1.1 研究動機
以往的工程圖大多是同時顯示兩個維度的相互關係為主，三個維度的工程圖 通常只用來顯示建築物的外觀。對於施工人員最想從中獲得的尺寸資訊而言，若 結合三維度圖面顯示的話，便會造成圖面混亂而不易閱讀，故目前主流仍是以二 維度的不同角度透視圖為主。然而隨著建築物的多變及複雜化，透視圖的線條也 快速增加，工程人員就必須花更多時間去了解設計者在圖面上所要表達的構想，
同時準確的予以具體呈現出來。建築過程中不論是在設計時或是施工中，只要某 處發生錯誤便會影響到很廣的範圍，同時也將浪費大量的時間及金錢。基於以上 原因，為了能更清楚的令不論是工程人員，或非專業人員都能清楚了解設計者的 原意，本研究利用電腦的技術，結合圖像及資料的功能，甚至加入動態的效果來 展示一複雜的設計或是施工的過程。
SRC 結構雖結合了傳統 RC 以及鋼結構兩者的優點，不過同時就施工技術而 言卻也相對較複雜，尤其是在於梁柱接頭處同時存在著鋼結構的焊接、螺栓接合 以及 RC 的箍筋部分，若是設計者沒有一定程度的了解而直接進行設計，或是現 地人員沒有依照特定流程進行施工，其結果往往是不能依照圖面進行組裝，更嚴 重的甚至會影響結構本體的安全。
雖然也可以利用如圖片或是影片的方式了解 SRC 基本構造，不過 2D 的展示 媒介仍存有不便之處，如圖片只能靜態展示而影像只能觀察到拍攝者所見之物，
不能改變自己想要的觀察方向或是流程。如果能從三維空間進行觀察的話，相信 能更快且具體了解 SRC 的相關內容。
拜電腦運算速度飛躍性的成長、圖像處理的進步，以及各種簡便的 3D 模型 製作工具，利用這些技術來做出一個簡單的 SRC 3D 互動式模型，期望能達到令 使用者快速了解大略的流程或細部的差異。
1.2 研究目的
本論文主要目的在嘗試利用現有的 3D 建模與 3D 互動工具，製作一個 SRC 互動模型，並且藉由結合網際網路與虛擬實境的方式，讓使用者能在這一虛擬環 境中，更加直覺化的獲得自己所需要的資訊。更進一步的話，期望當利用真實結 構的設計圖進行模型化後，在電腦上就能呈現出實際組裝時的情況，不僅可以在 設計階段就發現施工時可能產生的問題，同時在此階段即可進行必要的修正，節 省因施工不當而浪費的時間、金錢，同時亦能保障工地按圖施工，確保完成後的 結構能發揮出原始設計應有的強度。
1.3 研究範圍及方法
本研究所使用的 3D模型建構工具為Autodesk 3ds Max 9.0 版，而最主要的模型 互動部分則是使用DASSAULT SYSTEMES公司的VirtoolsTM 4.0 版。而模型方面選 擇了包覆型填充鋼管混凝土(BOX型鋼管)，四面接I型鋼骨梁為主，另外還有SRC 五螺箍模型。
1.4 文獻探討
本節就電腦應用於工程方面的各項技術，與相關施工實例進行回顧，同時也 對過去關於應用虛擬實境在土木相關的論文進行約略的介紹。
1.4.1 虛擬實境技術應用於工程方面
土木工程中的虛擬實境技術涉及土木工程領域的各個學科，現已顯示出一定 的實用性，技術潛力十分巨大，應用前景非常廣闊。這裡列舉以下六類相關之應 用：
1.土木工程中的虛擬實境技術包括抗災與防災的類比擬真系統；大地工程中
的類比擬真系統；專案管理系統；投標決策系統；工程結構分析的類比擬真系統；
施工過程的類比擬真系統；土木工程中的專家系統與擬真系統的集成等。[1]
2.建築 CAD 中的虛擬實境技術：包括城市規劃、工程項目規劃；建築設計 與結構設計；專案管理；室內裝飾；建築機械設計等。[2]
3.建築、結構設計與施工過程的視覺化計算：包括建築設計與結構設計的視 覺化計算；建築物、大型結構的風洞試驗的視覺化計算；結構有限元分析的視覺 化計算；施工過程模擬的視覺化計算等。[3]
4.建築、結構設計與施工的先期技術成果演示和驗證技術：包括大型的公共 建築專案或比較重要的建築(如車站、新機場、橋樑、港口、大壩、核電站等大型 工程)、城市規劃設計方案、城市交通佈局設計方案、建築物室內設計、佈置和裝 飾效果的先期演示、驗證；建築設計成果、結構設計成果的先期演示、驗證等。
[3]
5.建築機器人中的虛擬實境技術：包括表面修整機器人；隧道工程用機器人；
挖掘用機器人；組裝機器人；檢查用機器人；放射性混凝土切割機器人等。[3]
6.建築、結構藝術與虛擬實境技術。[3]
1.4.2 工程設計與電腦繪圖
工程人員常假設工程設計圖說係經層層審查通過，內容應正確無誤，但 Vaysburd(2004)引述法國和瑞士的調查報告指出，約有 37%的工程缺失或瑕疵是來 自設計不良[4]。因此有規模的承包商取得設計圖後的第一件事，就是對設計圖說 進行清圖工作，其目的在排除日後工作上可能遭遇的困難，也同時對業主因圖說 不明，內容衝突等會造成成本增加和工期延宕，進行索賠之準備。
舉國內大家較熟知的台灣高鐵為例，自從 2000 年引進 3D 技術迄今，對於 3D 技術的發展已趨純熟，應用也越來越廣泛，無論是在建築物外觀選擇、檢討 測量精度、GIS 資料庫建立或是媒體宣傳等，都有相當的成效。高鐵台中車站 S250
標自開工以來，便將 3D 技術應用在營建虛擬施工及工程介面之管理，而且是高 鐵六個新建車站中，唯一大量採用 3D 技術，虛擬施工的工地。利用事前在電腦 中模擬設計成品，能有效地解決設計盲點、檢討施工問題，並找出介面關鍵點，
使得施工及協調更為順暢。[5]
除台灣高鐵外，位於北京同時亦為 2008 年奧運主會場的”鳥巢”體育場，也是 現今使用大量電腦 3D 技術的工程代表作之一。由於”鳥巢”擁有目前世界上最複 雜的鋼結構造型，傳統 2D 圖式已無法滿足此工程之需求，因此”鳥巢”體育場使 用全 3D 的電腦繪圖技術，應用於建築及設計之大部分階段，同時施工過程中也 使用了大量的電腦監控與計算，用以控制各鋼架的位移量。[6]
1.4.3 SRC 的施工性與施工詳圖
SRC 構造樑柱配筋施工性不佳，為工地最困擾課題之一，為提昇施工性及確 保耐震性能，因此設計者於設計階段除考慮結構安全需求之強度、勁度與韌性 外，並應確實檢討施工之可行性，尤以 SRC 構造中較複雜處（如：樑柱接頭、
構材續接處）確實檢核鋼筋配置及混凝土施工之可行性，以避免設計出不合理或 難以施作的圖說；而施工廠商於施工前更應確實繪製鋼構施工詳圖(Shop Drawing) 及鋼筋施工大樣圖(Working Drawing)，若發現不合理或難以施作處應回饋給設計 者修正圖說，以免而影響耐震品質[7]。惟國內甚多的施工廠商並未落實施工前之 鋼筋施工大樣圖（如：樑柱接頭）繪製檢討工作，常發生鋼構及鋼筋組立後無法 施工，才回饋設計單位檢討修正圖說，如此往往會影響施工進度及品質，若能引 用營建虛擬施工技術，利用 3D 模型檢核設計圖，相信能有效解決上述問題。
1.4.4 相關研究
關於電腦虛擬實境的應用，有相當多的研究。就應用於電腦輔助教學方面，
交通大學土木系邱明祺[8]、陳奕銘[9]、范政富[10]曾以材料力學作為主題，架構
一虛擬材料實驗室，並藉由 Internet 的連結顯示教學主題的說明網頁，供遠端者 使用，達到虛擬教學的理想。虛擬實境技術的目的在於建立一個新的互動式使用 者介面，讓使用者可以置身在電腦模擬實際環境的空間中，好像真的置身在特定 的環境中。虛擬實境藉由令使用者有身歷其境的感覺與效果，加強使用者對該環 境中所呈現資訊的注意力、集中力與興趣，令人們可以有較佳的學習效果及成 效，對於輔助教學系統上有明顯的助益。
此外廖健羽[11]利用 VRML(Virtual Reality Modeling Language)技術製作出虛擬 建築物，同時結合資料庫系統與查詢功能，將傳統施工圖及數據資料整合至虛擬 建築中的各桿件內，進而達到快速流通與方便查詢的目的。
施政瑋[12]使用遙測技術結合虛擬實境，以模擬土石流的方式，配合土石流 防治工法之虛擬配置，建立動態展示，用以作為土石流防治方案及防治工法回饋 設計之重要參考依據。
呂明娟[13]利用虛擬實境中的 4D 模擬技術，應用在鋼結構工程之上，透過視 覺工具預先模擬時間與空間同時發展的細節，在工程施工前發現設計衝突點，並 加以管制，降低施工中設計變更的可能性，進而提高生產力。
蔡雅雯[14]以電腦模擬營建工程之作業程序，用以解決複雜作業流程以及資 源、人力配置問題，以期能有效管理營建作業流程，進而掌控其對工期成本影響，
提昇整個工程的生產及執行效率。
虛擬實境除了應用於土木營建方面之外，於其他領域皆有廣泛的應用，以國 外的例子而言，如 NASA 的 Virtual Wind Tunnel 虛擬風洞、飛行模擬機、British Aerospace Brough Lab.(1993)的虛擬汽車內部設計、Greenleaf Medical System 的虛 擬手部障礙診察系統、下腹部手術模擬等。娛樂方面，越來越多的電影使用虛擬 實境的技術，例如現在到處可見的 IMAX 電影院即為一例，而遊戲產業更是用到 了大量最新的電腦繪圖與虛擬技術。
虛擬實境的技術已逐漸普及，隨著電腦技術的飛躍成長與網際網路的發達，
相信未來虛擬實境的應用將會更深入到每個人的生活之中。