BIM技术在平法识图课程中的应用

王小华 刘 捷 郑 非

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430415)

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的简称。如果说CAD取代手绘是建筑业第一次变革，那么BIM取代CAD就是建筑业的第二次革命，该技术对建筑行业带来的变革早已被社会所认可[1]。很多建筑施工项目在方案设计、施工及运行维护等环节都使用了BIM技术进行施工项目的全过程运营管理[2-4]。高职院校的建筑类专业是培养建筑施工企业一线专业技术管理型人才的基地，必须要顺应时代的发展趋势和潮流，根据社会发展对专业技术人才的需求调整课程设置、深化课程改革，以适应建筑企业对人才的需求。将BIM技术融入到建筑类课程教学中，必将使学生的学习效果得到显著提升，使教学改革产生质的飞跃[5-6]。

1 平法识图课程教学难点

平法识图课程是建筑类专业的一门必修专业基础课程。平法表达形式概括起来，就是把结构构件的尺寸和配筋等，按照平面整体表示法制图规则，整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上，再与标准构造详图相配合，即构成一套新型完整的结构施工图。平法设计具有许多优势，如图纸的厚度减少、图纸的层次清晰、图纸的节点统一等。

在教学过程中，发现学生对平法图集中柱、梁、板、基础、楼梯等构件的标准构造详图的理解存在很大的问题，如学生看不懂结构图纸或者不能准确理解图纸所传达的钢筋构造信息，导致学生无法顺利完成后续的课程任务，像预算类课程需要进行钢筋算量，施工类课程中需要进行钢筋下料、钢筋绑扎等，而准确识读平法图纸是开展上述实训任务的前提。

2 基于BIM技术的平法识图课程教学改革

为了解决学生识图难、读懂钢筋构造难的问题，尝试将BIM技术引入到平法识图课程中，借助钢筋三维可视模型让学生将平法图集中构件的平法标注符号在模型中找到对应的钢筋，让学生直观地看到不同符号代表钢筋不同的排布方式。目前，在平法识图课程教学过程中引入的BIM软件有广联达计量软件以及钢筋平法与计算仿真实训软件。

2.1 在平法识图课程中引入广联达计量软件

广联达土建计量平台通过在软件中对基础、柱、梁、剪力墙、板、楼梯的外形尺寸及钢筋信息进行设置，然后根据CAD图纸在每一个楼层建立BIM三维模型，并在软件中内置16G101平法图集及钢筋工程量计算规则，模型创建完成后汇总计算可得出各构件的土建及钢筋工程量，根据需要可以调用任意楼层任意构件的钢筋工程量，并可以查看各构件的钢筋三维。借助钢筋三维模型，可以向学生们讲解平法图集中不同符号代表钢筋的不同构造方式，以及平法图集中基础、柱、墙、梁、板等构件的节点构造详图在三维模型中钢筋是怎样排布的，对学生理解各构件的节点构造详图有较好的效果。图1为广联达土建计量平台中框架柱、框架梁的钢筋三维模型。通过对三维模型的缩放及旋转，各构件的钢筋构造清晰明了。

图1 广联达土建计量平台钢筋三维模型

2.2 在平法识图课程中引入钢筋平法与计算仿真实训软件

钢筋平法与计算仿真实训软件是在软件中已经内置了基础、柱、墙、梁、板各构件不同的钢筋构造三维模型，模型中不同类型、不同部位的钢筋采用不同的颜色，教师可以根据教学需要直接调用不同的模型用于讲解制图规则和钢筋构造。由于BIM模型中不同位置钢筋使用了不同的颜色，因此学生识图过程中非常容易辨认不同位置的钢筋，并将不同部位的钢筋与图集中相应的符号对应起来，加深了学生对钢筋构造的理解，有效地提高了课堂效率。下面以框架梁的钢筋三维模型为例介绍钢筋平法与计算仿真实训软件在平法识图课程中的应用。

如图2中，框架梁的左支座负筋为2C20+2C18/2C18，2C20为紫红色字体，对应框架梁模型中上部外侧的两根紫红色通长钢筋，2C18用浅蓝色字体，对应框架梁模型中上部中间的两根浅蓝色非通长钢筋，斜杠后面的2C18采用绿色字体，对应框架梁模型中上部第二排的两根绿色非通长钢筋。中间支座右侧标注钢筋为6C20 4/2，在三维模型中间支座处有两排钢筋，第一排4根平行排布，其中两根通长筋在外侧，非通长筋在中间，第二排2根非通长筋也是平行排布，长度短于第一排中间的两根非通长筋。在16G101-1平法图集的第84页说明了第一排支座负筋伸出支座边的长度为ln/3，第二排支座负筋伸出支座边的长度为ln/4。根据平法图集的说明及框架梁的三维模型，直观地展示了钢筋的位置及长度关系，支座负筋的三维视图如图3所示。

图2 框架梁的平法注写及相应的三维模型

图3 框架梁中间支座负筋三维模型示意图

借助三维模型完成平法识图后，学生继续在BIM识图软件中进行识图练习训练，检测学生对平法制图规则及钢筋构造的掌握程度。从提交的练习结果来看，借助BIM三维模型讲授平法知识与传统的课堂讲解相比较，不仅提升了学生的学习兴趣，而且学生的平法知识测试成绩有了明显的提升。

3 两种BIM软件应用于平法识图课程的优缺点比较

3.1 广联达计量软件的优缺点

利用广联达计量软件可以定义不同构件的钢筋信息，如纵筋、箍筋的规格型号均可以进行定义，创建完模型后经过汇总计算均可查看钢筋的三维模型，不同建筑、不同构件以及同一构件的不同节点构造的钢筋三维都能在模型创建完成之后查看到。例如梁有基础梁、楼层框架梁、屋面框架梁、悬挑梁等，可以根据工程的不同创建出不同的模型，进而查看出基础梁的钢筋三维、楼层框架梁的钢筋三维、屋面框架梁的钢筋三维、悬挑梁的钢筋三维，各种梁的钢筋构造有何不同之处都能够在软件中比较出来。但广联达计量软件中查看到的钢筋三维模型中钢筋无论纵筋、箍筋还是其他钢筋都是同一个颜色，对于初学者、自学者学习平法识图还是有一定的难度。

3.2 钢筋平法与计算仿真实训软件的优缺点

钢筋平法与计算仿真实训软件中，由于不同部位不同类型的钢筋采用不同的颜色表示，对于初学者学习平法识图很便捷，学生很快能看出什么是纵筋、什么是箍筋，梁的通长筋在哪里，支座负筋是什么，梁的原位标注中支座负筋标注信息是包含了上部通长筋和支座负筋在内的总钢筋根数。因此在后续计算支座负筋根数时需要扣减通长筋的根数。钢筋平法与计算仿真实训软件中，除了钢筋识读模块，还有钢筋计算、钢筋节点、练习模块、实训考核等模块(见图4)，方便学生有针对性地进行平法识图及钢筋的计算训练，还能够进行考核，让教学更便捷。在练习过程中还能够直接点击链接快速看到16G101平法图集的相关内容，把图集与模型快速关联起来，有助于学生建立平法标注中不同符号与模型的联系，进而做到理解钢筋的构造。但钢筋平法与计算仿真实训软件中基础、柱、墙、梁、板等构件的钢筋三维构造没有包含各构件的各种构造，教学过程中存在一定的局限性。比如梁的计算只有框架梁和非框架梁的计算案例，缺乏悬挑梁的计算案例；基础识图模块缺乏非对称独立基础钢筋的计算案例；板构件识图缺少跨板受力筋的三维模型；楼梯的计算案例只有AT型楼梯，其他类型的楼梯并未涉及。对于进阶学习者想学习更复杂的钢筋节点构造存在一定的局限性。

图4 钢筋平法与计算仿真实训软件不同模块示意图

4 小结

通过在平法识图课程中尝试应用广联达计量软件、钢筋平法计算与仿真实训软件，借助BIM技术可视性的特点，有效地解决了学生识图难的问题，实现了BIM技术与专业课程的有效融合。通过分析比较两种BIM软件在平法识图课程教学过程中的优势和局限性，为今后BIM技术在教学中的深度融合打下了良好的基础。后续的课程改革将进一步取长补短，在初期识图阶段，可利用钢筋平法与计算仿真实训软件不同钢筋标识不同的优势，让学习者轻松理解平法制图规则；在进阶学习阶段，可结合广联达计量软件强大的建模功能，为学习者掌握各类构件不同的钢筋节点构造提供不同的三维模型。借助BIM技术改革传统教学模式，将以往抽象、枯燥的学习模式转变借助计算机展示、生动立体为主的学习模式，教学变得更高效，学生的学习效果得到显著提升。