BIM技术在建筑构造课程教学中的应用探析

摘  要：为提高课程内容的直观性，降低学生学习的门槛，改善学生建筑构造课程的学习效果。本文以BIM技术典型软件Revit为例，分析了其可视化、参数化驱动、模拟性在建筑构造课程教学中的应用方法。分析表明：可视化特点使得Revit远比一般图片、动画以及SketchUp类三维绘图软件更适合课堂教学，Revit不仅提供各角度的接近真实的三维形状，还包含了构件的构造组成信息;参数化驱动的特点可以让学生通过对比不同方案来加深对建筑构造原理的理解;模拟性的特点可以让学生从建筑实际施工建造过程来理解建筑物各部分之间的关系，构件间连接方式。

关键词：BIM;建筑构造;课程;可视化;模拟性

作者简介：胡世翔，南京工程学院经济与管理学院管理工程系，研究方向为建筑信息化。（江苏 南京211167）

基金项目：本文系南京工程学院校级科研基金项目（项目编号：YKJ201724）的研究成果。

中图分类号：G642.4       文献标识码：A      文章编号：1671-0568（2019）15-0053-03

近年來，建筑信息模型BIM （ Building Information Modeling）技术在国内得到迅速应用。BIM对传统建筑业具有变革性的影响，它不仅是简单的二维CAD绘图向三维可视化的转变，更是建筑业向信息化、数据化的转变，是建筑业的未来趋势。

BIM技术深刻地改变了建设、设计、施工、运营、造价等各建设工程的参与方，同时也对高等院校建筑技术类课程教学产生了巨大影响。BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，其可视化的特性可以在课堂上以接近真实建筑的方式展示三维立体模型，可以大大提高教学时的直观性并降低学生学习时的困难。更重要的是，其协调性、模拟性可以超越一般的图片、动画展示效果，可以模拟工程实际建造过程，方便学生修改建造方案，在方案对比中加深理解。

目前已有较多的教师和学者开展了有关BIM技术在土木工程，专业课教学中的应用。钟炜等[1]介绍了应用 BIM 中可视化仿真技术对“工程项目管理”课程改革的影响，阐明了改革的目的和原则以及改革的形式。齐岳等[2]在总结目前房屋建筑学课程所面临问题的基础上，分析了 BIM 技术在房屋建筑学课程中可以发挥的作用，提出了结合 BIM 技术的房屋建筑学课程新模式。杨勇等介绍了国外 BIM 发展应用情况和中国建设行业信息化现状及 BIM 技术的应用，讨论了BIM对中国高校土木工程专业人才培养模式改革的启示。白泉等[3]分析总结了沈阳工业大学土木工程专业 BIM 教学改革研究与实践情况，着重介绍了基于 BIM 的课程体系设置和各项教改实践举措以及取得的改革成果。王建超等[4]介绍了沈阳建筑大学土木工程学院BIM 技术在土木工程制图、房屋建筑学、毕业设计等课程教学中的应用探索，分析了应用过程中的困难、解决方法。

但目前具体深入讨论BIM技术对建筑构造课程教学改革的研究较少，本文在分析目前工程造价专业学生学习建筑构造课程难点的基础上，介绍了BIM技术典型软件Revit在本课程教学的应用方法和教学优势。

一、BIM技术及发展现状

BIM以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

BIM概念最早出现在20世纪70年代，美国Chuck Eastman博士提出了建筑信息模型（Building Information Modeling）的概念雏形。此后，BIM在全球工程建设行业迅速发展[5]，在虚拟施工、项目管理及绿色建筑等领域得到了广泛研究应用。2002年，Autodesk公司正式提出了BIM概念，并将其应用到Revit系列软件中，目前己成为应用最广泛的软件[6]。

2007年，NIBS（全美建筑科学院）推出了系统的BIM标准：全美BIM标准（NBIMS）。2007年，美国联邦总务署要求所有GSA项目全面BIM化。2013年，全美建筑科学院NIBS发布BIM指南。

在我国2007年，建设部发布行业产品标准《建筑对象数字化标准》。2017年，国务院办公厅发布《关于促进建筑产业持续健康发展的意见》。其中指出加快BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理，为项目方案优化和科学决策提供依据。

二、建筑构造教学难点分析

笔者认为，“建筑构造”这门课程的学习可以分为直观印象和超越直观印象两个阶段，并且这两个阶段不可分割。建筑构造课程学习时，学生需要先对所讲的内容有直观印象，然后再学习有关的专业知识。如果学生缺乏对研究对象的直观印象，直接去记忆相应的专业知识将会非常困难。例如，散水是建筑中常见的一个构件，其基本定义为：在房屋等建筑物外墙的墙脚周围，用砖石、混凝土铺成的斜坡。它是为了保护墙基不受雨水侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以便将屋面的雨水排至远处，这是防止因雨水渗入导致地基下沉的有效措施。如果学生对散水这个构件没有直观印象，那么对这个概念的理解就会产生困难。如果学生看过散水的图片（如图1所示）或视频，就会立刻在脑海中建立散水的直观印象，有助于建筑构造课程的教学。但是找到合适的教学图片和视频并不容易，尤其是很多建筑构件，很难找到合适的拍摄角度，尤其是隐蔽构建，需要合适的时机，才可以在现场拍摄到合适的照片。

教学中，三维动画视频解决了合适拍照角度和拍照时机的问题，但是一般这种动画的制作难度非常大，需要专业的人员和专业的软件，教师一般只能搜集到一些已经制作好的视频，很难按照自己的需要和班级的具体情况去制作动画。另外，这些三维动画的精细程度有限，只能在外形上接近实际结构，让学生大概了解建筑构件的组成和形式，效果不好。

三、Revit在建筑构造教学中的应用

1.Revit可视化特点在教学中的应用。建筑模型所能提供的三维效果超越了一般的图片和视频，也比SketchUp这种常用建筑专业方案设计软件要更适合课堂教学。

如图2所示，图中两个构件SketchUp中的墙和楼板，在软件中，他们都只是立方体，只不过形状比例不同。而在Revit中，墙和楼板是完全不同类型的构件，他们有自己的构造组成。

因此，Revit可视化的特点特别适合应用于建筑构造课程教学。学生不仅可以从不同的角度去观察这个建筑，还可以另用隔离或者隐藏命令去观察一些构件之间的连接方式，看到每个构件具体的构造组成和所用材料。

2.Revit参数化、模拟性特点在教学中的应用。Revit软件除了具有可视化这一直观的特点之外，还具有参数化驱动、模拟性以及可出图性的特点。

Revit参数化驱动的特点，使学生可以方便地修改模型，对比不同的设计方案。教师可以利用它通过方案的对比来加深学生对建筑构造原理的理解。模拟性是BIM非常重要的特点，不仅可以展示静态的建筑，还可以模拟建筑及构件的施工过程。模拟性的特点大大拓展了BIM技术在建筑构造课程教学中的应用，使Revit不止简单地用于三维展示。学生可以通过软件的模拟过程，学习和掌握建筑物的主要组成部分，了解各组成部分之间的关系和主要构件之间的连接方式。

BIM技术是建筑业向信息化、数据化的转变，被誉为建筑业的未来，它也将对包括建筑构造在内的诸多土木建筑类课程教学产生深远影响。

本文以BIM技术典型软件Revit为例，分析其可视化、参数化驱动、模拟性在建筑构造课程教学中的应用方法。从Revit可視化功能角度来看，Revit模型本身具有在课堂上展示建筑三维形状的作用，而且Revit远比一般图片、动画以及SketchUp类三维软件更适合课堂教学，因为Revit不仅提供各角度的接近真实的三维形状，还包含了构件的构造组成信息。

参考文献：

[1]  钟炜， 张馨文， 姜腾腾. BIM仿真在工程项目管理课程教学改革中的应用研究[J]. 土木建筑工程信息技术， 2013， （6）： 7–11.

[2] 齐岳， 张俊华， 赵文军. 结合BIM技术的房屋建筑学课程改革探讨[J]. 高等建筑教育， 2014，（6）： 147–149.

[3] 白泉， 边晶梅， 于贺等. 土木工程专业BIM教学改革研究与实践[J]. 土木建筑工程信息技术， 2017，（5）： 90–93.

[4] 王建超， 张丁元， 周静海. BIM技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索——以沈阳建筑大学为例[J]. 高等建筑教育， 2017，（1）： 161–164.

[5]  Cerovsek T . A review and outlook for a ‘Building Information Model （BIM）： A multi-standpoint framework for technological development[J]. Advanced Engineering Informatics， 2011， （2）：224-244.

[6] 何关培， 李刚. 那个叫BIM的东西究竟是什么[M]. 中国建筑工业出版社， 2011.

责任编辑  程  哲