專業競賽對大學生BIM技術的拓展應用

王 林 印紅梅

專業競賽對大學生BIM技術的拓展應用

王 林 印紅梅

（西南科技大學城市學院 綿陽 621000）

近年來，隨著BIM技術的不斷發展與成熟，在各大院校的使用也越來越頻繁，且為加快BIM在建筑行業中的發展，國家陸陸續續出臺了很多關于BIM的政策。2019年僅僅過去幾個月的時間，國家就已經連續出臺了多個BIM相關的扶持政策，其中有著較多針對競賽的相關政策。對此，本文結合相關BIM競賽政策，論述了在全國BIM競賽背景下，如何充分地去拓展運用BIM技術。

BIM；拓展應用；競賽

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為繼二維設計CAD后，建筑設計行業的又一次改革發展，有效地將二維設計成果引導向了三維設計，在國內外建筑行業乃至各大高校都掀起了改革熱潮。根據相關定義：BIM是指創建并利用數字技術對建設工程項目的設計、建造和運維全過程進行管理和優化的過程、方法和技術。它利用三維模型所產生的龐大數據庫為核心，實現建筑模型的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性。對此，社會中開始出現對BIM技術型人才的短缺，作為企業管理者，對招募新員工進行系統性的BIM學習持猶豫態度，此類方式對于企業前期效績不進反退，這樣花費大量時間進行人才培養，不符合企業的核心利益。

因此，全國各大高校作為人才培養基地，便擔負起為社會培養一批批BIM技術型人才的責任。然而，目前國內許多院校的相關專業（如建筑環境與能源應用工程、土木工程、工程管理、工程造價等），對于BIM的教學與應用還處于探索階段，正努力將BIM技術融入專業課程進行教學，但是仍存在許多問題，例如缺乏專業的BIM教師、BIM機房硬件配置不足等[1]。對此，許多院校開始另辟蹊徑，組織教師、學生參加BIM競賽，來更高效、更快速地進行BIM教學。這種以專業競賽來帶動教學的模式對BIM教學的發展起到了積極的推動作用，查閱相關文獻，許多教育界學者也對此種模式下的BIM教學進行了大量的研究[2-5]。本文以西南科技大學城市學院建筑環境與能源應用工程專業為例，對該專業學生參加的BIM競賽及賽前培訓進行剖析，來講解專業競賽對BIM技術的拓展應用。

1 BIM專業競賽背景

近年來，隨著國家對BIM技術的大力支持，推行了許多相關政策，一些地區及BIM軟件的研發企業開展BIM競賽，以檢驗和展示學生對BIM技術知識、技能的掌握，進而來推動學生進行學習。提高了學生對現場提問的分析處理及團隊合作能力、適應實踐需求的應變能力；激發學生對學習BIM技術的熱情，從而引導院校對BIM課程教學的改革，為各大院校積極探索高端技術人才的培養途徑和方法搭建了交流教育教學成果與經驗的平臺；促進社會對BIM類相關崗位的認識和了解，進一步加深 BIM技術產學研合作發展為目的。中國建設教育協會、深圳市斯維爾科技股份有限公司、廣聯達科技股份有限公司、四川省大學生BIM建模競賽組委會等組織舉辦了各類BIM競賽，如“斯維爾杯”、“全國高校BIM畢業設計大賽”、“四川省大學生BIM建模競賽”、“施工管理沙盤”、“Revit作品大賽”等。隨著這些大賽的連續舉辦，賽制將越來越完善，影響范圍將越來越廣，未來將會有更多的高校開始組織學生參與到競賽中[6]，來完成對BIM技術的拓展與應用。

2 組織準備參賽

在接收到各競賽下發文件后，各院校根據要求，做好參賽選手的資格審查工作。學院教師開始組織學生進行相應的報名準備工作，利用課堂和社團交流的機會，鼓勵本專業學生積極參加大學生科技創新競賽活動，培養學生的創新精神、科技能力和動手能力[7]，鼓勵高年級的學生和對BIM感興趣的低年級學生加入，由4～5人組成一隊，每隊由隊長負責進行設計任務安排。針對各個競賽進行賽前準備，包括完成基本建模要求部分、模型應用部分，在給定建筑圖紙（模型）的基礎上完成相應專業的相關計算、方案設計、施工圖設計等，并利用設計建模軟件完成模型創建及相關的優化、檢查、出量等工作。在此過程中充分掌握設計方法與相關工具的應用，并充分利用軟件進行模型碰撞檢查及深化設計等內容。主要考核參賽隊在識圖、建模、算量、后期應用等方面對專業知識的運用；以及在規定時間內完成比賽任務的工作態度；與團隊其他成員積極配合，共同努力協作的溝通能力。參賽隊按照規定方式在規定的時間內完成指定競賽題目（包括模型文件、后期應用文件、應用成果文檔等）。

BIM設計目的是在原設計的基礎上，增加BIM正向設計或將設計轉化為三維模型應用，作為工科專業核心的計算、系統設計部分保持不變，突出本專業的基礎知識和建模能力，提倡直接使用BIM設計軟件進行正向設計，也可以先采用傳統方式設計出圖紙后再建模成BIM模型，生成BIM模型后需要對模型進行碰撞檢查、預留孔洞、統計出量等綜合運用。

3 逐級競賽，擇優推薦

院校內通常會組織較多隊伍進行備賽，每個隊伍的能力參差不齊，為了能夠使參賽隊伍擁有足夠的實力，一般采取先校內競賽再擇優推薦入賽的方式，來保證參賽隊伍的質量。做好前期準備后，需要指導老師對各隊伍進行賽前培訓，對BIM建模、工程量統計、后期應用等內容的標準與精度參考依據進行講解，包括《建筑信息模型應用統一標準》GB/T 51212、《建筑信息模型施工應用標準》GB/T 51235、《建筑信息模型分類和編碼標準》GB/T 51269、《通用安裝工程工程量計算規范》GB 50856-2013等國家規范與標準、行業規范與標準。先參加校級BIM技能競賽，各隊運用已掌握的BIM軟件操作方法完成手中實際工程全生命周期的1～2個階段，初步感受BIM技術的應用價值。然后從校級競賽中擇優選擇學生參加國家級競賽[8]。其間可規定固定的時間，在院校BIM機房進行小組式討論與學習，提升小隊整體實力。

最終，通過參加培訓及競賽使各個小隊的每位成員對BIM技術進行系統化的拓展與應用，結合競賽體制，將更能促進學生的自主學習，除了達到讓學生了解其他院校學生掌握BIM技術的程度外，往往還能夠接受到BIM軟件企業提供的豐富的學習資源及更多的BIM衍生軟件，來提高學生應用BIM技術的能力。

4 BIM技術的應用成果

4.1 基礎模型搭建準備

在CAD建筑圖紙確定及項目設計基礎資料確定后，開始進入建筑主體的BIM建模。首先為整個項目建立起統一的構件命名方式及模型精度標準[9]，以保證項目建模后期對模型信息的共享，方便不同系統的建模能夠有序正常進行，為各系統連接、碰撞檢查、快速定位碰撞構件等做好鋪墊。進行統一命名，方便提升建模時效率，簡潔明了地進行不同位面的選擇轉換。在建立模型的過程中對模型精度的統一，如在建筑結構中添加構件的材質、厚度、形狀等信息，在機電模型中添加構件的類型、尺寸、位置、編號等信息，在全面反映二維圖紙的基礎上，進一步細化分類并精確定位，這些都能為基礎模型搭建做好準備。

4.2 建立建筑結構模型

根據CAD圖紙對建筑物柱、梁、墻、板等結構進行建模，并對樓梯、窗戶等進行創建，由下自上進行每層的建模，標準層可利用復制粘貼功能，進行快速創建，并針對建筑進行細節處理，可作為BIM建模的一大亮點。針對廣聯達畢業設計大賽項目，對于地下車庫有著更多細節性的設計，包括停車位的號碼標識、道路減速帶的設置、道路指向地標的標識，以及一些場地的小汽車效果圖設計。地下車庫出口采用螺旋上升道路設計，更加節省空間，減少了工程量。對于建筑直觀的外觀進行更加細節的設計，對建筑進行美化，能夠更加真實的達到現實生活中的效果，以使用BIM達到其能夠產生的最大效益。做到最好的還原真實場景，最直觀地觀察到整個建筑的完成風貌。建筑結構模型如圖1、2所示。針對四川省BIM建模大賽，建筑結構采用玻璃幕墻的形式，更能展現出BIM在建模領域的可視化優勢，如圖3、4所示。

圖1 廣聯達畢業設計大賽建筑結構模型

圖2 地下車庫建筑結構模型細節圖

圖3 四川省BIM建模大賽高可視化建筑結構模型

圖4 樓層建筑結構剖面圖

4.3 建立機電模型

由于機電模型包括給排水、暖通及電氣系統，為了提高各小組的建模效率，將不同系統分給小組成員進行分系統建模，每位成員僅針對一種系統進行建模，可以有效減少系統切換帶來的不便，進而提高單系統的建模速度，最后經由軟件進行各系統的連接，達到建立機電模型的目的。

（1）暖通模型創建

根據CAD圖紙進行暖通模型的位置確定，根據設計說明、構件尺寸、設備標高確定設備的水平垂直位置。暖通模型創建主要包括空調設備、冷熱源機房、采暖設備、風機、風管、風口、閥門附件等。根據設計說明，對風管進行相應參數的選擇創建，包括材料、厚度、所屬系統、尺寸大小等，且繪制風管時需對變徑的連接進行調整，選擇合適的連接方式及管道走向，從而符合CAD圖紙所述的繪制要求[10]。由于Revit軟件中自帶的族并不完善，因此會導致連接及閥門附件出現錯誤，需要及時對連接處進行修改、調整其參數及位置，以便達到設計要求。同時可以自建族或者應用Magi CAD for Revit進行暖通設備模型創建，暖通水管道的創建需要在風管模型的基礎上進行，從而能夠對其管徑及接口位置準確連接，根據底圖進行管道走線，保證建模的合理性及完整性。針對四川省BIM建模大賽，其暖通模型創建如圖5所示。

圖5 四川省BIM建模大賽暖通模型

（2）給排水管道及消防系統模型創建

根據課堂所學知識，可以對管道系統進行更為詳細的分類，包括生活給水系統、生活排水系統、雨水系統、污水系統、消火栓系統、自動噴淋系統等。其中給排水系統按照給水方式分為重力系統和壓力系統。重力系統的管道設置必須滿足規范要求的坡度，以便水流能夠在自身重力的作用下順利流動。這些規范要求在Revit建模過程中需要設置坡度，例如利用廣聯達Magi CAD for Revit 可以設置管道坡度并進行連接，同時精細到排水系統的存水彎連接等，使模型設計與實際工程設計相符合。針對四川省BIM建模大賽，其管道模型創建如圖6、7所示。

圖6 四川省BIM建模大賽自動噴淋模型

圖7 四川省BIM建模大賽給排水與消防管道模型

（3）電氣模型創建

作為建筑環境與能源應用工程專業的學生能夠進行一些基本電氣系統的BIM建模繪制。根據學過的知識，可以認識到電氣系統有強弱電之分，因此在繪制電氣模型時需要要注意進行系統的劃分。強電系統多采用梯級式電纜橋架，弱電系統則采用槽式電纜橋架，軟件能夠進行橋架模型創建。由于Revit軟件能夠實現燈具、配電箱、線管等設備建模，對于導線能夠進行繪制，但是其三維視圖不顯示導線模型。電氣系統導線模型創建耗時長，且三維可視化程度低，有時用線管代替導線，一般導線建模應用少。針對四川省BIM建模大賽，其電氣模型創建如圖8所示。

圖8 四川省BIM建模大賽電氣模型

4.4 建筑結構及機電模型整合

在小組成員均完成了自己系統的模型創建后，則使用Revit軟件的鏈接及綁定功能，將不同系統模型整合在一起。針對四川省BIM建模大賽，將暖通模型與管道模型進行鏈接及綁定，并對其進行簡單修改，后再鏈接電氣模型，將其進行修改，另存為一份機電系統整合模型，以便后期對機電模型的單獨使用。最后將建筑結構模型鏈接到機電模型中，進行建筑的翻模整體組合。其整合模型如圖9所示。

圖9 建筑結構與機電模型的鏈接綁定

4.5 BIM技術管線綜合碰撞檢測

由于建筑系統是各成員進行分開建模，因此難免會出現管線碰撞等問題，碰撞檢測即對整合模型中的建筑構件、結構構件、暖通構件、管道構件及電氣構件進行碰撞檢查，用以發現并定位其發生交叉、碰撞的問題。列出清單以便根據其碰撞結果進行逐一調整，由于整合模型實體數量較為龐大，同時進行各系統的碰撞檢測對時間及硬件要求較高，因此為了能有更高的檢測效率，實行以建筑結構為基礎，進行各系統與建筑結構的碰撞檢測，隱藏不參與檢測的系統，減少實體數量，提升檢測速度及質量。碰撞檢測及管道調整如圖10、11、12所示。

圖10 碰撞檢查報告

圖11 碰撞檢查調整前

圖12 碰撞檢查調整后

5 結論

隨著BIM技術的不斷發展，其在社會中的地位水漲船高，而如今的社會正缺少BIM的技術人才，對此各大院校爭先恐后地進行BIM教學的研討，并取得了一系列的成果。高校作為社會高素質人才的培養基地，其在進行人才培養的同時也需要跟緊時代的步伐，培養出適合國家政策及行業發展的技術人才，教學方法的改革要有利于加強學生自學能力、獨立分析解決問題能力的培養，要有利于加強學生創新思維及能力的培養，要有利于學生充分發展其個性與才能[11]。以專業競賽為平臺，高校對BIM教學進行探究，是一個很好的方式，通過這種方式，不僅帶動了學生的積極性，更是收獲了各大競賽平臺及軟件企業所提供的最新技術，學生通過這些平臺能夠更好地將BIM技術進行拓展應用，同時在使用的過程中發現問題，并予以反饋給企業，真正做到了BIM技術的優化完善，推動了整個BIM技術的飛速發展。

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The Development and Application of BIM Technology for University Students in Professional Competition

Wang Lin Yin Hongmei

( City college,Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 621000 )

In recent years, with the continuous development and maturity of BIM technology, it has been used more and more frequently in universities and colleges. In order to accelerate the development of BIM in the construction industry, the country has successively introduced many policies on BIM. Only the past few months in 2019, the country has successively introduced a number of BIM-related support policies, among which there are many policies related to competitions. In this regard, this article combines the relevant BIM competition policy to discuss how to fully expand the use of BIM technology in the context of the national BIM competition.

BIM; Expand application; Competition

G209

A

1671-6612（2021）01-134-06

西南科技大學城市學院2019年學科建設項目（編號2019XKJS03）；西南科技大學城市學院教學質量與教學改革工程建設項目“融入BIM技術的畢業設計改革探究—以建能專業為例”（編號CC-SJ1902）；“新能源類專業綜合改革研究”項目（編號：CC-JY1806）

王 林（1997-），男，本科，E-mail：JD090118@126.com

印紅梅（1989-），女，碩士，講師，E-mail：yinhongmei55@sina.com

2020-04-20