在“工程结构”课程教学中引入Revit软件

侯学良 邓忠清

[摘 要] 工程结构是工程管理专业一门非常重要的课程，但其知识体系的复杂性、抽象性和实践性给教学带来了一定难度。为了解决这一难题，在教学中引入了Revit软件，借此软件可以实现对建筑结构整体或单体构件的外观形态与内部结构及钢筋布置进行系统展示，对真实结构进行仿真模拟。应用结果证明，该工具不仅有助于工程结构课程教学水平的提高，而且可以使学生在准确掌握工程结构专业知识的同时，激发学生对专业课程的学习兴趣。

[关键词] Revit软件；工程结构；课程教学；仿真模拟

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 01. 090

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2019）01- 0211- 03

0 引 言

工程结构是工程管理专业基础必修课程之一。然而由于该课程的知识体系的复杂性、抽象性和实践性，使得传统的授课方式——黑板板书和口头讲解已经不能让学生将相关知识掌握透彻。因此，如何有效解决工程结构课程教学的这一问题，已成为工程结构课程教学中的一个重要问题。

1 工程结构课程的教学现状

工程结构是一门理论与实践结合的专业课程，也是一门集材料、设备、工艺、方法和管理为一体的综合性应用技术。该课程应用范围较广，基础性较强，是工程管理专业十分重要的课程之一，也为本专业其他课程的学习奠定了重要的基础。

但与工程管理专业的其他课程相比，该课程具有较强的专业知识综合性和复杂性，知识体系具有显著的系统性和抽象性。特别是对于一些砌体结构和钢筋混凝土结构中构件的构造设计，这些需要靠实际工程经验积累的，就需要学生具有一定的工程实践经验与体会，因此，这就给学生在工程结构课程中的学习带来了一定的难度。

但更主要的是，在实际教学中，老师的授课方式多采用PPT幻灯片放映加上黑板板书和口头讲解，而对于实际工程中的一些结构形式，大多数老师会选择在PPT中加入相应的图片、视频或者使用CAD软件帮助学生理解学习。然而图片、视频和CAD绘制的图形更多的是二维展示，而在对结构构件的受力整体状况、结构体系、不同结构类型的划分等等三维状态做解释的时候，由于学生接收能力的参差不齐，学生在脑海中无法呈现一个立体画面并有效理解工程结构的内外形式和受力状态。而受力从微观角度来看又是一个渐变的过程，学生在腦海中无法呈现一个立体画面的情况下更没办法去想象一个动态的三维模型。同时，由于学校开设的实验课程太少，学生在现场实习的机会少，时间过短且没有针对性[1]，这就给学生了解和掌握这么专业课程带来更大的困难。因此，如何有效解决这一问题成为工程结构课程教学中的重点和难点问题。

2 Revit软件的特点

Revit是Autodesk公司开发的一套软件，支持提供建筑设计、MEP工程设计和结构设计的工具。Revit Structure是建筑结构设计重点模块，为结构工程师和建筑设计师提供了一项重要制图工具，可以更加精确地设计和建造高效的建筑结构[2]。

在实际应用中，Revit Architecture可实现的功能主要分为以下几类：建筑构件设计，主要包括墙体、门窗、楼板、屋顶、楼梯、柱子、梁等各种建筑构件的设计。视图处理，主要包括平面、立面、剖面、三维、详图、明细表的创建与处理以及布图打印等。建筑表现，主要包括日光研究、渲染和漫游等。高级应用，包括体量、组、族、局部设计方案、工程阶段、大型项目协同设计等[3]。

特别是在工程结构的展示方面，Revit的渲染功能可以让模拟出的结构更加真实，漫游功能可以通过视频的方式展示出结构，各种视图也替代了CAD的功能。Revit软件仿真模拟的对象大到整个建筑结构，小到梁板柱等构件的钢筋布置，最终呈现出来的画面清晰明了，这给工程结构的教学带来了极大的推进。

3 Revit辅助工程结构教学的过程

Revit辅助工程结构教学主要体现在对整体结构和细部结构的展示。

3.1 Revit对整体结构的展示

目前工程结构课程的教学内容一般都继承材料力学“拉、压、弯、剪、扭”系统和结构力学中杆件体系分析系统，其好处是能将混凝土、砌体、钢结构的基本构件（梁、柱、板、墙等）与学过的内容联系起来，形成更高级的信息网络。但在学生不了解结构整体布局的情况下讲授上述内容尤为抽象，而且将实体结构抽象为特定条件下的力学模型会受结构受力特征、荷载传递特性制约。学生学习后对基本构件的截面计算比较熟悉，而对结构丰富的内涵以及它们和建筑的联系却了解不够[4]，而Revit软件利用其3D技术能很快地解决了此问题。

Revit软件的architecture部分功能可以帮助进行自由形状建模，很快地创建出三维模型（如图1所示），并能展示出相应的平面图、剖面图。对于整个结构，在软件中能够从外部把握整体的结构布局，从内部清晰地观察到内在构件组成。同时Revit功能中还可以真实还原出不同的建筑材料，仿真模拟出现实生活中各种结构——砖混结构、混凝土结构、钢结构和木结构的样式。在教学中，向学生展示整体结构，让学生能够有个大致把握。学生进行结构设计时，对构件进行正确设计的前提就是明确整个结构体系的传力路径，而对整体结构有一个清晰的外观把握对进行传力路径的正确分析是必不可少的。这对课程的教学有了很大的促进。同时Revit可以帮助学生在学习中拥有一个从宏观到微观的观察视角，更有助于后面对细部结构的解剖分析。

3.2 Revit对细部结构的展示

工程结构很重要的两个部分——砌体结构和混凝土结构都会涉及钢筋的配置。对于单个构件，根据钢筋的强度要求和构造要求能很快地设计出钢筋的数量、大小和放置方式，但就整个工程来说，复杂的钢筋遍布整个建筑物，如果只是靠手工计算和绘制，其准确率是很难保证的。

同时，在授课过程中如果只是靠平面板书，老师想要绘制出立体、准确的钢筋也十分耗费时间，而且对于这样的板书同学们可能还是无法快速地想象出钢筋实际布置的方式。

在Revit软件中，对构件有方位定位的功能，可以从多个角度进行观察，加上制作动画的功能，可以在教学过程中很好地将构件展示出来，而且线框、着色、真实等多种视觉样式在很大程度上还原了钢筋布置的真实场景。此外，Revit还能通过明细表表达柱配筋，通过注释族表达梁配筋，通过详图大样族表达楼板配筋，通过共享参数和注释族实现墙柱梁板截面的参数化表达，利用Revit的这些参数化功能，先准确定位再放置钢筋，使钢筋的状态能够清晰呈现（如图2所示）并且避免出现冲突，减少绘图量、对图量及图纸错漏[5]，还可以在课堂上对钢筋的参数进行编辑和实时的修改，能够有效提高修改的简单性[6]，大大减少了失误率。Revit对细部构件的展示对教学的改进起到了进一步的推动作用。

4 Revit的实际应用效果

结合工程管理专业教学实例，对应用Revit软件前后对比分析，发现Revit对课程教学的推动作用主要体现在以下几个方面：

4.1 激发学生对专业课程的学习兴趣

在此软件应用前，老师直接对相关复杂的知识进行讲解，使得学生没法轻松理解，就容易产生疲惫感而厌倦学习；在引入Revit软件后，老师可以向学生展示三维动态模型，加上动画漫游效果，还可对参数化的绘制实时修改，学生有了身临其境的感觉，又可参与师生互动，这让学生有了更浓厚的学习兴趣。

4.2 使学生能够准确掌握工程结构专业知识

当学生对专业课程有了学习兴趣后，主动的学习会让学习的效果成倍增加。科学的严谨性要求学生掌握知识的准确度很高，Revit的引入有助于学生从三维图中快速分析出结构的传力途径和钢筋的布置方式、构造要求，从各种视圖、方位图中有效了解施工细节，从明细表中准确读取材料数量[7]、结构性质等参数。

4.3 有助于工程结构课程教学水平的提高

先前传统的教学方式导致部分学生没有学习兴趣，而在引入Revit辅助教学后，连续三年的评教综合评价结果证明，工程结构课程设计的优秀率都在90%以上，其中2015年为95.2%，2016年为94.2%，2017年为95%。由此可见，Revit让工程结构课程教学水平有了大幅度的提高，提高了学生的学习动力的同时减轻了老师的教学压力，真正实现了教与学的和谐发展[8]。

5 结 语

BIM技术在工程实践中得到了越来越广泛的应用，而Revit软件作为BIM技术很重要的组成部分，不仅仅是有助于工程结构课程的教学，甚至对于整个工程专业的力学相关的专业课程都有很大的帮助。将Revit软件应用到工程结构课程教学中，极大地促进了教学，但同时也检验了软件本身，为Revit软件进一步的改善提升性能提供了方向。

主要参考文献

[1]王长青，刘佳.基于工程结构课程探析工程管理专业教学改革[J].南阳师范学院学报，2015，14（9）：71-73.

[2]张维锦，龙伟，龚鹏程.基于Revit柱结构模型设计研究[J].华东交通大学学报，2017，34（5）：7-11.

[3]上官志锋.用Revit实现建筑信息模型的研究[J].科技前沿，2009，（24）：20-21.

[4]蒋德稳.工程结构课程教学改革与实践[J]. 淮海工学院学报，2013，11（7）：84-87.

[5]陈剑佳，焦柯，杨远丰.基于Revit建筑结构施工图表达的实用方法[J].土建工程信息技术，2015，7（5）：28-34.

[6]南爱强，王锋宪. BIM技术Autodesk Revit软件在桥梁外形、配筋以及桥位3D建模中的应用[J].开发应用，2018，34（4）：67-69.

[7]Jin-Lee Kim. Use of BIM for Effective Visualization Teaching Approach in Construction Education[J]. Journal of Professional Issues in Engineering Education & Practice，2012，138（3）：214-223.

[8]侯学良，杨思佳. BIM技术在工程结构课程教学中的应用[J]. 高等建筑教育，2017，26（6）：129-132.