本实验针对钢结构设计课程中的单层钢结构厂房，以虚拟现实技术将厂房内力分析、工程施工与真实工程项目相结合，选取了该结构型式的真正工程实例，建立了其三维模型，让学生能够在虚拟世界中看到真正的实际工程，解决了学生难以想象与理解单层钢结构厂房复杂的空间三维结构布置与连接节点的问题，解决了学生因内力的不可见性而导致的无法理解桥式吊车对厂房内力影响的问题，解决了因场地、经济、时间、安全等因素的限制，无法让学生真正建造一幢厂房，因而学生难以理解单层钢结构厂房施工顺序与方法的问题。

 

实验目的：

　　1、将VR技术与单层钢结构厂房三维模型相结合，学生可以在三维虚拟工程中全面、真实地了解实际的单层钢结构厂房项目。

　　单层钢结构厂房不仅整体空间体系复杂，而且支撑体系、连接节点均具有空间三维特性，学生难以想象与理解。本虚拟仿真实验项目将实际的工程项目的三维模型采用VR技术呈现，学生可以在真正3D的、高沉浸感的VR建筑中自由行走与交互，以身临其境的沉浸式体验，亲身感受单层钢结构厂房的结构型式，感受钢结构复杂的连接节点,同时实验程序可以让墙板、屋面板透明，让学生拥有透视眼，看到各个在现实中隐藏的连接节点，从而将课程中的内容与真正的工程实际建立联系。

 

　　2、将VR技术与有限元技术结合，让学生看到在真实世界中不可见的内力，理解桥式吊车移动对厂房的内力影响变化。

　　在单层钢结构厂房中，桥式吊车是移动的，因此厂房结构的受力是动态变化的，但现实生活中人们是无法看到真实建筑的内力变化情况的，因此学生无法感受与理解桥式吊车移动对厂房结构的内力影响。

　　在本虚拟仿真实验项目中，学生可以在VR的单层厂房中，控制厂房内的桥式吊车进行移动，程序依靠内置的自行开发的有限元分析程序，获取VR中桥式吊车在厂房中的位置，实时计算厂房的内力，同步在VR中显示单层厂房排架因吊车移动而产生的内力变化，从而让学生可以在三维虚拟场景中感受吊车移动对结构的影响。

 

　　3、采用VR技术进行单层钢结构厂房虚拟施工，让学生亲身感受厂房的施工顺序与方法。

　　真实世界中，由于受到场地、时间、成本、安全等原因的限制，学校无法让学生在大学学习过程中真实建造一幢钢结构厂房，因此，以往的土木工程学生对于单层钢结构厂房的施工是没有真正体验与理解的。因此，本虚拟仿真实验项目搭建了单层钢结构厂房工地，让学生可以在虚拟世界中，以身临其境的沉浸式体验，像大力士一样，进行单层钢结构厂房的虚拟施工，实现厂房的建造，使得学生了解厂房的施工顺序与方法，将课程中的内容与真正的工程实际建立联系，解决土木工程学生理论与工程实际脱节的问题。