软件标杆企业 |
欧特克软件股份有限公司 |
美国软件公司,出品了 AutoCAD Revit MEP Suite、Autodesk 3ds Max等 |
实验室共建、资源开发、师资培训等 |
达索公司 |
法国软件公司,出品了3D类软件、PLM软件等 |
软件与技术支持,教学课件开发、编写虚拟仿真实验教材等 |
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奔特力股份有限公司 |
美国软件公司,提供MicroStation 平台技术和产品、Bentley Bridge 系列产品等 |
建筑类软件的技术支持、 “Bentley创新实验室”、“Bentley培训基地” |
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维启科技有限公司 |
建筑仿真软件的高科技公司 |
联合开发了40余项虚拟仿真实验 |
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广联达软件股份有限公司 |
聚焦于工程项目管理的核心业务 |
共建产学研合作基地,免费提供50个节点的造价软件 |
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土建行业设计标杆企业 |
中南建筑设计院 |
建筑设计院,主持建造了国家动漫博物馆、杭州火车站东站等 |
提供案例课件专业技术支持,绿色建筑设计workshop,虚拟仿真实习基地等 |
武汉建筑设计院 |
大型综合性建筑设计院,主持建设了武汉展览馆、中共武汉市委大楼等 |
提供绿色建筑虚拟仿真教学技术支持,开发绿色建筑仿真分析课件 |
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中铁武汉桥梁科学研究院 |
结构模型、桥梁监控、桥梁加固设计等专业类研究所 |
申报科研课题、科研成果转化项目 |
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土建行业施工标杆企业 |
中国建筑总公司 |
建筑企业,房地产企业 |
提供各种类型工程案例,BIM虚拟建造教学,研发虚拟建造远程仿真教学系统 |
中铁大桥局集团 |
大型工程公司,修建了如武汉天兴洲长江大桥、铁路客运专线等 |
提供了大型道路桥梁施工仿真案例,协助建设实验教学资源 |
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虚拟仿真设备标杆企业 |
上海曼恒数字技术有限公司 |
三维图形技术处理软件公司 |
三面五通道虚拟仿真投影系统 |
中视典数字科技有限公司 |
虚拟网络软硬件研发与推广的专业机构 |
产品开发的技术指导、开发虚拟仿真实验项目、申报科研项目等 |
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教育信息化标杆企业 |
深圳国泰安信息技术有限公司 |
为教育与投资业提供综合解决方案的国家级高新技术企业 |
实验应用虚拟化管理平台、实验数学信息与管理平台 |
校企共建共管的合作模式
学校和企业根据合作双方的基础和条件不同,形成从局部到全面,从临时到长期的合作过程,本着“优势互补、资源共享”的原则与欧特克软件有限公司、中南建筑设计院和中国建筑总公司等10家公司企业开展校企共建共管的合作模式。实验中心与企业积极探索动态可持续合作模式,不断开辟新的合作途径并积累阶段性成果,应用于虚拟仿真实验教学过程中。
(1)面向技术转化的项目型合作模式
即教师为企业解决某一具体技术问题而以研究项目方式进行的合作,是一种临时的实验室合作模式。在服务企业的同时可将研究项目整合为适宜的实验项目,以演示性实验的形式开展,激发学生的兴趣和探究热情,引导学生自主探究和体验知识的发生过程。
(2)面向产品研发的科研型合作模式
高校和企业存在共同的实验研究条件的需求,或部分交叉的实验研究条件需求,为了充分利用资源,合作双方以利益为连接纽带,以共同投资、共建实验室为基础,通过签订合作协议,明确规定合作双方的权力、责任和利益,明确成果产权、仪器设备的归属等,协商建立完善的组织体系和质量保证体系。合作协议的顺利执行,可形成优势互补,资源共享、共同发展的机制,可以促进技术、成果、人才在合作中得到有效应用,可以提高设备资源的利用率,使合作更加紧密和巩固。面向产品研发的科研型合作模式,有利于新技术的推广应用,有利于专业交叉型实验和研究创新型实验的开展与完善,将科研成果反哺于实验教学过程,开设前沿性虚拟仿真实验,激发学生的科学思维活动。
(3)面向职工培训的教学型合作模式
学生的培养和职工的培训可以相互结合,充分利用人力、设备资源,在高校教师和企业专业技术人员的共同参与下实行“项目化教学”。项目化教学具有实践性、自主性、发展性、综合性和开放性的特点。例如借助土建行业软件标杆企业的技术优势和设备优势,邀请企业为师生提供新技术或新解决方案培训,师生共同参与并以此为基础,通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,达到教学相长的教学目的。