基于BIM技術的鋼結構施工課程教學探索

肖 毅 魏秀瑛 李 文 劉建軍 楊雪寧

(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002)

鋼結構工程由于具有輕質高強、抗震性好、施工速度快等特點，在工業建筑、高層建筑、空間網格建筑中到處可見。同時它還能夠助力鋼鐵去產能，符合政府政策目標；鋼結構作為綠色建筑的典型代表，大大減少了砂、石、灰的用量，減少建筑垃圾；鋼結構采用工廠化生產方式，提高了農民工工作舒適度等優點。在未來的城市建設中，需要在10年內達到30%的鋼結構建筑，這就意味著需要越來越多的鋼結構技術技能型人才。

鋼結構施工課程在建筑工程技術專業中，屬于專業課，該課程的培養目標是：培養學生對典型的門式剛架結構、網架結構、管桁架結構、鋼框架結構四種結構體系的識圖、施工、質量驗收的專業能力和職業素養能力。為了達到人才培養方案培養的施工員、質量員等職業崗位的核心崗位能力，筆者基于鋼結構施工課程進行了以工作過程開發的課程體系，引入智能建造的BIM軟件技術到課程中[1]，一些傳統的教學難點輕松突破，本文基于此進行簡單的論述。

1 BIM技術與教育應用

BIM(建筑信息模型)，該技術是集工程設計、建造、管理為一體的數據化工具系統，它通過對工程建筑的數據化、信息化模型的整合，從工程項目的策劃階段、運行階段和維護階段的全生命周期內進行共享和傳遞數據，為工程的各建設主體方提高工作效率、節約成本和縮短工期。同時由于BIM技術具有可視化、模擬性、關聯性等特點，使其在建筑工程領域中的發展更加迅速。

2011年5月，住建部在《2011～2015建筑業信息化發展綱要》中，明確規定在施工階段開展BIM技術的研究和應用，這拉開了BIM技術在國內應用的序幕。2018年全國兩會期間，委員王美華提出“高校土木專業增設BIM的課程”建議，這預示BIM課程體系可能納入專業教學評估中，這反映了建筑信息模型人才需要旺盛。因此，高校應該培養BIM軟件技術應用和軟件開發二元型技術技能型人才。在施工類課程中融入BIM技術，培養學生的信息化素養和專業技能勢在必行。

根據各高職院校學生學習效果來看，鋼結構課程中的相關技術點和技能點比較難，特別是節點構造的繪制和識讀。故此引入BIM技術，將二維圖形與三維模型相結合，學生理解鋼結構的施工圖通俗易懂，使學生對鋼結構的學習提起了興趣[2]。

2 BIM技術應用典型教學案例

某小型工業廠房，建筑面積1 190 m2，總體高度5.4 m，采用輕鋼門式剛架結構，建筑安全等級為二級，6級抗震，采用的型鋼和板材規格如下：

1)主結構，門式剛架，焊接H型鋼，鋼柱400×280×10×6，鋼梁330×280×10×6；2)次結構，屋面檁條和墻面檁條，高頻鋼250×150×4×3.2；3)圍護結構，屋面板和墻面板，75 mm厚彩鋼壓型鋼板；4)基礎，鋼筋混凝土獨立基礎。為了使學生更好的理解，采用BIM技術輔助鋼結構課程的教學，主要從以下幾個方面入手。

2.1 型鋼的認知

鋼板、型鋼是常見的鋼結構鋼材，但是學生對工字鋼、H型鋼、角鋼、槽鋼、鋼管等型鋼不太熟悉，然而型鋼卻是鋼結構建筑中的重要組成部分，為了使學生掌握型鋼參數，課前導學環節，教師采用任務驅動教學法讓學生在BIM軟件中構建型鋼的三維模型，從而訓練了學生的繪圖和識圖能力。課中做環節，教師利用Tekla Structures軟件建立這兩種型鋼的模型，讓學生仔細觀察，利用BIM模型找出其中的不同之處，從而加深學生對型鋼的理解。課后拓學環節，教師結合校中企設計院和實際項目工地，針對學有余地的同學識圖現場復雜的組合式焊接型鋼，自己利用Tekla Structures軟件繪圖，可以利用不同顏色區分組合式翼緣和腹板部分，使學生理解熱軋與焊接的不同之處。

2.2 復雜節點的認知

鋼結構節點構造十分復雜，梁梁連接、梁柱連接，腹桿弦桿球節點連接等桿件位置交叉布置，識圖難度較大。為解決這個教學難點，培養學生識讀節點大樣圖的能力，可以利用三維的BIM模型輔助教學，使學生掌握節點區域的構造，見圖1，圖2。在教學過程中，教師要引導學生根據二維圖紙構建三維模型，從而加深學生對圖紙的理解，同時還可以利用BIM模型進行碰撞檢查糾正錯誤，提高了學生的學習效率。

2.3 施工工法的認知

職業院校課程教學目標，重點是培養學生實踐動手能力，而不是培養學生學習深奧的理論知識和繁雜的公式能力。為此教師帶領學生到項目工地進行觀摩學習，現場講解結構構造等知識點[3]。考慮到實際項目存在一定安全隱患，因此現場教學只能作為輔助的教學環節。為此利用廣聯達的BIM軟件可以輕松突破這個教學難點，該軟件可以快速地完成整個施工工藝流程，實際操作中學生可以很清楚的看到每個工藝步驟，見圖3，圖4，包括人、材、機的選擇、場地布置等，讓學生學習整個項目的虛擬建造過程，避免了去施工現場而帶來的安全隱患。

3 結語

在鋼結構的課程中融入BIM技術，使學生在理解結構構造上更加輕松，加深了學生對施工工藝流程的理解，從而培養了學生的學習興趣，提高鋼結構課程的教學效果以及學生綜合能力。