BIM技術在建筑構造與制圖課堂教學中的應用

[摘 要] 通過分析建筑構造與制圖課程存在的問題，提出了在課程中引入BIM建模技術。通過Revit軟件生成的三維模型可以輕松實現剖分功能、生成立面圖功能，從而大大降低了學生識圖的難度。而且通過二維圖紙的繪制，加深了對圖紙的理解，從而提高了學生的識圖能力。

[關 鍵 詞] BIM；三維建模；識圖

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）19-0136-02

一、BIM概述

BIM 全稱為 Building Information Modeling，即建筑信息模型，是繼 CAD 之后，建筑領域的第二次革命，自提出以來已席卷工程建設行業，引發了史無前例的變革。BIM 模型是以三維數字技術為基礎，集成建筑工程項目相關信息的工程數據模型，不同于傳統意義的三維模型，不僅包含了完整的幾何信息，而且還包含了建筑生命周期中各階段的非幾何信息，如建筑構件的材料、重量、價格和工程進度等[1]。

2015年7月1日，住房和城鄉建設部發表了《推進建筑信息模應用指導意見》，要求到2020年末，特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握BIM與企業管理系統和其他信息技術一體化集成應用。相比于傳統的2D 圖紙，BIM 的三維可視化功能能夠為專業技術人員提供直觀的建筑模型，而且能夠輕松實現建筑的剖分功能，所見即所得，大大降低了工程圖紙的閱讀難度[2]。

二、建筑構造與制圖課程現狀

建筑構造與制圖課程主要培養學生的識圖與繪制二維圖紙能力，是提高學生的空間想象能力的課程。目前，國內高職院校土建類專業建筑構造與制圖課程的教學改革探索主要有以下兩類。一是建筑識圖制圖與建筑構造分兩個獨立體系授課。各部分知識系統性強，但學生繪圖時沒有考慮建筑構造知識的運用。而實際上建筑平面圖、立面圖、剖面圖，尤其是構造詳圖涉及大量的構造知識，分開講授導致制圖訓練與構造知識學習脫節。二是建筑識圖、制圖訓練與建筑構造知識整合學習，以識圖、制圖為主線，以某一個工程項目為教學載體。目前我院采用第二種教學方式。

但在教學過程中，該課程研究對象的抽象性一直是教學的難點。傳統的專業識圖部分教學是以二維平面圖形為基礎，老師引導學生共同識圖，由于學生缺少實踐經歷，加上三維空間想象沒建立起來，識圖過程比較困難，學生的學習興趣降低[3]。為了解決這一困難，傳統的教學經常使用圖片及模型來增強直觀性，但是圖片的三維觀察能力差，模型的制作數量和類型又有限，這在一定程度上影響了學習和練習的質量，迫切需要新的方法進行改革。

因此，隨著BIM技術的快速發展，若在建筑構造與制圖課堂教學中積極引入BIM三維建模技術，將給這門課程帶來新變化和新亮點。

三、三維建模技術在課程中的應用

建筑構造與制圖課程教學內容選取學生今后工作中經常接觸到的居住建筑、辦公建筑、工業廠房三大建筑類型，基礎形式從易到難：條形基礎或獨立基礎——樁基礎；結構形式從簡單到復雜：磚混結構——框架結構；屋頂形式從平屋頂——平坡結合——平屋頂；樓梯形式從住宅樓梯——公共建筑樓梯及電梯。教學內容整體遞進的過程，遵循從易到難的教學規律，利于學生的學習。每個學習項目結合實際工作過程，從施工圖識讀、繪制，到圖紙校對、審核，凸顯了學習過程和工作工程的一致性，具有鮮明的高職特色。下面以住宅樓為例，探討BIM三維建模技術在課程中的應用。

（一）教學內容

本教學內容是在完成投影理論知識、建筑施工圖理論知識的學習，在掌握CAD繪圖軟件操作的基礎上，進行住宅樓建筑施工圖的識讀與繪制。在授課過程中，引入學院BIM實訓中心的Revit軟件對建筑進行三維建模，如下圖所示。

（二）教學方法選擇與設計

采用講授法、演示法和練習法，具體如下：

講：通過教師講授，讓學生掌握住宅樓二維建筑施工圖（包括平面圖、立面圖、剖面圖）的形成過程，建筑施工圖包含的內容及建筑施工圖的繪制步驟。

演：通過CAD、天正建筑等繪圖軟件的演示，讓學生掌握繪制住宅樓施工圖繪圖的步驟和技巧。

練：學生進行住宅樓建筑施工圖的繪制，從而達到識讀的目的。

（三）教學過程

1.識讀與繪制住宅樓建筑平面圖

（1）建筑平面圖的形成

定義：假想用一水平面剖切平面，沿著房屋各層門、窗洞口處將房屋切開，移去剖切平面以上部分，向下投影所作的水平剖面圖，稱為建筑平面圖。利用Revit軟件的剖分功能輕松生成平面圖，如圖2所示。

（2）建筑平面圖的圖示內容及表示方法

對建筑平面圖進行分析，得出建筑平面圖的組成部分。即包括圖名、圖例、圖線；墻體、柱子；指北針；定位軸線；門窗、樓梯；房間尺寸、標高；尺寸標注、文字、剖切符號；臺階、散水等。

（3）建筑平面圖的有關規定和要求

重點分析圖例、圖線、定位軸線、編號、建筑圖例、門窗表及尺寸標注的要求。

（4）識讀與繪制住宅樓建筑平面圖

①住宅樓建筑平面圖圖示內容識讀

圖名、圖例；定位軸線及編號；散水、排水溝；門窗；標高。

②住宅樓建筑平面圖繪圖步驟

畫定位軸線；畫墻、柱的輪廓線；畫門窗洞和細部構造；加深圖線、標注尺寸等。

③通過CAD進行住宅樓建筑平面圖繪圖演示。

④住宅樓的建筑平面圖繪圖練習。

2.識讀與繪制住宅樓建筑立面圖

（1）建筑立面圖的形成

定義：是投影面平行于建筑物各個外墻面的正投影圖，如圖3所示。

（2）建筑立面圖的圖示內容及表示方法

建筑立面圖主要反映房屋的總高度、檐口及屋頂的形狀、門窗的形式與布置，室外臺階、雨篷等的形狀及位置。另外，還常用文字表明各部分的建筑材料及做法。

（3）建筑立面圖的有關規定和要求

重點分析定位軸線及編號、圖線、建筑圖例、標高、詳圖索引符號。

（4）識讀與住宅樓建筑立面圖

①住宅樓建筑立面圖圖示內容識讀

圖名、圖例；定位軸線及編號；門窗；標高；墻面裝飾。

②住宅樓建筑立面圖繪圖步驟

畫定位軸線和外輪廓線；畫窗、陽臺和門的外輪廓線；畫細部輪廓，標注尺寸及說明等。

③通過CAD進行住宅樓建筑平面圖繪圖演示。

④住宅樓的建筑立面圖繪圖練習。

3.識讀與繪制住宅樓建筑剖面圖

（1）建筑剖面圖的形成

假想用一個鉛垂剖切平面從上到下將房屋垂直地剖開，移去一部分，繪出剩余部分的正投影圖，稱為建筑剖面圖。利用Revit軟件的剖分功能輕松生成剖面圖，如圖4所示。

（2）建筑剖面圖的圖示內容及表示方法

用來表達建筑物內部垂直方向高度、樓層分層情況及簡要的結構形式和構造方式。它是建筑施工圖中不可缺少的重要圖樣之一。

（3）建筑剖面圖的有關規定和要求

重點分析定位軸線及編號、圖線、建筑圖例、尺寸標注、標高、剖切符號等。

（4）識讀與繪制住宅樓建筑剖面圖

①住宅樓建筑剖面圖圖示內容識讀

圖名、圖例；剖切位置及編號；房屋內部構造、結構形式；各部分豎向尺寸。

②住宅樓建筑剖面圖繪圖步驟

畫定位軸線和外輪廓線；畫窗、陽臺和門的外輪廓線；畫細部輪廓，標注尺寸及說明等。

③通過CAD進行住宅樓建筑剖面圖繪圖演示。

④住宅樓的建筑剖面圖繪圖練習。

四、課程實施效果總結

在建筑構造與制圖課程中引入BIM建模技術，可以輕松實現生成建筑物的平面圖、立面圖、剖面圖。使學生可以對照三維模型進行二維施工圖的識圖，從而增加了學生識圖的興趣，大大降低了工程圖紙的閱讀難度。而且通過二維圖紙的繪制，提高了學生的識圖水平。

參考文獻：

[1]賈宏.淺析BIM在國內設計行業的應用障礙及解決措施[J].四川建筑，2016（1）：35-37.

[2]陳小波，張建新.建筑信息化環境下財經類高校工程管理專業課程改革研究[J].高等建筑教育，2015（4）：17-21.

[3]馬小秋.REVIT軟件在建筑制圖課程中的應用[J].科技展望，2015（32）：184.