3ds Max和钢筋微缩骨架在平法识图课程中的应用

张鹏歌 常婷婷 万乐顶 秦沣革

摘   要：学生在学习平法识图课程时，对钢筋混凝土构件内部的钢筋认识不清楚，而平法图集中的详图比较抽象，学生也难以理解。以平法识图和实训课程为基础，建立钢筋混凝土3ds Max动态模型和钢筋微缩骨架實物模型，通过动态模型和钢筋微缩骨架，将构件内部的钢筋及构造做法清晰的展现出来。软件和实物模型清晰、直观，是对平法图集的有效补充，为学生将来学习平法识图课程降低了难度。

关键词：平法识图  3ds Max软件模型  钢筋微缩骨架  实践教学

中图分类号：TU204-4;G712                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（a）-0189-02

“平法”指的是《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》的简称，它是一种设计成果的表达方式。采用平法之后， 设计中的一般构造要求及节点构造要求均采用图集中的标准构造详图， 有利于施工人员与管理人员查找和记忆， 一个现场经验丰富的工作人员可以掌握图集中大量的信息， 实现生产工业化， 同时也能便于统一管理。

但是学生在学习平法过程中存在以下问题：1）缺乏合理的教材，2）教学理念与方法较为陈旧，3）理论与实践相分离[1]。进而导致学生对学习平法缺乏兴趣与动力、理解较难、识图效率较低、专业实践技能的系统化培养不足、严重缺乏实践经验、学习效果差强人意，极大地影响了后续课程的学习和岗位工作能力[2]。

黄秉章把AutoCAD 绘图软件与平法识图教学两者相融合，将两门课程融会贯通，促使学生投入更多的学习精力在平法识图课程之上[3]。张爱华将广联达BIM技术引入了《平法识图与钢筋算量》课程教学中，提高了学生们的手工算量能力[4]。方伟国将BIM技术引入平法识图及钢筋计算课程教学方面进行合理化运用，为学生的基础知识学习也做了全面化的铺垫，培养了学生平法识图及钢筋计算知识学习的思维逻辑能力，对解决诸多的实际性教学的问题具有深远的意义[5]。

本课题组运用“四步渐进法”的教学方法，即运用“平法识图课程、平法识图实训、3ds Max软件建模、钢筋微缩骨架模型制作”为一体的教学方法以此来掌握16G101系列平法知识。

1  四步渐进法法创新教学思路

四步法渐进法教学，紧抓以学生为中心的理念，充分利用网络资源与现代化软件技术，来解决平法识图课程中遇到的难题，将抽象单调的识图课程立体化、直观化，增加了学习的趣味性与延展性，同时可以帮助学习其他土建相关课程的学习。

第一步：学生探究学习平法课程。与施工单位联系，以实际工程的平法图纸为任务进行探究，学生进行平法图集的探索与学习。教师提供慕课、建筑云课以及平法三维图纸等学习资料，供学生自学研究。教师进行最后的归纳与点评，并利用翻转校园软件进行测试，及时把握学生自学程度并进行查缺补漏。

第二步：平法识图实训。平法识图实训主要是学生进行平法图纸的抄绘与钢筋长度的计算。首先下发实训任务书，学生分组练习，任务书规定了相应的环境类别，抗震等级，钢筋与混凝土的级别等信息;其次是抄绘平法图纸，在绘图过程中增强识图能力;最后选取图纸中的一根梁、柱进行钢筋长度和箍筋根数的计算，这是对平法识图能力的进一步延伸，通过读——绘——算，综合提高学生的识图水平。

第三步：3ds Max软件建模。在第二步中已经计算出梁、柱钢筋的长度、箍筋根数等参数信息，学生结合梁柱尺寸可以利用3ds Max建模，将二维图形三维化、可视化，并进一步生成动态模型，可以清晰展示梁柱内的构造做法。

第四步：制作钢筋微缩骨架。以4～6人为一组分组制作，结合第二步中的钢筋长度与第三步中的软件模型，将电子模型实物化，选取适当的比例缩小模型，用镀锌铁丝将分段的钢筋进行绑扎，制成钢筋微缩骨架，最后进行成果的展示与改进，提高了学生的动手能力与实践能力。

四步渐进法是不同教学阶段的分步提高与逐步延伸，每个步骤之间可以相互渗透、相互联系。重点在学生自己动手制作与动手，让学生动起来、学起来、教与学的过程丰富起来，充分调动可以利用的资源。

2  四步法创新教学案例

下面以梁平法图的一个学习任务为例，介绍3dmax软件和钢筋微缩骨架模型在平法识图课程学习中的创新应用。

（1）学生探究学习。布置探究任务，学生根据任务自主探究学习，了解并熟练掌握梁平法识图的制图规则与构造详图。图1为给学生探究的梁平法图。

（2）平法识图实训。实训任务书中环境类别为二a环境，一级抗震，采用C30混凝土，柱截面尺寸b、h均为600mm。根据任务书中条件，可算得梁内钢筋长度。表1为按照图1计算的梁内所有钢筋长度，学生在实训的计算书中应详细体现计算过程。

（3）3ds Max软件建模。

三维模型的制作流程：①利用“创建”工具中“标准基本体”创建长方体表示为梁、柱。②利用“修改器”工具修改契合实际需要的长方体长宽高的参数。③创建圆柱体表示为钢筋并修改其所需参数、创建圆柱体并利用“弯曲”命令将圆柱体弯曲成符合规范要求的弯钩。④利用“移动”、“旋转”、“对齐”命令命令使将创建好的钢筋移动到长方体中合适的位置。⑤利用“阵列”、“复制”命令并选择合适的“增量”及“数量”将钢筋合适地分布在长方体中。⑥打开“渲染”中“精简材质编辑器”并修改合适的参数使其达到真实的观看效果。

动画模型的制作流程：①用“创建”工具中的“图形”，“样条线”画直线并添加文字标注以表达混凝土、各部位钢筋的信息。②打開动画控制栏中的“时间配置”，设置速度及时间长度，点击“自动”按钮，启动“切换自动关键点模式”，向一个方向输入所需移动的水平距离。③拖动轨迹栏中的时间轴到适合的时间节点，再向相反的方向输入同样的水平距离，以此会自动形成该部分的关键点。④钢筋同混凝土的动画步骤一致，移动距离可不同，再次点击“自动”按钮，关闭“切换自动关键点模式”，拖动时间轴，最终呈现出动画效果。图2为最终制作好钢筋混凝土的动画模型。

（4）钢筋微缩骨架模型制作。

钢筋微缩骨架制作方法与步骤：①购买所需物品（钢筋规格、8～22号镀锌铁丝、钳子、手套、尺子、笔纸等）。②根据已知的钢筋长度，选取合适的比例缩小钢筋长度和箍筋间距。③用尺子量出各部位所需要钢筋的长度并用钳子进行裁剪。④通过观察三维模型的空间构造，使用钳子按照要求将钢筋折成大致形状，用镀锌铁丝将分段的钢筋进行绑扎。图3为最终完成的钢筋微缩骨架。

3  结论

（1）使用3ds Max软件进行钢筋骨架建模，一方面考验学生识图能力。让学生看图集画三维立体图，更好地锻炼学生由二维转变为三维的想象能力，对三维世界的感知，提高学生的发散性思维;另一方面学生们充分了解到了钢筋混凝土的内部结构，不再对钢筋混凝土内部结构感到陌生。

（2）制作钢筋微缩骨架模型，使平法当中的理论知识转化成为实践知识，提高了学生们的动手能力，拓展了学生们的知识面。对钢筋混凝土的实际操作流程的了解程度也有了很大的提高。

（3）通过使用3ds Max软件制作钢筋混凝土动态三维模型及制作钢筋微缩骨架模型与平法识图课程的相结合，更好地展示出了钢筋混凝土的内部结构及制作流程。增强了同学们对学习平法这门课程的兴趣，使同学们对平法的学习不再感到枯燥无趣，且愈发爱学习这门课程。提高学生们的岗位能力，对日后学生们的就业、择业的竞争力也有所增强。

参考文献

[1] 王鹏，王焕芳，赵利芬.《平法识图》实践教学课程研究[J].科技创新导报，2019，16（6）：197-198.

[2] 彭燕.基于能力本位的《混凝土平法标注与识图》课程“三位一体”教学模式的研究[J].现代经济信息，2019（16）：428.

[3] 黄秉章.计算机建筑图纸绘制与平法识图教学的融合[J].广西物理，2017，38（4）：33-36.

[4] 张爱环，李忠艳.广联达BIM技术在《平法识图与钢筋计算》课程教学中的应用探索[J].科技经济导刊，2017（25）：174.

[5] 方伟国.基BIM技术的平法识图与钢筋计算课程教学研究[J].吉林广播电视大学学报，2018（10）：135-136.