3ds Max和鋼筋微縮骨架在平法識圖課程中的應(yīng)用

張鵬歌 常婷婷 萬樂頂 秦灃革

摘? ?要：學(xué)生在學(xué)習(xí)平法識圖課程時(shí)，對鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋認(rèn)識不清楚，而平法圖集中的詳圖比較抽象，學(xué)生也難以理解。以平法識圖和實(shí)訓(xùn)課程為基礎(chǔ)，建立鋼筋混凝土3ds Max動態(tài)模型和鋼筋微縮骨架實(shí)物模型，通過動態(tài)模型和鋼筋微縮骨架，將構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋及構(gòu)造做法清晰的展現(xiàn)出來。軟件和實(shí)物模型清晰、直觀，是對平法圖集的有效補(bǔ)充，為學(xué)生將來學(xué)習(xí)平法識圖課程降低了難度。

關(guān)鍵詞：平法識圖? 3ds Max軟件模型? 鋼筋微縮骨架? 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：TU204-4;G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（a）-0189-02

“平法”指的是《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》的簡稱，它是一種設(shè)計(jì)成果的表達(dá)方式。采用平法之后， 設(shè)計(jì)中的一般構(gòu)造要求及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求均采用圖集中的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖， 有利于施工人員與管理人員查找和記憶， 一個(gè)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員可以掌握圖集中大量的信息， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)化， 同時(shí)也能便于統(tǒng)一管理。

但是學(xué)生在學(xué)習(xí)平法過程中存在以下問題：1）缺乏合理的教材，2）教學(xué)理念與方法較為陳舊，3）理論與實(shí)踐相分離[1]。進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)平法缺乏興趣與動力、理解較難、識圖效率較低、專業(yè)實(shí)踐技能的系統(tǒng)化培養(yǎng)不足、嚴(yán)重缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)效果差強(qiáng)人意，極大地影響了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和崗位工作能力[2]。

黃秉章把AutoCAD 繪圖軟件與平法識圖教學(xué)兩者相融合，將兩門課程融會貫通，促使學(xué)生投入更多的學(xué)習(xí)精力在平法識圖課程之上[3]。張愛華將廣聯(lián)達(dá)BIM技術(shù)引入了《平法識圖與鋼筋算量》課程教學(xué)中，提高了學(xué)生們的手工算量能力[4]。方偉國將BIM技術(shù)引入平法識圖及鋼筋計(jì)算課程教學(xué)方面進(jìn)行合理化運(yùn)用，為學(xué)生的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)也做了全面化的鋪墊，培養(yǎng)了學(xué)生平法識圖及鋼筋計(jì)算知識學(xué)習(xí)的思維邏輯能力，對解決諸多的實(shí)際性教學(xué)的問題具有深遠(yuǎn)的意義[5]。

本課題組運(yùn)用“四步漸進(jìn)法”的教學(xué)方法，即運(yùn)用“平法識圖課程、平法識圖實(shí)訓(xùn)、3ds Max軟件建模、鋼筋微縮骨架模型制作”為一體的教學(xué)方法以此來掌握16G101系列平法知識。

1? 四步漸進(jìn)法法創(chuàng)新教學(xué)思路

四步法漸進(jìn)法教學(xué)，緊抓以學(xué)生為中心的理念，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源與現(xiàn)代化軟件技術(shù)，來解決平法識圖課程中遇到的難題，將抽象單調(diào)的識圖課程立體化、直觀化，增加了學(xué)習(xí)的趣味性與延展性，同時(shí)可以幫助學(xué)習(xí)其他土建相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。

第一步：學(xué)生探究學(xué)習(xí)平法課程。與施工單位聯(lián)系，以實(shí)際工程的平法圖紙為任務(wù)進(jìn)行探究，學(xué)生進(jìn)行平法圖集的探索與學(xué)習(xí)。教師提供慕課、建筑云課以及平法三維圖紙等學(xué)習(xí)資料，供學(xué)生自學(xué)研究。教師進(jìn)行最后的歸納與點(diǎn)評，并利用翻轉(zhuǎn)校園軟件進(jìn)行測試，及時(shí)把握學(xué)生自學(xué)程度并進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。

第二步：平法識圖實(shí)訓(xùn)。平法識圖實(shí)訓(xùn)主要是學(xué)生進(jìn)行平法圖紙的抄繪與鋼筋長度的計(jì)算。首先下發(fā)實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，學(xué)生分組練習(xí)，任務(wù)書規(guī)定了相應(yīng)的環(huán)境類別，抗震等級，鋼筋與混凝土的級別等信息;其次是抄繪平法圖紙，在繪圖過程中增強(qiáng)識圖能力;最后選取圖紙中的一根梁、柱進(jìn)行鋼筋長度和箍筋根數(shù)的計(jì)算，這是對平法識圖能力的進(jìn)一步延伸，通過讀——繪——算，綜合提高學(xué)生的識圖水平。

第三步：3ds Max軟件建模。在第二步中已經(jīng)計(jì)算出梁、柱鋼筋的長度、箍筋根數(shù)等參數(shù)信息，學(xué)生結(jié)合梁柱尺寸可以利用3ds Max建模，將二維圖形三維化、可視化，并進(jìn)一步生成動態(tài)模型，可以清晰展示梁柱內(nèi)的構(gòu)造做法。

第四步：制作鋼筋微縮骨架。以4～6人為一組分組制作，結(jié)合第二步中的鋼筋長度與第三步中的軟件模型，將電子模型實(shí)物化，選取適當(dāng)?shù)谋壤s小模型，用鍍鋅鐵絲將分段的鋼筋進(jìn)行綁扎，制成鋼筋微縮骨架，最后進(jìn)行成果的展示與改進(jìn)，提高了學(xué)生的動手能力與實(shí)踐能力。

四步漸進(jìn)法是不同教學(xué)階段的分步提高與逐步延伸，每個(gè)步驟之間可以相互滲透、相互聯(lián)系。重點(diǎn)在學(xué)生自己動手制作與動手，讓學(xué)生動起來、學(xué)起來、教與學(xué)的過程豐富起來，充分調(diào)動可以利用的資源。

2? 四步法創(chuàng)新教學(xué)案例

下面以梁平法圖的一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)為例，介紹3dmax軟件和鋼筋微縮骨架模型在平法識圖課程學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

（1）學(xué)生探究學(xué)習(xí)。布置探究任務(wù)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)自主探究學(xué)習(xí)，了解并熟練掌握梁平法識圖的制圖規(guī)則與構(gòu)造詳圖。圖1為給學(xué)生探究的梁平法圖。

（2）平法識圖實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)任務(wù)書中環(huán)境類別為二a環(huán)境，一級抗震，采用C30混凝土，柱截面尺寸b、h均為600mm。根據(jù)任務(wù)書中條件，可算得梁內(nèi)鋼筋長度。表1為按照圖1計(jì)算的梁內(nèi)所有鋼筋長度，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)的計(jì)算書中應(yīng)詳細(xì)體現(xiàn)計(jì)算過程。

（3）3ds Max軟件建模。

三維模型的制作流程：①利用“創(chuàng)建”工具中“標(biāo)準(zhǔn)基本體”創(chuàng)建長方體表示為梁、柱。②利用“修改器”工具修改契合實(shí)際需要的長方體長寬高的參數(shù)。③創(chuàng)建圓柱體表示為鋼筋并修改其所需參數(shù)、創(chuàng)建圓柱體并利用“彎曲”命令將圓柱體彎曲成符合規(guī)范要求的彎鉤。④利用“移動”、“旋轉(zhuǎn)”、“對齊”命令命令使將創(chuàng)建好的鋼筋移動到長方體中合適的位置。⑤利用“陣列”、“復(fù)制”命令并選擇合適的“增量”及“數(shù)量”將鋼筋合適地分布在長方體中。⑥打開“渲染”中“精簡材質(zhì)編輯器”并修改合適的參數(shù)使其達(dá)到真實(shí)的觀看效果。

動畫模型的制作流程：①用“創(chuàng)建”工具中的“圖形”，“樣條線”畫直線并添加文字標(biāo)注以表達(dá)混凝土、各部位鋼筋的信息。②打開動畫控制欄中的“時(shí)間配置”，設(shè)置速度及時(shí)間長度，點(diǎn)擊“自動”按鈕，啟動“切換自動關(guān)鍵點(diǎn)模式”，向一個(gè)方向輸入所需移動的水平距離。③拖動軌跡欄中的時(shí)間軸到適合的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，再向相反的方向輸入同樣的水平距離，以此會自動形成該部分的關(guān)鍵點(diǎn)。④鋼筋同混凝土的動畫步驟一致，移動距離可不同，再次點(diǎn)擊“自動”按鈕，關(guān)閉“切換自動關(guān)鍵點(diǎn)模式”，拖動時(shí)間軸，最終呈現(xiàn)出動畫效果。圖2為最終制作好鋼筋混凝土的動畫模型。

（4）鋼筋微縮骨架模型制作。

鋼筋微縮骨架制作方法與步驟：①購買所需物品（鋼筋規(guī)格、8～22號鍍鋅鐵絲、鉗子、手套、尺子、筆紙等）。②根據(jù)已知的鋼筋長度，選取合適的比例縮小鋼筋長度和箍筋間距。③用尺子量出各部位所需要鋼筋的長度并用鉗子進(jìn)行裁剪。④通過觀察三維模型的空間構(gòu)造，使用鉗子按照要求將鋼筋折成大致形狀，用鍍鋅鐵絲將分段的鋼筋進(jìn)行綁扎。圖3為最終完成的鋼筋微縮骨架。

3? 結(jié)論

（1）使用3ds Max軟件進(jìn)行鋼筋骨架建模，一方面考驗(yàn)學(xué)生識圖能力。讓學(xué)生看圖集畫三維立體圖，更好地鍛煉學(xué)生由二維轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的想象能力，對三維世界的感知，提高學(xué)生的發(fā)散性思維;另一方面學(xué)生們充分了解到了鋼筋混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不再對鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)感到陌生。

（2）制作鋼筋微縮骨架模型，使平法當(dāng)中的理論知識轉(zhuǎn)化成為實(shí)踐知識，提高了學(xué)生們的動手能力，拓展了學(xué)生們的知識面。對鋼筋混凝土的實(shí)際操作流程的了解程度也有了很大的提高。

（3）通過使用3ds Max軟件制作鋼筋混凝土動態(tài)三維模型及制作鋼筋微縮骨架模型與平法識圖課程的相結(jié)合，更好地展示出了鋼筋混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及制作流程。增強(qiáng)了同學(xué)們對學(xué)習(xí)平法這門課程的興趣，使同學(xué)們對平法的學(xué)習(xí)不再感到枯燥無趣，且愈發(fā)愛學(xué)習(xí)這門課程。提高學(xué)生們的崗位能力，對日后學(xué)生們的就業(yè)、擇業(yè)的競爭力也有所增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王鵬，王煥芳，趙利芬.《平法識圖》實(shí)踐教學(xué)課程研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（6）：197-198.

[2] 彭燕.基于能力本位的《混凝土平法標(biāo)注與識圖》課程“三位一體”教學(xué)模式的研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2019（16）：428.

[3] 黃秉章.計(jì)算機(jī)建筑圖紙繪制與平法識圖教學(xué)的融合[J].廣西物理，2017，38（4）：33-36.

[4] 張愛環(huán)，李忠艷.廣聯(lián)達(dá)BIM技術(shù)在《平法識圖與鋼筋計(jì)算》課程教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（25）：174.

[5] 方偉國.基BIM技術(shù)的平法識圖與鋼筋計(jì)算課程教學(xué)研究[J].吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（10）：135-136.