BIM技术在钢筋平法识图教学中的应用探讨

2021-01-14姜兆华吴九江

黑龙江科学 2021年5期

姜兆华，吴九江

(西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010)

0 引言

我国建筑信息化的二次革命，是伴随着CAD技术到BIM技术的发展历程而产生的。BIM技术凭借其直观性、可视化的特点，将借助现代化技术推动我国建筑行业实现从二维平面到三维模型的又一次历史性变革[1]。

平法经过土木建筑行业几十年的检验，在国内外已经得到广泛认可。平法绘图优点是工作量少，可有效减少图纸量。但是，如果遇到较为复杂的土木建筑时，简单的二维图纸就不能完全、准确地表达出三维建筑信息了。因此，在钢筋工程施工图中融入BIM技术，能够清晰地呈现出一根根钢筋的搭接方式，提高施工人员布置钢筋的准确性，提高工作效率。

赵岩指出平法经过几十年的历练，已经在中国得到业界的广泛认可，成为业界标准[2]。BIM技术以可视化三维模型的形式，形象、准确地指导施工过程，对于建筑行业有着重要意义。目前，建筑结构施工图采用平面整体表示方法，而实际建筑是三维的，因此学生识读钢筋平法时，要由抽象的二维图纸想象出三维结构模型，才能够读懂结构施工图。

1 高校钢筋平法识图教学现状

高校土木专业学生很难直接参与工程施工，缺乏实践经验，在课堂中无法联想教师所展示的图纸信息，无法实现空间构建。在教学过程中，由于学生空间创造感不足，无法在大脑内直接想象建筑空间形态，使教师很难进一步培养学生学习能力。不少学者指出，从抽象的二维图纸中想象出三维模型，学生才能真正理解结构施工图。将BIM技术引入钢筋平法课程教学中，可以帮助学生实现从抽象的二维平面施工图到三维土木建筑模型的跨越，领会结构施工图的设计意图和施工要求。

当前，BIM技术越来越受到重视，国内高校近年来陆续开展了BIM技术的相关教学和科研。根据统计，目前清华大学、重庆大学、同济大学等专业前沿高校科研工作科研成果相对丰硕。但在教学层面，国内各个高校教学水平存在巨大差异，虽然很多高校都开设了BIM导论及相关软件的课程，但是教学整体是滞后于科研的。有些高校对BIM技术的推广力度不够，没有将其引入钢筋平法课程教学中。基于上述情况，为提高学生钢筋平法识图能力，引入BIM技术并探讨其在钢筋平法课程中的应用，以提高教学质量和效果。

2 BIM技术在钢筋平法识图教学中的应用策略

2.1 补充平法识图讲义

钢筋平法识图课程具有较强的实践性和专业性。该课程的很多教材内容是按平法图集的先后顺序来安排及编写的，虽然附带了很多构件的构造图，但没有工程现场图片对应，学生往往无法理解。由于平法图集抽象性较强，学生的结构及钢筋立体思维不强，加上对实际工程涉及较少，很难通过二维的施工图纸想象三维空间结构模型实物。由于识图教材没有绘制出相应的三维实物图，很多学生只能强行记住识图规则，但在实际工作时无法运用。此外，该课程还具有较强的时效性，2011年出版了11G规范图集，2016年又发行了新版本的16G规范图集。由此可见，即使有合适的教材，也很有可能跟不上相关规则的更新发展。市场上缺乏与此课程教学内容相一致的教材，即集相应规范、工程图纸、手算练习题于一身的教材。对此，我校除采用市面上出售的教材和《16G101》系列图集外，还补充了钢筋细节构造三维讲义。引用 BIM 技术建立钢筋细节节点三维图，以讲义形式提前发给学生，能解决当前教学中的一些问题。例如，教师可以选择典型的梁构件钢筋建模，以补充讲义的形式提供给学生。一方面，学生可以在上课前想象构件三维形式，预习知识点。另一方面，可以在课后联系教师所讲授的知识点，进一步对比，反复想象。

2.2 完善课程设置

当前的BIM技术相关课程在课程设置方面还存在很大的不足。低年级学生对BIM技术了解较少，高年级学生对BIM技术的兴趣有所增加。学生开始接触BIM技术的时间较晚，未对BIM技术形成系统概念，这样不可避免地导致了在BIM技术教学过程中一次性教学内容过多，学生难以全部吸收，教学质量得不到保证。BIM技术的教学内容应体现与本专业各科知识体系的融合，科学设置BIM技术课程的开设时间、教学内容，合理衔接课程之间的联系。合理开设BIM技术的基础课程与实践应用课程，考虑各年级的实际情况，循序渐进地实施授课计划。在大一、大二年级可以开设BIM概论、BIM建模技术等基础课程作为必修课。在高年级时可以开设BIM虚拟建造、BIM建造管理、BIM平法识图等BIM相关的具体课程，作为选修课程。

2.3 优化课程结构

传统的钢筋平法识图教学主要借助图集、板书和 PPT实施，课程结构以二维为主。遇到实例的钢筋平面图，学生头脑中还是难以建立清晰的三维立体模型，学习起来比较困难。BIM技术在钢筋平法识图中的三维应用，对于平法的识图与钢筋的计算具有重要的辅助作用。在课堂教学中，如果能够运用BIM技术对构件钢筋进行简单地三维建模，将大大提高学生对钢筋平法的学习效率。只看平法图纸对于初学者来说太过于抽象，教师可在课堂上通过BIM技术展示出revit建成的三维梁板柱钢筋模型，构造节点非常清晰，学生可以快速地将简单清晰的钢筋三维模型与抽象的二维平法图纸相对应，帮助他们从2D思维向3D思维转换。优化课程结构，引入BIM技术，平法识图以三维模型教学为主，二维平面教学为辅，促进学生提升空间结构想象能力，进而提高教学效果。

例如，在板钢筋教学过程中，通过BIM技术建立板钢筋三维图，结合三维图讲解板钢筋锚固长度。首先判断直锚还是弯锚，然后讲解板支座负筋向上弯折长度，钢筋水平距离梁中心线的长度，如板负筋长度=伸入端部支座长度+伸入跨内的净长+伸入跨内弯折长度，结合三维图讲解伸入端部的支座长度、伸入跨内的净长和伸入跨内的弯折长度分别对应的钢筋部分，最后给学生演示和讲解板底部纵筋、板支座负筋和板的分布筋计算过程。对照钢筋图可以让学生直观、清晰地读取钢筋的空间分布、排列位置及形状，更好地理解钢筋平法图集绘图要求及规则，学生课后反馈表示非常容易看懂与理解，取得了良好的教学效果。