BIM技術在鋼筋平法識圖教學中的應用探討

姜兆華，吳九江

(西南科技大學 土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621010)

0 引言

我國建筑信息化的二次革命，是伴隨著CAD技術到BIM技術的發展歷程而產生的。BIM技術憑借其直觀性、可視化的特點，將借助現代化技術推動我國建筑行業實現從二維平面到三維模型的又一次歷史性變革[1]。

平法經過土木建筑行業幾十年的檢驗，在國內外已經得到廣泛認可。平法繪圖優點是工作量少，可有效減少圖紙量。但是，如果遇到較為復雜的土木建筑時，簡單的二維圖紙就不能完全、準確地表達出三維建筑信息了。因此，在鋼筋工程施工圖中融入BIM技術，能夠清晰地呈現出一根根鋼筋的搭接方式，提高施工人員布置鋼筋的準確性，提高工作效率。

趙巖指出平法經過幾十年的歷練，已經在中國得到業界的廣泛認可，成為業界標準[2]。BIM技術以可視化三維模型的形式，形象、準確地指導施工過程，對于建筑行業有著重要意義。目前，建筑結構施工圖采用平面整體表示方法，而實際建筑是三維的，因此學生識讀鋼筋平法時，要由抽象的二維圖紙想象出三維結構模型，才能夠讀懂結構施工圖。

1 高校鋼筋平法識圖教學現狀

高校土木專業學生很難直接參與工程施工，缺乏實踐經驗，在課堂中無法聯想教師所展示的圖紙信息，無法實現空間構建。在教學過程中，由于學生空間創造感不足，無法在大腦內直接想象建筑空間形態，使教師很難進一步培養學生學習能力。不少學者指出，從抽象的二維圖紙中想象出三維模型，學生才能真正理解結構施工圖。將BIM技術引入鋼筋平法課程教學中，可以幫助學生實現從抽象的二維平面施工圖到三維土木建筑模型的跨越，領會結構施工圖的設計意圖和施工要求。

當前，BIM技術越來越受到重視，國內高校近年來陸續開展了BIM技術的相關教學和科研。根據統計，目前清華大學、重慶大學、同濟大學等專業前沿高校科研工作科研成果相對豐碩。但在教學層面，國內各個高校教學水平存在巨大差異，雖然很多高校都開設了BIM導論及相關軟件的課程，但是教學整體是滯后于科研的。有些高校對BIM技術的推廣力度不夠，沒有將其引入鋼筋平法課程教學中。基于上述情況，為提高學生鋼筋平法識圖能力，引入BIM技術并探討其在鋼筋平法課程中的應用，以提高教學質量和效果。

2 BIM技術在鋼筋平法識圖教學中的應用策略

2.1 補充平法識圖講義

鋼筋平法識圖課程具有較強的實踐性和專業性。該課程的很多教材內容是按平法圖集的先后順序來安排及編寫的，雖然附帶了很多構件的構造圖，但沒有工程現場圖片對應，學生往往無法理解。由于平法圖集抽象性較強，學生的結構及鋼筋立體思維不強，加上對實際工程涉及較少，很難通過二維的施工圖紙想象三維空間結構模型實物。由于識圖教材沒有繪制出相應的三維實物圖，很多學生只能強行記住識圖規則，但在實際工作時無法運用。此外，該課程還具有較強的時效性，2011年出版了11G規范圖集，2016年又發行了新版本的16G規范圖集。由此可見，即使有合適的教材，也很有可能跟不上相關規則的更新發展。市場上缺乏與此課程教學內容相一致的教材，即集相應規范、工程圖紙、手算練習題于一身的教材。對此，我校除采用市面上出售的教材和《16G101》系列圖集外，還補充了鋼筋細節構造三維講義。引用 BIM 技術建立鋼筋細節節點三維圖，以講義形式提前發給學生，能解決當前教學中的一些問題。例如，教師可以選擇典型的梁構件鋼筋建模，以補充講義的形式提供給學生。一方面，學生可以在上課前想象構件三維形式，預習知識點。另一方面，可以在課后聯系教師所講授的知識點，進一步對比，反復想象。

2.2 完善課程設置

當前的BIM技術相關課程在課程設置方面還存在很大的不足。低年級學生對BIM技術了解較少，高年級學生對BIM技術的興趣有所增加。學生開始接觸BIM技術的時間較晚，未對BIM技術形成系統概念，這樣不可避免地導致了在BIM技術教學過程中一次性教學內容過多，學生難以全部吸收，教學質量得不到保證。BIM技術的教學內容應體現與本專業各科知識體系的融合，科學設置BIM技術課程的開設時間、教學內容，合理銜接課程之間的聯系。合理開設BIM技術的基礎課程與實踐應用課程，考慮各年級的實際情況，循序漸進地實施授課計劃。在大一、大二年級可以開設BIM概論、BIM建模技術等基礎課程作為必修課。在高年級時可以開設BIM虛擬建造、BIM建造管理、BIM平法識圖等BIM相關的具體課程，作為選修課程。

2.3 優化課程結構

傳統的鋼筋平法識圖教學主要借助圖集、板書和 PPT實施，課程結構以二維為主。遇到實例的鋼筋平面圖，學生頭腦中還是難以建立清晰的三維立體模型，學習起來比較困難。BIM技術在鋼筋平法識圖中的三維應用，對于平法的識圖與鋼筋的計算具有重要的輔助作用。在課堂教學中，如果能夠運用BIM技術對構件鋼筋進行簡單地三維建模，將大大提高學生對鋼筋平法的學習效率。只看平法圖紙對于初學者來說太過于抽象，教師可在課堂上通過BIM技術展示出revit建成的三維梁板柱鋼筋模型，構造節點非常清晰，學生可以快速地將簡單清晰的鋼筋三維模型與抽象的二維平法圖紙相對應，幫助他們從2D思維向3D思維轉換。優化課程結構，引入BIM技術，平法識圖以三維模型教學為主，二維平面教學為輔，促進學生提升空間結構想象能力，進而提高教學效果。

例如，在板鋼筋教學過程中，通過BIM技術建立板鋼筋三維圖，結合三維圖講解板鋼筋錨固長度。首先判斷直錨還是彎錨，然后講解板支座負筋向上彎折長度，鋼筋水平距離梁中心線的長度，如板負筋長度=伸入端部支座長度+伸入跨內的凈長+伸入跨內彎折長度，結合三維圖講解伸入端部的支座長度、伸入跨內的凈長和伸入跨內的彎折長度分別對應的鋼筋部分，最后給學生演示和講解板底部縱筋、板支座負筋和板的分布筋計算過程。對照鋼筋圖可以讓學生直觀、清晰地讀取鋼筋的空間分布、排列位置及形狀，更好地理解鋼筋平法圖集繪圖要求及規則，學生課后反饋表示非常容易看懂與理解，取得了良好的教學效果。

3 結語

實踐教學表明將BIM三維技術應用于鋼筋平法課程教學中，可以顯著地提高學生識圖能力及學習興趣，培養學生的想象能力，是一種高效的教學方法，取得了良好的教學效果。