基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革實(shí)踐

楊光 謝敬林 江德明

摘 要 分析了BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)改革中存在的主要難點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)行BIM教學(xué)改革建設(shè)與探索為BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施打下良好基礎(chǔ)。在土木工程專業(yè)房建方向的建筑結(jié)構(gòu)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐中改革傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，采取團(tuán)隊(duì)協(xié)同方式突出專業(yè)理論知識(shí)與BIM技術(shù)軟件的結(jié)合應(yīng)用，取得了較好的改革效果，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量和實(shí)踐應(yīng)用能力得到較大的提升。

關(guān)鍵詞 BIM 土木工程 畢業(yè)設(shè)計(jì) 改革探索 實(shí)踐應(yīng)用能力

中圖分類號(hào)：G642.477? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.01.015

Abstract This paper analyzed the main difficulties existing in the graduation design reform based on BIM technology， building a good foundation for the implementation of BIM graduation design through the construction and exploration of BIM teaching reform. Reform the traditional pattern of graduation design in civil engineering major housing construction direction graduation design with BIM technology practice， has achieved good effect of the reform by adopt the mode of team collaboration which outstanding apply professional theory knowledge and application of BIM technology software， students' graduation design quality and practical application ability have improved obviously.

Keywords BIM; civil engineering; graduation design; reform exploration; practical application ability

0 引言

建筑信息化模型（BIM）的三維可視化、信息完備性、工作協(xié)同等革命性技術(shù)優(yōu)勢(shì)已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在土木建筑工程行業(yè)得到了越來(lái)越多的重視和應(yīng)用。[1]2016年住建部提出了《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，旨在“十三五”時(shí)期全面提高建筑土木業(yè)的信息化水平，給高校土建類BIM人才培養(yǎng)提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，但當(dāng)前我國(guó)高校BIM人才培養(yǎng)滯后于建筑數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。[2]

當(dāng)前高校BIM人才培養(yǎng)中，高職院校以就業(yè)為導(dǎo)向開(kāi)發(fā)了較多基于BIM技術(shù)的課程和專業(yè)，大多數(shù)本科院校則以講授BIM技術(shù)發(fā)展理論和培養(yǎng)BIM技術(shù)應(yīng)用能力為主要目的。[3]不少學(xué)者思考BIM技術(shù)給土建類本科專業(yè)人才培養(yǎng)帶來(lái)的變革影響，已經(jīng)在BIM入課、BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)進(jìn)行了實(shí)踐與探索。[4-5]傳統(tǒng)的土建類本科院校畢業(yè)設(shè)計(jì)存在很多的問(wèn)題，如選題重復(fù)率高、過(guò)程管理困難、跟不上現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展等，不少高校已緊跟BIM發(fā)展形勢(shì)引入BIM技術(shù)對(duì)土建類各專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行改革。[6]我校將土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)作為BIM教學(xué)改革的重要切入點(diǎn)，引入BIM技術(shù)對(duì)房建方向建筑結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改革和探索。

1 BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)改革存在的主要難點(diǎn)

（1）BIM師資力量短缺。BIM技術(shù)作為建筑領(lǐng)域近年來(lái)高速發(fā)展的新生事物，高校教師對(duì)BIM技術(shù)還處在學(xué)習(xí)和探索階段，教師BIM理論知識(shí)與軟件操作技能不熟練是制約人才培養(yǎng)的首要因素。多數(shù)從事BIM教學(xué)的教師都來(lái)自于學(xué)校對(duì)青年教師的內(nèi)部培養(yǎng)，只經(jīng)過(guò)BIM軟件操作的短期培訓(xùn)，對(duì)BIM核心理念和技術(shù)缺乏正確理解，沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)建筑全生命周期的BIM技術(shù)，不利于畢業(yè)設(shè)計(jì)改革順利開(kāi)展和設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。

（2）BIM課程體系未完善。在土木工程本科專業(yè)“大土木”教育的背景下，教學(xué)中普遍重視工程基礎(chǔ)理論知識(shí)和施工技術(shù)的教育教學(xué)，國(guó)內(nèi)多數(shù)本科高校的BIM教育還處在探索和初步應(yīng)用階段。BIM技術(shù)是一個(gè)基于建筑全壽命周期的體系，包括設(shè)計(jì)、建造和管理等各環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的專業(yè)協(xié)同軟件與之對(duì)應(yīng)，學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握此類技術(shù)有一定難度，加上學(xué)分和課時(shí)的限制，土木工程專業(yè)的BIM教學(xué)僅選擇性開(kāi)設(shè)少數(shù)課程來(lái)傳授學(xué)生BIM基礎(chǔ)知識(shí)和基本的BIM軟件建模技能。

（3）學(xué)生對(duì)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不足。相對(duì)于傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，將BIM技術(shù)引入畢業(yè)設(shè)計(jì)中缺少可借鑒的模式，花費(fèi)在BIM專業(yè)軟件學(xué)習(xí)的時(shí)間將成倍增加。由于學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)淺薄，BIM技術(shù)僅僅停留在模型基本建模操作方面，不少學(xué)生缺少主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，避重就輕思想嚴(yán)重，擔(dān)心在畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間內(nèi)完不成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，導(dǎo)致BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)改革初期學(xué)生參與積極性不高。

2 BIM教學(xué)改革建設(shè)與探索

（1）搭建BIM平臺(tái)，進(jìn)行BIM課程建設(shè)。BIM技術(shù)人才培養(yǎng)對(duì)教學(xué)的軟硬件資源要求較高，需要配套專用機(jī)房和配套軟件。我校利用中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目建設(shè)BIM實(shí)訓(xùn)室，成立教師BIM工作室，組建BIM技術(shù)入課的師資團(tuán)隊(duì)，為BIM人才培養(yǎng)建立了良好的教學(xué)基礎(chǔ)。

土木工程專業(yè)課程體系已基本建立成熟，為了對(duì)接BIM技術(shù)教育，對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂，BIM 課程體系中除了開(kāi)設(shè)1-2門單獨(dú)BIM特色課程外，主要集中在使用BIM技術(shù)深度融入當(dāng)前成熟的課程體系。獨(dú)立的BIM特色課程主要?jiǎng)t側(cè)重于教授學(xué)生學(xué)會(huì)精細(xì)化建模及模型與其他BIM軟件的簡(jiǎn)單協(xié)同應(yīng)用。

（2）重視教育培訓(xùn)，開(kāi)展校企合作。為了滿足BIM課程教學(xué)、BIM項(xiàng)目實(shí)踐的需要，需要培養(yǎng)BIM理論知識(shí)和應(yīng)用能力較強(qiáng)的教師隊(duì)伍。學(xué)院建立BIM專項(xiàng)培訓(xùn)資金，把BIM專業(yè)培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)請(qǐng)進(jìn)學(xué)校對(duì)教師進(jìn)行集中培訓(xùn)，同時(shí)鼓勵(lì)教師走出去，參加與BIM技術(shù)培訓(xùn)班和行業(yè)技術(shù)交流會(huì)，提高教師對(duì)BIM理論的認(rèn)識(shí)和技術(shù)的了解。

積極開(kāi)展與BIM技術(shù)公司及建筑企業(yè)的校企合作。與廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司合作開(kāi)展BIM技術(shù)合作交流，逐步提升教師對(duì)BIM教學(xué)和軟件操作應(yīng)用能力。與地方建筑企業(yè)共同開(kāi)展BIM項(xiàng)目合作，選派老師深入企業(yè)交流學(xué)習(xí)，企業(yè)為高校BIM團(tuán)隊(duì)提供項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)，也會(huì)派生產(chǎn)一線的工程師對(duì)BIM項(xiàng)目實(shí)踐進(jìn)行交流和指導(dǎo)，進(jìn)一步增強(qiáng)教師BIM實(shí)踐應(yīng)用能力。

（3）加強(qiáng)線上學(xué)習(xí)，組建BIM技術(shù)協(xié)會(huì)。充分利用學(xué)生不受時(shí)間、條件的束縛的網(wǎng)絡(luò)在線課堂學(xué)習(xí)BIM技術(shù)相關(guān)軟件操作，如云建筑APP、MOOC等，解決BIM教學(xué)課時(shí)不足和內(nèi)容不深入的問(wèn)題。

組建土木工程BIM技術(shù)協(xié)會(huì)，擴(kuò)大學(xué)生的參與面，吸引不同年級(jí)的學(xué)生參與其中，促使學(xué)生在日常的生活中自發(fā)的學(xué)習(xí)BIM應(yīng)用技術(shù)。在協(xié)會(huì)的組織下，學(xué)生自主開(kāi)展校內(nèi)外技術(shù)交流，提高BIM應(yīng)用技能，為BIM類的各項(xiàng)競(jìng)賽和實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?chǔ)備技術(shù)人才。

3 BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)探索實(shí)踐

3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的內(nèi)容和形式

土木工程專業(yè)建筑工程方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為房屋建筑的建筑、結(jié)構(gòu)與施工部分設(shè)計(jì)，并要求繪制施工圖、完成計(jì)算書(shū)。BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)內(nèi)容要滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱的基本要求并具備實(shí)施可行性，而且基于BIM的畢業(yè)設(shè)計(jì)要具有明確的成果目標(biāo)，重點(diǎn)突出BIM技術(shù)軟件在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

為使學(xué)生擺脫傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)單獨(dú)設(shè)計(jì)模式，分解BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和設(shè)計(jì)難度，成立由1名專業(yè)教師+1名企業(yè)專家作為指導(dǎo)教師，每3～5名學(xué)生為一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，采取團(tuán)隊(duì)協(xié)同方式，進(jìn)行基于實(shí)際項(xiàng)目的BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐。

3.2 BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐

（1）建筑設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制建筑土建部分的設(shè)計(jì)說(shuō)明（不包含裝飾裝修及水暖電工程）、各層平面圖、建筑立面圖、剖面圖、戶型圖等內(nèi)容。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不鼓勵(lì)學(xué)生直接套用建筑項(xiàng)目原設(shè)計(jì)文件，可對(duì)照專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)要求，利用CAD軟件對(duì)紙質(zhì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行還原和改造，完成建筑方案設(shè)計(jì)并添加建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑設(shè)計(jì)圖紙。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，繪制各層結(jié)構(gòu)模板圖并標(biāo)注主要構(gòu)件的截面尺寸及定位尺寸。采用BIM正向設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并利用自動(dòng)成圖系統(tǒng)軟件協(xié)助完成結(jié)構(gòu)施工圖的繪制，添加標(biāo)注，形成建筑結(jié)構(gòu)施工圖。

（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算。利用建筑結(jié)構(gòu)通用分析和設(shè)計(jì)軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)要求，整理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。

（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)制作PPT進(jìn)行成果匯報(bào)，由專業(yè)教師及企業(yè)專家組成答辯小組，根據(jù)學(xué)生各階段表現(xiàn)、評(píng)閱教師和指導(dǎo)教師對(duì)最終畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的意見(jiàn)以及現(xiàn)場(chǎng)答辯情況給出每位成員的最終分?jǐn)?shù)。

在整個(gè)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和開(kāi)展專業(yè)協(xié)作交流，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)和多種BIM軟件實(shí)現(xiàn)基于實(shí)際工程項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)，學(xué)生各方面的能力得到了充分的鍛煉，提高學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力。

3.3 依托BIM設(shè)計(jì)大賽完善BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)采取以賽促學(xué)的方式，除了完成畢業(yè)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容之外，還參加了2019年第五屆全國(guó)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽，對(duì)照BIM設(shè)計(jì)大賽評(píng)分要求進(jìn)行修改完善，進(jìn)一步提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在此次大賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)，四個(gè)團(tuán)隊(duì)（含獨(dú)立學(xué)院）共獲得全國(guó)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。通過(guò)比賽，學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用有了更加深入的理解，指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)積累了一定的指導(dǎo)和參賽實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，增進(jìn)了高校BIM技術(shù)應(yīng)用的溝通交流，為后續(xù)的BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)改革樹(shù)立了示范效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)引入BIM技術(shù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)改革，使得學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)與BIM軟件技術(shù)相結(jié)合，在探索中交流學(xué)習(xí)，學(xué)以致用，提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，訓(xùn)練和培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐技能。在今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，還將不斷加強(qiáng)學(xué)生的BIM技術(shù)能力訓(xùn)練，通過(guò)增加設(shè)計(jì)內(nèi)容深度、跨專業(yè)協(xié)同等，以畢業(yè)設(shè)計(jì)成果為導(dǎo)向，參加BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽為質(zhì)量檢驗(yàn)，全面提高學(xué)生的BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐能力。

*通訊作者：楊光

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