基于BIM技术的钢结构施工课程教学探索

2020-06-04魏秀瑛刘建军杨雪宁

山西建筑 2020年11期

肖毅魏秀瑛李文刘建军杨雪宁

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳 421002)

钢结构工程由于具有轻质高强、抗震性好、施工速度快等特点，在工业建筑、高层建筑、空间网格建筑中到处可见。同时它还能够助力钢铁去产能，符合政府政策目标；钢结构作为绿色建筑的典型代表，大大减少了砂、石、灰的用量，减少建筑垃圾；钢结构采用工厂化生产方式，提高了农民工工作舒适度等优点。在未来的城市建设中，需要在10年内达到30%的钢结构建筑，这就意味着需要越来越多的钢结构技术技能型人才。

钢结构施工课程在建筑工程技术专业中，属于专业课，该课程的培养目标是：培养学生对典型的门式刚架结构、网架结构、管桁架结构、钢框架结构四种结构体系的识图、施工、质量验收的专业能力和职业素养能力。为了达到人才培养方案培养的施工员、质量员等职业岗位的核心岗位能力，笔者基于钢结构施工课程进行了以工作过程开发的课程体系，引入智能建造的BIM软件技术到课程中[1]，一些传统的教学难点轻松突破，本文基于此进行简单的论述。

1 BIM技术与教育应用

BIM(建筑信息模型)，该技术是集工程设计、建造、管理为一体的数据化工具系统，它通过对工程建筑的数据化、信息化模型的整合，从工程项目的策划阶段、运行阶段和维护阶段的全生命周期内进行共享和传递数据，为工程的各建设主体方提高工作效率、节约成本和缩短工期。同时由于BIM技术具有可视化、模拟性、关联性等特点，使其在建筑工程领域中的发展更加迅速。

2011年5月，住建部在《2011～2015建筑业信息化发展纲要》中，明确规定在施工阶段开展BIM技术的研究和应用，这拉开了BIM技术在国内应用的序幕。2018年全国两会期间，委员王美华提出“高校土木专业增设BIM的课程”建议，这预示BIM课程体系可能纳入专业教学评估中，这反映了建筑信息模型人才需要旺盛。因此，高校应该培养BIM软件技术应用和软件开发二元型技术技能型人才。在施工类课程中融入BIM技术，培养学生的信息化素养和专业技能势在必行。

根据各高职院校学生学习效果来看，钢结构课程中的相关技术点和技能点比较难，特别是节点构造的绘制和识读。故此引入BIM技术，将二维图形与三维模型相结合，学生理解钢结构的施工图通俗易懂，使学生对钢结构的学习提起了兴趣[2]。

2 BIM技术应用典型教学案例

某小型工业厂房，建筑面积1 190 m2，总体高度5.4 m，采用轻钢门式刚架结构，建筑安全等级为二级，6级抗震，采用的型钢和板材规格如下：

1)主结构，门式刚架，焊接H型钢，钢柱400×280×10×6，钢梁330×280×10×6；2)次结构，屋面檩条和墙面檩条，高频钢250×150×4×3.2；3)围护结构，屋面板和墙面板，75 mm厚彩钢压型钢板；4)基础，钢筋混凝土独立基础。为了使学生更好的理解，采用BIM技术辅助钢结构课程的教学，主要从以下几个方面入手。

2.1 型钢的认知

钢板、型钢是常见的钢结构钢材，但是学生对工字钢、H型钢、角钢、槽钢、钢管等型钢不太熟悉，然而型钢却是钢结构建筑中的重要组成部分，为了使学生掌握型钢参数，课前导学环节，教师采用任务驱动教学法让学生在BIM软件中构建型钢的三维模型，从而训练了学生的绘图和识图能力。课中做环节，教师利用Tekla Structures软件建立这两种型钢的模型，让学生仔细观察，利用BIM模型找出其中的不同之处，从而加深学生对型钢的理解。课后拓学环节，教师结合校中企设计院和实际项目工地，针对学有余地的同学识图现场复杂的组合式焊接型钢，自己利用Tekla Structures软件绘图，可以利用不同颜色区分组合式翼缘和腹板部分，使学生理解热轧与焊接的不同之处。

2.2 复杂节点的认知

钢结构节点构造十分复杂，梁梁连接、梁柱连接，腹杆弦杆球节点连接等杆件位置交叉布置，识图难度较大。为解决这个教学难点，培养学生识读节点大样图的能力，可以利用三维的BIM模型辅助教学，使学生掌握节点区域的构造，见图1，图2。在教学过程中，教师要引导学生根据二维图纸构建三维模型，从而加深学生对图纸的理解，同时还可以利用BIM模型进行碰撞检查纠正错误，提高了学生的学习效率。

2.3 施工工法的认知

职业院校课程教学目标，重点是培养学生实践动手能力，而不是培养学生学习深奥的理论知识和繁杂的公式能力。为此教师带领学生到项目工地进行观摩学习，现场讲解结构构造等知识点[3]。考虑到实际项目存在一定安全隐患，因此现场教学只能作为辅助的教学环节。为此利用广联达的BIM软件可以轻松突破这个教学难点，该软件可以快速地完成整个施工工艺流程，实际操作中学生可以很清楚的看到每个工艺步骤，见图3，图4，包括人、材、机的选择、场地布置等，让学生学习整个项目的虚拟建造过程，避免了去施工现场而带来的安全隐患。