工程造價(jià)專業(yè)工程結(jié)構(gòu)教學(xué)中魯班軟件的利用

劉水 唐姝 鐘亞雯

【摘要】工程結(jié)構(gòu)課程是工程造價(jià)專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，但知識(shí)難度較大，涉及知識(shí)點(diǎn)多，尤其是其構(gòu)造細(xì)節(jié)繁瑣邏輯性不強(qiáng)、抽象性高，傳統(tǒng)的教學(xué)手段嚴(yán)重制約該課程教學(xué)效果。為此在教學(xué)中引入了魯班鋼筋三維算量軟件，借此軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)整體或單體構(gòu)件的外觀形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造細(xì)節(jié)及鋼筋布置進(jìn)行多角度展現(xiàn)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，輔助學(xué)生在掌握工程結(jié)構(gòu)計(jì)算原理重點(diǎn)知識(shí)的同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造知識(shí)的掌握，并激發(fā)學(xué)生對(duì)工程結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】工程造價(jià)? 工程結(jié)構(gòu)? 混凝土? 三維算量? 鋼筋

【中圖分類號(hào)】TP319;TU723.3? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】2095-3089（2020）30-0003-02

工程結(jié)構(gòu)課程是工程造價(jià)專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)于工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，全面掌握工程結(jié)構(gòu)其理論和計(jì)算方法等諸多知識(shí)點(diǎn)，存在著較大的難度。工程造價(jià)培養(yǎng)的目標(biāo)是熟練掌握工程技術(shù)知識(shí)和造價(jià)理論，從事工程造價(jià)方面的高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才，要求學(xué)生具有寬廣的知識(shí)面和很強(qiáng)的識(shí)圖能力及規(guī)范意識(shí)。因此，必須對(duì)現(xiàn)行授課內(nèi)容進(jìn)行合理優(yōu)化，才能適應(yīng)工程造價(jià)專業(yè)知識(shí)所需要。對(duì)于枯燥的理論分析及計(jì)算，教學(xué)手段如果僅靠工程照片、視頻動(dòng)畫等媒體的二維PPT課堂講授，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也達(dá)不到好的教學(xué)效果。

一、依據(jù)造價(jià)專業(yè)目標(biāo)，確定教學(xué)要求

工程造價(jià)專業(yè)是培養(yǎng)扎實(shí)的高等教育文化理論基礎(chǔ)，掌握土木工程及相關(guān)工程技術(shù)知識(shí)及與國(guó)內(nèi)、國(guó)際工程造價(jià)（管理）相關(guān)的管理、經(jīng)濟(jì)和法律等基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)組成的系統(tǒng)的、開(kāi)放性的知識(shí)結(jié)構(gòu)，具有工程建設(shè)項(xiàng)目投資決策和全過(guò)程各階段工程造價(jià)管理能力，全面獲得工程師基本訓(xùn)練，同時(shí)具備較強(qiáng)的專業(yè)綜合素質(zhì)與能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神，具備健康的身心素質(zhì)和良好的社會(huì)適應(yīng)能力，能夠在國(guó)內(nèi)外土木工程及其它工程領(lǐng)域從事建設(shè)工程全過(guò)程和全面工程造價(jià)（管理）工作的高素質(zhì)、應(yīng)用型人才。

工程造價(jià)專業(yè)的核心能力即是工程造價(jià)的各種計(jì)算，其專業(yè)特點(diǎn)傾重于經(jīng)濟(jì)和管理。對(duì)造價(jià)專業(yè)的學(xué)生，工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目的主要是能夠熟練準(zhǔn)確閱讀建筑結(jié)構(gòu)施工圖，識(shí)讀結(jié)構(gòu)圖時(shí)學(xué)生能基本分析和理解整體和局部結(jié)構(gòu)所表達(dá)內(nèi)容，通過(guò)查閱相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)能獲悉相應(yīng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，為后續(xù)的工程施工、工程造價(jià)計(jì)量計(jì)價(jià)等多門課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

二、透徹課程特點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

工程結(jié)構(gòu)課程是對(duì)先行學(xué)習(xí)的建筑制圖、房屋構(gòu)造、建筑材料、建筑力學(xué)等多門課程的綜合、應(yīng)用和提升，其實(shí)踐性很強(qiáng)，其基本理論及計(jì)算原理基本來(lái)源于眾多實(shí)驗(yàn)以及對(duì)廣泛工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)及整理從而形成規(guī)范。而且同時(shí)基于實(shí)踐的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程不間斷地又依據(jù)最新研究成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正更新版本。目前工程造價(jià)使用的工程結(jié)構(gòu)教材大多數(shù)都是把鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等簡(jiǎn)單組合在一起，沒(méi)有體現(xiàn)工程造價(jià)專業(yè)使用結(jié)構(gòu)教材的特點(diǎn)，教材內(nèi)容整合急需進(jìn)行。工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生的識(shí)讀施工圖是其核心能力之一，尤其是“平法”結(jié)構(gòu)圖的閱讀，記憶量大，邏輯性雜，學(xué)生對(duì)工程的構(gòu)造知識(shí)欠深度，對(duì)宏觀制圖規(guī)則掌握到位，但對(duì)細(xì)節(jié)構(gòu)造要求不甚了解或知之不詳。特別是施工完成過(guò)程沒(méi)有工程現(xiàn)場(chǎng)的切身經(jīng)歷，在學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)課程中，最乏味的就是很多的構(gòu)造措施方面的細(xì)節(jié)。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)對(duì)整個(gè)工程結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造有了較清楚地認(rèn)識(shí)后，再結(jié)合制圖規(guī)則去識(shí)讀結(jié)構(gòu)施工圖會(huì)取得較好的效果。當(dāng)然由于課時(shí)的限制，結(jié)構(gòu)課程其他偏重于設(shè)計(jì)計(jì)算如受扭構(gòu)件計(jì)算、框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算等可以酌情刪減，就不論述。

三、魯班鋼筋三維算量軟件輔助工程結(jié)構(gòu)教學(xué)的方法

1.魯班鋼筋三維算量的特點(diǎn)

魯班大師（鋼筋）為基于國(guó)家規(guī)范和平法標(biāo)準(zhǔn)圖集，采用CAD轉(zhuǎn)化建模，繪圖建模，輔以表格輸入等多種方式，整體考慮構(gòu)件之間的扣減關(guān)系，解決造價(jià)工程師在招投標(biāo)、施工過(guò)程鋼筋工程量控制和結(jié)算階段鋼筋工程量的計(jì)算問(wèn)題。軟件自動(dòng)考慮構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)和扣減，用戶只需要完成繪圖即可實(shí)現(xiàn)鋼筋量計(jì)算，內(nèi)置計(jì)算規(guī)則并可修改，強(qiáng)大的鋼筋三維顯示，使得計(jì)算過(guò)程有據(jù)可依，便于查看和控制。魯班鋼筋軟件內(nèi)置了現(xiàn)行的鋼筋相關(guān)的規(guī)范，對(duì)于不熟悉鋼筋計(jì)算的預(yù)算人員來(lái)說(shuō)非常有用，可以通過(guò)軟件更直觀地學(xué)習(xí)規(guī)范，可以直接調(diào)整規(guī)范設(shè)置，適應(yīng)各類工程情況，而且利用三維顯示，可以輕松檢查模型的正確性和計(jì)算結(jié)果正確性。

2.利用魯班鋼筋三維算量軟件對(duì)工程結(jié)構(gòu)整體理解

目前工程結(jié)構(gòu)教材主要按照力學(xué)構(gòu)件“拉、壓、彎、剪”等基本構(gòu)件學(xué)習(xí)。這樣把實(shí)際工程中整體的結(jié)構(gòu)人為地簡(jiǎn)單地抽出來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)基本構(gòu)件計(jì)算掌握較好，但對(duì)建構(gòu)的全體受力特征、變形特點(diǎn)、荷載的作用效應(yīng)理解難度較高，學(xué)生能理解單體構(gòu)件但理解不了全結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵和相互之間的關(guān)系。而魯班鋼筋三維算量軟件利用其3D技術(shù)可以有效解決整體與局部的關(guān)系，利用軟件創(chuàng)建出三維模型（如圖1所示），可以從不同角度清晰觀察理解工程結(jié)構(gòu)全體的關(guān)系，教學(xué)中，學(xué)生獲得整體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，清晰相互構(gòu)件組成。學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，明確整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的傳力路徑后，對(duì)單個(gè)構(gòu)件的受力的理解及計(jì)算就更為明確。這對(duì)課程的教學(xué)有了很大的促進(jìn)、幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中擁有一個(gè)從宏觀到局部的分析理解過(guò)程。軟件的使用也讓學(xué)生不再對(duì)結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)及構(gòu)件關(guān)系感到抽象。也能更好理解單個(gè)構(gòu)件的作用，并有興趣對(duì)單構(gòu)件的計(jì)算原理進(jìn)行理解和學(xué)習(xí)，也能拓展到結(jié)構(gòu)相應(yīng)規(guī)范的學(xué)習(xí)使用，從而達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理重點(diǎn)知識(shí)的理解和掌握。

如圖示整體結(jié)構(gòu)左邊第二層KL3（3A）梁，按照?qǐng)D紙配筋情況如圖2所示，可以教授學(xué)生計(jì)算該梁的承載力，也可利用其他對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)軟件演示計(jì)算該配筋的過(guò)程，這樣就可以更實(shí)際地讓學(xué)生掌握受彎構(gòu)件計(jì)算的原理及應(yīng)用方法，不再感覺(jué)到枯燥抽象乏味。

3.利用魯班鋼筋三維算量軟件對(duì)結(jié)構(gòu)部位的細(xì)部構(gòu)造特征的學(xué)習(xí)

工程結(jié)構(gòu)很難學(xué)的部分混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋的配置，單個(gè)構(gòu)件的計(jì)算要求設(shè)計(jì)出鋼筋的數(shù)量、大小和放置方式甚至鋼筋的準(zhǔn)確數(shù)量，對(duì)于遍布復(fù)雜鋼筋的結(jié)構(gòu)整體而言，工程造價(jià)專業(yè)靠手工計(jì)算和繪制，其效率和準(zhǔn)確率是低的。老師授課時(shí)要講清楚鋼筋的數(shù)量、布置、特征等也很有難度，最后學(xué)生還是無(wú)法想象出鋼筋實(shí)際布置的方式及鋼筋在空間的樣式，這樣對(duì)構(gòu)造措施很多就逐漸淡化甚至不學(xué)放棄，這不利于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)及工作的進(jìn)一步發(fā)展。 由于借助魯班鋼筋三維算量軟件對(duì)構(gòu)件有可以多個(gè)角度進(jìn)行觀察顯示，同時(shí)選擇顯示的不同參數(shù)，能夠讓工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)了配筋計(jì)算的原理，更加理解熟悉配置鋼筋的構(gòu)造措施。而且可以輕松檢查模型的正確性和計(jì)算結(jié)果正確性。

同樣例子框架梁KL3（2A）所示能夠空間顯示其鋼筋的配置及布置方式如圖3所示，而且可以利用軟件進(jìn)一步準(zhǔn)確確定鋼筋的種類形式及數(shù)量如圖4所示，兩圖相結(jié)合學(xué)習(xí)使用，學(xué)生就能在頭腦中清楚勾繪出受彎構(gòu)件梁鋼筋的準(zhǔn)確構(gòu)造細(xì)節(jié)。對(duì)于后續(xù)施工技術(shù)及鋼筋算量等方面的知識(shí)學(xué)習(xí)會(huì)有很好的奠基作用，同樣道理也能夠幫助很好地掌握諸如變截面處等復(fù)雜部位鋼筋的處理細(xì)節(jié)，這就幫助學(xué)生從宏觀再到細(xì)節(jié)都能夠?qū)︿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的理解有比較好的效果。如此也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)鋼筋細(xì)部構(gòu)造措施的興趣，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的教學(xué)也能起一定的推動(dòng)作用。

4.魯班鋼筋三維算量軟件應(yīng)用于輔助教學(xué)效果

筆者先前傳統(tǒng)的教學(xué)方式導(dǎo)致部分學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣，也害怕該課程學(xué)習(xí)。而在引入魯班軟件輔助教學(xué)后，連續(xù)三年的學(xué)生評(píng)教綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，工程結(jié)構(gòu)課程平均成績(jī)提高較為明顯。個(gè)人工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)水平有了大幅度的提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力增加同時(shí)減輕了老師的教學(xué)壓力，真正實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

其次，提高學(xué)生學(xué)習(xí)工程結(jié)構(gòu)的趣味性，學(xué)習(xí)中不再全是枯燥的力學(xué)原理、實(shí)驗(yàn)假設(shè)、繁復(fù)的公式，而是結(jié)構(gòu)的搭建、工程結(jié)構(gòu)整體完成后工程總體成就感。跟隨老師也掀起了學(xué)習(xí)三維軟件的熱潮，再加上結(jié)構(gòu)原理的理解，學(xué)生有了身臨其境的感覺(jué)，學(xué)習(xí)興趣大增，提高了造價(jià)專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。

最后，學(xué)生時(shí)時(shí)帶著興趣及動(dòng)力去學(xué)習(xí)工程結(jié)構(gòu)，再結(jié)合魯班軟件展示的軟件三維圖，反過(guò)來(lái)對(duì)軟件的操作探索也要求學(xué)生必須加深掌握結(jié)構(gòu)計(jì)算值參數(shù)的含義、鋼筋的布置方式、構(gòu)造要求，從而進(jìn)一步促使學(xué)生有效理解軟件生成的明細(xì)表中準(zhǔn)確材料數(shù)量、結(jié)構(gòu)性質(zhì)等多種數(shù)據(jù)及參數(shù)的意義。加深對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

四、教學(xué)思考與建議

新技術(shù)不斷推陳出新，教師尤其是中老年教師應(yīng)該主動(dòng)學(xué)習(xí)新技術(shù)來(lái)適應(yīng)新的教學(xué)要求，學(xué)校也應(yīng)鼓勵(lì)教師到企業(yè)去學(xué)習(xí)鍛煉提高，把理論的知識(shí)變成實(shí)際的應(yīng)用知識(shí)，在授課中結(jié)合實(shí)踐教學(xué)讓學(xué)生感覺(jué)學(xué)到的東西有價(jià)值，符合社會(huì)實(shí)際，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣。

現(xiàn)在國(guó)家大力推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，但是在學(xué)校里面由于多方面因素，推進(jìn)并不理想，尤其是與其專業(yè)能配套的教材缺乏，嚴(yán)重制約了工程造價(jià)人才培養(yǎng)效率。工程造價(jià)行業(yè)在社會(huì)廣泛應(yīng)用經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其軟件計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較全面，但如何在教學(xué)中利用它們并逐步使用好這些軟件有待進(jìn)一步實(shí)踐，比如利用軟件輔助教學(xué)中的課堂內(nèi)計(jì)算原理與仿真展示講解的時(shí)間比例控制就有待探索。

工程造價(jià)專業(yè)辦學(xué)時(shí)間不長(zhǎng)，如何讓學(xué)生有興趣、有耐心地學(xué)習(xí)好工程結(jié)構(gòu)是一個(gè)永恒的有意義的課題，畢竟只會(huì)讀圖的工程人員也不是工程造價(jià)專業(yè)培養(yǎng)人才的終極目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

劉水（1973-），男，四川儀隴人，工學(xué)碩士，主要從事房屋與橋梁結(jié)構(gòu)研究。