工程造价专业工程结构教学中鲁班软件的利用

刘水 唐姝 钟亚雯

【摘要】工程结构课程是工程造价专业重要的技术基础课，但知识难度较大，涉及知识点多，尤其是其构造细节繁琐逻辑性不强、抽象性高，传统的教学手段严重制约该课程教学效果。为此在教学中引入了鲁班钢筋三维算量软件，借此软件实现对工程结构整体或单体构件的外观形态与内部结构构造细节及钢筋布置进行多角度展现，对工程结构进行仿真模拟，辅助学生在掌握工程结构计算原理重点知识的同时，也能够实现对结构细部构造知识的掌握，并激发学生对工程结构课程的学习兴趣。

【关键词】工程造价  工程结构  混凝土  三维算量  钢筋

【中图分类号】TP319;TU723.3  【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）30-0003-02

工程结构课程是工程造价专业的一门技术基础课，对于工程造价专业学生来说，全面掌握工程结构其理论和计算方法等诸多知识点，存在着较大的难度。工程造价培养的目标是熟练掌握工程技术知识和造价理论，从事工程造价方面的高级应用型技术人才，要求学生具有宽广的知识面和很强的识图能力及规范意识。因此，必须对现行授课内容进行合理优化，才能适应工程造价专业知识所需要。对于枯燥的理论分析及计算，教学手段如果仅靠工程照片、视频动画等媒体的二维PPT课堂讲授，很难提起学生的学习兴趣，也达不到好的教学效果。

一、依据造价专业目标，确定教学要求

工程造价专业是培养扎实的高等教育文化理论基础，掌握土木工程及相关工程技术知识及与国内、国际工程造价（管理）相关的管理、经济和法律等基础知识和专业知识组成的系统的、开放性的知识结构，具有工程建设项目投资决策和全过程各阶段工程造价管理能力，全面获得工程师基本训练，同时具备较强的专业综合素质与能力、实践能力、创新精神，具备健康的身心素质和良好的社会适应能力，能够在国内外土木工程及其它工程领域从事建设工程全过程和全面工程造价（管理）工作的高素质、应用型人才。

工程造价专业的核心能力即是工程造价的各种计算，其专业特点倾重于经济和管理。对造价专业的学生，工程结构课程的教学目的主要是能够熟练准确阅读建筑结构施工图，识读结构图时学生能基本分析和理解整体和局部结构所表达内容，通过查阅相应标准能获悉相应结构的构造要求，为后续的工程施工、工程造价计量计价等多门课程学习奠定基础。

二、透彻课程特点，优化教学内容

工程结构课程是对先行学习的建筑制图、房屋构造、建筑材料、建筑力学等多门课程的综合、应用和提升，其实践性很强，其基本理论及计算原理基本来源于众多实验以及对广泛工程实践经验的总结及整理从而形成规范。而且同时基于实践的设计规范和规程不间断地又依据最新研究成果与工程实践经验进行修正更新版本。目前工程造价使用的工程结构教材大多数都是把钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构等简单组合在一起，没有体现工程造价专业使用结构教材的特点，教材内容整合急需进行。工程造价专业学生的识读施工图是其核心能力之一，尤其是“平法”结构图的阅读，记忆量大，逻辑性杂，学生对工程的构造知识欠深度，对宏观制图规则掌握到位，但对细节构造要求不甚了解或知之不详。特别是施工完成过程没有工程现场的切身经历，在学习建筑结构课程中，最乏味的就是很多的构造措施方面的细节。经过学习对整个工程结构形式、构造有了较清楚地认识后，再结合制图规则去识读结构施工图会取得较好的效果。当然由于课时的限制，结构课程其他偏重于设计计算如受扭构件计算、框架结构的内力计算等可以酌情删减，就不论述。

三、鲁班钢筋三维算量软件辅助工程结构教学的方法

1.鲁班钢筋三维算量的特点

鲁班大师（钢筋）为基于国家规范和平法标准图集，采用CAD转化建模，绘图建模，辅以表格输入等多种方式，整体考虑构件之间的扣减关系，解决造价工程师在招投标、施工过程钢筋工程量控制和结算阶段钢筋工程量的计算问题。软件自动考虑构件之间的关联和扣减，用户只需要完成绘图即可实现钢筋量计算，内置计算规则并可修改，强大的钢筋三维显示，使得计算過程有据可依，便于查看和控制。鲁班钢筋软件内置了现行的钢筋相关的规范，对于不熟悉钢筋计算的预算人员来说非常有用，可以通过软件更直观地学习规范，可以直接调整规范设置，适应各类工程情况，而且利用三维显示，可以轻松检查模型的正确性和计算结果正确性。

2.利用鲁班钢筋三维算量软件对工程结构整体理解

目前工程结构教材主要按照力学构件“拉、压、弯、剪”等基本构件学习。这样把实际工程中整体的结构人为地简单地抽出来进行简化学习，学生对基本构件计算掌握较好，但对建构的全体受力特征、变形特点、荷载的作用效应理解难度较高，学生能理解单体构件但理解不了全结构的内涵和相互之间的关系。而鲁班钢筋三维算量软件利用其3D技术可以有效解决整体与局部的关系，利用软件创建出三维模型（如图1所示），可以从不同角度清晰观察理解工程结构全体的关系，教学中，学生获得整体结构的认识，清晰相互构件组成。学生进行结构计算时，明确整个结构体系的传力路径后，对单个构件的受力的理解及计算就更为明确。这对课程的教学有了很大的促进、帮助学生在学习中拥有一个从宏观到局部的分析理解过程。软件的使用也让学生不再对结构的整体力学及构件关系感到抽象。也能更好理解单个构件的作用，并有兴趣对单构件的计算原理进行理解和学习，也能拓展到结构相应规范的学习使用，从而达到对结构计算原理重点知识的理解和掌握。

如图示整体结构左边第二层KL3（3A）梁，按照图纸配筋情况如图2所示，可以教授学生计算该梁的承载力，也可利用其他对应结构软件演示计算该配筋的过程，这样就可以更实际地让学生掌握受弯构件计算的原理及应用方法，不再感觉到枯燥抽象乏味。

3.利用鲁班钢筋三维算量软件对结构部位的细部构造特征的学习

工程结构很难学的部分混凝土结构的钢筋的配置，单个构件的计算要求设计出钢筋的数量、大小和放置方式甚至钢筋的准确数量，对于遍布复杂钢筋的结构整体而言，工程造价专业靠手工计算和绘制，其效率和准确率是低的。老師授课时要讲清楚钢筋的数量、布置、特征等也很有难度，最后学生还是无法想象出钢筋实际布置的方式及钢筋在空间的样式，这样对构造措施很多就逐渐淡化甚至不学放弃，这不利于学生后续学习及工作的进一步发展。 由于借助鲁班钢筋三维算量软件对构件有可以多个角度进行观察显示，同时选择显示的不同参数，能够让工程造价专业学生不仅仅学习了配筋计算的原理，更加理解熟悉配置钢筋的构造措施。而且可以轻松检查模型的正确性和计算结果正确性。

同样例子框架梁KL3（2A）所示能够空间显示其钢筋的配置及布置方式如图3所示，而且可以利用软件进一步准确确定钢筋的种类形式及数量如图4所示，两图相结合学习使用，学生就能在头脑中清楚勾绘出受弯构件梁钢筋的准确构造细节。对于后续施工技术及钢筋算量等方面的知识学习会有很好的奠基作用，同样道理也能够帮助很好地掌握诸如变截面处等复杂部位钢筋的处理细节，这就帮助学生从宏观再到细节都能够对钢筋混凝土结构的理解有比较好的效果。如此也提高了学生学习钢筋细部构造措施的兴趣，对工程结构的教学也能起一定的推动作用。

4.鲁班钢筋三维算量软件应用于辅助教学效果

笔者先前传统的教学方式导致部分学生没有学习兴趣，也害怕该课程学习。而在引入鲁班软件辅助教学后，连续三年的学生评教综合评价结果显示，工程结构课程平均成绩提高较为明显。个人工程结构课程教学水平有了大幅度的提高，学生的学习动力增加同时减轻了老师的教学压力，真正实现了教与学的协调发展。

其次，提高学生学习工程结构的趣味性，学习中不再全是枯燥的力学原理、实验假设、繁复的公式，而是结构的搭建、工程结构整体完成后工程总体成就感。跟随老师也掀起了学习三维软件的热潮，再加上结构原理的理解，学生有了身临其境的感觉，学习兴趣大增，提高了造价专业学习的积极性。

最后，学生时时带着兴趣及动力去学习工程结构，再结合鲁班软件展示的软件三维图，反过来对软件的操作探索也要求学生必须加深掌握结构计算值参数的含义、钢筋的布置方式、构造要求，从而进一步促使学生有效理解软件生成的明细表中准确材料数量、结构性质等多种数据及参数的意义。加深对工程结构进一步巩固学习和应用。

四、教学思考与建议

新技术不断推陈出新，教师尤其是中老年教师应该主动学习新技术来适应新的教学要求，学校也应鼓励教师到企业去学习锻炼提高，把理论的知识变成实际的应用知识，在授课中结合实践教学让学生感觉学到的东西有价值，符合社会实际，提高学生学习的积极性和兴趣。

现在国家大力推进BIM技术的应用，但是在学校里面由于多方面因素，推进并不理想，尤其是与其专业能配套的教材缺乏，严重制约了工程造价人才培养效率。工程造价行业在社会广泛应用经过多年的发展，其软件计算技术的应用已经比较全面，但如何在教学中利用它们并逐步使用好这些软件有待进一步实践，比如利用软件辅助教学中的课堂内计算原理与仿真展示讲解的时间比例控制就有待探索。

工程造价专业办学时间不长，如何让学生有兴趣、有耐心地学习好工程结构是一个永恒的有意义的课题，毕竟只会读图的工程人员也不是工程造价专业培养人才的终极目标。

参考文献：

[1]侯学良，邓忠清.在“工程结构”课程教学中引入Revit软件[J].中国管理信息化，2019（1）

[2]余宏亮.工程造价专业工程结构课程教学探讨[J].高等建筑教育，2013（2）

[3]徐伟，王暄，胡志华，白义奎.提高《工程结构》课程教学效果的几点措施[J].科技信息，2008（30）

作者简介：

刘水（1973-），男，四川仪陇人，工学硕士，主要从事房屋与桥梁结构研究。