Tekla應用在裝配式混凝土識圖教學中的實踐與探索

安娜 華均

為貫徹落實國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔2016〕71號）、住房和城鄉建設部等部委《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》（建標規〔2020〕8號）和《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》（建市〔2020〕60號）精神，2021年9月2日，湖北省住房和城鄉建設廳等部門發布了鄂建文〔2021〕34號《湖北省住房和城鄉建設廳等部門關于推動新型建筑工業化與智能建造發展的實施意見》，其中重點工作一方面是大力發展裝配式建筑。另一方面是推進建筑信息模型（BIM）全過程應用。

政策要求我們積極將BIM技術與裝配化混凝土結合，這是裝配化混凝土BIM深化設計的要求，也是教育領域裝配化混凝土教學模式升級的要求。最近推出的裝配化1+X考試、裝配化BIM國賽也對裝配化混凝土教學提出了更高的要求。裝配化混凝土識圖是裝配化混凝土BIM應用的重要支點，如何有效地利用現有資源，建構科學的裝配化混凝土識圖與實訓BIM教學模式有著十分重要的意義。

一、目前裝配化混凝土識圖教學的主要問題

（1）裝配化混凝土二維圖集量巨大，學習難度大，目前二維模式不利于直觀展示裝配化混凝土的鋼筋。目前常用的裝配化混凝土圖集有：裝配式混凝土結構住宅建筑設計示例（剪力墻結構）15J939-1；裝配式混凝土結構表示方法及示例（剪力墻結構）15G107-1；預制混凝土剪力墻外墻板15G365-1等9本。如此大量圖集，并且內容復雜，如果單純地在教室理論講解，采取傳統的教學模式教學組織與教學設計單一，學生難以從整體上掌握裝配式建筑結構構造知識，教師日常教學工作開展非常吃力，難以取得預期的教學效果。

（2）裝配化混凝土實訓軟件側重游戲，屬于“請你看”模式。

市場上，裝配化混凝土實訓軟件均采用互動游戲方式，進行識圖教學，且訓練僅限于固定板塊，老師組織教學的自由度低。常見的如新之筑、e筑、三好等軟件。

以目前市場占有率很高的新之筑為例，僅能在9本圖集中選擇4本圖集，且每本圖集僅提供一至兩個構件進行反復實訓，訓練完成以后雖然能掌握基本的構造，但不利于學生舉一反三，活學活用。

二、裝配化混凝土BIM建模軟件的選擇

裝配化混凝土BIM建模軟件很多，我們可以分為三大類別：

一是基于Revit的國產插件，Revit本身有一定的裝配化混凝土建模功能，國內一些公司基于此平臺開發出符合國產規范的插件，能更迅速地建模。如：BEEPC、鴻業魔方2019。

二是獨立的國外軟件，如Planbar、Tekla。Planbar中包含了建筑、工程、預制等模塊，能夠實現預制構件全流程、一體化的設計。Tekla在國內主要應用與鋼結構深化領域，但也有預制混凝土深化設計模塊。

三是國內自主研發的軟件，如PKPM-PC，ZDPC。 PKPM-PC是中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所研發的工程管理軟件。ZDPC是基于浙江大學博士生團隊主導，聯合國內知名建筑設計院專家自主研發底層引擎上開發的PC深化設計軟件。

上述軟件中我們選擇了深化軟件TeklaStructures，從學習者的角度出發，與主流的Revit相比，因為它具備以下優點：

對電腦配置要求低。Tekla2020軟件應用電腦配置要求如下表1：

表1 兩種不同軟件應用對電腦配置要求對比表

建模自由度高。Tekla2020軟件對建筑模型處理實現的功能如下表2：

表2 兩種不同軟件應用對建筑模型處理實現功能對比表

三、基于BIM 技術的裝配化混凝土識圖課程教學新模式——“我來做”模式

針對現有混凝土識圖教學中存在的難點問題，利用BIM技術強大的三維建模功能，提出結合BIM 技術的全新裝配式混凝土框架結構教學模式。在教學中引入BIM技術，將復雜抽象的裝配化混凝土圖集變得形象易懂，讓學生對裝配化混凝土圖集相關知識得到更好的理解。學生也通過建立相應的裝配化混凝土圖集的節點及構件的BIM模型，更好的掌握BIM技術，具備初步深化設計的能力。

我校采用Tekla后，教學總學時與傳統教學方法接近，機房也不需要升級。理論講述時間縮短，建模實訓周期會被拉長，但學生在自己動手建立鋼筋BIM模型的過程中，深入理解了圖集。同時具備了一定的深化設計能力。由“請你看”模式轉化為“我來做”模式。一般來說使用Tekla進行建模的流程如下：

（1）按照建筑圖進行建筑翻模。即根據裝配式混凝土現有的二維設計施工圖,采用BIM技術建立建筑三維模型。讓學生學會采用TEKLA軟件， 進行構件中的梁、板、柱以及墻體的建模工作。

（2）進行可視化的PC拆分設計。將整個建筑BIM模型進行拆分的重點是依據規范合理拆分，構件數量統計，連接節點的設計，構件面積或體積的統計。可以將構件分類并統計數量，如：現澆墻體、填充墻體、現澆樓板、預制疊合板、疊合板現澆層、預制樓梯、現澆帶、預制剪力墻等。

（3）完成PC構件參數、裝配率的統計后，確保合乎規范要求，再進行PC二次深化。PC二次深化主要是依據規范配置構件鋼筋。

經過改革后的課堂教學取得了相應的成果。我校在由中國建設教育協會、中國就業培訓技術指導中心、住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心聯合舉辦的全國裝配式建筑職業技能競賽深化設計賽項中，獲得全國一等獎。

四、TEKLA軟件的教學應用實例

以疊合板DBS1-67-3620-31的教學過程為例, 結合TEKLA軟件的裝配式混凝土的教學模式如下:

（1）在線預習：在線發布《桁架鋼筋混凝土疊合板（60mm厚底板）》15G366-1圖集DBS1-67-3620-31相關圖片，施工現場圖片；鼓勵學生討論，回答預習問題。

（2）課堂老師講解圖集：使用預先做好的3D模型，對應二維圖集講解①鋼筋、②鋼筋、③鋼筋、桁架的位置、尺寸等參數。

（3）老師示范TEKLA建模程序，學生學習：建立樓板→切割邊角→布置①鋼筋→布置②鋼筋→布置③鋼筋→布置桁架。

（4）學生課后練習：使用與DBS1-67-3620-31非常類似的DBS1-67-3624-21作為練習題，讓學生課后練習，并發布引導視頻，便于學生反復觀看、練習，有利于最終掌握并理解圖集。

裝配式混凝土與TEKLA軟件結合探索新型識圖教學模式，有助于學生識讀現行的裝配式混凝土規范圖集,培養動手能力和空間想象力積累相應的工程經驗。幫助學生掌握裝配式建筑的深化設計的相關內容。因此，不斷改進和完善新型教學模式,有利于培養裝配式混凝土的應用性專業人才。