为深入贯彻新时代高等教育创新人才培养要求，推动数字化技术与土木工程学科深度融合，我院建筑学系张泽教师联合虚拟仿真实验室，于2025年1月8日至19日组织2021级、2023级建筑学专业本科生，成功开展基于数字建造技术的小型薄壳拱体构筑物设计与实践项目。此次活动依托虚拟仿真教学平台，充分验证了数字化设计工具在结构性能预测、工艺优化及工程实践中的可靠性，为学院教学科研与工程实践一体化发展提供创新范例。
一、技术创新驱动结构设计与验证
项目以5mm厚中空板为建造材料，通过虚拟仿真软件Karamba完成结构形变预测与力学性能分析，并应用Kangaroo参数化力学生形方法优化几何形态，结合条带螺钉栓接工艺简化制造流程。设计团队创新性提出横纵交织双层材料体系与顶端反曲构造，显著提升结构刚度，降低屈曲风险。虚拟仿真实验室提供的高性能计算平台为复杂力学模拟与实时交互提供技术支撑，实现理论设计与工程实践的高效衔接。
二、增强现实技术赋能建造过程
在实物搭建阶段，借助增强现实技术（Fologram），实现数字模型与实体装配的实时交互指导。通过可视化界面精准定位构件空间关系，有效解决传统建造中形体匹配精度不足的难题，有望大幅提升施工效率。
三、数字化监测体系保障成果质量
项目完成后，虚拟仿真实验室部署红外扫描技术对薄壳拱体进行周期性形变监测，将实测数据与Karamba模型预测结果动态比对。监测数据显示，实际形变与数字模拟偏差率低于5%，验证了虚拟仿真技术对复杂结构行为的精准预测能力。该成果为后续开展大跨度轻量化结构研究奠定数据基础。
四、教学科研协同发展成效显著
本次实践是虚拟仿真实验室服务学院教学改革的重要举措。通过“理论建模-数字仿真-实体建造-监测反馈”全链条闭环训练，学生系统性掌握参数化设计、力学优化与智能建造技术，显著提升解决复杂工程问题的能力。同时，项目积累的工艺参数与监测数据为教师科研课题提供实证案例，推动产学研深度融合。
建筑工程学院虚拟仿真实验室始终秉承“技术引领、服务育人”理念，持续引进AR交互、智能监测与高性能仿真技术，构建“虚实结合、软硬协同”的数字化实验教学体系。未来，实验室将进一步深化与学科团队合作，拓展数字孪生、AI辅助设计等前沿技术应用场景，为培养新时代创新型工程人才、服务行业数字化转型贡献智慧力量。
