基于BIM技術的建筑結構畢業設計改革實踐

楊光 謝敬林 江德明

摘 要 分析了BIM畢業設計改革中存在的主要難點，通過進行BIM教學改革建設與探索為BIM畢業設計實施打下良好基礎。在土木工程專業房建方向的建筑結構BIM畢業設計實踐中改革傳統畢業設計模式，采取團隊協同方式突出專業理論知識與BIM技術軟件的結合應用，取得了較好的改革效果，學生畢業設計質量和實踐應用能力得到較大的提升。

關鍵詞 BIM 土木工程 畢業設計 改革探索 實踐應用能力

中圖分類號：G642.477? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.01.015

Abstract This paper analyzed the main difficulties existing in the graduation design reform based on BIM technology， building a good foundation for the implementation of BIM graduation design through the construction and exploration of BIM teaching reform. Reform the traditional pattern of graduation design in civil engineering major housing construction direction graduation design with BIM technology practice， has achieved good effect of the reform by adopt the mode of team collaboration which outstanding apply professional theory knowledge and application of BIM technology software， students' graduation design quality and practical application ability have improved obviously.

Keywords BIM; civil engineering; graduation design; reform exploration; practical application ability

0 引言

建筑信息化模型（BIM）的三維可視化、信息完備性、工作協同等革命性技術優勢已成為建筑業發展的必然趨勢，在土木建筑工程行業得到了越來越多的重視和應用。[1]2016年住建部提出了《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，旨在“十三五”時期全面提高建筑土木業的信息化水平，給高校土建類BIM人才培養提供了新的機遇和挑戰，但當前我國高校BIM人才培養滯后于建筑數字技術應用的發展。[2]

當前高校BIM人才培養中，高職院校以就業為導向開發了較多基于BIM技術的課程和專業，大多數本科院校則以講授BIM技術發展理論和培養BIM技術應用能力為主要目的。[3]不少學者思考BIM技術給土建類本科專業人才培養帶來的變革影響，已經在BIM入課、BIM畢業設計等環節進行了實踐與探索。[4-5]傳統的土建類本科院校畢業設計存在很多的問題，如選題重復率高、過程管理困難、跟不上現代信息化技術的發展等，不少高校已緊跟BIM發展形勢引入BIM技術對土建類各專業的畢業設計進行改革。[6]我校將土木工程專業的畢業設計作為BIM教學改革的重要切入點，引入BIM技術對房建方向建筑結構畢業設計進行了改革和探索。

1 BIM畢業設計改革存在的主要難點

（1）BIM師資力量短缺。BIM技術作為建筑領域近年來高速發展的新生事物，高校教師對BIM技術還處在學習和探索階段，教師BIM理論知識與軟件操作技能不熟練是制約人才培養的首要因素。多數從事BIM教學的教師都來自于學校對青年教師的內部培養，只經過BIM軟件操作的短期培訓，對BIM核心理念和技術缺乏正確理解，沒有系統學習建筑全生命周期的BIM技術，不利于畢業設計改革順利開展和設計質量的提高。

（2）BIM課程體系未完善。在土木工程本科專業“大土木”教育的背景下，教學中普遍重視工程基礎理論知識和施工技術的教育教學，國內多數本科高校的BIM教育還處在探索和初步應用階段。BIM技術是一個基于建筑全壽命周期的體系，包括設計、建造和管理等各環節都有相應的專業協同軟件與之對應，學生學習和掌握此類技術有一定難度，加上學分和課時的限制，土木工程專業的BIM教學僅選擇性開設少數課程來傳授學生BIM基礎知識和基本的BIM軟件建模技能。

（3）學生對BIM畢業設計認識不足。相對于傳統畢業設計任務，將BIM技術引入畢業設計中缺少可借鑒的模式，花費在BIM專業軟件學習的時間將成倍增加。由于學生對BIM技術的認識淺薄，BIM技術僅僅停留在模型基本建模操作方面，不少學生缺少主動學習的意識，避重就輕思想嚴重，擔心在畢業設計規定時間內完不成畢業設計任務，導致BIM畢業設計改革初期學生參與積極性不高。

2 BIM教學改革建設與探索

（1）搭建BIM平臺，進行BIM課程建設。BIM技術人才培養對教學的軟硬件資源要求較高，需要配套專用機房和配套軟件。我校利用中央財政支持地方高校發展專項資金項目建設BIM實訓室，成立教師BIM工作室，組建BIM技術入課的師資團隊，為BIM人才培養建立了良好的教學基礎。

土木工程專業課程體系已基本建立成熟，為了對接BIM技術教育，對人才培養方案進行了修訂，BIM 課程體系中除了開設1-2門單獨BIM特色課程外，主要集中在使用BIM技術深度融入當前成熟的課程體系。獨立的BIM特色課程主要則側重于教授學生學會精細化建模及模型與其他BIM軟件的簡單協同應用。

（2）重視教育培訓，開展校企合作。為了滿足BIM課程教學、BIM項目實踐的需要，需要培養BIM理論知識和應用能力較強的教師隊伍。學院建立BIM專項培訓資金，把BIM專業培訓團隊請進學校對教師進行集中培訓，同時鼓勵教師走出去，參加與BIM技術培訓班和行業技術交流會，提高教師對BIM理論的認識和技術的了解。

積極開展與BIM技術公司及建筑企業的校企合作。與廣聯達科技股份有限公司合作開展BIM技術合作交流，逐步提升教師對BIM教學和軟件操作應用能力。與地方建筑企業共同開展BIM項目合作，選派老師深入企業交流學習，企業為高校BIM團隊提供項目實踐機會，也會派生產一線的工程師對BIM項目實踐進行交流和指導，進一步增強教師BIM實踐應用能力。

（3）加強線上學習，組建BIM技術協會。充分利用學生不受時間、條件的束縛的網絡在線課堂學習BIM技術相關軟件操作，如云建筑APP、MOOC等，解決BIM教學課時不足和內容不深入的問題。

組建土木工程BIM技術協會，擴大學生的參與面，吸引不同年級的學生參與其中，促使學生在日常的生活中自發的學習BIM應用技術。在協會的組織下，學生自主開展校內外技術交流，提高BIM應用技能，為BIM類的各項競賽和實踐項目儲備技術人才。

3 BIM畢業設計探索實踐

3.1 設計任務書的內容和形式

土木工程專業建筑工程方向的畢業設計內容為房屋建筑的建筑、結構與施工部分設計，并要求繪制施工圖、完成計算書。BIM畢業設計任務書內容要滿足畢業設計教學大綱的基本要求并具備實施可行性，而且基于BIM的畢業設計要具有明確的成果目標，重點突出BIM技術軟件在畢業設計中的應用。

為使學生擺脫傳統的畢業設計單獨設計模式，分解BIM畢業設計指導和設計難度，成立由1名專業教師+1名企業專家作為指導教師，每3～5名學生為一個項目設計團隊，采取團隊協同方式，進行基于實際項目的BIM畢業設計實踐。

3.2 BIM畢業設計實踐

（1）建筑設計。根據設計要求編制建筑土建部分的設計說明（不包含裝飾裝修及水暖電工程）、各層平面圖、建筑立面圖、剖面圖、戶型圖等內容。在畢業設計中，不鼓勵學生直接套用建筑項目原設計文件，可對照專業基礎理論知識和設計要求，利用CAD軟件對紙質設計圖紙進行還原和改造，完成建筑方案設計并添加建筑設計說明，形成具有自主知識產權的建筑設計圖紙。

（2）結構設計。根據建筑方案進行結構布置，繪制各層結構模板圖并標注主要構件的截面尺寸及定位尺寸。采用BIM正向設計系統軟件建立結構計算模型，并利用自動成圖系統軟件協助完成結構施工圖的繪制，添加標注，形成建筑結構施工圖。

（3）結構計算。利用建筑結構通用分析和設計軟件對建筑結構進行計算分析。按照建筑結構設計行業要求，整理結構設計計算內容，形成畢業設計計算書。

（4）畢業設計答辯。BIM畢業設計團隊制作PPT進行成果匯報，由專業教師及企業專家組成答辯小組，根據學生各階段表現、評閱教師和指導教師對最終畢業設計成果的意見以及現場答辯情況給出每位成員的最終分數。

在整個BIM畢業設計期間，指導教師引導學生自主學習和開展專業協作交流，設計團隊綜合運用專業理論知識和多種BIM軟件實現基于實際工程項目的BIM設計，學生各方面的能力得到了充分的鍛煉，提高學生解決工程問題的能力。

3.3 依托BIM設計大賽完善BIM畢業設計

畢業設計采取以賽促學的方式，除了完成畢業設計基本內容之外，還參加了2019年第五屆全國BIM畢業設計大賽，對照BIM設計大賽評分要求進行修改完善，進一步提高畢業設計質量。BIM畢業設計團隊在此次大賽中取得了優異的成績，四個團隊（含獨立學院）共獲得全國特等獎1項、一等獎2項，三等獎1項。通過比賽，學生對BIM技術的應用有了更加深入的理解，指導教師團隊積累了一定的指導和參賽實踐經驗，增進了高校BIM技術應用的溝通交流，為后續的BIM畢業設計改革樹立了示范效應。

4 結語

通過引入BIM技術進行畢業設計改革，使得學生專業理論知識與BIM軟件技術相結合，在探索中交流學習，學以致用，提高了畢業設計質量，訓練和培養了學生的實踐技能。在今后的畢業設計中，還將不斷加強學生的BIM技術能力訓練，通過增加設計內容深度、跨專業協同等，以畢業設計成果為導向，參加BIM畢業設計大賽為質量檢驗，全面提高學生的BIM技術應用實踐能力。

*通訊作者：楊光

參考文獻

[1] 賀建，柳素娉，宋鏈，胡浩.BIM技術背景下土木工程專業課程改革[J].科技風，2019（07）：38.

[2] 朱德良，陳恒毅.應用技術型大學土建專業BIM實踐教學探索與思考[J].武夷學院學報，2017.36（03）：106-109.

[3] 趙彬，肖芎.基于BIM的高職院校專門技術人才培養研究[J].高等建筑教育，2016.25（06）：64-67.

[4] 楊博，金仁和.BIM技術在土木工程畢業設計中的應用——以廣東石油化工學院為例[J].科教導刊（下旬），2017（10）：62-64.

[5] 梁騰飛，程英鴿.BIM技術在土木工程專業實踐教學中的應用[J].科技經濟導刊，2019.27（06）：143-144，154.

[6] 錢萍萍.BIM在土建類畢業設計中的應用現狀分析[J].科教導刊（中旬刊），2018（04）：65-66.