Tekla應(yīng)用在裝配式混凝土識(shí)圖教學(xué)中的實(shí)踐與探索

安娜 華均

為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2016〕71號(hào)）、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部委《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》（建標(biāo)規(guī)〔2020〕8號(hào)）和《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（建市〔2020〕60號(hào)）精神，2021年9月2日，湖北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳等部門(mén)發(fā)布了鄂建文〔2021〕34號(hào)《湖北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳等部門(mén)關(guān)于推動(dòng)新型建筑工業(yè)化與智能建造發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，其中重點(diǎn)工作一方面是大力發(fā)展裝配式建筑。另一方面是推進(jìn)建筑信息模型（BIM）全過(guò)程應(yīng)用。

政策要求我們積極將BIM技術(shù)與裝配化混凝土結(jié)合，這是裝配化混凝土BIM深化設(shè)計(jì)的要求，也是教育領(lǐng)域裝配化混凝土教學(xué)模式升級(jí)的要求。最近推出的裝配化1+X考試、裝配化BIM國(guó)賽也對(duì)裝配化混凝土教學(xué)提出了更高的要求。裝配化混凝土識(shí)圖是裝配化混凝土BIM應(yīng)用的重要支點(diǎn)，如何有效地利用現(xiàn)有資源，建構(gòu)科學(xué)的裝配化混凝土識(shí)圖與實(shí)訓(xùn)BIM教學(xué)模式有著十分重要的意義。

一、目前裝配化混凝土識(shí)圖教學(xué)的主要問(wèn)題

（1）裝配化混凝土二維圖集量巨大，學(xué)習(xí)難度大，目前二維模式不利于直觀展示裝配化混凝土的鋼筋。目前常用的裝配化混凝土圖集有：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)示例（剪力墻結(jié)構(gòu)）15J939-1；裝配式混凝土結(jié)構(gòu)表示方法及示例（剪力墻結(jié)構(gòu)）15G107-1；預(yù)制混凝土剪力墻外墻板15G365-1等9本。如此大量圖集，并且內(nèi)容復(fù)雜，如果單純地在教室理論講解，采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式教學(xué)組織與教學(xué)設(shè)計(jì)單一，學(xué)生難以從整體上掌握裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造知識(shí)，教師日常教學(xué)工作開(kāi)展非常吃力，難以取得預(yù)期的教學(xué)效果。

（2）裝配化混凝土實(shí)訓(xùn)軟件側(cè)重游戲，屬于“請(qǐng)你看”模式。

市場(chǎng)上，裝配化混凝土實(shí)訓(xùn)軟件均采用互動(dòng)游戲方式，進(jìn)行識(shí)圖教學(xué)，且訓(xùn)練僅限于固定板塊，老師組織教學(xué)的自由度低。常見(jiàn)的如新之筑、e筑、三好等軟件。

以目前市場(chǎng)占有率很高的新之筑為例，僅能在9本圖集中選擇4本圖集，且每本圖集僅提供一至兩個(gè)構(gòu)件進(jìn)行反復(fù)實(shí)訓(xùn)，訓(xùn)練完成以后雖然能掌握基本的構(gòu)造，但不利于學(xué)生舉一反三，活學(xué)活用。

二、裝配化混凝土BIM建模軟件的選擇

裝配化混凝土BIM建模軟件很多，我們可以分為三大類別：

一是基于Revit的國(guó)產(chǎn)插件，Revit本身有一定的裝配化混凝土建模功能，國(guó)內(nèi)一些公司基于此平臺(tái)開(kāi)發(fā)出符合國(guó)產(chǎn)規(guī)范的插件，能更迅速地建模。如：BEEPC、鴻業(yè)魔方2019。

二是獨(dú)立的國(guó)外軟件，如Planbar、Tekla。Planbar中包含了建筑、工程、預(yù)制等模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制構(gòu)件全流程、一體化的設(shè)計(jì)。Tekla在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用與鋼結(jié)構(gòu)深化領(lǐng)域，但也有預(yù)制混凝土深化設(shè)計(jì)模塊。

三是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的軟件，如PKPM-PC，ZDPC。 PKPM-PC是中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所研發(fā)的工程管理軟件。ZDPC是基于浙江大學(xué)博士生團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)知名建筑設(shè)計(jì)院專家自主研發(fā)底層引擎上開(kāi)發(fā)的PC深化設(shè)計(jì)軟件。

上述軟件中我們選擇了深化軟件TeklaStructures，從學(xué)習(xí)者的角度出發(fā)，與主流的Revit相比，因?yàn)樗邆湟韵聝?yōu)點(diǎn)：

對(duì)電腦配置要求低。Tekla2020軟件應(yīng)用電腦配置要求如下表1：

表1 兩種不同軟件應(yīng)用對(duì)電腦配置要求對(duì)比表

建模自由度高。Tekla2020軟件對(duì)建筑模型處理實(shí)現(xiàn)的功能如下表2：

表2 兩種不同軟件應(yīng)用對(duì)建筑模型處理實(shí)現(xiàn)功能對(duì)比表

三、基于BIM 技術(shù)的裝配化混凝土識(shí)圖課程教學(xué)新模式——“我來(lái)做”模式

針對(duì)現(xiàn)有混凝土識(shí)圖教學(xué)中存在的難點(diǎn)問(wèn)題，利用BIM技術(shù)強(qiáng)大的三維建模功能，提出結(jié)合BIM 技術(shù)的全新裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)教學(xué)模式。在教學(xué)中引入BIM技術(shù)，將復(fù)雜抽象的裝配化混凝土圖集變得形象易懂，讓學(xué)生對(duì)裝配化混凝土圖集相關(guān)知識(shí)得到更好的理解。學(xué)生也通過(guò)建立相應(yīng)的裝配化混凝土圖集的節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件的BIM模型，更好的掌握BIM技術(shù)，具備初步深化設(shè)計(jì)的能力。

我校采用Tekla后，教學(xué)總學(xué)時(shí)與傳統(tǒng)教學(xué)方法接近，機(jī)房也不需要升級(jí)。理論講述時(shí)間縮短，建模實(shí)訓(xùn)周期會(huì)被拉長(zhǎng)，但學(xué)生在自己動(dòng)手建立鋼筋BIM模型的過(guò)程中，深入理解了圖集。同時(shí)具備了一定的深化設(shè)計(jì)能力。由“請(qǐng)你看”模式轉(zhuǎn)化為“我來(lái)做”模式。一般來(lái)說(shuō)使用Tekla進(jìn)行建模的流程如下：

（1）按照建筑圖進(jìn)行建筑翻模。即根據(jù)裝配式混凝土現(xiàn)有的二維設(shè)計(jì)施工圖,采用BIM技術(shù)建立建筑三維模型。讓學(xué)生學(xué)會(huì)采用TEKLA軟件， 進(jìn)行構(gòu)件中的梁、板、柱以及墻體的建模工作。

（2）進(jìn)行可視化的PC拆分設(shè)計(jì)。將整個(gè)建筑BIM模型進(jìn)行拆分的重點(diǎn)是依據(jù)規(guī)范合理拆分，構(gòu)件數(shù)量統(tǒng)計(jì)，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，構(gòu)件面積或體積的統(tǒng)計(jì)。可以將構(gòu)件分類并統(tǒng)計(jì)數(shù)量，如：現(xiàn)澆墻體、填充墻體、現(xiàn)澆樓板、預(yù)制疊合板、疊合板現(xiàn)澆層、預(yù)制樓梯、現(xiàn)澆帶、預(yù)制剪力墻等。

（3）完成PC構(gòu)件參數(shù)、裝配率的統(tǒng)計(jì)后，確保合乎規(guī)范要求，再進(jìn)行PC二次深化。PC二次深化主要是依據(jù)規(guī)范配置構(gòu)件鋼筋。

經(jīng)過(guò)改革后的課堂教學(xué)取得了相應(yīng)的成果。我校在由中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)、中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心聯(lián)合舉辦的全國(guó)裝配式建筑職業(yè)技能競(jìng)賽深化設(shè)計(jì)賽項(xiàng)中，獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)。

四、TEKLA軟件的教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

以疊合板DBS1-67-3620-31的教學(xué)過(guò)程為例, 結(jié)合TEKLA軟件的裝配式混凝土的教學(xué)模式如下:

（1）在線預(yù)習(xí)：在線發(fā)布《桁架鋼筋混凝土疊合板（60mm厚底板）》15G366-1圖集DBS1-67-3620-31相關(guān)圖片，施工現(xiàn)場(chǎng)圖片；鼓勵(lì)學(xué)生討論，回答預(yù)習(xí)問(wèn)題。

（2）課堂老師講解圖集：使用預(yù)先做好的3D模型，對(duì)應(yīng)二維圖集講解①鋼筋、②鋼筋、③鋼筋、桁架的位置、尺寸等參數(shù)。

（3）老師示范TEKLA建模程序，學(xué)生學(xué)習(xí)：建立樓板→切割邊角→布置①鋼筋→布置②鋼筋→布置③鋼筋→布置桁架。

（4）學(xué)生課后練習(xí)：使用與DBS1-67-3620-31非常類似的DBS1-67-3624-21作為練習(xí)題，讓學(xué)生課后練習(xí)，并發(fā)布引導(dǎo)視頻，便于學(xué)生反復(fù)觀看、練習(xí)，有利于最終掌握并理解圖集。

裝配式混凝土與TEKLA軟件結(jié)合探索新型識(shí)圖教學(xué)模式，有助于學(xué)生識(shí)讀現(xiàn)行的裝配式混凝土規(guī)范圖集,培養(yǎng)動(dòng)手能力和空間想象力積累相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)。幫助學(xué)生掌握裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。因此，不斷改進(jìn)和完善新型教學(xué)模式,有利于培養(yǎng)裝配式混凝土的應(yīng)用性專業(yè)人才。