建筑信息化模型在建筑工程技术专业中的协同应用

2021-11-26吴海英郝素芬

中国建筑金属结构 2021年5期

吴海英郝素芬

近年来随着云计算、物联网、5G等新技术的不断发展，我国的建筑信息化发展迅速，住房和城乡建设部发布的《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》明确指出，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化等信息技术集成应用能力，初步建成一体化行业监管和服务平台。

1.建筑信息化模型在教学中应用的优势

建筑信息模型（Building Information Modeling）简称BIM，是包含着几何信息、材料特征、数量及位置关系等完整建筑信息的数据库，是通过参数化设计的建筑模型，它不只是数据模型还是行为模型，可以模拟真实的建筑活动，其中的每一个构件都是具有物理特性和一定的功能属性的数字化载体，模型具有可视化、参数化、协调性等优势，可应用于建筑设计、施工建造及运维管理全过程。同样可以应用于建筑工程技术各门专业课程的教学中，应用BIM 技术创建完成的基于同一个建筑项目的建筑信息化模型，包含了建筑、结构、设备各专业完整的建筑信息，建筑工程技术专业的各门专业课都可以在教学过程中不同程度地应用，可以实现交互使用，资源共享，优化资源配置，减少重复建设教学资源，提高教师工作效率和教学效果，多门专业课程均以建筑信息化模型为基础进行了教学内容的重构和教学模式的改革。

2.建筑信息化模型在建筑工程技术各专业课程中应用的途径

2.1 信息化资源共享平台

BIM 技术的突出优势是各专业协同工作，核心是数据，协同应用是关键。在建筑工程技术专业信息化建设中，利用网络数据平台，用以Revit 软件为核心的BIM 系列软件创建的基于建设项目的完整的建筑信息化模型，模型具有可视化、可协同工作的突出优势。将建筑信息化模型上传到数据平台中，在建筑结构、建筑构造与识图、建筑施工技术、建筑装饰施工技术、建筑工程计量与计价及施工组织与管理等课程中不同程度地进行应用。同时不同的专业课程还可以根据需要在平台中创建自己的资源库，如建立构件单元库，包括单个梁、板、柱的构造模型和配筋模型，在建筑结构、建筑构造与识图及平法识图等课程中应用；建立施工过程模拟及效果演示动画，供建筑施工技术及施工组织与管理等课程应用。建筑信息化教学平台，还可以支持教师进行在线教研、统计分析和教学评测等活动。不仅可以为师生交流提供平台，而且能激发学生学习热情，培养学生的自主学习能力和创新思维能力。

2.2 建筑信息技术与各专业课程的融合及应用

建筑信息化模型在建筑工程技术专业课中的应用基本覆盖了所有专业课程。将建筑信息化模型上传至网络教学平台中，建筑工程技术专业教师共同参与教学平台的建设，促进建筑信息化模型在各专业的协同应用。

2.2.1 建筑信息化模型在建筑工程计量与计价课程中的应用

以教学平台中的BIM 模型为例展开工程造价课程的教学设计和改革，利用平台中已有的基于实际工程项目的BIM模型，应用Revit 软件模型与图纸联动、模型与明细表联动的特性，可以部分地实现模型和工程量一体化，工程量由模型确定，可以减少工程量核对和计算部分的教学内容，在进行综合项目设计时，也可以从平台中调取已有模型，通过算量插件读取几何数据，套用内置的计算规则，计算出符合定额计算规则或清单计算规则的定额工程量或清单工程量，目前斯维尔、鲁班、品茗等造价软件均有算量插件，将模型导入算量软件中提取工程量，生成报表。如采用广联达算量软件进行算量，首先提取revit 模型，然后采用转换插件，把revit 模型转换为广联达算量模型，接着在广联达算量软件中，进行工程量的计算。应用BIM 技术进行工程量计算，使计量与计价课程中算量内容变得简单易行。

2.2.2 建筑信息化模型在施工技术及施工组织与管理类课程中的应用

BIM 技术在施工及管理过程中的应用包括深化设计、施工模拟、进度管理、成本管理、进度管理等内容，如在施工组织设计教学中，基于建筑信息化模型，将工序安排、资源配置和平面布置等信息与模型相关联，输出施工进度计划和资源配置计划，可以同步生成视频动画和文档资料，使学生理解如何优化项目工序安排和优化资源配置。还可以将施工工艺与信息化模型相关联，模拟施工工艺过程，同时生成施工动画，如土方工程施工工艺、模板工程施工工艺、脚手架施工工艺、复杂节点施工工艺等。BIM 技术的应用，使枯燥的施工过程变得生动有趣。

2.2.3 建筑信息化模型在建筑构造和识图课程中的应用

对房屋组成各部分构造进行认知实习及识读施工图是建筑构造和识图课程的基本教学内容，调用平台中的信息化模型，应用Revit 软件的强大的三维可视化功能，可以任意旋转、缩放、剖切三维模型进行构件认知教学及对照识读建筑平面、立面、剖面图和构件详图，从而深化认识施工图。还可以应用软件漫游功能，轻松实现三维模型不同位置间的相互切换，例如在楼梯的构造和识图时，可以用revit 软件进行楼梯漫游，就如同身临其境地置身于建筑物的楼梯上一样，使同学们更加直观清晰地认识楼梯的构造和各部分的位置关系，产生强烈的学习热情，教师也能达到寓教于乐的教学效果。

2.2.4 建筑信息化模型在建筑结构课程中的应用

建筑结构课程内容涉及钢筋混凝土受弯构件和受压构件的结构设计及配筋计算，内容抽象难懂，应用BIM 技术可视化的特性，在讲述钢筋混凝土梁受弯构件配筋设计内容时，调用平台资源中的建筑结构三维参数化配筋模型，辅助理解梁的配筋构造，对梁柱节点模型进行深化设计，将节点错综复杂的配筋情况清晰地展现出来，轻松地突破教学中的难点。还可以应用有限元分析软件建立的信息化模型，对真实受力状态下梁的变形至破坏的全过程进行动态模拟。应用PKPM 软件进行多高层钢筋混凝土结构的受力计算和变形分析，生成梁、板、柱施工图，辅助结构施工图识读内容的学习。建筑信息化模型的应用，加强了对学生创新思维能力和实践能力的锻炼与培养[1]，让晦涩难懂的结构设计和计算变得生动有趣。

2.3 建设具备信息化教学能力的团队

建设优秀的具有信息化教学能力的教学团队是建筑类课程教学改革的一个重要途径，直接影响所培养的信息化人才的质量。优秀教学团队的建设，不但包括教师信息化技能的学习，还包括将建筑信息化技术应用到教学中的能力，我们主要从以下几个方面进行了努力和尝试：（1）提高教师的意识，通过学术交流、教研会议等方式使教师深刻认识到建筑信息化带来的变革，树立信息化学习的观念，这是既是内部驱动力，也是最坚定和重要的力量。（2）组建科研课题研究团队，通过创建学习共同体，团队中的每个教师都有自己的使命和任务，根据专业确定每个老师研究和学习的方向，团队内每个老师分工合作，共同进步，形成良好的学习氛围；（3）充分利用网络共享资源自主学习、参加信息化相关会议，去先进成熟院校和企业交流学习等渠道提高自身的建筑信息化技术；（4）最终的落脚点是要将信息化知识转化为信息化教学能力，每个教师要结合课程教学目标，依托建筑信息化模型重新架构课程体系，调整教学内容，实现将建筑信息技术与教育实践活动融合在一起。

2.4 通过认证提升综合应用能力

国务院印发的《国家职业教育改革实施方案的通知》中提到从2019 年开始，在职业院校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点（即1+X 证书制度试点）工作，并确定了首批职业技能等级证书名单，其中包括建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书。证书包括初级建模、中级专项应用、高级综合应用三个部分，每个等级和专业方向都包含了专业知识与技能的要求。通过组建BIM 技术实训室，为学生提供良好的学习环境，鼓励学生获得学历证书的同时，积极取得信息化等级证书。同时积极组织学生参加BIM 技术应用技能大赛。如组织学生参加相关的建筑信息模型应用技能大赛，大赛内容涵盖了整个单项工程的建筑和结构设计、绿色节能分析、工程造价、工程管理全过程，是对学生信息化技术的综合考验，学生不仅要具备信息化建模能力，还要具备建筑信息化各专业协同应用的能力，通过参加技能比赛，在增强学生实践与创新能力的同时，也提高了学生的团队协作能力，促使学生关注行业前沿信息，适应市场产业升级，提升专业综合素养。同时对专业建设和课程改革的方向起到了引导作用，推动赛教结合的探索，促进了工学结合的项目化教学。