土木虚拟现实实验室

一、虚拟建造

1.钢结构连接节点

功能简介：焊缝、螺栓、锚栓等典型钢结构连接方式，以及铰接、刚接、半刚接等典型钢结构节点的三维模型，包含各组件构造细部的高精度视图及其组装成连接或节点的工艺过程。

采用Flash和Tekla软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业3年级学生，使学生多视角全方位感知钢结构连接与节点的构成，培养学生通过平面视图对钢结构三维连接与节点进行工程表达的能力。

2.预应力工程施工

功能简介：模拟先张法和后张法预应力工程的施工工艺，包括预应力筋张拉、预应力筋锚固、孔道灌浆（后张法）、封锚等。

采用Flash软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业3年级学生，让学生直观地学习预应力工程的施工工艺，并将实际工程中的构造细节、工艺细节进行全面展示，便于学生理解。

3.预制混凝土结构施工

功能简介：模拟先张法和后张法预应力工程的施工工艺，包括预应力筋张拉、预应力筋锚固、孔道灌浆（后张法）、封锚等。

采用Flash软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业3年级学生，让学生直观地学习预应力工程的施工工艺，并将实际工程中的构造细节、工艺细节进行全面展示，便于学生理解。

功能简介：以重型钢结构厂房为主要对象，同时论及轻型门式刚架厂房体系，演示单层钢结构厂房的典型施工流程，着重展示钢结构厂房的重要结构单元及其典型连接和构造的施工和装配过程。

采用3DMAX软件制作。

实施效果：主要面向2-4年级学生，使其直观快速地学习单层厂房的结构布置、支撑体系、典型连接和施工工艺；通过模拟厂房建造过程及装配方式，便于学生理解钢结构单层厂房结构设计的关键点

功能简介：以多层钢框架结构为主要对象，演示钢结构框架房屋结构的典型施工流程，着重展示钢结构框架的重要结构单元及其典型连接和构造的施工和装配过程。

采用AutoCAD、3DMAX软件制作。

实施效果：主要面向2-4年级学生，使其直观快速地学习钢框架结构的结构组成、体系传力和施工工艺。通过模拟钢框架结构建造过程，便于学生理解钢框架结构设计的关键点。

功能简介：首先通过AotoCAD Revit建立标准构件、节点族和铝合金等空间网格结构模型；然后借助Navisworks按网架施工过程设置构件的施工阶段，模拟网架的施工及建造过程。

采用AotoCAD Revit、Navisworks系列软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业建筑工程方向4年级学生，使其直观了解BIM 模型和网架的建造过程，了解通过BIM进行材料统计、工程管理的原理和方法。

功能简介：以常见的连续梁桥和斜拉桥为对象，模拟梁桥的施工过程，模拟苏通大桥等斜拉桥的典型悬臂施工方法，并展示斜拉桥从基础到桥面的施工全过程。

采用AutoCAD、3DMAX、Flash等软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业1-4学生（认知），尤其是桥梁工程方向3-4年级学生（理解），使其直观地了解桥梁的架设过程，为后续学习提供感性认识。

功能简介：爬模的爬升是通过爬架和模板相互交替作支承，由爬升设备分别带动它们逐层向上爬升来实现。

采用Flash软件制作。

实施效果：主要面向500余位土木工程专业3年级学生，让学生直观快速地学习爬升模板的基本构造、施工原理和施工流程。通过模拟爬升模板的升降运动过程，将复杂的施工流程简单化处理，便于学生理解施工流程的关键点。

9.钢板桩打设方法

功能简介：介绍钢板桩的三种打设方法，包括单独打入法、分段复打法及封闭打入法三种，介绍三种方法的优缺点。可动态控制打设过程。

采用Flash软件制作。

实施效果：主要面向500余位土木工程专业3年级学生。替代无法开展的真实实验，让学生直观地学习钢板桩的不同打设方法及优缺点，将现场施工方法和过程直观再现，增加学生感性认识。

10.轻型井点系统管网埋设

功能简介：轻型井点系统中井点管的埋设流程分为冲孔、拔出冲管、井点管进场、移开冲管、插入井点管、填灌砂滤层、粘土封口等步骤。可动态控制埋设过程

采用Flash软件制作。

实施效果：主要面向500余位土木工程专业3年级学生。将现场施工所无法看到的地下情况直观再现，加强学生对施工方法的理解。

11.盾构施工过程

功能简介：采用三维动画仿真模拟盾构机和盾构隧道的组成要素，以及盾构隧道施工的全过程，包括开挖、管片拼装、盾构机推进，并可展示隧道施工对周围环境的影响过程、范围和程度等。

采用Flash软件、虚拟现实软件制作。

实施效果：主要面向土木工程专业隧道及地下结构方向3-4年级学生。将盾构现场施工也无法看到的隧道施工动态情况直观再现，加强学生对盾构隧道工法的认识和理解。

二、虚拟实训

1.岩矿识别实训

功能简介：本项目为岩矿鉴定虚拟实验教学系统的一项主要内容，其包括岩石节理的三维图像演示、教学视频等实验教学资源，学生虚拟锤击带有节理的岩石，观察和识别节理的形态和特征，岩矿鉴定实验奠定基础。

采用岩矿鉴定虚拟实验教学系统进行。

实施效果：主要面向土木工程和地质工程专业学生。通过岩矿虚拟实训不仅让学生实验直观全面了解岩石节理的常识和基本鉴定方法、提高学习效率，而且还可避免对真实岩矿试样的破坏，节省实验成本。

2.施工管理过程实训

功能简介：模拟施工管理的全过程，包括施工准备阶段、施工实施阶段以及验收与结算阶段等。重点模拟施工准备阶段不同施工组织设计方案对工程建设过程的影响。

采用鲁班软件，广联达等软件进行。

实施效果：主要面向土木工程专业3-4年级学生。施工过程的虚拟再现以及采用不同施工组织设计方案的工程建设过程对比，让学生直观感受施工管理与工程建设的密切关系，更好地认识施工管理中的关键问题，强化工程施工组织的教学效果。

3.工程图形化软件实训

功能简介：基于Auto CAD的绘制、编辑和输出，以及对工程形体三维建模等。从最初的平面图形绘制实训、到三维建模实训、乃至图形解构和程序编制等的培养与训练。

采用AutoCAD系列软件、以及Visual Studio系列软件进行。

实施效果：主要面向土木工程专业1-4年级学生。让学生掌握工程常用典型应用软件绘制、编辑和输出工程图样，培养学生对三维形状与相关位置的空间逻辑和形象思维能力。

4.结构数值仿真软件实训

功能简介：基于土木工程软件应用实践，对于门式刚架、排架、框架等典型结构体系，以及岩土工程、桥梁工程的结构分析与数值仿真进行实训。

采用Matlab、SAP、PKPM、MIDAS、3D3S、ABAQUS、桥梁博士、同济启明星等软件进行。

实施效果：主要面向土木工程专业3-4年级学生。使学生全面掌握各类土木工程分析软件的使用，为学生后续的专业课程设计、毕业设计及今后的设计科研工作打下坚实基础。

三、虚拟体验

1.基于BIM的工程建造体验

功能简介：介绍BIM的基本思想、模型建立过程、工程应用要点，并以之为基础进行从简单建筑到复杂土木工程设施的工程建造体验。

采用AotoCAD Revit、Tekla等软件进行。

实施效果：主要面向土木工程专业2-4年级学生。让学生了解基于BIM 的工程设计、工程建造和工程管理，并直观体验BIM在设计、施工管理中的作用。

2.数字化工程地质实习系统

功能简介：该系统将野外地质实习的教学要素进行了数字化展现，内容包括基本地质地貌、地质构造、水文地质调查、崩塌滑坡等各种不良地质现象及对工程影响等。

基于图形工作站、立体投影仪的虚拟现实系统实现。

实施效果：主要面向土木工程和地质工程专业学生。帮助学生深化地质工程学习内容，将野外地质实习的现场方法和过程直观再现，增加学生感性认识。

3.地下工程数字化博物馆

功能简介：地下工程数字化博物馆整合了地层和典型地下工程的模型、文字、图片、影片、音频，制作了3D互动多媒体，包括地下空间、隧道工程以及周边管线和地面建筑的综合展示。

基于图形工作站、立体投影仪的虚拟现实系统实现。

实施效果：主要面向土木工程隧道及地下结构方向学生。实现了地下工程仿真展示的真实性、高效性、前瞻性、低成本的教学目标。

4.砂质海滩生态修复工程

功能简介：砂质海滩的生态修复是在潮流、波浪与泥沙的共同作用完成的。学生可深入到海滩修复的全过程。

采用MIKE虚拟仿真软件完成。

实施效果：主要面向土木工程、港口航道与海岸工程专业学生。让学生直观快速地学习砂质海滩的生态修复过程。通过模拟研究区域的潮流场、波浪场以及岸线演变过程，增强对砂质海滩生态修复过程的理解。