BIM技術(shù)在鋼筋平法識圖教學(xué)中的應(yīng)用探討

姜兆華，吳九江

(西南科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽 621010)

0 引言

我國建筑信息化的二次革命，是伴隨著CAD技術(shù)到BIM技術(shù)的發(fā)展歷程而產(chǎn)生的。BIM技術(shù)憑借其直觀性、可視化的特點，將借助現(xiàn)代化技術(shù)推動我國建筑行業(yè)實現(xiàn)從二維平面到三維模型的又一次歷史性變革[1]。

平法經(jīng)過土木建筑行業(yè)幾十年的檢驗，在國內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛認可。平法繪圖優(yōu)點是工作量少，可有效減少圖紙量。但是，如果遇到較為復(fù)雜的土木建筑時，簡單的二維圖紙就不能完全、準確地表達出三維建筑信息了。因此，在鋼筋工程施工圖中融入BIM技術(shù)，能夠清晰地呈現(xiàn)出一根根鋼筋的搭接方式，提高施工人員布置鋼筋的準確性，提高工作效率。

趙巖指出平法經(jīng)過幾十年的歷練，已經(jīng)在中國得到業(yè)界的廣泛認可，成為業(yè)界標準[2]。BIM技術(shù)以可視化三維模型的形式，形象、準確地指導(dǎo)施工過程，對于建筑行業(yè)有著重要意義。目前，建筑結(jié)構(gòu)施工圖采用平面整體表示方法，而實際建筑是三維的，因此學(xué)生識讀鋼筋平法時，要由抽象的二維圖紙想象出三維結(jié)構(gòu)模型，才能夠讀懂結(jié)構(gòu)施工圖。

1 高校鋼筋平法識圖教學(xué)現(xiàn)狀

高校土木專業(yè)學(xué)生很難直接參與工程施工，缺乏實踐經(jīng)驗，在課堂中無法聯(lián)想教師所展示的圖紙信息，無法實現(xiàn)空間構(gòu)建。在教學(xué)過程中，由于學(xué)生空間創(chuàng)造感不足，無法在大腦內(nèi)直接想象建筑空間形態(tài)，使教師很難進一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。不少學(xué)者指出，從抽象的二維圖紙中想象出三維模型，學(xué)生才能真正理解結(jié)構(gòu)施工圖。將BIM技術(shù)引入鋼筋平法課程教學(xué)中，可以幫助學(xué)生實現(xiàn)從抽象的二維平面施工圖到三維土木建筑模型的跨越，領(lǐng)會結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計意圖和施工要求。

當(dāng)前，BIM技術(shù)越來越受到重視，國內(nèi)高校近年來陸續(xù)開展了BIM技術(shù)的相關(guān)教學(xué)和科研。根據(jù)統(tǒng)計，目前清華大學(xué)、重慶大學(xué)、同濟大學(xué)等專業(yè)前沿高?？蒲泄ぷ骺蒲谐晒鄬ωS碩。但在教學(xué)層面，國內(nèi)各個高校教學(xué)水平存在巨大差異，雖然很多高校都開設(shè)了BIM導(dǎo)論及相關(guān)軟件的課程，但是教學(xué)整體是滯后于科研的。有些高校對BIM技術(shù)的推廣力度不夠，沒有將其引入鋼筋平法課程教學(xué)中?；谏鲜銮闆r，為提高學(xué)生鋼筋平法識圖能力，引入BIM技術(shù)并探討其在鋼筋平法課程中的應(yīng)用，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

2 BIM技術(shù)在鋼筋平法識圖教學(xué)中的應(yīng)用策略

2.1 補充平法識圖講義

鋼筋平法識圖課程具有較強的實踐性和專業(yè)性。該課程的很多教材內(nèi)容是按平法圖集的先后順序來安排及編寫的，雖然附帶了很多構(gòu)件的構(gòu)造圖，但沒有工程現(xiàn)場圖片對應(yīng)，學(xué)生往往無法理解。由于平法圖集抽象性較強，學(xué)生的結(jié)構(gòu)及鋼筋立體思維不強，加上對實際工程涉及較少，很難通過二維的施工圖紙想象三維空間結(jié)構(gòu)模型實物。由于識圖教材沒有繪制出相應(yīng)的三維實物圖，很多學(xué)生只能強行記住識圖規(guī)則，但在實際工作時無法運用。此外，該課程還具有較強的時效性，2011年出版了11G規(guī)范圖集，2016年又發(fā)行了新版本的16G規(guī)范圖集。由此可見，即使有合適的教材，也很有可能跟不上相關(guān)規(guī)則的更新發(fā)展。市場上缺乏與此課程教學(xué)內(nèi)容相一致的教材，即集相應(yīng)規(guī)范、工程圖紙、手算練習(xí)題于一身的教材。對此，我校除采用市面上出售的教材和《16G101》系列圖集外，還補充了鋼筋細節(jié)構(gòu)造三維講義。引用 BIM 技術(shù)建立鋼筋細節(jié)節(jié)點三維圖，以講義形式提前發(fā)給學(xué)生，能解決當(dāng)前教學(xué)中的一些問題。例如，教師可以選擇典型的梁構(gòu)件鋼筋建模，以補充講義的形式提供給學(xué)生。一方面，學(xué)生可以在上課前想象構(gòu)件三維形式，預(yù)習(xí)知識點。另一方面，可以在課后聯(lián)系教師所講授的知識點，進一步對比，反復(fù)想象。

2.2 完善課程設(shè)置

當(dāng)前的BIM技術(shù)相關(guān)課程在課程設(shè)置方面還存在很大的不足。低年級學(xué)生對BIM技術(shù)了解較少，高年級學(xué)生對BIM技術(shù)的興趣有所增加。學(xué)生開始接觸BIM技術(shù)的時間較晚，未對BIM技術(shù)形成系統(tǒng)概念，這樣不可避免地導(dǎo)致了在BIM技術(shù)教學(xué)過程中一次性教學(xué)內(nèi)容過多，學(xué)生難以全部吸收，教學(xué)質(zhì)量得不到保證。BIM技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)與本專業(yè)各科知識體系的融合，科學(xué)設(shè)置BIM技術(shù)課程的開設(shè)時間、教學(xué)內(nèi)容，合理銜接課程之間的聯(lián)系。合理開設(shè)BIM技術(shù)的基礎(chǔ)課程與實踐應(yīng)用課程，考慮各年級的實際情況，循序漸進地實施授課計劃。在大一、大二年級可以開設(shè)BIM概論、BIM建模技術(shù)等基礎(chǔ)課程作為必修課。在高年級時可以開設(shè)BIM虛擬建造、BIM建造管理、BIM平法識圖等BIM相關(guān)的具體課程，作為選修課程。

2.3 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的鋼筋平法識圖教學(xué)主要借助圖集、板書和 PPT實施，課程結(jié)構(gòu)以二維為主。遇到實例的鋼筋平面圖，學(xué)生頭腦中還是難以建立清晰的三維立體模型，學(xué)習(xí)起來比較困難。BIM技術(shù)在鋼筋平法識圖中的三維應(yīng)用，對于平法的識圖與鋼筋的計算具有重要的輔助作用。在課堂教學(xué)中，如果能夠運用BIM技術(shù)對構(gòu)件鋼筋進行簡單地三維建模，將大大提高學(xué)生對鋼筋平法的學(xué)習(xí)效率。只看平法圖紙對于初學(xué)者來說太過于抽象，教師可在課堂上通過BIM技術(shù)展示出revit建成的三維梁板柱鋼筋模型，構(gòu)造節(jié)點非常清晰，學(xué)生可以快速地將簡單清晰的鋼筋三維模型與抽象的二維平法圖紙相對應(yīng)，幫助他們從2D思維向3D思維轉(zhuǎn)換。優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，引入BIM技術(shù)，平法識圖以三維模型教學(xué)為主，二維平面教學(xué)為輔，促進學(xué)生提升空間結(jié)構(gòu)想象能力，進而提高教學(xué)效果。

例如，在板鋼筋教學(xué)過程中，通過BIM技術(shù)建立板鋼筋三維圖，結(jié)合三維圖講解板鋼筋錨固長度。首先判斷直錨還是彎錨，然后講解板支座負筋向上彎折長度，鋼筋水平距離梁中心線的長度，如板負筋長度=伸入端部支座長度+伸入跨內(nèi)的凈長+伸入跨內(nèi)彎折長度，結(jié)合三維圖講解伸入端部的支座長度、伸入跨內(nèi)的凈長和伸入跨內(nèi)的彎折長度分別對應(yīng)的鋼筋部分，最后給學(xué)生演示和講解板底部縱筋、板支座負筋和板的分布筋計算過程。對照鋼筋圖可以讓學(xué)生直觀、清晰地讀取鋼筋的空間分布、排列位置及形狀，更好地理解鋼筋平法圖集繪圖要求及規(guī)則，學(xué)生課后反饋表示非常容易看懂與理解，取得了良好的教學(xué)效果。

3 結(jié)語

實踐教學(xué)表明將BIM三維技術(shù)應(yīng)用于鋼筋平法課程教學(xué)中，可以顯著地提高學(xué)生識圖能力及學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的想象能力，是一種高效的教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。