时间：2023-07-12 17:07:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟仿真施工技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：虚拟施工3D模型 成本
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、虚拟施工技术的基本概念
虚拟施工技术是一种在虚拟环境中建模、模拟、分析建筑设计与与施工过程的数字化、可视化技术。 虚拟施工技术的主导思想是“先试后建”，即基于一个虚拟平台，在真实工程开工之前，对建筑项目的设计方案进行检测分析，对项目施工方案进行模拟、分析与优化，以便提前发现问题、解决问题，直至获得最佳的设计和施工方案，从而指导真实的施工。这一理念的实施，将大大降低返工成本和管理成本。
二、虚拟施工技术内容
1、技术内容
工程施工过程是一项将设计图纸转化为实际建筑的复杂工作,利用计算机，择适当的软件平台，采用参数化的方式建立建筑结构构件及机械设备的虚拟模型，对不需要模拟施工过程的部位，则将单个的模型静态地组装起来；对那些需要模拟的施工过程，则采用正、反运动链的定义，通过编程，实现了施工过程的运动模拟。将虚拟仿真技术应用于复杂工程施工的结构、方案设计，通过三维图形的形式动态实时地显示施工方案实施的全过程，让方案设计人员置身在虚拟的环境中，随时调整、优化施工方案，对实际建造施工过程进行全面的仿真再现，对结构施工过程的各个环节进行跟踪模拟，从而实现施工中的事前控制和动态管理.
(1)建模技术
虚拟产品建模特别强调产品在计算机上的本质实现，施工模型要将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之闻的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立产品主模型描述框架，随着产品开发的推进，模型描述日益详细，但应保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。
（2）仿真技术
计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。仿真的基本步骤为；研究系统——收集数据——建立系统模型——确定仿真算法一建立仿真模型——运行仿真模型——输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实。
（3）优化技术
优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等等。
（4）虚拟现实技术
虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术当然是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术则是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。
2. 适用范围
大型复杂结构建筑工程、大型土木工程。
虚拟施工技术的作用
“先试后建”是虚拟施工技术实施的指导思想，也是虚拟施工技术作用的集中体现，其可对建筑工程中的任何需要进行检测、模拟和分析。下面针对建筑项目的不同阶段，对虚拟施工技术的作用进行分析，即优化建筑项目设计、优化施过程、优化施工管理活动等。
1、优化建筑项目设计
完善的设计方案是建筑项目顺利实施的前提和保证。建筑项目设计由建筑设计、结构设计、建筑设备设计等组成。通常，这三方面由多个设计方完成。在施工过程中，这些设计将转变为集成在一起的建筑构件，结果碰撞或冲突时常出现，如建筑设备与结构之间的冲突等。这不仅会增加设计、施工返工成本，浪费资源，还会影响施工的进度。这也是建筑工程经常出现工期延迟的主要原因之一。另外，设计的不可施工性是项目设计的另一个主要问题。特别是对于复杂的建筑项目，经常出现设计的可施工性不强或不可行等问题。这同样增加返工量，影响施工进度。究其主要原因，就是缺乏一个有效的协同工作及检测平台，即设计方、施工方在设计阶段不能有效地沟通与协作，同时在二维（2D）环境下不能对设计方案进行检测与分析。虚拟施工技术为此提供了一个有效的平台，用于设计冲突、可施工性的检测，及多方沟通。
采用虚拟施工技术优化设计，首先要建立相关3D模型，包括建筑、结构及建筑设备等。基于建立3D模型，可进行设计检测、协同修改。
2、优化施工过程
由于建筑项目的单一性和不可重复性，施工方案同样具有不可重复性，即不可能如制造业那样，同一生产方案可用于某产品的批量生产。通常是，当某个工程即将结束时，一套完善的施工方案才现于面前，结果为时已晚。施工进度拖延、安全问题频频出现、返工率高、建造成本超支等已成为现有建筑工程项目的通病。施工开始之前，找出完善的施工方案是十分必要的、重要的。在虚拟施工技术出现之前，这一问题几乎找不到有效的解决方案。虚拟施工技术不仅可以测试和比较不同的施工方案，还可以优化施工方案。 基于上述建立的3D模型，采用虚拟施工技术可模拟和分析相关施工方案。通过模拟，可发现不合理的施工程序、设备调用程度与冲突、资源的不合理利用、安全隐患（如碰撞等）、作业空间不充足等问题，也可以及时更新施工方案，以解决相关问题。施工过程优化也是一个重复的过程，即“初步方案－模拟－更新方案”，直至在真实施工之前找到一个最佳的施工方案，尽最大可能实现“零碰撞、零冲突、零返工”。从而大大降低返工成本，减少资源浪费与冲突及安全问题。同时，虚拟施工技术也为总承建商、分承建商、设计单位及业主提供了一个沟通与协作平台，帮助各方及时、快捷地解决各种问题，从而大大提高了工作效率，节省了大量的时间。
优化施工管理活动
为了解决施工过程中的相关问题，特别是复杂的项目工程，需要配备大量的管理人员，这大大增加了管理成本。通过上述施工过程的优化，除了在施工开始之前建立一个完善的施工方案外，虚拟施工技术还可以清晰地展示整个施工过程。此模拟过程提供了一个栩栩如生的“施工操作说明书”，可为分包商或工人进行开工前的培训，或为工人实际操作提供参考，从而减少实际操作失误。由于减少了实际施工中的问题，管理活动也得到简化，项目对管理人员的需求自然减少，或合并相关职位、或减少相关职位，尽而管理成本将大大降低。
虚拟施工技术的应用成效
虚拟施工技术的研应用是一个较为前沿的课题，在中国内地的研究与应用较少，相对而言，在国外及香港等地应用较多。目前，虚拟施工技术已应用于香港等地多个建筑工程项目，包括住宅、酒店、办公楼、商用楼、体育场、桥梁等大型复杂工程。如香港岛东中心项目，成功运用该技术，做到成竹在胸，提升了施工速度，消除了施工隐患，节省了大量返工成本。
论文关键词：输配电线路 施工技术 仿真系统 设计
论文摘要：由于社会对于电力的总的需求不断增大，同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格，输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题，文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情，讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。
一、输配电线路施工技术概述
目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。
二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状
（一）输配电线路施工技术仿真系统概况
输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。
输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过Internet 软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。
输配电线路施工技术仿真系统的开发，主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用，尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统，并取得了显着的效果，这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验，其技能可以与在现场工作2年的人员比，因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性，计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域，例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中，后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用，但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段，还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。
（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计
目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。
关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。
输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。
通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显着的作用。
三、结论
输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中，供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核，着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统，使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目，并且允许人员在培训中发生各种错误，同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害，不受其他客观条件的限制，此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训，从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目，缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行，实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量，在短时间内提高施工技术人员的技术水平，对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显着，但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平，还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统，争取达到创造更高的经济效益和社会效益。
参考文献：
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张永翔，段绍辉，杨卫东，林昌年.深圳供电局变电培训仿真系统[J]. 电网技术.2000(1)
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.
关键词:仿真技术;建筑施工;新校区;高校
Key words: simulation technology;building construction;new campus;university
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)27-0131-01
1虚拟仿真技术的概念
系统仿真是以多种学科理论为基础,以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系[1]。仿真技术顾名思义,是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析,有助于预知关心的物理现象[2]。简单的说,仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段),在安全性和经济性方面有较大的优越性。
2高校新校区建筑施工的特点
2.1 项目占地规模大、现代化水平高高校建设新校区已成为我国高校发展的重要特征,其占地规模之大是前所未有的(少则千余亩,多则几千亩)。新校区建设,坚持现代化、数字化、智能化的技术取向。新校区建设在硬件设施、软件平台、应用系统等全方位实现数字化管理,使学校的校园建设与管理工作实现真正意义上的现代化[4]。
2.2 项目建设工期紧、周期长新校区建设工程不同于一般工程,随着招生规模的迅速扩增以及高水平大学创建工作的展开,工期要求很紧,从项目的前期决策阶段、实施阶段到工程项目的使用阶段,需要三到五年甚至更长的时间才能完成。
2.3 项目建设投资大、技术复杂高校的新校区建设从立项、可研、计划规划、勘探、设计、审批、招投标等前期准备工作直至施工期间的监督、检测、监理审计等事项,耗时费资;校园占地规模大,土地征用及迁移补偿费用可观;项目基本建设费用及设备、工器具购置费用大,贷款利息包袱沉重。同时由于项目工程量大,基本建设专业性强,现代化水平高,技术难度加大,施工过程复杂。
2.4 项目组成多样化、复杂化从建设项目组成来看,它主要包括:公共教学楼、专业教学楼、实验实训楼、图书馆、体育馆、运动场、餐厅、教师公寓、学生公寓以及道路建设、各种供电、供水、供气的地下管线、景观绿化等基础设施建设等。建设项目从立项、选址定位、地质勘探、初步设计、施工图设计、工程招标投标、工程施工到竣工验收,整个过程要经过多道程序。
2.5 项目建设生态化、人文化生态化、人文化是新校区建设突出的特点。新校区绿地面积大,绿化率高,因地制宜地栽上了各种花卉和树木。形成自然亲水空间、绿色共享空间,高低自然错落,保证春、夏、秋三季有鲜花,四季有绿色的效果。校园环境中的休息、服务设施充分考虑了所在环境的特点,造型别致,提高了环境的景观效果;又充分考虑使用人的要求,分布面广,数量众多,便于学生寻找和随时利用。
2.6 项目管理业主化、高效化为了更好地协调组织和推进学校的新校区建设工作,各高校都成立了新校区建设领导组织机构,如新校区建设指挥部,或是新校区建设领导小组等,抽调高素质、专业化的人员组成基建管理队伍。细化内部工作职责,责任到个人,加强内部管理,建立良好的约束机制,使基建管理工作健康运转。
3新校区建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义
使用虚拟仿真系统对新校区建筑施工过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,实验多种施工方法,计算相应工况应力,对方案进行优化,这对以下几方面将产生重大意义[3][5]。
3.1 利于施工方案优选现代校园建筑基本都具有鲜明的个性,建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果,可以定量地完成方案的对比,有助于施工方案的选择和优化,真正实现最优施工。
3.2 利于施工技术革新施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路,有助于创造性的充分发挥,同时能真切展示新技术的成效,缩短建筑业新技术的引入期和推广期,降低新技术、新工艺的实验风险。
3.3 利于施工过程管理施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程,能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患,因而可以采取有效的预防和强化措施,提高工程施工质量和施工现场管理效果。
3.4 利于项目总体设计施工虚拟仿真技术可以考察新校区校园建筑设计是否合理,可以方便地对拟改进部位进行修改,从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。
3.5 利于建筑技术进步开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面,带动以下几方面的进步:①城市和市政规划的优化;②投资者的投资意图及市场推销;③建筑机械设计;④仿真和虚拟现实技术。
4结语与展望
随着仿真技术在建筑施工中的应用,施工虚拟仿真系统将会不断完善和发展,对建筑工程施工技术和计算机仿真技术的发展将会起到巨大的推动作用。我国是一个发展中国家,是一个受教育大国,高校有着大量繁重的基本建设任务,要充分发挥高等院校科研实力和人才优势,立足当前、着眼长远,积极开发和应用虚拟仿真系统,科学、高效地推动新校区建设工作。
参考文献:
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[3]赵利华,李慧民,刘慧军,等.仿真技术在建筑施工中的应用研究[J].建筑技术开发,2009(11).
关键词：地下工程；施工技术；实践性教学
中图分类号：G642.3；TU94 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）05-0105-04
地下工程是指深入地面以下，为开发利用地下空间资源所建造的建筑、构筑物。按照其用途和功能可分为：工业和民用建筑中的地下车间、电站、库房、地下商业街、人防与市政地下工程；交通运输中的地下铁道、公路隧道、水下隧道和过街地下通道等；军事上的指挥所、通信枢纽、掩蔽所、军火库等[1]。
地下工程的营造涉及可行性研究、初步设计、施工图设计、施工等全过程。其中，地下工程施工是地下工程从图纸到实物的成型过程，具有很大的复杂性、不确定性、危险性，因此其成为地下工程建造中最重要的阶段。
一、地下工程施工技术课程的特点
地下工程施工技术是理工大学建筑工程管理（人防）专业必修课，土木工程（人防）专业选修的一门专业课[2]，其以“明挖法”和“暗挖法”两项地下工程基本作业为主线。通过课程学习，可使学员掌握目前地下工程施工中成熟的技术、方法，培养学员的工程意识和分析实际问题的能力，为后续课程学习和岗位任职奠定必要的理论基础。从教学内容上看，该课程的主要特点有以下几个方面。
（一）学科交叉性强
地下工程施工技术课最大的特点就是先修课多，学科交叉性强。在“暗挖法”施工教学中，钻爆法施工涉及到爆破、通风、给排水方面的知识，支护施工涉及到岩石力学和工程地质方面的知识，TBM施工、盾构法施工、顶管法施工技术则更多的是施工技术与施工机械知识的结合。在“明挖法”施工教学中，土方工程、基础工程、基坑工程和土力学联系紧密，而要学好混凝土结构施工技术则必须要学习好土木工程材料、混凝土结构设计原理等课程。通常，地下工程施工技术课程安排在第三学年的下半学期，学生在学习本课程之前，至少应系统学
习三大力学、工程测量、工程地质、工程材料等专业基础课，以及钢筋混凝土结构、钢结构、地下结构设计等专业课，才能比较顺利地学完整个课程。
（二）课程实践性强
地下工程施工技术课是研究地下工程相关专业施工工艺、操作过程、施工设备机械的性能和操作等规律的一门课程[3]。某些基础课程如数学、英语等，知识的传授大部分都是依靠老师课堂上的讲解，授课水平的好坏很大程度上依赖于老师对课程知识掌握的熟悉程度。但是，地下工程施工技术这一类专业性很强的课程，其中关于施工工艺、施工过程、施工机械的性能及操作过程等内容很难单纯用语言来讲述[4]，光靠课堂的解说远远达不到教学效果。
（三）知识点更新快
随着地下空间开发如火如荼地开展，地下工程施工技术领域的新技术与新工艺不断涌现，而大学教材很难及时介绍这一方面的成果，使得教材的更新速度低于技术、工艺的更新速度。因此，在教学上应该结合实际情况，在讲授基本知识的基础上介绍一些最新的施工技术和做法，以跟上地下工程领域新技术、新工艺发展的步伐[5]。这些内容若只从概念上介绍，学生很难理解，因此需要教师结合工程实践进行说明，才能做到有的放矢。
二、施工课程实践性教学模式的现状
土木工程专业课程实践性非常强，其中尤其以施工课最为突出。我国高校教育一贯注重实践性教学环节的设置。1963年9月，“教育部直属高等工业学校教学工作座谈会”中就明确指出，在各门课程的教学中，贯彻“少而精”的原则，加强实践性教学环节[6]。改革开放初期的土木工程施工教材中，也明确了对有关实践教学环节如现场教学、习题和课程作业、教学参观、生产实习等给予足够的重视[7]。同时，土建各个专业也在实践性教学的方法、手段上不断进行尝试。凌田全认为，组织好施工实习，提高施工实习的效果，需要加强横向联合，建立长期稳定的施工生产实习基地，周密安排，加强考核[8]。株洲工学院在实践性教学实施过程中，精心挑选施工队伍正规、施工技术先进、结构类型和施工进度符合教学要求的施工现场[9]。华南理工大学和湖南科技大学在实践教学环节上，都采用了分散与集中相结合的办法[10-11]。目前工科类高级施工课也主要采取集中实习和分散实习两种方法。
从我国工科教学现状看，实践教学体系由实验、课程设计、实习、毕业设计等组成。实践性教学是培养、提高学生综合能力与素质的一个重要环节，是对理论教学的验证、补充和拓展[12]。
三、地下工程施工技术的“四维实践教学模式”
针对课程实践性强的特点，地下工程施工技术课程紧跟施工技术发展前沿，积极将地下工程施工中的新技术、新方法、新工艺、新设备知识引入课堂，同时在课程中加强了实践性教学环节。本课程实践内容的设置，其形式有“认识实践”、“操作实践”、“虚拟实践”、“生产实践”等4个方面，目的是使学生掌握基本的地下工程施工技能，学会实际操作规程和操作方法，熟悉工程现场施工组织与管理，具有能够综合运用专业知识解决地下工程施工管理问题的能力。
（一） 地下工程施工的认识实践
认识实践是地下工程施工技术课必设的一个环节。通过认识实践，可以对地下工程施工技术的流程建立感性认识，为本课程的后续实践环节打下基础。通过认识实践，可以使学生巩固和加深理解课堂所学，让他们的理论知识更加扎实，专业技能更加过硬，更加善于理论联系实际。具体来说分为以下几个方面。
1.地下工程施工视频认识实践
视频认识实践是地下工程施工认识实践的第一个方面。施工视频有着直观生动的情境，且不受时间的限制，可以对同一施工过程进行多次观察。随着多媒体技术的发展，各类视频资源十分丰富，为了更好地让视频服务于教学，课程组精选了钻爆法、初期支护、二次衬砌、辅助工法、盾构掘进、顶管施工、TBM施工、基坑开挖支护、钢筋混凝土施工等各类操作视频数百条，在课堂上结合相应的知识点给学员进行讲解。学生更好地介入课堂教学的内容，直接观察所展示的视频事件，并可以对视频事件进行多次的重复播放、解读与讨论，每次可集中于某个特殊的维度或侧重于教学组织、教学方法等[13]。该方法使学生认识施工、了解施工、熟悉施工，并在头脑里构建地下工程施工的场景，从而使学生对课本上的文字不再陌生和排斥，静下心来进行下一阶段的学习。
2.地下工程施工案例库认识实践
案例库教学能够培养学生的创新思维和分析问题、解决问题的能力，调动学生学习的积极性。通过案例进行教学，使学生能够在课堂上进行情景代入式学习，间接感受现场，使他们由被动听课变为积极思考，从而寻找解决问题的办法。兴趣是最好的老师，学生的积极性一旦被激发，教学效果就容易得到保证[14]。
按照地下工程不同施工方法构建案例库，课程组现已收集综合案例7个、专项案例10个。综合性案例包括城市浅埋大跨度坑道工程案例（南京九华山坑道工程）、大直径盾构过江坑道案例（南京纬七路过江坑道、南京纬三路过江通道）、盾构坑道突涌事故及恢复案例（常熟电厂取水坑道）、特大异性深基坑施工技术案例（南京青奥轴线地下交通工程、武汉王家墩地下工程）、地下工程施工事故案例等。
3.地下工程施工模型认识实践
我校国防工程学院为配合地下工程施工技术教学，花费百万余元建设了模拟坑道，内存放有各类地下工程施工所需要的设备、器材。同时，用剖面的形式向学生展现地下工程施工各分部分项工程成品、半成品的内外部结构；一些特殊的地下工程施工器具器材，实物无法展示的，则制作了仿真模型供教学使用。对于“暗挖法”施工技术，主要有：洞门、掘进爆破、初期支护、内部衬砌、新奥法监控量测、辅助工法展示等方面的仿真模型；对于“明挖法”施工技术，主要有深基坑开挖及支护沙盘、土方机械化施工沙盘、地下连续墙施工工艺流程（剖面）、SJB深层搅拌机施工工艺流程（剖面）等仿真模型；对于现在使用较多的TBM、盾构法、顶管法施工技术，制作了硬岩TBM仿真演示模型、土压（泥水）平衡盾构机仿真演示模型、泥水顶管机仿真演示模型。这些模型不仅仅给学员提供直观的认识，可供学员任意拆卸和组装，有的还能够进行声光电一体化演示，使学员更进一步了解地下工程施工的细节。
（二）地下工程施工的操作实践
操作实践是通过在地下工程施工现场操作技能训练等，来巩固学生理论知识和提高实际操作技能。实践操作法，更能体现理论联系实际这一基本原则[15]。这种现场操作可以在生产第一线，但由于地下工程施工现场较为分散，不利于集中教学，因此也可以采用模拟现场操作实践的方式进行。
为配合地下工程施工技术的教学，学院在模拟坑道场地周围建设了钢筋加工棚及混凝土拌合点，可以进行钢筋的现场加工、模板试拼、混凝土拌制、支护构件制作等施工操作。为了更加逼真地模拟出现场施工的效果，加工棚选用了可拆装的钢管及彩钢板搭设的形式。
通过现场实习和课堂授课，学生可以较全面、具体、灵活地学习和掌握地下工程的施工工艺和施工技术，学会理论结合实际解决问题的方法。同时，在操作场上学生和教师从书本到工程进行全方位的交流，拓宽了学生的知识面，也丰富了教学内容[16]。
（三） 地下工程施工的虚拟实践
虚拟实践是人类基本实践方式之一。虚拟实践本质上是各种可能性的实践，事物的可能性在虚拟实践中能同时平行地获得实现[17]。目前，建筑信息模型已经成为建筑领域信息技术研究和应用的热点，BIM的应用价值已经得到行业的普遍认可。为了能进一步给学生带来新鲜的学习体验，课程组还将BIM虚拟实践教学进入了课堂。
基于BIM的虚拟实践教学是将一个具体工程项目的一系列立项计划、勘察设计报告、建筑图（结构图、水暖图、电器图、施工流程图等）、重要事件、动态三维模型、成本计算等彻底融合，用一个“虚拟的实际工程”串联起来，全方位阐述建筑工程施工这一复杂的施工流程[18]。
同时，课程组还将BIM的施工实践教学从地下工程课程延伸到学生的毕业设计。通过协同式毕业设计，不仅使土建专业学生更加直观地了解地下工程的结构构造、施工流程，更加深了学生对其他相关知识的理解。
（四）地下工程施工的生产实践
土木工程是具有很强实践性的学科，为了让学生更好的掌握知识，对于地下工程施工技术的学习，不仅要让其注意知识的积累，更应该强调生产实践能力的培养，以达到学以致用的目的。
生产实践是人类最基本的实践活动[19]。地下工程施工技术课程注重教学实践环节的落实，努力增加实验室的投入，保证了基础教学和专业教学中学生应有的教学试验和实习；坚持理论与实践、课堂与工程相结合的教学模式，重视教学科研实习基地的建设，与人防单位、军队建设单位、项目管理公司、工程监理公司、地下矿业公司等不同类型的单位共建实习基地，以满足课程实践教学多样化需要，不断加强课程实习等实践环节的过程控制和动态管理。
四、结语
基于认识实践、操作实践、虚拟实践、生产实践的地下工程施工技术的“四维实践性教学模式”，是激发学生学习积极性、提高课程教学效率的有效方法，是多媒体时代工科专业课教学的典型范式。课程组经过多年的努力，已经具备了四维实践性教学的基本软硬件条件。在授课过程中如何有机融合课堂教学和实践教学，从而对四维实践性教学模式的教学效果进行评价，以及对地下工程施工技术考核模式的更新，则是下一步需要研究的问题。
参考文献：
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建筑设计是一项综合性非常强的活动，从规划到设计，都与后期建筑施工和维护有着密切关系，一点差错的出现可能就使建筑面临着巨大的成本和技术风险。建筑设计人员在进行设计的时候除了要运用自己的思维进行设计，还要考虑客户的整体感受，使建筑设计更能体现出一种真实感。虚拟现实技术能够帮助设计人员更好地完成设计的主要原因在于虚拟现实能够通过计算机对现实进行模拟，创造和体现虚拟世界，这样能够大大降低设计人员的劳动量，缩短设计周期，提高设计的科学性和精确性。
1.建立三维虚拟环境空间
要运用虚拟现实技术建立虚拟环境空间，就必须采集建筑物相关信息，比如建筑物的平面图、立面图和剖面图，能够将建筑物的立面、平面和剖面效果真实反映出来的图像，建筑空间关系和空间参照物等。根据收集的资料，利用3DSMAX制作建筑三维模型，在建模的时候注意在满足设计要求的前提下，对细节部位不需太苟刻，应尽量将模型所需的点、段数减少，在视觉设计方面也无需有过高的精度，以免过度追求重要性较低的程序降低工作效率。之后，可创建适当的光场景和背景，将虚拟的建筑三维模型以真实的状态展现出来。
光线在三维虚拟环境中的作用非常重要，如果没有光线，那么就无法体现出建筑的通透感和形状，这就需要设计人员掌握真实光线与虚拟光线之间的区别，了解光线的变化对场景表现的影响，运用3DSMAX软件将虚拟光线表现得更为真实。由于材质设计直接影响视觉效果的真实性，因此，在进行材质设计的时候必须考虑影响视觉效果的各种因素，通过对视觉效果的颜色、质感、粗糙度、反射光的强度等进模拟，使虚拟场景具有某种真实材料所特有的视觉效果和特性，也使建筑模型空间、构件和总体构造呈现出一种真实特色。
2.进行互动优化设计和方案筛选
将虚拟现实技术应用于建筑设计中可以使建筑设计具有传统设计没有的互动性，在此过程中，设计人员可通过虚拟现实技术提供的交互系统，充分利用计算机系统软件优势，结合自然条件、经济条件、社会背景等，根据不同客户的不同需求设计多种方案，通过对各种方案进行比较，适时调整相关数据，对某些特定局部进行修改，并将修改后的方案与修改前方案进行对比，选择出与客户需求最匹配的方案。其次，在深化设计过程中，通过虚拟现实可大大减少设计相关专业间的设计冲突，空间设计得到优化。另外，通过现实虚拟技术进行建筑设计完全可以利用网络路径与同行进行交流，广泛征求业内各界人士的意见，使得设计方案更具科学性。
3.展示建筑物的整体信息
目前，很多建筑设计手段并不能全面将建筑的信息反映出来，而虚拟现实技术主要以计算机技术为基础，通过计算机，一个虚拟建筑物就会呈现在人们面前，并且给人一种仿佛身在建筑中的真实感觉。通过虚拟现实，客户甚至是外行人都能看懂建筑模型，这就为用户和设计人员之间的沟通提供了方便，也为用户和广大群众参与建筑设计提供了途径。
4.论证建筑施工技术
一个建筑工程项目的开发主要是由设计单位、建设单位、施工单位共同参与完成的，而项目的实施首先是从设计开始的，设计人员在进行设计的时候必须考虑全面，不仅要考虑建设单位对于建筑项目的要求，还要考虑施工单位相关施工技术实施的可能性，因此，对施工技术进行可行性论证非常有必要。虚拟现实技术可以对动力学进行仿真，验证施工过程中是否存在施工技术引起的质量问题、安全问题等，适当对施工技术做出调整，保证施工技术的合理性和实用性。
二、结语
关键词： BIM技术 施工管理 发展与应用
随着计算机技术的普及和发展，在建筑工程施工中采用智能方法极大地促进了施工技术和管理水平的提升，从而推动施工学科的不断进步和发展。通过在建筑工程施工中引入BIM技术的工程实践证明，建筑工程施工应用BIM技术已经成为可能，用BIM技术研究建筑工程施工，有利于实现对工程项目的精细化管理和促进施工技术的进步。
1.BIM技术在建筑行业的发展情况
BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据为模型的基础，进行建筑模型的建立。它让设计、建造、管理同一在一个平台下工作，是建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。因为在早期设计阶段就能发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，提前处理，为后期活动打下坚固基础。在后期施工时能作为施工的实际指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配置，从而最大范围内实现资源的合理运用。
目前，工程项目规模日益扩大，结构形式愈加复杂，尤其是超大型工程项目层出不穷，使企业和项目都面临巨大的投资风险、技术风险和管理风险。然而，当前的管理模式和信息化手段都无法适应现代化建设的需要。应用BIM技术，从根本上解决建筑生命期各阶段和各专业系统间信息断层问题，从设计、施工技术到管理全面提高信息化水平，已成为建设企业的迫切需求。
在BIM技术成为建筑业大势所趋的今天，它能否在建筑施工领域得以推广应用主要受到以下几方面的影响。
（1）BIM技术在建筑施工领域的应用并不健全且不成熟，属于刚刚兴起，在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下强制在单位或部门推广是不太现实的。
（2）我国普遍存在项目设计周期短、工期紧张的情况，虚拟仿真技术在初期应用过程中不可避免地会存在技术障碍，这有可能导致无法按期完成设计任务。
（3）BIM技术的应用对计算机软硬件的要求较高，需要较快的运行速度和稳定的操作性能及其高质量的VR软件等。
（4）BIM技术的应用需要较高专业水平的技术人员，而目前一些施工技术人员的专业技能偏低，一定程度上约束了虚拟仿真技术在施工领域上的发展步伐。
（5）BIM的应用会增加企业对人员及资金的投入，而目前大多数建筑企业对项目效益的追求是以“短、平、快”为宗旨，因此对虚拟仿真技术在施工领域的发展产生了阻力[1]。
后危机时代，实体经济走弱、融资成本与人力成本的高涨、加之低碳节能对建筑行业提出了更新更高的要求，建筑转型之路迫在眉睫。虚拟仿真技术的出现和成熟，将成为当前建筑企业转型升级的最大法宝。目前的实践与调研的结果显示，BIM技术对提升项目中标率、成本过程管理、质量与安全管理，提升工作效率等有非常大的价值。
2.BIM技术给工程建设带来的机遇与挑战
在这种工程项目愈加复杂、行业利润不断缩水的情况下，企业如何进行成本控制，尽可能地为企业创造利润变得尤为重要。在当前的建造行业中，传统的施工现场管理技术已经不能满足当代工程项目的需要，随着BIM技术的推广和不断发展，建筑工程管理信息化、过程化、精细化成为可能，从而实行施工现场的精细化管理成为必然趋势，并不断得到完善。
BIM5D是在3D建筑信息模型基础上，融入“时间进度信息”与“成本造价信息”，形成由“3D模型+进度+成本”的具有五个维度的建筑信息模型。
BIM5D可以让项目管理人员在施工前预测项目建造过程中每个关键节点的施工现场布置、大型机械及措施布置方案，还可以预测每月、每周所需的资金、材料、劳动力情况，提前发现问题并优化。同时，将施工模拟应用于项目全过程，可以真正做到前期指导施工、过程把控施工、结果校核施工，实现项目的精细化管理。
3.BIM技术在施工管理中的应用
（1）工程信息集成管理上的应用
在工程项目施工的前期设计阶段，涉及海量的工程信息数据，不同专业的设计人员所掌握的数据都不尽相同，项目管理人员不能全面而精确的掌握各方面的相关信息。BIM技术可以让项目管理人员快速准确地获得工程基础数据，协助管理人员进行施工现场的精细化管理工作[2]。
BIM5D技术实现了接口开放，能够兼容目前市场上主流的BIM建模软件如Revit、MagiCAD、Tekla、算量软件等，将其所建造的BIM信息模型在软件中进行集成，形成一个包含全部专业信息的BIM建筑模型，再将项目上的安全、质量、图纸、文档等工程资料信息录入BIM信息模型中，根据时空维度、构件类型等进行汇总统一管理，建立一个强大的BIM数据库，保证项目管理人员快速、准确地查看所有专业的项目信息，获取工程数据，进行项目统筹管理，为相关决策提供依据，大大提升工程项目相关人员的工作效率。
（2）工程项目深化设计上的应用
在传统项目管理模式下，在施工设计过程中都是运用二维审图法进行审核，但二维审图无法准确全面地发现各专业设计上的不足，导致在施工过程中经常出现各专业之间的碰撞问题。然而BIM审图（碰撞检查）技术颠覆了传统的二维审图方式，以三维模型为基础，摆脱对经验的依赖，用计算机代替人脑，利用BIM技术，快速、全面、准确地预知项目存在的问题，并一键返回建模软件，快速修改，从而提高工作效率，增进沟通，提升项目管理能力。而且BIM审图能与土建、安装、Revit、MagiCAD软件共享模型，实现一次建模，多次应用。
（3）工程质量过程管理上的应用
在施工管理过程中，对于工程质量的把控至关重要，而且施工工序繁杂，材料众多，如何从源头上控制材料质量、从工序上创建过程精品成为急需解决的问题。
对于工程项目中工序复杂，技术交底不够直观具体的现象，利用BIM5D软件技术复杂工序模拟的功能，技术人员可在软件中编制项目的施工顺序并将每一个工序与其对应的工程模型构件进行关联，对模型赋予工序信息，利用动画的效果直观展示复杂工序的运作过程。通过BIM5D的虚拟复杂工序展示，技术人员和实施人员对工序过程了如指掌，及时发现工序设计或实际实施过程中可能出现的问题进行调整优化，从而减少工程进展过程中因施工工序带来的一系列工程问题。
（4）工程施工进度管理上的应用
传统项目管理过程中施工进度是由技术人员通过制作大量的进度图表及相关材料的形式展示说明的，效果不够直观具体，缺乏施工经验的人员不能很好地了解工程进度安排。利用BIM5D软件技术，施工技术人员可以对工程进行流水段按区按块划分，编制网络计划，并将计划与对应的构件模型相关联，即在模型中添加时间维度的相关信息，进行虚拟施工，直观快速地将施工计划与实际进展进行展示，达到可视化效果，并且可以得出随着施工发展过程中的项目工程量、资金、资源量的发展曲线，使得施工方、监理方和业主方对工程项目进展情况及工程项目的各种问题了如指掌。对潜在问题进行及时协调，大大提高项目管理人员对整体和局部的施工进度情况进行把控的能力。
（5）施工场地优化管理上的应用
施工场地是建造建筑物的场所，是企业创造价值的地方，施工场地的布置情况将直接影响工程项目是否能够安全、有序的进展。由于在项目工程的施工场地中包含因素很多，如建筑单体、设备、设施等，涉及内容多而繁杂。并且在项目实际发展过程中，整体的施工场地布置在不同的施工阶段，处于不同的状态。为此，BIM5D软件技术提供工况设置功能，结合场地布置、3DMAX等软件进行项目施工各个阶段的施工场地情况设置。技术人员可以将工程场地、建筑单体、场地设施、设备导入5D软件中对各个阶段的场地施工状况进行设置，直观的展示各个阶段的工况情况。管理和技术人员及时判断各阶段的施工场地安排的合理性，对目前可能存在的问题及时调整，对施工场地进行优化管理。
（6）BIM5D在施工成本控制上的应用
成本管理与控制是进行项目精细化管理的根本，在很多项目管理失败的案例中，我们发现大多数原因都是由于项目管理人员对工程项目的前期预算及成本控制不到位而造成的。通过管理已建立的BIM模型，计算对应于各施工阶段的劳务、材料、设备等的需用量及预算成本，从而制订材料需求计划及成本计划。在每个施工阶段开始前，可以根据材料需求计划，对作业班组进行限额领料，以便避免材料方面的超支。在项目施工过程中，根据施工完成情况，该模型用于计算所完成的工程量并向业主报量。在每个施工阶段完成后，可对施工实际支出进行统计，并将其与上述成本计划进行比较，若前者较大，则需要通过分析制定下一阶段的压缩成本措施，以便最终将成本尽可能地控制在预算之内。同时，通过BIM5D技术可以多维度地对工程量、资源量、分包量等进行快速准确的查询，使施工方、监理和业主方对工程项目的整体及局部工程成本了如指掌。
4.结语
近年来，BIM技术在美国、日本等国家和中国香港地区的建筑工程领域取得了大量应用成果。国内不少具有前瞻性与战略眼光的施工企业开始思考如何应用BIM技术提升项目管理水平与企业核心竞争力。BIM技术应用在施工管理中，大大缩减了工期和成本，提高了工程质量，已成为实现建筑业跨越式发展与科技创新的重要手段。
参考文献：
关键词：虚拟现实；建筑施工；实体结构；理论教学
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
随着计算机技术的迅速发展，出现了很多种以计算机技术为基础的新兴科学技术。其中虚拟现实技术就是一种结合了计算机图形图像技术、多媒体技术、仿真模拟技术、智能传感技术以及并行网络处理技术等多种知识和手段的高新技术【1】。正是由于虚拟现实技术在现场仿真和情景再现等方面具有给人以身临现场的感受和体验的巨大优点，因此，虚拟现实技术一出现，就被众多行业的专家、学者、科研人员等尝试应用于不同领域解决不同的三维仿真验证等问题。
建筑行业作为我国经济和社会发展的重要支柱产业，在国民经济中具有重要地位。建筑施工过程则是建筑项目投资形成工程实体的关键过程，合理的施工过程对于工程项目进度、成本、质量控制等方面具有重要影响。源于施工过程在建筑过程中的重要性，作为建筑施工教学而言，有必要引入虚拟现实技术，以达到学生在前期学习中就能深刻感受和体验到施工过程的现场复杂性和场景真实性。同时，让学生真正理解施工过程的技术可行性和经济合理性的相关原则和处理方式。
2、虚拟现实技术简介
虚拟现实又可以被称作虚拟环境，其本质是指由计算机生成的一个实时三维空间。主要研究交互式实时三维图形在计算机环境模拟方面的应用【2】。即它是由计算机产生，通过视觉、听觉，触觉等作用，使用户产生一种身临其境的交互式视景仿真；此外，用户和系统之间可以通过信息交流来构造现场情景达到互动效果的逼真再现；虚拟现实技术突破了时间、空间和其他客观条件等约束因素的限制，让使用者通过这种高级人机接口技术真正感受和体验到现场“真实”情景。
一般来说，与传统计算机技术相比，虚拟现实技术主要具有三个关键特性，分别是沉浸性、交互性和构想性【3】。首先，沉浸性主要是指系统可以最大地给予人们客观世界的真实感觉，即给人一种全方位的沉浸于这个“虚拟的真实“环境中的感觉，沉浸性主要是通过相关视频、声音等设计元素，创造出模拟客观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统之间的交互，使用者通过交互设备操纵虚拟物体，以改变虚拟世界，从而使用者不再是作为旁观者单纯地接受计算机给予的信息。该特性是虚拟现实技术的最主要特征。最后，构想性主要是指虚拟现实系统并非是一个真实的环境系统，而是作为使用者解决客观世界问题的一种构思，其目的是避免真实情景改变所可能导致的风险。
通常按照沉浸程度高低和交互程度强弱，我们将虚拟现实系统分为四类【4】。第一种是桌面式虚拟现实系统，即窗口VR，它成本较低，主要用于设计领域。第二种是增强式虚拟现实系统，它将真实和虚拟环境结合到一起，既可以减少对构成实际环境因素的计算又可以对实际物体进行操作。第三种是分布式虚拟现实系统，是虚拟现实技术结合网络技术构成多用户异地参与的一种“分布式虚拟真实环境“。第四种是沉浸式虚拟现实系统，是一种通过封闭用户感觉的方式，为用户提供一个新的、虚拟的感觉空间，具有最强的真实环境再现和沉浸感觉。
3、虚拟现实技术在建筑施工教学中的应用
3.1建筑施工虚拟化建立程序
实际的建筑施工生产过程具有周期长、工序复杂、影响因素多等特点。因此，在项目建设前期很难获得一个全面的关于施工过程的真实信息概况。而且，项目建设具有不可逆转性，项目建设在实际施工过程中一旦出现问题，就可能会造成重大经济损失和人员伤亡。为了降低项目风险，提高项目成功度，有必要在前期设计过程中就采取措施降低风险，合理组织施工过程，而建筑施工虚拟化可以较好地达到这一目的。
建筑施工虚拟化实现过程是：首先，在三维可视化虚拟环境中，用户通过相关设计软件构建建设项目周围真实环境；其次，在此基础上，进一步按照施工组织和管理过程结合设计图纸，搭建地基、基础、主体结构等部分的对象实体模型；再次，根据具体的对象实体模型确定相应的对象特征参数，并依据参数计算施工过程的各个阶段的成本、进度等信息以及测算在此架构下的安全系数；最后，根据控制要求进行模型修正，重复搭建和测算过程，最终达到组织和管理要求。
3.2建筑施工虚拟化验证作用
通过对施工过程的虚拟动态模拟，建筑施工虚拟化验证作用主要体现在以下几个方面：
一是：设计方案筛选【5】。施工过程中，项目管理人员一般会提出几种不同的施工方案。对于如何评判各种方案的优劣，通过运用虚拟现实技术所提供的三维真实场景再现功能，会得到更加贴合实际的结论。
二是：施工效果评价。通过虚拟现实交互技术，用户搭建和构造某个施工方案下的三维效果图，结合相应的数学模型对施工过程进行价值、进度及成本等分析，从而获得项目的整体质量、功能、外观等效果评价。
三是：施工技术经济合理性。项目建设是一个综合过程，受到诸多因素的影响。作为项目施工过程而言，应该在保证项目最终质量和使用功能的前提下，注重施工技术的经济合理性。虚拟现实技术通过构建项目真实场景及对象实体模型，测算所对应的投入和费用等信息，从而确定施工技术的经济合理性问题。
3.3建筑施工虚拟化教学优点
运用虚拟现实技术在建筑施工教学中主要有以下几个优点：
第一是：可以弥补实物教学资源的不足。由于建筑施工过程涉及到大量的实际资源，作为理论教学而言，教学单位很难具有足够的资金去购买相应实体资源进行教学，而虚拟现实技术通过情景再现和场景搭建，给学生提供了一个逼真的“虚拟真实环境”模型【6】进行实验。
第二是：减少时空因素约束。实际的建筑施工过程具有时间、空间以及其他客观条件的约束。在教学过程中，学生难以真正进入现场进行感受和体验。虚拟现实技术则打破了这种限制，给学生创造了一个身临其境的环境，仿佛置身其地。
第三是：提高学生的参与程度，激发学生的学习积极性。通过虚拟现实技术，学生可以创造不同的施工过程技术方案，并对其进行可行性及合理性分析，从而确定最优方案。让学生感受到一种成就感，激发其主动参与和学习兴趣。
4、结束语
目前，虚拟现实技术尽管由于软件、硬件系统技术水平的限制，未能大面积普及开来；但其发展前景诱人，是计算机技术的一个新兴领域，也是世界关注的热点技术。另外，在建筑施工教学过程中，虚拟现实技术也已经得到了较多地应用和发展，具有很强的发展潜力。相信随着时间的推移，虚拟现实技术在建筑施工教学中会应用的越来越广泛。
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建筑施工技术顺应现代虚拟心事技术的发展和推广，产生了虚拟建筑施工技术。传统的工程项目管理组织模式、国际环境的变化以及现代信息和通讯技术引导着虚拟建筑施工技术的出现。在传统工程项目管理组织上，呈现的是一种“金字塔”式的组织，这种组织结构的呈现的问题主要体现在：项目参与各方工程建设过程的地位不平等；项目参与各方只顾自身利益，从而忽略了项目的总目标；存在大量的管理界面和过程界面，项目建设过程中的协调量大；组织结构层次多,使得项目控制的难度增大；只存在命令和控制，缺少协调和合作氛围；决策过程缓慢，信息孤岛现象严重；信息传递短缺、过载、扭曲、失真和延误等。在国际环境的变化方面，随着世界经济的全球化，大型的建筑企业也扩大了业务范围，正在朝着全世界发展，这样就导致了更加激励的竞争，而当今的工程项目管理模式和工具也越来越满足不了当今的发展需求，寻求一种新型的工程项目管理模式是必要的。在现代信息和通信技术方面，随着信息通信技术的快速发展，人们的生活和工作的方式受到了一定的影响，也影响着工程项目管理的模式。随着信息通信技术的广泛应用，使得建筑行业的体制和机制有所改变。大型的工程项目因为参与到了世界各地，所以在项目的实施和调动带来了不便，使得投资的增加，施工进度缓慢，施工质量降低，但是在充分的利用信息通讯技术之后就能够很好的将各项目紧密的结合，更加方便的进行沟通交流。正是这些外在和内在因素的影响和推动，使得虚拟建设这种新型的工程管理模式出现了，并且将会对整个建筑业和工程项目管理水平产生重大影响。建筑项目的整体规划、建筑的机构设计、施工组织的分配、建筑产品与质量分析等等都可以运用虚拟建筑施工技术。能够很好的对施工中遇到的问题进行分析和预测，施工前的预防处理措施也能够很好的处理，能够很好的额解决建筑施工中出现的人为和环境的突发因素，能够科学化项目的成本、对数据进行控制，精确施工技术，完成施工单位在决策系统的优化与控制，整体上提高行业竞争力。利用虚拟建筑施工技术能够建立完善的实际施工和施工效果模型，通过对这些模型进行仿真来模仿建筑施工，对建筑施工中可能发生的情况进行预测及分析。虚拟建筑施工技术所运用的科学技术很广泛，存在这交叉性，这种技术的主要处理工具为计算机应用软件，通过计算机应用软件来对建筑施工进行分析和处理。虚拟建筑施工技术在应用的过程中能够很好的对建筑工程的施工进度进行提高，使得财力物力和各种建筑材料能够快速的调动和分配，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术
高性能混凝土是一种新型的混凝土，是利用高技术来大幅的提高平常混凝土性能的基础上采用的现代混凝土技术制作的混凝土。高性能混凝土的的主要指标是耐久性，然而根据不同的通途又可以分为工作性、实用性、强度、体积稳定性和经济性等等。为了达到上述的指标，在混凝土的配置过程中采用的是低水胶比来进行，在掺加足够数量的掺合料和高效外加剂的基础上，利用优质的原材料进行制作。易于浇注、捣实、不离析，能够长时间的保持自身的高强度、高韧性和体积稳定性，其使用寿命在严酷的环境下也能较长的保持。高性能混凝土是由高强混凝土演变而来的，然而其中还包括了高效混凝土。高强混凝土是由振动加压成型的，在降低水灰比之后，强力的振动加压成型，能够很好的减小孔隙率，但是这种混凝土不适合现场施工，所以没有得到很广泛的推广。在其后就是通过掺加高效的减水剂进行配置的高效混凝土，这个阶段的出现是由高效减水剂的出现引导的。最后的采用矿物外加剂配置的高性能混凝土是在20世纪80年代出现的，矿物外加剂的出现与高效减水剂能够很好的结合，共同成就了高性能混凝土。高性能混凝土因为用水量较低、流动性好、抗离析性高，所以具备较好的可填充性，具有较好的自密实性；高性能混凝土有较高的弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形，所以有较高的体积稳定性；高性能混凝土有很大的抗压强度，已经在建筑工程中应用；水灰比较低所以水化热相应的降低；高性能混凝土有较高的密实性和抗渗性，所以有较高的抗化学腐蚀性能；高性能混凝土中掺入了有机纤维，在高温下有机纤维能够熔解和挥发，通过一定的反应来提高了高性能混凝土的耐高温性能。高性能混凝土的工作性能很好，有着很好的耐久性，在成本上与同级的高强混凝土有着一定的差距，每立方米的高性能混凝土能够直接的节约三十二到六十元左右。高性能混凝土还能节约材料费，大约每立方米能够节约的材料费达到可40元左右。所以说高性能混凝土具有一定的经济性，随着用途的不断增加，能够跟好的运用在现代建筑施工中。
三、新型材料带动的绿色节能技术
与起初人们追求有地可居不同的是，随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们在对建筑物的选择上更加的追求温馨舒适。环保健康的生活环境，所以部分建筑设计师在对建筑进行结构进行设计的时候会根据绿色环保为基础进行设计。在设计完成之后的施工过程中，起着引导作用的部分是新型建筑材料，但是新型的建筑材料在价格上会与传统的建筑材料有所出入，所以在进行工程造价管理的时候需要慎重的选择新型建筑材料，合理的选择新型建筑材料和合理的使用新型建筑材料。现在的绿色节能材料、绿色环保材料、智能型材料的不断出现带动了建筑工程朝着绿色环保、节能和智能化的方向发展。新型建筑材料的资源利用率较高，大多数的材料具有较高的性能，但是在重量上却相对来说较低，能够促进建筑工程的发展。在节能方面，建筑节能新技术的推广呈现出一种循环的结构，表现为：建筑节能新技术的研究带动着建筑节能新技术的评价，通过评价来对建筑节能新技术进行选择，选出合理的新技术之后就进行建筑节能新技术的推广，推广之后就是建筑节能新技术的应用，应用了之后鼓励用户对建筑节能新技术进行评价反馈，这些评价反馈又能影响着建筑节能新技术的研究，就这样在不断的循环，能够选择出最适合大众的建筑节能新技术。
四、有待发展的部分高新技术
1机器人技术随着科学技术的发展，建筑工程的施工环境和施工位置也在不断的扩展，为了适应不同的地基条件和施工环境等因素，克服人工施工的制约是关键。部分的机器人在建筑工程的方向上被研发出来并相应的运用到建筑施工中去，机电一体化技术在不断的提高，加上计算机智能软件技术的配合，能够加快对适应建筑施工要求的机器人的研发速度。在当今世界上，已经有着众多类型的机器人参与到实际的建筑施工中去，这些机器人在隧道开发、钢筋焊接、建筑内部喷漆、建筑部分结构吊装等等方面得到广泛的应用。我国的建筑机器人因为起步较晚，大多数的建筑机器人仍处在初级阶段，主要表现在建筑内部喷漆和少数的钢筋焊接上，而且使用的数量也比较少，除了相应技术的落后之外，与我国众多的劳动力也是分不开的。
2生态仿生技术生态仿生技术是目前相应技术领域的新型的发展方向，大自然优胜劣汰，所以自然界的万物都是有着自己的独到之处的，所以我们可以通过对自然界的各种生物的存在形态进行模拟，模拟之后选取有利的部分进行运用。在建筑工程中，合理的利用生态仿生技术能够在一定方面上降低建筑施工造成的污染，使得建筑施工过程中的施工环境能够做到文明；应用生态仿生技术还能够使得建筑物能够满足与自然环境的协调的要求；能够很好的提高居民的室内居住环境，保证绿色环保，减少施工过程中的污染，保护建筑物本身和周边的环境，营造和谐的施工作业。
3海洋技术我们居住的地方虽然成为地球，地球上的水的面积缺失占了地球总表面面积的百分之七十一，随着世界人口的不断发展，人均土地也在不断的减少，土地的资源利用率也越来越低，面对这些问题，人们把目光转向了海洋，开始着手对海洋资源的开发。各种海洋工业基地和生活居住地也会在海洋中更加广泛的出现，呈现出更加密集的分布。随着海洋资源的不断开发，海洋城市是可以作为人类居住环境出现在海底中的，通过对海洋的空间进行开发，不断建设海洋建筑工程设施，海洋空间的开发范围可以是海面、海中和海底，还能是海上和海边等等。除了居住地外，还可以开发众多的娱乐设施，因为海中和大地上的组成不同，带来的乐趣也是不同的；除了娱乐设施还可以开发交通设施，将潜艇技术广泛的运用到海底的交通上；还可以开发众多的储藏设施和军工基地等等。海洋建筑设施是一个很有发展潜力的课题，很据海洋的性质研发适合海中作业的施工技术，对海洋的开发打好基础。
关键词 应用型本科；建筑施工技术；课程设计；课程实施
中图分类号 G648 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2013）20-0019-04
应用型本科教育作为高等职业教育的一个较高层次，其人才培养也应将职业标准作为课程开发的主要依据。《建筑施工技术》是土木工程专业一门实践性、综合性较强的专业核心课程，主要涉及施工员、质检员、建造师等职业岗位培训、鉴定、考试的核心内容。基于职业标准开发《建筑施工技术》课程，既要遵循教育基本规律与原则，又要突出技术本科教育特色，强化技术理论基础知识和技术实践能力培养。
一、《建筑施工技术》课程目标定位
技术型人才作为一种人才类型，其工作职能主要是解决生产制造过程中的技术性问题，以保证生产、制造和工程项目顺利进行。随着技术理论发展和岗位工作内容调整，技术型人才特征也随之发生变化，总体上呈现出如下特点[1]。
一是知识结构上突出主导性与复合性。技术型人才的知识结构主要以技术学科中某一专业领域的技术科学知识体系为主， 除具有本专业的技术科学知识外，还具有形成该技术科学知识所必需的基础科学知识、该专业的工程科学知识以及与工作岗位或工作对象有关的其他学科知识。
二是能力特征上体现出智能性与综合性。技术型人才既具备较高的专业理论知识水平，又具备较高的技术应用能力、设计能力与开发能力，其能综合利用不同学科知识解决技术难题或进行技术及工艺创新，表现出很强的综合与创新能力。
三是情感态度上体现出务实性与伦理性。精益求精的精神是技术人才在技术活动中体现出来的实践性品质，而作为技术的发明者、设计者或应用者，如何合理利用技术造福人类，也是技术型人员必备的重要品格，因此较强的务实性品格和高度的技术伦理责任感在技术型人才素质结构中不可或缺。
基于对技术型人才的特征分析，结合土木工程类专业人才培养目标，从知识、能力、情感三个方面确定《建筑施工技术》课程目标。
知识目标：掌握建筑工程施工新技术、新工艺、新材料、新设备和现行的有关施工规范、规程的应用；掌握一般建筑各分部分项工程的常规施工工艺、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计算方法；熟悉一般建筑各分部分项工程施工中容易出现的常见质量、安全问题、安全验收规范；熟悉先进建筑工程施工安装顺序及所需配备的设施和设备。
能力目标：能根据施工图纸和施工实际条件，选择和制定常规工程的合理施工方案；能根据施工图纸和施工实际条件，查找资料和完成施工中遇到的一些必要计算；能根据施工图纸和施工实际条件编写一般建筑工程施工技术交底；能根据施工图纸和施工实际条件，在建筑施工现场进行技术指导；能根据建筑工程质量验收方法及验收规范进行常规工程的质量检验。
情感目标：培养学生具有较好的伦理道德、职业道德和主体意识、超越意识、契约意识；使学生养成科学规范的工作模式和务实严谨的工作作风，工作能体现出思想性、建设性和整体性。
在课程总体设计上，知识目标与能力目标、情感目标相互融合，尤其是情感目标蕴含于知识目标与能力目标的达成过程中，通过理论探究、项目实施、案例反思等方式培养学生的技术伦理精神和务实的工作作风。
二、《建筑施工技术》课程内容设计
（一）课程设计理念
从建筑施工技术的发展趋势来看，土木工程发展呈现出规模不断扩大、施工技术难度不断提高的趋势。应对这一趋势，各建筑施工单位必将提高施工自动化、信息化和绿色化水平。施工自动化是以精细施工技术替代粗放型技术，以机械化、自动化替代人工操作，同时对从业者技术技能水平提出更高要求。施工信息化是利用信息化设备和信息管理系统提高承包管理效率，采用施工监测、施工控制等手段实现施工管理现代化。从20世纪90年代开始，计算机技术在建筑业的设计领域、施工领域、管理领域得以普遍应用，一些施工单位某些关键技术也都使用计算机模拟技术。施工绿色化是指注重节材、节能、节水、节地和环境保护减少施工对环境的影响，积极使用可再生的材料资源和控制在施工中抽排地下水资源等。作为涵盖建筑施工技术领域基本技术知识的核心课程，《建筑施工技术》课程在设计上也必须反映建筑施工技术自动化、信息化、绿色化的理念。
（二）课程内容选择
伴随模板、脚手架、预应力施工技术的迅猛发展，以及钢筋混凝土结构、钢结构和装饰工程施工技术不断创新，建筑施工部门的机械化、预制装配化、专业化施工水平有了很大提高，这对建筑施工技术人员综合素质水平提出更高要求。作为培养建筑施工技术人员的核心课程，《建筑施工技术》课程既要系统讲授传统施工技术，又要增加新工艺、新技术、新材料的应用。《建筑施工技术》课程内容一般包括土石方工程、地基与基础工程、砌筑工程、钢筋混凝土结构工程、预应力混凝土工程、结构安装工程、高层建筑的施工、防水工程、装饰工程等。根据建筑施工技术的发展趋势，与企业人员联合开发课程，将最新的施工工艺、施工技术、施工材料应用引入课程，以讲义或音像形式体现。如在钢筋下料中加入平法识图、构造要求及框架梁钢筋下料长度计算，在桩基础中着重讲解PHC管桩静力压桩、泥浆护壁钻孔灌注桩等内容，在虚拟施工技术中加入Revit建模平台与专业仿真优化软件应用方面的内容。
（三）课程内容组织方式
依据施工员岗位职业标准，基于施工员岗位工作过程，以施工员典型工作任务为核心，分析工作过程和阶段产品特点，围绕工学结合、项目导向、全真模拟教学设计，选择课程内容。本课程采用“项目+任务”的内容组织方式。结合各个项目对应的最新规范标准，注重项目设计与任务相匹配。项目与任务的匹配模式常用的有三种[2]：一是循环式。其核心特征是课程内容从简单到复杂，以系列典型产品或服务为主线展开，每个项目都包括该课程全部任务所构成的完整工作过程，且其工作过程基本一致。尽管流程是重复的，但具体内容是不会重复的，因此随着项目的推进，学生的职业能力不断提升。二是层进式。核心特征是，一门课程只选择一个大型的、完整的综合项目，它涵盖了该门课程需要学习的全部工作任务；根据工作任务界线，把这个项目划分成若干部分（小项目），学生按照工作顺序逐步完成各小项目，最终完成整个项目。三是对应式。即项目与工作任务之间是对应的，为学习完成一个工作任务即设计一个项目。从《建筑施工技术》课程实训要求来看，其项目和任务设计比较适合采用第一种和第三种。课程按“建筑工程的施工工序”确定工作任务，以“施工流程”为主线，紧紧围绕完成工作任务的需要，以工学结合为切入点，按照真实工作任务及其工作过程设计项目，力图构建学生在校学习情景与实际工作情景的一致性。具体项目和工作任务设计见表1。
三、《建筑施工技术》课程实施
在课程实施中，全面构建“岗课融合贯通，学期分段循环、能力逐级递进”的教学组织模式。将原来的一个学期时段逐步改革为“一长一短一长”3个学段，实现分段循环教学，由简单到复杂，由低级到高级，分层训练，逐级递进，逐步培养学生的基本技能专业技能综合技能岗位技能，教学过程与生产过程对接，突出教学过程的实践性、开放性和职业性，实现能力逐级提升。根据课程内容特点，灵活运用任务驱动、案例分析、角色扮演、启发引导、模拟教学等教学方法，同时注重工程仿真模拟软件的应用，创建多样化学习方式。
应用型本科院校培养的人才主要从事技术活动，本课程更注重技术知识的习得，而技术知识中除了显性知识外，还包括了大量的默会知识。默会知识具有实践性、情境性、层次性、不可言传性、不确定性、非逻辑性等特点[3]，建筑施工领域的工作经验、操作技艺等都属于默会知识的范畴，默会知识的掌握一定要由两个关键因子促成：一是“师傅”样本式的“手把手”传递，包括提示、反馈、示范和提醒等；二是“徒弟”不断地清晰表达所学的知识，用心体悟及其身历其境地“历练”。两者缺一不可[4]。为此，本课程强化综合型技术训练项目设计，编写《建筑施工实训任务书》和《建筑施工实训指导书》，并依托学校建立的校外实践基地，由企业施工技术人员当师傅，每4～6名学生为一组，全程跟踪一个建筑施工项目，采取半天上课半天实践的形式，同时结合“建筑材料与检测”、“建筑工程施工测量”等理实一体化课程教学，使学生全面掌握各种典型建筑结构的施工技术、工艺流程、质量验收要点和施工组织设计方法、建筑工程造价编制等。在此过程中，企业师傅和任课教师经常沟通，及时交流学生技术知识和技能领域存在的问题，并提出矫正方法。学生每周每组要填写施工周记，记载施工技术要点、工艺流程、学习心得等，学习结束后还要以小组为单位进行学习陈述和答辩，答辩通过才能进入顶岗实习环节。
参考文献：
[1]夏建国.论技术本科教育[M].上海：上海交通大学出版社，2011：148-149.
[2]徐国庆.职业教育课程论[M].上海：华东师范大学，2008：186.
[3]吴言.师徒制：高技能人才培养制度建设的一个向度[J].职业技术教育，2008（19）：1.
[4]马连华.做实“工学结合”是加快高素质劳动者培养的必经之路[J].教育与职业，2006（35）：8-10.
Design and Implementation of “Construction Technology” Course in Applied Undergraduate Institutes
ZHOU Shi-hui
（Wuyi College， Wuyishan Fujian 354300， China）
针对当前广大高职教师对“信息技术与课程整合”目标、内涵和途径的错误认识，探讨信息技术与课程整合的本质。以高职建工专业课程《施工技术》为例，提出有效运用多媒体课件，开发建筑施工仿真实训系统，建设精品资源共享课程网站三个整合措施，以期为信息技术与高职课程深层次融合提供理论和实践的依据。
关键词：
高职建工；信息技术；融合；课程改革
在竞争日趋激烈的人才市场上，高职毕业生需要面对具有较强专业理论背景的本科毕业生和具有较强专业技能的中职毕业生的双重挤压。因此，高职毕业生必须在专业理论背景和专业技能之间寻求一个平衡点，才能取得竞争优势。与一般本科毕业生相比，高职毕业生有基本够用的理论知识和明显较强的动手能力；与中职毕业生相比，高职毕业生有明显较强的理论知识和不差的动手能力。同时，现代信息技术为教育提供了一种现代化手段，改变了传统的教育方式和教学过程。通过信息技术与课程的整合，实现高质量和高效率的教育，从而实现培养创新精神与实践能力的目标。高职课程建设如何与现代信息技术进行全面深度融合，以信息化引领教育理念和教育模式创新，充分发挥教育信息化在高职教育改革和发展中的支撑与引领作用，值得我们进行深入探讨与思考。本文以江苏省现代教育技术研究2014年度课题《面向岗位群的信息技术与高职建工专业课程深层次融合实践研究》下的精品资源共享课程《施工技术》为研究对象，结合现代信息技术，对课程改革和在教学中的实践探索，以期为现代信息技术与高职课程深度融合提供参考和借鉴。
一、信息技术与高职课程整合存在的错误认识
尽管在我国信息技术与高职课程整合已开展多年，但广大高职教师对“信息技术与课程整合”仍然存在种种片面、甚至错误的认识。例如，少数教师至今还把信息技术与课程整合看作一种时尚，不清楚实施信息技术与课程整合的目的；不少教师把信息技术与课程整合仅看作是现代化教学的一种工具、手段或是更有效学习信息技术的一种方式；更多的教师则是把信息技术与课程整合与计算机辅助教学（CAI）完全等同，认为只要在课堂上运用多媒体或者课件即实现了信息技术与课程的整合。归纳起来，上述错误或片面的认识主要表现在三方面：（1）不清楚“信息技术与课程整合”的目标；（2）不了解“信息技术与课程整合”的内涵；（3）未掌握“信息技术与课程整合”的实施途径。这些观点不仅反映出广大教师对信息技术与课程整合的内涵实质缺乏了解，还表明他们对实施信息技术与课程整合的途径与方法尚处于一知半解状态。
二、现代信息技术与高职建工专业课程深层次融合的实践
近年来，在借鉴国外先进经验的基础上，结合国内其他院校多年的教改实践探索，江苏省现代教育技术研究2014年度课题《面向岗位群的信息技术与高职建工专业课程深层次融合实践研究》组，一直致力于积极探索信息技术与高职课程教学改革的实践研究，对探究性教学的方法、策略进行了初步探讨和研究。
（一）课题相关介绍
本课题组以建筑工程技术专业核心课程《施工技术》为载体，实施信息技术与课程深层次融合，力图通过整合把信息技术与学科教学有机结合起来，将信息技术与学科课程的教与学融为一体，以技术作为一种工具，提高教与学的效率，改善教与学的效果。同时，改变传统教学模式，引导学生学会把信息技术作为获取信息、探索问题、协作讨论、解决问题和构建知识的认知工具，培养学生的信息素养、创新精神与实践能力，达到培养高素质技能型专门人才的目的。本课题组以建构主义的学习理论与教学理论，以及建构主义学习环境下的教学设计方法为理论指导，紧紧围绕“主导-主体型教学结构”的创建进行信息技术与课程的深层次融合，运用“学教并重”教学设计理论进行课程教学设计，努力建设信息化教学资源。结合《施工技术》课程特点，通过信息技术和课程的深层次融合创建支持“主导-主体相结合”新型教学结构的教学模式。教学中，力求充分发挥教师的主导作用和学生的认知主体作用，在学生、教师、教学媒体、教学内容之间建立起全面互动的关系。
（二）整合的具体方式
1.有效运用多媒体课件
多媒体课件，一是用于创设近似真实的情境，使学生产生比较深切的感受与体验；二是用于突破重点、难点。工科中的抽象概念、原理、法则等，往往难以仅通过教师的口授、板书达到教学目标要求。基于此，课题组制作了大量的多媒体课件。例如，对建筑施工方法，采用三维动画模型。通过恰当应用多媒体课件，取得了令人满意的教学效果。
2.开发建筑施工仿真实训系统
施工类教学单元存在校外工地安全要求高（学生校外工地实习不方便）、校内实训设备重复利用率低、训练评价不及时等因素，造成教学效率低、学生技能水平难以提高。为解决上述问题，课题组结合前期教学实践，主要研发了建筑施工仿真实训系统软件。该软件构建了一个仿真教学平台，以三维动画生动、多角度地展示桩基、脚手架、模板、钢筋和混凝土等部分工程结构构造，同时通过虚拟工作场景，使学生能够身临其境，自主进行仿真实训及考核。
3.建设精品资源共享课程网站
进行信息技术与课程整合时，可以建设精品资源共享课程网站。网站包含本课程的电子教案、教学视频、施工录像等相关教学资源。学生能充分利用网络环境自主学习、自主探究。此外，网站还设有网上辅导、答疑、讨论版、在线测试等栏目，要求学生自主测试、个人之间、小组内、班级内进行在线讨论、协作交流。通过引导学生进行分组合作、自主探究等方式解决问题，激发学生的学习兴趣，形成有效的基于精品课程网站的探究型学习模式。
三、结语
通过信息技术与课程深层次融合，改变以教师为中心的教学结构，创建既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的新型“主导—主体”教学结构，培养学生自主学习、合作学习、探究学习的能力，从而实现创新人才培养目标。
作者：陈扬 单位：南京交通职业技术学院建筑工程学院
参考文献
［1］朱红亮.谈高职课程体系特色建设［J］.职业技术教育，2005，（29）：51-53.
［2］刘德恩.论高职课程特色［J］.职业技术教育，2001，（16）：18-19.
［3］何克抗.信息技术与课程深层次整合的理论与方法［J］.电化教育研究，2005，（1）：47-48.
相比其它工程，水利工程施工特点主要体现在以下几个方面：首先，施工条件复杂。水利工程规模大、施工周期长，且施工过程中会遇到各种情况的水文条件、地质条件，其不可控性比较突出；并且水利工程建筑物施工过程中还要承受冲刷力、推力、浮力等因素的影响，因此施工条件十分复杂。其次，施工周期长。水利工程规模大、投资多，施工周期长，一项工程可能需要长达数年的建设周期，建设过程中受资金、环境、政策等因素的影响较大。最后，会对施工周围环境造成较大影响。水利工程是我国基础设施建设的主要构成部分，因此项目建设不仅会影响项目所在地的自然生态环境、人文环境，还会对其经济环境产生影响，这种影响有可能是积极的，也有可能是消极，因此在项目施工过程中要对相关影响因素进行充分了解，将工程带来的消极影响降至最低。
二、水利工程施工技术要点
虽然不同的水利工程项目其技术侧重点也有所不同，但是通常情况下水利工程施工技术要点包括以下几个方面：
（一）地基处理
地基是水利工程的基础，也是提高水坝质量的关键，因此地基处理要坚固。实施施工过程中要严格按照施工规范执行，首先清除干净地基中的杂物，铺垫碎石，再盖一层湿砂进行加压，最后再浇筑混凝土，垫层厚度在8-20cm。如果针对岩基施工，清除杂物要直至质地坚硬的新鲜岩面，注意浇筑混凝土前，岩面要保持湿润、表层干净，才能保证浇筑质量。
（二）截流与施工排水
水利工程大部分都要求在干燥的地面完成，因此施工时河流的改道是重要环节。河流改道、引流时要将水利施工对周围居民、农业、工业用水的影响降于最低。目前截流最常用的方法进行围堰，多采用平堵法、立堵法等合拢围堰，在合适的时间、选择恰当的方法，引导水流直接沿着建筑好的泄水建筑下泄，以保证工程顺利施工。施工过程中地下水位高于基坑时要进行排水，通常在围堰闭拢后进行积水排水、渗水，常用暗式排水、明式排水两种。
（三）防渗施工
防渗施工的技术要点包括灌浆及防渗墙的施工。岩石具有可灌性及透水性，因此施工前要做好岩土的勘察工作，准确了解施工现场的地质情况。注意高压灌浆施工中要注意小口径的钻孔问题，小口径钻孔技术与孔内循环、孔口封闭等灌浆技术的防渗效果等同于大口径钻孔技术，并且小口径灌浆还可获得更好的灌浆效果，孔内浆液流速快、浆液均匀，且不易产生沉淀，因此可避免灌浆施工时的事故性中断。水利工程中的防渗墙技术包括链斗墙、身水成墙、锯槽墙等多种，限于篇幅不一一详述。
三、水利施工技术要点的改进措施
（一）提高水利施工技术的科技含量
先进的施工方法、施工技术可有效改善工程质量。随着科学技术的不断发展，水利施工技术中的科技含量也越来越高。比如GPS定位技术，其将测绘定位技术的作用充分发挥出来，大大提高了水利工程测量施工的精准性，提高了水利工程建设项目的工作效率。由于水利工程建设项目比较复杂，施工过程中涉及到多种计算问题，包括断面面积、横断面面积、纵断面面积等，这些计算问题均可利用计算机辅助软件完成，大大节省了传统的计算时间。此外，GIS技术的应用也大大提高了水利施工的技术水平，GIS技术可以实现水利工程项目的信息可视化查询、统计计算，还可以与三维全景虚拟技术相结合，利用动态仿真技术对水利工程的施工过程进行演示，及时发现问题，及时修改施工方案。
（二）加强施工现场的技术质量管理
施工现场的管理人员要增强自身的质量管理意识，严格按照相关管理规范对施工现场的施工方法、施工工艺要进行严格控制，规范整个工程各个环节的各项操作技术流程，加强对施工人员的管理，避免施工人员不按照质量标准施工的问题，保证整个施工流程的合理性、规范性。施工技术人员要基于技术的角度加强施工现场施工质量的管理，对于达不到既定质量等级者、无法满足质量要求者绝不姑息。
（三）加强技术型人才的培养
水利施工工作具有较强的专业性与综合性，对管理人才、技术人才的综合素质要求较高，要求其不仅要具备相当的专业技术知识，还要具备管理、法律等其它综合性知识，因此要加强技术型人才的培养。根据具体工程的施工特点、特殊性的技术要求确定培养目标，制定针对性强的人才培养方案，既提高了技术人才的专业水平，又可以更好的满足施工要求。培训工作要实行有效的激励措施，鼓励技术人员自主学习新技术、新方法，以紧跟社会发展的需要，更好的服务于水利工程建设。
三、结语
关键词：高强度钢 组焊生产线 焊接应力
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
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
水工机械包括水工金属结构产品、水机、桥机、以及其它水工钢结构。水工金属结构产品包括压力钢管、闸门、拦污栅、启闭机、清污机等，本行业在早在1980就由国家质量监督检验检疫总局成立了专业质量生产和安装管理机构，并制定了相应的行业规范及标准，目前我国执行最新水工金属结构行业标准为 《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》SL432-2008、《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》SL381-2007、《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》GB/T14173-2008、《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-2007等。以上规范为水工金属结构产品最新标准，并已和实施。从新规范的内容可以看出我国对水利金属结构产品的要求在不断提高，不仅增加了新的内容也进行了细化，对施工企业施工设备、人员、技术管理等方面都要求建立健全并提高内部质量体系运行机制，目标是为了全面控制施工质量。
目前国内水电站水工金属结构产品不断采用新的材料，提出了新的施工课题，在溪洛渡水电站应用很多新的材料，如三层钢板的应用在降低了工程造价的同时对施工企业提出了新的焊接工艺措施课题。浙江仙居抽水蓄能电站压力钢管大量采用了800Mpa的高强钢，对钢管的焊接及焊缝的检测方法都提出了新的课题和要求。所以新工艺及新技术的应用也成为了水工金属结构施工的新课题、新项目。
为了更好地实施行业标准及规范，控制工程质量，按ISO9001质量体系的程序文件进行生产和施工，对施工进行过程控制，并不断得到提高和发展。对机电安装和水工金属结构施工工程进行规范，机电安装和水工金属结构的整个施工过程见文后的附表1和附表2。
在水工金结施工过程中，根据招标文件、行业标准规范结合施工方案及施工进度，合理按排，对重点施工过程进行有效的监控，特别是原材料、附材、施工人员的资质（焊工、起重工、探伤工）应符合本行业的要求。对重点工序进行过程控制，如闸门的在制作过程中，应制定焊接工艺措施及焊接顺序，控制焊接应力变形，采取对称焊接和分段焊接相结合的方法，特别是焊接顺序直接造成门叶的变形，在组焊闸门时先焊接翼板进行连接固定焊接，再焊接腹板的连接焊缝，焊背水面的框格时，框格之间采用反变形的顺序进行焊接，最后焊接与面板的组合焊缝，这样就能有效的防止焊后的应力变形，从而保证了闸门的平面度和扭曲度。对于精度要求高的闸门直接进行机加工，可以提高闸门的制作精度。钢管的焊接是压力钢管的重点工序，根据母材选择相应的焊接材料，现阶段我国压力钢管根据地区温度、水头和水流量多采用Q345C、Q345CR和600Mpa、800Mpa的高强度调质钢，对于Q345C、Q345CR的低合金板，焊接时焊缝采用E507、E506焊条，焊接前应加热焊条，并放在保温桶内，随焊隋取，在选用焊条时用酸性焊条，可以降低焊接熔合区内氢的含量，防止焊缝的缺陷。
目前焊接的方法采用的多为埋弧自动焊、气保焊、安装多用手工焊接，在现场操作时受风力的影响较小，而气保焊的焊接效率较高，焊后变形小。目前对于大型压力钢管因为焊接工程量大，对于高强钢焊接时为减小焊接应力变形又要进行焊前预热和焊后保温措施，施工的难度大，焊技术要求高，操作环境差、劳动强度大，为了提高工效，减小劳动强度和焊工技能水平，采用钢管组焊生产线来进行自动焊接，这样可以把制作好的瓦片进行组对和焊接，焊接用埋弧自动焊，加劲环的角焊缝也能进行焊接，对于大型压力钢管可以用自动生产线进行现场的组焊、组段。这项焊接技术设备有我国自行研究开发，现已应用于大型压力钢管的现场制作和安装。如图1所示:
图1 大型钢管的组焊截图图2 岔管计算机仿真截图
目前我国把将计算机仿真技术成功用于高等级钢材特大型岔管的制造安装，并在高强钢岔管上采用振动时效消除焊接应力，通过新工艺的运用，大幅提高了岔管的施工质量，及运行安全性，取代了大型岔管难以实现的岔管的预组装和水压试验，节省了大量工程资金及施工工期，其施工技术特点有以下几点：
1、采用计算机仿真技术对钢岔管管壁钢板进行划分，经多方案优化，将岔管管壁划分成数块瓦片组合，月牙肋划分成数块瓦片组合的方案。钢材综合损耗率为36.67%，在国内属于领先水平。
2、通过计算机仿真技术，找到岔管两管节相贯线交的连续变化规律，对相贯线坡口进行了坡口渐变设计，很好的解决了大型岔管坡口设计的技术难题。
3、利用计算机虚拟实境（VR-Virtual Reality）预组装技术，全过程模拟了岔管的安装，验证了岔管相邻管节是否吻合，取代了岔管的实际预组装，开创了特大型岔管施工的新工艺。
4、通过岔管焊接工艺、工序上的仿真优化，使岔管整体的焊后残余应力较低，分布较为合理，极大提高了岔管的运行安全性。
5、并对大型钢岔管实现了振动时效消除岔管焊接残余应力。
随着我国水电建设的发展，在超大型压力钢管上采用钢岔管的设计将会逐步增加采用。随着我国及进口高等级钢材在水电站项目上应用的推广，岔管的设计也将逐步采用较高等级的钢材,传统工艺在岔管施工中已显落后，充分发挥计算机的深化运用，在国内运用计算机仿真技术解决了岔管施工中的技术瓶颈，使岔管制造安装质量取得飞跃的提高，新技术取代的工艺与试验为工程节省了大量投资。
消除钢岔管的焊后残余应力的方法主要有自然时效、热时效及振动时效处理，对于大型钢岔管难于实施整体的热时效，采用振动时效可替代传统的自然时效和热时效，被广泛应用于冶金、机械行业焊接等金属构件的时效处理，它具有高效节能、无污染、设备投资少、操作简单、不受生产场地限制等显著特点。
目前常用的残余应力测试方法主要有3种，盲孔法、X射线衍射法和磁弹性法。盲孔法需在工件表面测量部位钻1.5～2mm深2mm的小孔(粘贴专用应变花)，通过测读释放应变确定残余应力的大小，所测应力为孔深范围内的平均应力，同一测点无法重复测量比较。
X射线应力测定方法是利用X射线衍射测定试样中晶格应变求出工件表面应力的方法，比较适合用于测定具有较大残余应力的工件，如焊接件、淬火件等。X射线衍射法可以做到无损测试，但由于X射线衍射仪设备携带不便，工作强度大，在施工现场测试条件难以满足。
采用盲孔法和X射线衍射法检测残余应力，施工强度大，测量精度难以保证；尤其盲孔法不能对同一位置进行重复性测量，测量数据的符合性差。
磁弹性法是在我国近几年发展较快，应用比较成熟的一种残余应力测试方法，具有携带方便、无损、快速、准确的特点。采用与被测钢构件相同的材料和焊接工艺加工标定试样，在实验室用悬臂梁进行逐级加载(应变片法)，得出MP值与应力值的对应关系，即标定曲线，然后在实际的钢构件焊缝上测试MP值，与标定曲线对比即可得到实际构件的焊接残余应力。
随着我国水电建设事业的发展，新的水工金属结构施工技术应用越来越广泛，水工机械的制作、运输、安装、焊接施工方案中的一些创新与技巧，也将得以推广和应用。
附表1机电设备安装施工程序图
