建筑施工技術(shù)教學(xué)中BIM技術(shù)的有效運(yùn)用分析

朱金海

【摘 要】本文分析BIM技術(shù)在建筑施工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，BIM技術(shù)能對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，有利于使抽象知識(shí)變得具體化，更易于學(xué)生理解。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù) 建筑施工技術(shù) 教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）01C-0150-02

建筑施工技術(shù)是建筑工程專業(yè)必修課程，具有實(shí)踐要求高、專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容多等特征，該課程教學(xué)要求理論聯(lián)系實(shí)際，然而在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，部分教師單純注重講解理論知識(shí)，忽略了實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)施工中涉及的各項(xiàng)流程難以理解，仍然無(wú)法掌握建筑施工技能。因此，教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，重視理論與實(shí)踐結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中可引入BIM技術(shù)，該技術(shù)能模擬建筑施工過(guò)程，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從中掌握施工技巧。

一、BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的縮寫，它具備動(dòng)態(tài)仿真、信息處理能力，在建筑專業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用價(jià)值較高。BIM技術(shù)可使書面信息變成立體施工場(chǎng)景，防止出現(xiàn)理論與實(shí)際操作脫節(jié)現(xiàn)象，該技術(shù)應(yīng)用能使建筑工程集成化程度提升，促使其生產(chǎn)方式發(fā)生變化，提高施工效率與質(zhì)量。

BIM技術(shù)源于美國(guó)，它能分析建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其所在位置是否合理，便于提前發(fā)現(xiàn)建筑施工設(shè)計(jì)問(wèn)題所在，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，防止出現(xiàn)設(shè)備安裝難、結(jié)構(gòu)開(kāi)孔等現(xiàn)象。該技術(shù)能通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件達(dá)到虛擬施工目的，直觀把控施工過(guò)程，可重復(fù)操作，不存在風(fēng)險(xiǎn)性、破壞性，能將施工安全隱患消除，防止發(fā)生安全事故，同時(shí)便于施工團(tuán)隊(duì)調(diào)整施工進(jìn)度，降低成本。虛擬施工能模擬各種類型的施工環(huán)境，例如生活區(qū)域、辦公區(qū)域、道路施工等，便于施工人員按照施工規(guī)范、動(dòng)態(tài)圖紙完成整個(gè)施工過(guò)程，避免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

二、建筑施工技術(shù)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

建筑施工技術(shù)是建筑工程專業(yè)必修科目，是一門專業(yè)課程，所涉及知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜、知識(shí)面廣，具有較強(qiáng)實(shí)踐性，且知識(shí)更新速度非常快。建筑物建設(shè)工作涉及內(nèi)容較多，如混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)吊裝、土方工程等，均屬于建筑分項(xiàng)工程，所有工程項(xiàng)目需根據(jù)先后順序完成，建筑施工技術(shù)也要按照施工順序進(jìn)行教學(xué)。目前，社會(huì)對(duì)建筑施工人才需求量較大，與此同時(shí)，人才競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，在這種情況下，社會(huì)對(duì)建筑人才提出了更嚴(yán)格要求，不僅需要建筑人才掌握施工技能，而且要具備創(chuàng)新能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題，并確保施工質(zhì)量與安全。然而，從現(xiàn)階段建筑施工技術(shù)教學(xué)情況上看，其中仍然存在一些問(wèn)題。

（一）教學(xué)模式比較落后

我國(guó)多數(shù)高校仍然采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，主要以老師講授課程內(nèi)容，學(xué)生聽(tīng)課為主，雖然部分院校在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用到多媒體技術(shù)向?qū)W生展示施工內(nèi)容，但學(xué)生缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)，對(duì)實(shí)際建筑工程接觸少，因此，教學(xué)效果并不顯著。在具體教學(xué)中，教育人員需引入工程實(shí)例，將學(xué)生作為教育主體，促使師生互動(dòng)性增強(qiáng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，便于其將施工方法掌握。

（二）缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)

部分院校與施工單位建立了合作關(guān)系，為學(xué)生爭(zhēng)取實(shí)踐機(jī)會(huì)，不過(guò)實(shí)踐機(jī)會(huì)有限，學(xué)生數(shù)量較多，施工實(shí)習(xí)無(wú)法滿足學(xué)生需求。在實(shí)習(xí)時(shí)，學(xué)校主要按照班級(jí)為單位實(shí)習(xí)，一般以2-3周為實(shí)習(xí)期限，實(shí)踐時(shí)間較短，學(xué)生并不能深入了解每個(gè)施工環(huán)節(jié)，無(wú)法將實(shí)踐與理論結(jié)合。

（三）師資結(jié)構(gòu)不合理

從院校師資結(jié)構(gòu)上看，大部分為青年教師，缺乏施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，僅將施工技術(shù)理論知識(shí)掌握，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與實(shí)際工程出現(xiàn)脫節(jié)，學(xué)生無(wú)法理解老師所講內(nèi)容。

三、BIM技術(shù)在建筑施工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）建筑識(shí)圖中BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑識(shí)圖屬于建筑施工技術(shù)中的基本內(nèi)容，建筑院校對(duì)建筑識(shí)圖教學(xué)非常重視，不過(guò)教學(xué)效果不夠理想，原因在于教學(xué)項(xiàng)目與實(shí)際工程無(wú)法結(jié)合。部分院校使用二維形態(tài)施工圖紙講課，要求學(xué)生運(yùn)用空間想象力將施工圖紙與施工現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)，然而學(xué)生想象力有限，尤其對(duì)初學(xué)者而言難度極大，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程缺乏學(xué)習(xí)積極性。

BIM技術(shù)能使平面施工圖紙變成三維模型，重新設(shè)置建筑施工技術(shù)教學(xué)模式。首先，老師通過(guò)BIM技術(shù)，建立鋼筋、土建模型，模型可任意切剖，或?qū)πD(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整。其次，學(xué)生可按照三維角度解讀建筑工程，并將其與二維圖紙相結(jié)合，采用二維圖紙與三維施工圖對(duì)照模式進(jìn)行學(xué)習(xí)，更易于理解所學(xué)內(nèi)容。最后，老師可指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用BIM技術(shù)建立三維施工模型，這實(shí)際上是一種模擬實(shí)踐方式，有利于對(duì)學(xué)生圖紙檢驗(yàn)?zāi)芰Α⒆R(shí)圖能力進(jìn)行培養(yǎng)與鍛煉。

（二）施工技能學(xué)習(xí)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

施工技能學(xué)習(xí)是建筑施工技術(shù)的核心部分，從傳統(tǒng)教學(xué)模式上看，大多首先由老師對(duì)理論知識(shí)（如施工技術(shù)、施工流程等）進(jìn)行講述，然后向?qū)W生播放建筑施工視頻，使學(xué)生了解基本施工環(huán)節(jié)和內(nèi)容。然而，施工視頻內(nèi)容并不完整，在這種情況下，教師只能運(yùn)用PPT展示學(xué)習(xí)內(nèi)容，不過(guò)施工中涉及的關(guān)鍵技術(shù)難以用語(yǔ)言表述。

BIM技術(shù)能融合數(shù)字三維建模、虛擬現(xiàn)實(shí)、BIM三種技術(shù)，可數(shù)字化模擬建筑建造過(guò)程，將施工順序展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生明確建筑施工順序，了解施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，使學(xué)生猶如置身于施工現(xiàn)場(chǎng)，有利于激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，提升建筑施工技能教學(xué)效果。

（三）土方工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

土方工程施工學(xué)習(xí)難點(diǎn)在于計(jì)算土方工程量、明挖法施工流程等，老師要指導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，包括地質(zhì)勘探報(bào)告、工程概況等，然后引入問(wèn)題，如：“土方工程包括哪幾個(gè)施工環(huán)節(jié)？”通過(guò)提問(wèn)引入接下來(lái)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，完成書本內(nèi)容講解后，老師可進(jìn)行案例分析，于地圖上指出工程位置，結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告、地形圖，明確現(xiàn)場(chǎng)地層情況。當(dāng)學(xué)生對(duì)工程性質(zhì)有所了解后，老師需利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)。

模擬施工現(xiàn)場(chǎng)流程：將工程信息導(dǎo)入Civi13D中，設(shè)置放坡曲面，使原始地形曲面、放坡曲面兩者融合，獲取三維效果、二維圖紙。設(shè)置放坡場(chǎng)地，對(duì)放坡投影輪廓線進(jìn)行繪制，完成放坡繪制操作后，利用對(duì)象查看器對(duì)放坡曲面進(jìn)行觀察，獲取三維模擬效果。利用BIM技術(shù)虛擬建筑施工后，老師需布置課后作業(yè)，如要求學(xué)生采用不同方式對(duì)土方工程量進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)比計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度。

（四）混凝土工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

所謂混凝土工程施工，就是指根據(jù)建筑施工要求，采用模板澆筑將混凝土、鋼筋材料制作成各類構(gòu)件的施工過(guò)程，具有工藝復(fù)雜、施工內(nèi)容多等特點(diǎn)。在學(xué)習(xí)混凝土工程施工中，教師首先要把施工圖導(dǎo)入BIM軟件內(nèi)，從而得到混凝土三維結(jié)構(gòu)，并對(duì)其透明度進(jìn)行調(diào)整，顯露隱蔽鋼筋，將各種鋼筋構(gòu)造展示出來(lái)，如門框墻、框架梁、框架柱等。學(xué)生可利用BIM技術(shù)觀察鋼筋節(jié)點(diǎn)構(gòu)造情況，便于將鋼筋混凝土施工環(huán)節(jié)與技巧掌握，將理論知識(shí)應(yīng)用于建筑施工中。

（五）基坑施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

基坑工程施工難度非常大，它涉及土力學(xué)穩(wěn)定性、典型強(qiáng)度、支護(hù)結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)，若單純講解理論知識(shí)，學(xué)生并無(wú)法理解透徹。基坑工程施工就是指錨桿、鋼板樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等支護(hù)方案施工，是建筑施工技術(shù)中的重要內(nèi)容，實(shí)踐性較強(qiáng)，采用BIM技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基坑施工教學(xué)，有利于使學(xué)生更易于理解施工過(guò)程。

在上課之前，老師需將基坑施工圖紙導(dǎo)入BIM軟件內(nèi)，對(duì)三維模型進(jìn)行構(gòu)建，向?qū)W生講述各種基坑工程的適用條件以及結(jié)構(gòu)類型。BIM技術(shù)能完成動(dòng)畫、渲染、建模等功能，便于師生從直觀角度觀察基坑施工環(huán)節(jié)。除此之外，老師還可對(duì)基坑支護(hù)形式進(jìn)行更換，補(bǔ)充混凝土標(biāo)號(hào)、土層容重等教學(xué)內(nèi)容。基坑施工學(xué)習(xí)難度相對(duì)較大，教師在該課時(shí)上可能需要花費(fèi)更多時(shí)間，在有條件情況下，可結(jié)合工程實(shí)踐輔助教學(xué)。

建筑施工技術(shù)課程涉及內(nèi)容廣泛，在傳統(tǒng)教學(xué)中，老師單純講述抽象理論知識(shí)，學(xué)生無(wú)法理解所講內(nèi)容，教學(xué)效果較差。BIM技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，可模擬建筑施工過(guò)程，獲取三維圖像，使抽象知識(shí)更具體化，降低學(xué)習(xí)難度，有利于提高建筑施工技術(shù)教學(xué)質(zhì)量與水平，使學(xué)生將施工技能掌握，為日后工作做準(zhǔn)備。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉占省，趙明，徐瑞龍.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工及管理中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013（3）

[2]翟越，李楠，艾曉芹，等.BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用研究[J].施工技術(shù)，2015（12）

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）