BIM技術(shù)在平法識(shí)圖課程中的應(yīng)用

王小華 劉 捷 鄭 非

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430415)

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡(jiǎn)稱。如果說(shuō)CAD取代手繪是建筑業(yè)第一次變革，那么BIM取代CAD就是建筑業(yè)的第二次革命，該技術(shù)對(duì)建筑行業(yè)帶來(lái)的變革早已被社會(huì)所認(rèn)可[1]。很多建筑施工項(xiàng)目在方案設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)都使用了BIM技術(shù)進(jìn)行施工項(xiàng)目的全過(guò)程運(yùn)營(yíng)管理[2-4]。高職院校的建筑類專業(yè)是培養(yǎng)建筑施工企業(yè)一線專業(yè)技術(shù)管理型人才的基地，必須要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)和潮流，根據(jù)社會(huì)發(fā)展對(duì)專業(yè)技術(shù)人才的需求調(diào)整課程設(shè)置、深化課程改革，以適應(yīng)建筑企業(yè)對(duì)人才的需求。將BIM技術(shù)融入到建筑類課程教學(xué)中，必將使學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到顯著提升，使教學(xué)改革產(chǎn)生質(zhì)的飛躍[5-6]。

1 平法識(shí)圖課程教學(xué)難點(diǎn)

平法識(shí)圖課程是建筑類專業(yè)的一門(mén)必修專業(yè)基礎(chǔ)課程。平法表達(dá)形式概括起來(lái)，就是把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和配筋等，按照平面整體表示法制圖規(guī)則，整體直接表達(dá)在各類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)平面布置圖上，再與標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖相配合，即構(gòu)成一套新型完整的結(jié)構(gòu)施工圖。平法設(shè)計(jì)具有許多優(yōu)勢(shì)，如圖紙的厚度減少、圖紙的層次清晰、圖紙的節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一等。

在教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)平法圖集中柱、梁、板、基礎(chǔ)、樓梯等構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖的理解存在很大的問(wèn)題，如學(xué)生看不懂結(jié)構(gòu)圖紙或者不能準(zhǔn)確理解圖紙所傳達(dá)的鋼筋構(gòu)造信息，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法順利完成后續(xù)的課程任務(wù)，像預(yù)算類課程需要進(jìn)行鋼筋算量，施工類課程中需要進(jìn)行鋼筋下料、鋼筋綁扎等，而準(zhǔn)確識(shí)讀平法圖紙是開(kāi)展上述實(shí)訓(xùn)任務(wù)的前提。

2 基于BIM技術(shù)的平法識(shí)圖課程教學(xué)改革

為了解決學(xué)生識(shí)圖難、讀懂鋼筋構(gòu)造難的問(wèn)題，嘗試將BIM技術(shù)引入到平法識(shí)圖課程中，借助鋼筋三維可視模型讓學(xué)生將平法圖集中構(gòu)件的平法標(biāo)注符號(hào)在模型中找到對(duì)應(yīng)的鋼筋，讓學(xué)生直觀地看到不同符號(hào)代表鋼筋不同的排布方式。目前，在平法識(shí)圖課程教學(xué)過(guò)程中引入的BIM軟件有廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件以及鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件。

2.1 在平法識(shí)圖課程中引入廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件

廣聯(lián)達(dá)土建計(jì)量平臺(tái)通過(guò)在軟件中對(duì)基礎(chǔ)、柱、梁、剪力墻、板、樓梯的外形尺寸及鋼筋信息進(jìn)行設(shè)置，然后根據(jù)CAD圖紙?jiān)诿恳粋€(gè)樓層建立BIM三維模型，并在軟件中內(nèi)置16G101平法圖集及鋼筋工程量計(jì)算規(guī)則，模型創(chuàng)建完成后匯總計(jì)算可得出各構(gòu)件的土建及鋼筋工程量，根據(jù)需要可以調(diào)用任意樓層任意構(gòu)件的鋼筋工程量，并可以查看各構(gòu)件的鋼筋三維。借助鋼筋三維模型，可以向?qū)W生們講解平法圖集中不同符號(hào)代表鋼筋的不同構(gòu)造方式，以及平法圖集中基礎(chǔ)、柱、墻、梁、板等構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖在三維模型中鋼筋是怎樣排布的，對(duì)學(xué)生理解各構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖有較好的效果。圖1為廣聯(lián)達(dá)土建計(jì)量平臺(tái)中框架柱、框架梁的鋼筋三維模型。通過(guò)對(duì)三維模型的縮放及旋轉(zhuǎn)，各構(gòu)件的鋼筋構(gòu)造清晰明了。

圖1 廣聯(lián)達(dá)土建計(jì)量平臺(tái)鋼筋三維模型

2.2 在平法識(shí)圖課程中引入鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件

鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件是在軟件中已經(jīng)內(nèi)置了基礎(chǔ)、柱、墻、梁、板各構(gòu)件不同的鋼筋構(gòu)造三維模型，模型中不同類型、不同部位的鋼筋采用不同的顏色，教師可以根據(jù)教學(xué)需要直接調(diào)用不同的模型用于講解制圖規(guī)則和鋼筋構(gòu)造。由于BIM模型中不同位置鋼筋使用了不同的顏色，因此學(xué)生識(shí)圖過(guò)程中非常容易辨認(rèn)不同位置的鋼筋，并將不同部位的鋼筋與圖集中相應(yīng)的符號(hào)對(duì)應(yīng)起來(lái)，加深了學(xué)生對(duì)鋼筋構(gòu)造的理解，有效地提高了課堂效率。下面以框架梁的鋼筋三維模型為例介紹鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件在平法識(shí)圖課程中的應(yīng)用。

如圖2中，框架梁的左支座負(fù)筋為2C20+2C18/2C18，2C20為紫紅色字體，對(duì)應(yīng)框架梁模型中上部外側(cè)的兩根紫紅色通長(zhǎng)鋼筋，2C18用淺藍(lán)色字體，對(duì)應(yīng)框架梁模型中上部中間的兩根淺藍(lán)色非通長(zhǎng)鋼筋，斜杠后面的2C18采用綠色字體，對(duì)應(yīng)框架梁模型中上部第二排的兩根綠色非通長(zhǎng)鋼筋。中間支座右側(cè)標(biāo)注鋼筋為6C20 4/2，在三維模型中間支座處有兩排鋼筋，第一排4根平行排布，其中兩根通長(zhǎng)筋在外側(cè)，非通長(zhǎng)筋在中間，第二排2根非通長(zhǎng)筋也是平行排布，長(zhǎng)度短于第一排中間的兩根非通長(zhǎng)筋。在16G101-1平法圖集的第84頁(yè)說(shuō)明了第一排支座負(fù)筋伸出支座邊的長(zhǎng)度為ln/3，第二排支座負(fù)筋伸出支座邊的長(zhǎng)度為ln/4。根據(jù)平法圖集的說(shuō)明及框架梁的三維模型，直觀地展示了鋼筋的位置及長(zhǎng)度關(guān)系，支座負(fù)筋的三維視圖如圖3所示。

圖2 框架梁的平法注寫(xiě)及相應(yīng)的三維模型

圖3 框架梁中間支座負(fù)筋三維模型示意圖

借助三維模型完成平法識(shí)圖后，學(xué)生繼續(xù)在BIM識(shí)圖軟件中進(jìn)行識(shí)圖練習(xí)訓(xùn)練，檢測(cè)學(xué)生對(duì)平法制圖規(guī)則及鋼筋構(gòu)造的掌握程度。從提交的練習(xí)結(jié)果來(lái)看，借助BIM三維模型講授平法知識(shí)與傳統(tǒng)的課堂講解相比較，不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生的平法知識(shí)測(cè)試成績(jī)有了明顯的提升。

3 兩種BIM軟件應(yīng)用于平法識(shí)圖課程的優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.1 廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

利用廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件可以定義不同構(gòu)件的鋼筋信息，如縱筋、箍筋的規(guī)格型號(hào)均可以進(jìn)行定義，創(chuàng)建完模型后經(jīng)過(guò)匯總計(jì)算均可查看鋼筋的三維模型，不同建筑、不同構(gòu)件以及同一構(gòu)件的不同節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的鋼筋三維都能在模型創(chuàng)建完成之后查看到。例如梁有基礎(chǔ)梁、樓層框架梁、屋面框架梁、懸挑梁等，可以根據(jù)工程的不同創(chuàng)建出不同的模型，進(jìn)而查看出基礎(chǔ)梁的鋼筋三維、樓層框架梁的鋼筋三維、屋面框架梁的鋼筋三維、懸挑梁的鋼筋三維，各種梁的鋼筋構(gòu)造有何不同之處都能夠在軟件中比較出來(lái)。但廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件中查看到的鋼筋三維模型中鋼筋無(wú)論縱筋、箍筋還是其他鋼筋都是同一個(gè)顏色，對(duì)于初學(xué)者、自學(xué)者學(xué)習(xí)平法識(shí)圖還是有一定的難度。

3.2 鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件中，由于不同部位不同類型的鋼筋采用不同的顏色表示，對(duì)于初學(xué)者學(xué)習(xí)平法識(shí)圖很便捷，學(xué)生很快能看出什么是縱筋、什么是箍筋，梁的通長(zhǎng)筋在哪里，支座負(fù)筋是什么，梁的原位標(biāo)注中支座負(fù)筋標(biāo)注信息是包含了上部通長(zhǎng)筋和支座負(fù)筋在內(nèi)的總鋼筋根數(shù)。因此在后續(xù)計(jì)算支座負(fù)筋根數(shù)時(shí)需要扣減通長(zhǎng)筋的根數(shù)。鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件中，除了鋼筋識(shí)讀模塊，還有鋼筋計(jì)算、鋼筋節(jié)點(diǎn)、練習(xí)模塊、實(shí)訓(xùn)考核等模塊(見(jiàn)圖4)，方便學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行平法識(shí)圖及鋼筋的計(jì)算訓(xùn)練，還能夠進(jìn)行考核，讓教學(xué)更便捷。在練習(xí)過(guò)程中還能夠直接點(diǎn)擊鏈接快速看到16G101平法圖集的相關(guān)內(nèi)容，把圖集與模型快速關(guān)聯(lián)起來(lái)，有助于學(xué)生建立平法標(biāo)注中不同符號(hào)與模型的聯(lián)系，進(jìn)而做到理解鋼筋的構(gòu)造。但鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件中基礎(chǔ)、柱、墻、梁、板等構(gòu)件的鋼筋三維構(gòu)造沒(méi)有包含各構(gòu)件的各種構(gòu)造，教學(xué)過(guò)程中存在一定的局限性。比如梁的計(jì)算只有框架梁和非框架梁的計(jì)算案例，缺乏懸挑梁的計(jì)算案例；基礎(chǔ)識(shí)圖模塊缺乏非對(duì)稱獨(dú)立基礎(chǔ)鋼筋的計(jì)算案例；板構(gòu)件識(shí)圖缺少跨板受力筋的三維模型；樓梯的計(jì)算案例只有AT型樓梯，其他類型的樓梯并未涉及。對(duì)于進(jìn)階學(xué)習(xí)者想學(xué)習(xí)更復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)構(gòu)造存在一定的局限性。

圖4 鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件不同模塊示意圖

4 小結(jié)

通過(guò)在平法識(shí)圖課程中嘗試應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件、鋼筋平法計(jì)算與仿真實(shí)訓(xùn)軟件，借助BIM技術(shù)可視性的特點(diǎn)，有效地解決了學(xué)生識(shí)圖難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)與專業(yè)課程的有效融合。通過(guò)分析比較兩種BIM軟件在平法識(shí)圖課程教學(xué)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)和局限性，為今后BIM技術(shù)在教學(xué)中的深度融合打下了良好的基礎(chǔ)。后續(xù)的課程改革將進(jìn)一步取長(zhǎng)補(bǔ)短，在初期識(shí)圖階段，可利用鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件不同鋼筋標(biāo)識(shí)不同的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)習(xí)者輕松理解平法制圖規(guī)則；在進(jìn)階學(xué)習(xí)階段，可結(jié)合廣聯(lián)達(dá)計(jì)量軟件強(qiáng)大的建模功能，為學(xué)習(xí)者掌握各類構(gòu)件不同的鋼筋節(jié)點(diǎn)構(gòu)造提供不同的三維模型。借助BIM技術(shù)改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，將以往抽象、枯燥的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變借助計(jì)算機(jī)展示、生動(dòng)立體為主的學(xué)習(xí)模式，教學(xué)變得更高效，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到顯著提升。