BIM在混凝土結(jié)構(gòu)課程中的應(yīng)用

陳祥花

廣西大學(xué)行健文理學(xué)院（530005）

0 前言

建筑信息模型（BIM）目前在建筑領(lǐng)域中不斷推廣應(yīng)用，建筑相關(guān)專業(yè)教學(xué)也要積極應(yīng)用BIM?；炷两Y(jié)構(gòu)課程是高校建筑相關(guān)專業(yè)的一門重要課程?；炷两Y(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，應(yīng)有機(jī)融入BIM等信息技術(shù)手段，并結(jié)合線上教學(xué)資源，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效率與質(zhì)量的提高。

1 混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

混凝土結(jié)構(gòu)課程具有理論性、實(shí)踐性比較強(qiáng)，計(jì)算較多的特點(diǎn)，學(xué)生往往感覺平法識(shí)圖、平面配筋圖、鋼筋骨架的學(xué)習(xí)難度較大，內(nèi)容比較抽象不易理解。混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，以往采取的是直接講授法，教師帶領(lǐng)學(xué)生計(jì)算，在計(jì)算的時(shí)候往往是套公式，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中處于被動(dòng)狀態(tài)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性的提高，難以有效培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)的能力、掌握公式計(jì)算的技能。同時(shí)，識(shí)讀平法構(gòu)造、施工圖等，需要學(xué)生具備良好的空間想象力，在腦海中將混凝土結(jié)構(gòu)的空間骨架構(gòu)建起來，將二維圖紙變成三維的空間立體結(jié)構(gòu)，才能真正做到“識(shí)圖”。但目前混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，通常是在實(shí)訓(xùn)基地建立空間模型、鋼筋骨架模型，但由于尚未開展具體工程實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以理解，學(xué)習(xí)效果不佳，也挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

2 BIM在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用思路

2.1 創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

混凝土結(jié)構(gòu)課程是由四個(gè)部分構(gòu)成:①混凝土材料性能，鋼筋、混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)的主要施工材料，必須確保鋼筋的性能與混凝土的性能相匹配，才能確保混凝土結(jié)構(gòu)的性能；②構(gòu)件承載力計(jì)算，又可以分為受彎構(gòu)件斜截面計(jì)算與正截面計(jì)算，裂縫變形與裂縫寬度計(jì)算，受扭構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件的承載力計(jì)算等；③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分；④混凝土結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀、鋼筋下料?；炷两Y(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，若是采取直接講授法，則計(jì)算部分會(huì)占據(jù)大部分內(nèi)容，面對(duì)抽象的知識(shí)、枯燥的公式，學(xué)生難以準(zhǔn)確掌握知識(shí)點(diǎn)。面對(duì)這樣的情況，混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，應(yīng)對(duì)BIM進(jìn)行有效應(yīng)用，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新、改進(jìn)[2]。

混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，對(duì)受扭構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件的承載力計(jì)算方面的內(nèi)容進(jìn)行講授的時(shí)候，可以應(yīng)用BIM三維軟件，采取動(dòng)畫視頻的形式將各種構(gòu)件的受力破壞情況直觀地展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，并在互聯(lián)網(wǎng)上查找相關(guān)試驗(yàn)，讓學(xué)生觀看，從而使學(xué)生更好地理解。構(gòu)件承載力計(jì)算便是將適量的鋼筋設(shè)置在合適的位置，使學(xué)生學(xué)會(huì)查規(guī)范、套公式，正確理解鋼筋的設(shè)置位置、連接位置等知識(shí)。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行教學(xué)的過程中，可以借助BIM三維軟件，將一個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)框架展示出來，使學(xué)生對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)框架再到具體構(gòu)件有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。對(duì)施工圖識(shí)讀、鋼筋下料部分的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，可以借助BIM三維軟件，讓學(xué)生對(duì)全部構(gòu)件的鋼筋骨架有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)鋼筋骨架構(gòu)建三維立體概念。同時(shí)，也可以在識(shí)圖訓(xùn)練中應(yīng)用BIM三維軟件，使學(xué)生形成三維空間概念，從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行更好的識(shí)讀，并可以結(jié)合構(gòu)造計(jì)算鋼筋量[3]。

混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，在學(xué)期期末設(shè)置一個(gè)專業(yè)周，并合理確定專業(yè)周的學(xué)習(xí)內(nèi)容，借助BIM三維軟件將鋼筋立體骨架直觀地展示出來，讓學(xué)生分組、合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)，如混凝土樓蓋設(shè)計(jì)、梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、承載力計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置受力鋼筋，根據(jù)構(gòu)造設(shè)置構(gòu)造鋼筋，應(yīng)用BIM軟件繪制三維模型、填寫鋼筋下料單以及應(yīng)用CAD軟件繪制橫向配筋圖、縱向配筋圖與抽筋圖等。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法

混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，采取直接講授法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法等傳統(tǒng)教學(xué)方法，難以使學(xué)生準(zhǔn)確掌握構(gòu)件承載力計(jì)算的知識(shí)與技能，借助BIM構(gòu)建三維模型，可以讓學(xué)生直觀地觀察到各種構(gòu)件的形狀及其在混凝土結(jié)構(gòu)中的位置，使學(xué)生更好地理解各種構(gòu)件的受力情況，明白受力鋼筋應(yīng)設(shè)置在什么位置，理解“適量鋼筋放在適當(dāng)位置”的涵義?；炷两Y(jié)構(gòu)課程教學(xué)的識(shí)圖環(huán)節(jié)，不僅可以構(gòu)建三維模型，使學(xué)生更方便、直觀地進(jìn)行識(shí)圖，還可以借助BIM軟件來開展識(shí)圖訓(xùn)練、鋼筋算量、鋼筋下料等。例如，針對(duì)具體構(gòu)件，可先用Revit軟件建立BIM三維模型，讓學(xué)生直觀地看到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的框架構(gòu)成情況、構(gòu)件的形狀及具體位置、構(gòu)件的鋼筋骨架，理解構(gòu)件的受力狀態(tài)、接頭范圍，根據(jù)鋼筋材料的實(shí)際規(guī)格，對(duì)鋼筋進(jìn)行合理布置，并確保接頭位置的正確性，真正做到“適量鋼筋放在適當(dāng)位置”。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行識(shí)圖之后，針對(duì)具體構(gòu)件開展識(shí)讀訓(xùn)練，結(jié)合構(gòu)造詳圖，在遵循平法制圖規(guī)則的基礎(chǔ)上，采用CAD軟件，繪制橫向、縱向配筋圖以及抽筋圖，對(duì)鋼筋長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算之后再進(jìn)行鋼筋下料，得到鋼筋量[4]。

2.3 強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)

混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，教師專業(yè)能力的高低直接影響著BIM的實(shí)際應(yīng)用效果及教學(xué)質(zhì)量。因此，為實(shí)現(xiàn)BIM在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的高效應(yīng)用，必須加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。學(xué)校應(yīng)定期組織教師參加培訓(xùn)活動(dòng)，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)BIM的相關(guān)知識(shí)、技能，要求教師考取BIM合格證書，切實(shí)提高教學(xué)能力?？梢云刚?qǐng)企業(yè)專家，到校對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，也可以讓教師到企業(yè)、到工地進(jìn)行鍛煉，接觸新工藝、新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)能力的提升。建立師徒制，由資深教師對(duì)青年教師進(jìn)行一對(duì)一地指導(dǎo)與幫助。通過多種舉措，切實(shí)增強(qiáng)教師隊(duì)伍的綜合實(shí)力，為混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的優(yōu)化提供有力的支持。

3 BIM在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的組織實(shí)施策略

3.1 運(yùn)用各種軟件

在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)應(yīng)用BIM的過程中，應(yīng)對(duì)魯班系列軟件、Revit軟件、CAD軟件等進(jìn)行靈活運(yùn)用，從而將抽象的知識(shí)與三維模型結(jié)合起來，切實(shí)做到可視化、直觀化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)、理解，提高學(xué)生的軟件應(yīng)用能力。同時(shí)在信息化、智能化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景中，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)也可以得到有效培養(yǎng)，有利于促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

3.2 注重實(shí)際操作

混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，應(yīng)對(duì)接崗位所需技能，對(duì)實(shí)際操作環(huán)節(jié)進(jìn)行合理設(shè)置，如綜合利用各種BIM軟件來開展鋼筋識(shí)圖、鋼筋算量，利用電線、泡沫板制作鋼筋骨架模型等，以便提高學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力。

3.3 倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

BIM是一種信息技術(shù)手段，不受時(shí)空因素的限制。鑒于此，混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并通過小組討論、小組互評(píng)查漏補(bǔ)缺，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、表達(dá)能力，確保全體學(xué)生都能參與到教學(xué)中來[5]。

3.4 做到因材施教

在根據(jù)教學(xué)目標(biāo)開展教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的理念，尊重學(xué)生的主體地位，重視學(xué)生的個(gè)體差異，全面提升學(xué)生的知識(shí)水平、接受能力。針對(duì)不同層次的學(xué)生，設(shè)計(jì)不同的教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生的自信心與學(xué)習(xí)興趣，使全體學(xué)生都能獲得成就感。同時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮師生雙方的創(chuàng)造性、積極性、主動(dòng)性，使課堂達(dá)到最大功效，實(shí)現(xiàn)過程與方法、知識(shí)與技能、情感態(tài)度與價(jià)值觀之間的有效互動(dòng)融合，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)整個(gè)教學(xué)過程的最優(yōu)化。

4 結(jié)語

目前混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中還存在著一定的問題，因此有必要應(yīng)用BIM對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，通過創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)，來促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)水平的提升。同時(shí)，應(yīng)運(yùn)用各種軟件，注重實(shí)際操作，倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，做到因材施教，充分發(fā)揮BIM的作用，更好地推動(dòng)混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革。