BIM技術(shù)在鋼筋平法識(shí)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(yáng) 621010)

0 引言

我國(guó)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(diǎn)，將借助現(xiàn)代化技術(shù)推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)實(shí)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(guò)土木建筑行業(yè)幾十年的檢驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。平法繪圖優(yōu)點(diǎn)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(shí)，簡(jiǎn)單的二維圖紙就不能完全、準(zhǔn)確地表達(dá)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(zhǔn)確性，提高工作效率。

趙巖指出平法經(jīng)過(guò)幾十年的歷練，已經(jīng)在中國(guó)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)[2]。BIM技術(shù)以可視化三維模型的形式，形象、準(zhǔn)確地指導(dǎo)施工過(guò)程，對(duì)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(shí)際建筑是三維的，因此學(xué)生識(shí)讀鋼筋平法時(shí)，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(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在課堂中無(wú)法聯(lián)想教師所展示的圖紙信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間構(gòu)建。在教學(xué)過(guò)程中，由于學(xué)生空間創(chuàng)造感不足，無(wú)法在大腦內(nèi)直接想象建筑空間形態(tài)，使教師很難進(jìn)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(shí)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(huì)結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)意圖和施工要求。

當(dāng)前，BIM技術(shù)越來(lái)越受到重視，國(guó)內(nèi)高校近年來(lái)陸續(xù)開(kāi)展了BIM技術(shù)的相關(guān)教學(xué)和科研。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前清華大學(xué)、重慶大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等專業(yè)前沿高校科研工作科研成果相對(duì)豐碩。但在教學(xué)層面，國(guó)內(nèi)各個(gè)高校教學(xué)水平存在巨大差異，雖然很多高校都開(kāi)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(duì)BIM技術(shù)的推廣力度不夠，沒(méi)有將其引入鋼筋平法課程教學(xué)中。基于上述情況，為提高學(xué)生鋼筋平法識(shí)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(shí)圖教學(xué)中的應(yīng)用策略

2.1 補(bǔ)充平法識(shí)圖講義

鋼筋平法識(shí)圖課程具有較強(qiáng)的實(shí)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(lái)安排及編寫的，雖然附帶了很多構(gòu)件的構(gòu)造圖，但沒(méi)有工程現(xiàn)場(chǎng)圖片對(duì)應(yīng)，學(xué)生往往無(wú)法理解。由于平法圖集抽象性較強(qiáng)，學(xué)生的結(jié)構(gòu)及鋼筋立體思維不強(qiáng)，加上對(duì)實(shí)際工程涉及較少，很難通過(guò)二維的施工圖紙想象三維空間結(jié)構(gòu)模型實(shí)物。由于識(shí)圖教材沒(méi)有繪制出相應(yīng)的三維實(shí)物圖，很多學(xué)生只能強(qiáng)行記住識(shí)圖規(guī)則，但在實(shí)際工作時(shí)無(wú)法運(yùn)用。此外，該課程還具有較強(qiáng)的時(shí)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(jiàn)，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(chǎng)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(duì)此，我校除采用市面上出售的教材和《16G101》系列圖集外，還補(bǔ)充了鋼筋細(xì)節(jié)構(gòu)造三維講義。引用 BIM 技術(shù)建立鋼筋細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)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(wèn)題。例如，教師可以選擇典型的梁構(gòu)件鋼筋建模，以補(bǔ)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(shí)點(diǎn)。另一方面，可以在課后聯(lián)系教師所講授的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)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(jí)學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)了解較少，高年級(jí)學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的興趣有所增加。學(xué)生開(kāi)始接觸BIM技術(shù)的時(shí)間較晚，未對(duì)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(guò)程中一次性教學(xué)內(nèi)容過(guò)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(shí)體系的融合，科學(xué)設(shè)置BIM技術(shù)課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間、教學(xué)內(nèi)容，合理銜接課程之間的聯(lián)系。合理開(kāi)設(shè)BIM技術(shù)的基礎(chǔ)課程與實(shí)踐應(yīng)用課程，考慮各年級(jí)的實(shí)際情況，循序漸進(jìn)地實(shí)施授課計(jì)劃。在大一、大二年級(jí)可以開(kāi)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(jí)時(shí)可以開(kāi)設(shè)BIM虛擬建造、BIM建造管理、BIM平法識(shí)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(shí)圖教學(xué)主要借助圖集、板書和 PPT實(shí)施，課程結(jié)構(gòu)以二維為主。遇到實(shí)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(lái)比較困難。BIM技術(shù)在鋼筋平法識(shí)圖中的三維應(yīng)用，對(duì)于平法的識(shí)圖與鋼筋的計(jì)算具有重要的輔助作用。在課堂教學(xué)中，如果能夠運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件鋼筋進(jìn)行簡(jiǎn)單地三維建模，將大大提高學(xué)生對(duì)鋼筋平法的學(xué)習(xí)效率。只看平法圖紙對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)太過(guò)于抽象，教師可在課堂上通過(guò)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(diǎn)非常清晰，學(xué)生可以快速地將簡(jiǎn)單清晰的鋼筋三維模型與抽象的二維平法圖紙相對(duì)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(shí)圖以三維模型教學(xué)為主，二維平面教學(xué)為輔，促進(jìn)學(xué)生提升空間結(jié)構(gòu)想象能力，進(jìn)而提高教學(xué)效果。

例如，在板鋼筋教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)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(zhǎng)度。首先判斷直錨還是彎錨，然后講解板支座負(fù)筋向上彎折長(zhǎng)度，鋼筋水平距離梁中心線的長(zhǎng)度，如板負(fù)筋長(zhǎng)度=伸入端部支座長(zhǎng)度+伸入跨內(nèi)的凈長(zhǎng)+伸入跨內(nèi)彎折長(zhǎng)度，結(jié)合三維圖講解伸入端部的支座長(zhǎng)度、伸入跨內(nèi)的凈長(zhǎng)和伸入跨內(nèi)的彎折長(zhǎng)度分別對(duì)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(fù)筋和板的分布筋計(jì)算過(guò)程。對(duì)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(yǔ)

實(shí)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(shí)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。