BIM技术融入建筑力学教学的思考

朱莹，郭玉华，李珺（江西应用技术职业学院 江西 赣州 341000）

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是伴随建筑行业发展而产生的信息化技术的新工具，其运用已涉及建筑建设各领域，包括建筑设计、结构设计、机电设计、园林场布等方面。深刻影响建筑着行业，算是建筑领域又一次大革新。

1 BIM技术在建筑结构方面的运用

目前在建筑结构方面的运用任然有限。BIM技术在建筑领域的运用目前大多停留在建筑翻模，即先按传统的方法，用CAD把建筑图纸设计出来，然后用相关的BIM软件将CAD的设计成果进行建模。对于翻模来说，建筑设计的核心任然在CAD图纸上，而BIM模型只是附属部分，BIM成了下游设计。也就是说目前任然很难实现BIM的正向设计。所谓BIM的正向设计即是在BIM技术下直接建立三维模型，进行方案优化和设计深化，自动出图并形成信息模型的BIM上游设计过程。实现BIM的正向设计是BIM技术真正体现价值的前提。具体来说，目前BIM技术在建筑结构方面的运用主要体现在以下3个方面：

1.1 建立结构模型

BIM技术用于深化设计，碰撞检查是BIM技术运用于建筑结构设计中最为广泛和成熟的部分。通过建立建筑模型及模型可视化的特点，查看建筑结构的结合、交接部分是否存在设计缺陷，在结构模型正确的基础上确保结构几何位置的准确与否，可达到节省施工过程中的时间和成本消耗的目的。

1.2 装配式建筑中用于构件预拼装

与BIM技术相结合，建筑行业发展的趋势是装配式建筑。装配式建筑现在没有大规模使用主要原因在于其成本目前还是比较高。另外，装配式建筑主要以预制构建为主，是预制工厂里先把梁、板、住等构件制作好后再运往现场拼接。所以，要实现建筑业的产业化，建筑构件的模数则非常重要，否则无法实现建筑构件的批量生产。而目前没有一个官方的关于建筑构件模数的确定方法，这也是制约装配式建筑发展的原因。装配式预制构件设计、生产、施工需要精细化，运用BIM技术对预制构件进行预拼接，查看构件与构件的连接是否能精确配对避免了生产出构件后配对不上的成本和工期损失。

1.3 先行与施工

BIM技术能在三维模型下模拟建筑施工，在此基础上融入“时间信息”能实现BIM的4D技术，在4D技术下融入“造价信息”能实现BIM的5D技术。因此运用BIM技术能实现施工过程中时间、成本、质量等核心的施工控制因素的模拟和优化。装配式建筑中用于构件预拼装将施工过程中可能遇到的问题在BIM建模过程中进行体现，以在施工前进行解决，节省了施工过程的时间和成本。如土建和安装配合施工过程中，土建先建设完毕而安装设备又很庞大时可能存在安装设备无法进入建筑中进行安装的问题，运用BIM技术模拟建筑施工过程，能更快地发现两个专业施工界面的控制时间和控制方法，避免了后期砸毁结构重新安装等问题的出现。

2 BIM技术教学应用的困难

BIM技术是建筑行业发展的方向，是建筑行业面临的又一次大变革。将BIM技术与教学结合，让学生尽早地与新技术接触、了解新技术有利于建筑类学生在BIM技术这场变革中更早受益而不是被动接受。BIM技术拥有三维可视化的优势，引入教学中能让学生更形象直观的理解和掌握所学知识使得教学过程更加形象生动。但是，BIM技术在建筑结构教学应用任然存在不少困难，表现为如下方面：

2.1 建筑结构方面运用不太成熟

目前，BIM技术在建筑结构的运用不广泛，大多停留在碰撞检查等方面。因为BIM技术在建筑结构设计领域的运用还有种种限制必然导致其在建筑结构教学过程中的运用受限。

2.2 结构设计软件不统一

由于地域的影响，各国甚至我国各地对建筑结构的规范都各有区别。结构软件要想更为广泛地使用必须背负更多的规范数据库。所以，BIM结构设计领域的软件现在并不是统一的。比如广厦软件在广东地区运用就不错但在北方等地区则使用不广。结构软件自身运用不广是BIM技术很难运用于教学的一个重要因素。

2.3 技术支持不足

BIM技术在目前的运用不算成熟，从事建筑结构设计的领域也不是运用的特别广泛。因而在教育教学领域这样相对来说更缺乏相关实践操作的团队中，对BIM技术的掌握可以说是更加有限。缺乏相关BIM技术人才，尤其是BIM结构设计人才是BIM技术很难运用到教学中的又一大因素。

3 BIM技术融入建筑力学教学的思考

将BIM技术融入建筑力学教学过程中可以从3方面入手，即课程学习、课程运用和课程扩展。具体的BIM技术融入建筑力学教学的教学体系实施方案如表1所示。

表1 BIM技术融入建筑力学教学的教学体系实施方案表

3.1 对建筑力学课程的学习

众所周知，建筑力学课程学习主要分了3大部分知识：理论力学、材料力学和结构力学。在引入BIM技术学习建筑力学的过程中，应注意案例教学的方式，不应像传统教学方式孤立地讲解拉伸、压缩、剪切、挤压、扭转、弯曲等力学知识点，而应建立在建筑构件的基础上进行，即结合基础、柱、梁、墙、板等主要建筑构件在建筑结构体系中的具体受力形式，对建筑中基础、柱、梁、墙、板等主要建筑构件的力学状态、变形等力学行为进行分析和讲解，然后再判断建筑构件的安全性和稳定性。在此过程中建立BIM模型、形象生动的融入BIM技术，对建筑构件基础、柱、梁、墙、板等的受力前后的力学状态、变形等用BIM模型表现出来。

课程学习的过程可以分为2个阶段：第一阶段，即引入BIM技术教学时先让学生对建筑构件的BIM图形进行认识；第二阶段，运用BIM技术建立BIM模型，让学生对建筑构件受力后的力学状态、形变等进行认识。2个阶段相结合，更能将建筑力学枯燥的知识点用BIM模型的形式形象直观地展现出来。

3.2 课程运用的学习

课程运用是对课程学习阶段的深化。在前一部分课程学习的基础上，运用建筑结构案例，选取一个建筑构件，采取学生分组讨论方式，对建筑构件力学状态、变形等力学行为进行讨论和分析、判断建筑构件的安全性和稳定性，并在此基础上制作建筑构件BIM模型体现构件受力前后的力学状态和变形等，最终汇总PPT演示文稿以小组的形式进行展现和汇报。

3.3 课程扩展

在建筑力学课程学习完成后可以组织进行一些课程的扩展学习。课程扩展学习可分2个阶段进行，第一阶段：组织建立BIM结构协会，系统地进行BIM结构建模的学习。同时，可选拔协会中的优秀学员参与BIM技术的相关比赛，达到以赛促学的目的；第二阶段：采用校企合作的方式，组建BIM结构设计工作坊，与相关企业合作，参与实际工程的结构设计过程，在建立结构模型的同时做到能运用BIM技术进行碰撞检查、结构深化设计甚至能做到结构的正向设计。

4 结语

目前，BIM技术在建筑结构方面的运用相对来说还是比较有限，因此，将BIM技术引入建筑力学的教学的实例还是比较少。但将BIM技术融入教学的核心是案例教学，采用与教学相关的具体简单案例让学生学习过程中能三维可视化地理解学习内容，又能在学习过程中优先植入BIM技术的相关理念和技术，进而为BIM技术运用打下基础。通过课程扩展等阶段进一步让学生建立起独立完成BIM技术结构设计的能力。