bim技术论文范例6篇

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在建筑形式和数量不断增多的前提下,工程项目中所涉及的信息量也越来越大,这些信息如果得到及时收集,并加以利用,那么对于其他建筑工程的建设将会具有极大的推动作用。不但能够缩短工期,还能够加有效节约成本,提高施工质量,除此之外还能够更好的避免很多施工事故的发生,因此,信息技术在我国建筑工程中的优势非常显著。但是现阶段,我国还是应该采取一定的措施更好的发展和推广这项技术,这样才能够将次技术的优势充分发挥出来,有效的节约成本,提高施工效率以及施工安全保障。在这个基础之上,我国相关技术人员应该全方面,高效率的对BIM技术的核心技术原理进行研究,可以说,此项技术是我国建筑设计领域的新起点,是一次革命性的开始,因此具有非常巨大的现实意义。

二、BIM模型所包含的设计项目

1.构件方面

BIM技术在建筑结构构件设计中具有非常重要的作用,其中内容很丰富,包括构建材料、几何尺寸以及荷载等信息,这些信息能够非常直观的显示出来,相关的设计人员能够随时进行使用和分享。尤其是在结构节点设计方面,BIM技术的使用,能够快速和直接进行构件作用的判断,将梁、板以及墙、柱等部分的信息进行定义,同时能够对连接构件做出更加合理的判定,这样是为了更好的将其与节点的进行匹配,这样就能够将所建立模型的信息进行科学地参数计算。比如,建筑设计中的混凝土构件,BIM技术能够将其使用量的多少以及钢筋的用量进行准确预测,并将其现实在模型信息中。

2.整体层次关系

使用BIM技术,必须要建模,而模型的构件需要大量的信息数据,在虚拟的条件下,模型能够非常正确完整将结构进行优化调整,为人们提供最合理、最具可行性的施工方案,同时,还可以缓解施工过程中所产生的突发问题,协调各部分施工之间的关系,BIM技术可以及时搜集并整理各种施工信息,并实现分享,施工人员以及技术人员在需要的时候可以随时进行查阅和使用,为建筑结构整体分析计算提供更多依据。

三、BIM模型的层次应用

1.BIM模型的集成化应用

BIM模型采用的是参数化的描述方式,这种方法是目前最合理的信息单元描述方式,能够非常准确的将建筑结构中的梁、墙以及柱等部分建立模型,在建立模型的时候,建筑物实际上就是真实的展现过程中,其内部信息以及内涵都会被描述出来。另外,在建立模型的这个过程中,系统还会对结构中大量物理信息进行全面的分析,进行分类处理。技术人员能够更加直观,便捷、多方位的对建筑物的构造情况进行了解,从而有效避免很多设计上失误,以及事故的发生。

BIM技术的核心就是利用数据库模型体现出各个设计参数,这使很多结构模型都和实体结构参数相互一致,参数在形成模型化后,会根据不同的构件特征形成相互的规则性,使模型设计能够和实际施工相互联系。

3.信息共享和交换

在结构设计完成后,BIM模型能够直接读取结构设计中的信息,并且结合这些信息建立完整的结构分析模型。三维模型的结构布置保持与分析模型相互一致的状态,使结构状态得到高度的统一,建筑信息模型在传统的模型分析上往往以数据作为基础,BIM在读取数据的过程中,使数据文件转换为自身的结构形式,最终实现设计流程中的资源共享,以此提高资源的协调应用能力。

四、结构设计中BIM应用的难点

1.应用BIM技术的三维设计工具软件(Revit釆等)用了较多的模块参变量和系统参数,与二维创建视图技术有很大的不同,软件需要兼顾与二维设计习惯的一致性,所以模块参变量和系统参数比常规工具软件要复杂很多倍,这就使得应用中因为系统参数设置不当或参数与参数之间不匹配而导致很多意想不到的问题。

2.在进行结构设计时,很多结构形式十分特殊,这就需要特殊的结构模块对其进行控制,但是三维图形和剖面视图不能形成理想的施工效果,很多设计者会因此放弃BIM技术,而使用原始的二维绘图设计方案

3.结构工程师在建立BIM模型时,注重的问题主要是物理模型能否自动生成平法施工图文档,以及能否正确转化为可以被结构分析软件认可的结构分析模型。在结构设计中,安全性分析计算是首要环节和重要问题。BIM建立的是完全的数据库式模型,从理论上来说,实现BIM物理模型与结构分析模型之间的双向链接是完全可行的。

五、BIM在结构设计中的处理办法

1.建立完整的项目样板

在建筑结构设计中,项目样板是所有设计中的基础,而项目样板设计所包含内容很多,具体为标准化处理的线型、字体以及符号等方面。而BIM技术的应用,能够快速有效的建立完整的样板,并且能够避免很多必要的重复,减少无用功,提高工作效率,现阶段,我国已经建立了一套符合我国实际情况的设计标准,这项标准能够对我国结构设计中的各个环节进行监控并能够更具不同用户的需求,有针对性的进行指导。

2.设计符合要求的结构构件

在建筑结构中,梁、柱以及楼板等都是非常重要的基础部件,因此这些部件对于建筑来说,有着非常重要的支撑作用,通常来说,它们一般为预制部件、现浇部件以及各种更结构部件等。设计的时候,要从建筑物的实际情况出发,根据不同需要进行设计。在这些形式中,比较常用的就是现浇部件。设计的时候,设计人员应该严格进行设计方案的选择,部件功能不同,浇筑的方式也不同,要最大限度减少不同因素之间的冲突反映。保障结构部件的作用能够得以有效发挥。

3.钢筋混凝土结构中的平法表示

在钢筋混凝土施工图绘制中,通常采用平面方法进行表示,在图纸上采取特殊的标点符号进行标注,施工技术人员通过工艺转换形成样图。BIM技术可以使平面表示法的内容多环节和多角度展示,BIM模型能够更加轻松的提取出关键数据和核心信息,以满足施工时间和放样需求。

六、结束语

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关键词:BIM技术;工程管理类专业;全生命周期;信息化

一、引言

建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)技术通过数字化手段,在计算机中建立一个虚拟建筑,该虚拟建筑会提供一个单一、完整、包含逻辑关系的建筑信息库。BIM是以从设计、施工到运营协调、以项目信息为基础而构建的集成流程,它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。BIM技术对建筑领域来说,是继CAD以后第二次技术性“革命”,是建筑业信息化发展的产物。我国住建部继“十二五”期间提出加快BIM技术在工程中的应用后,2016年住建部《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》再一次明确提出“十三五”期间建筑业信息化是建筑业发展战略的重要组成部分。2017年2月国务院办公厅印发《关于促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发[2017]19号文),加快建筑信息模型(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,实现工程建筑项目全生命周期数据共享和信息化管理。在住建部相关政策引导下,全国十几个省市地区已经在推进BIM技术在本地区的发展和应用,相继出台了相关BIM技术应用指导意见,全面贯彻落实住建部的BIM技术相关指导政策。建筑行业BIM技术应用即将飞速发展。

二、工程管理类BIM技术人才培养的必要性

BIM最早源于欧美国家,是信息化社会的产物,为满足信息化建设的发展需求,世界各国政府都在致力于BIM相关政策、标准的制定与BIM技术的应用和推广。目前我国建筑领域从政府到业主方都在积极推动和应用BIM技术,随着BIM技术的成功落地必然从点到面逐步替换现有的工程项目管理工作模式。高等教育作为培养工程管理专业人才的摇篮,必须承担起建筑行业BIM发展所需人才的培养重担,跟上BIM在行业发展的步伐。工程管理类专业教育必须面对教育模式的转型问题,即通过工程管理类专业BIM教育改革,根据行业BIM工程管理人才培养需求从传统的基于二维图表教学、单纯的软件技能教育(包括CAD、工程造价软件、工程项目管理软件)等向以建筑信息系统或者建筑工程大行业大数据大平台为核心的工程管理技术和管理教育模式转变。结合国家“一带一路”倡议的实施使BIM技术在基建行业深度融合,与国际接轨,需要我国高等教育及时调整,从课堂教学到实践环节重视工程管理类专业BIM技术人才的培养。

三、工程管理类专业BIM技术人才培养现状分析

被誉为建筑业变革革命性力量的BIM,已得到全球范围建筑业界的广泛认可。但大多院校现有的工程管理、工程造价专业人才培养课程体系主要是根据原有的专业目录设置的。随着信息技术在土木施工、管理中的日益广泛应用,我国工程管理专业国际化人才的培养现状显现出不足,与社会发展、企业需求等很不适应。本文基于BIM在工程全生命周期的应用,以培养实践能力和BIM技术应用能力的人才为目标,运用系统工程的思想,探讨工程管理类专业理论课程与实践教学的改革。国内外高校通过课程、教学方法和培养模式等的改革,探讨工程管理类专业BIM人才培养与行业发展需求的有效对接。国内BIM在工程管理类专业教育改革的研究正处于快速发展阶段,基本分为两个层面:第一个层面是关注专业建设,比如BIM介入高等院校工程管理专业课程体系建设的研究;第二个层面是关注课程建设,主要有两种途径:一是单独开设BIM课程,二是将BIM融入一门或两门课程中,这两种途径的课程建设重点向学生介绍BIM基本概念和BIM软件的操作使用,而忽视了BIM在项目整个生命周期中产生的作用。目前BIM人才的培养存在如下问题:(1)BIM对教学资源(软、硬件)要求较高,BIM教学短期内难以在高校中大量推广,还需深度的校企合作。(2)BIM师资力量短缺,BIM的知识体系是跨专业的,需要多个教师协作完成,受各教师的BIM应用水平的限制,专业知识体系的衔接和配合难度较大。(3)各院校的人才培养目标和培养特色不同,且BIM知识体系在专业知识内的覆盖范围和学习要求也有很大的差异,配套的BIM教学资料和教学案例资源较少,需要编制适合自己专业特色的培养目标的BIM教材体系。(4)在现有课程体系中融入BIM技术,增加了学生学习的难度。(5)现有专业的培养方案经过多年的修改完善,各类课程的教学模式已基本固定,很难压缩课时,提供部分课时给BIM的课程内容。(6)BIM不是某一特定的软件,而是一系列软件技术的统称。按照现有的教学基本规律,如何把复杂的BIM知识体系进行分解,融合到工程管理类专业各年级的课程体系中,形成有机的知识体系是比较困难的。

四、工程管理类BIM技术人才培养模式的构建

1.BIM技术与工程管理类专业相关课程的联系。文章将工程管理、工程造价等相关专业统称为工程管理类专业。BIM技术不是某一个特定的软件,它包含了基于BIM的建筑设计、结构设计、绿色建筑(节能、日照)分析、设备设计、三维算量与清单计价、项目管理与招投标工具、工程虚拟施工、AR/VR仿真等各项技术。目前,工程管理、工程造价专业课包含工程技术、经济、管理和法律法规等四大知识体系课程。由于目前国内尚未有与BIM相关的法律法规,所以可以与BIM相关的课程涉及工程技术、经济和管理类的课程。工程技术类课程包括工程制图与CAD、建筑构造与识图、工程力学与结构、建筑设备工程、土木工程施工技术等;经济类课程包含工程经济学、工程计量与清单计价、建筑项目评估课程等;管理类课程包括工程项目管理、工程造价管理等课程。综上分析,BIM技术与工程管理类专业课程存在着一定的对应关系:可以借助BIM的三维建模技术辅助工程制图与CAD、建筑构造与识图、建筑设备工程等课程的教学,相比原有的基于二维的平面图纸教学更直观,能够提高一定的教学效果;将BIM的4D(3D+进度)、虚拟施工、碰撞检查技术融入土木工程施工技术、施工组织等课程中,能够协助学生认知工程项目的完整建筑过程,理解不同专业的施工顺序、施工方法、施工方案制定等问题;工程项目管理、工程造价管理等课程可以基于BIM4D、5D技术进行进度、成本的动态分析,能够更直观准确的编制成本进度计划;工程计量与计价课程可以直接应用基于Revit的三维算量进行授课。

2.工程管理类专业课程与BIM技术融合模式分析。(1)以BIM3D技术辅助部分理论课程教学,培养学生BIM技术的认知能力。BIM技术人才的培养是需要循序渐进的,需要通过构建系统、全面的BIM教育方法,加强BIM教育已经成为大学课程改革的核心。首先应让学生认知BIM技术,在大一大二阶段的理论基础课教育中植入BIM技术,借助于三维模型平台,在工程管理学科专业的基础核心课程(如工程制图与CAD、房屋建筑学、建筑设备等)讲授中渗透部分BIM技术,即可以解决传统基于二维平面教学所带来的直观性弱、学生不易理解空间结构的问题,又可以让学生认知BIM技术,体会BIM技术的三维可视化的优势,引导学生掌握BIM技术,提高学生的学习兴趣。然后在原有的课程设计基础上,新增部分BIM三维模型设计建模任务,培养学生BIM软件的应用和基本建模能力。(2)构建BIM教学平台,实现工程管理类专业知识的系统化。随着BIM技术在建筑设计、招投标、施工、运营等全生命周期深入的应用,BIM在建筑工程管理中的应用价值体现的越来越明显,未来的BIM工程师必须有能力实现项目全生命周期的信息化管理,应用BIM技术进行上下游各个企业间的沟通和交流。因此,BIM人才的培养绝对不是一两门软件的学习,而现有的工程管理类专业,技术、经济和管理类课程各任课教师互为独立,“各自为政”,课程内部联系不紧密、不系统,无法实现各课程知识间的相互贯通、递进,学生学习BIM知识不系统,或只重视软件的学习,毕业后很难适应行业对工程管理BIM人才的需求。解决这一问题的有效途径就是利用BIM的数据集成平台,以BIM应用实践案例为依托,进行课程体系的构建,相关知识单元和知识点通过案例工程进行融合,突出BIM全生命周期的应用价值。从而实现BIM人才培养模式从简单的建模能力到初中级的应用,系统性的学习后,再经过企业的实践锻炼,逐步发展到能够进行业务集成的高级BIM管理人才。(3)基于BIM技术构建“虚实结合”的实践教学模式。工程管理类专业具有明显的综合性、逻辑性、技术性和实践性特点。工程管理类专业4大知识体系间联系较少,这就造成了学生对知识的整体把握和融会贯通能力差,很多高校也认识到这一点,大多通过实践教学环节(如实验、实习、设计等)来提高知识点的融合,以保证人才培养的质量。但受校外工程现场实习存在重大安全隐患,一般建筑企业不愿意接受大规模实习,且各个工程的规模、进度、管理模式不一,而校内实践教学条件又有限等因素的影响,造成学生无法完成完整工程的实习,实践教学环节效果不理想。BIM技术的到来,给高校的建筑类专业生产实习开拓了一条新的思路,“理实一体化,虚实结合”的实践教学模式,很多高校在校内现有的实训基地建筑物内融入地基、主体、屋面、装饰、施工管理等尽可能多的节点知识构成建筑的实体模型,再借助于BIM的虚拟施工、漫游检查等信息化技术手段,打造“虚实结合”的综合实训基地,学生即可以通过实体模型掌握节点知识,又可以通过BIM虚拟施工技术还原施工现场,从而解决了工程管理类专业实践能力不足的难题。

五、基于BIM的工程管理类专业人才培养措施

工程管理类专业BIM课程模式有多种,如单一开设BIM课程模式,多课程融入模式和毕业设计模式。

1.BIM课程教学目标的确定。通过对BIM人才培养模式的分析,结合工程管理类专业的现状,可通过单独开设BIM课程、与现有课程知识点相结合、综合毕业设计等形式,达到以下教学目标:(1)通过融入BIM技术的相关理论课程的学习和聘请行业有经验的BIM专业人员讲座,使学生了解建筑业BIM的发展趋势和应用前景,理解掌握BIM技术的必要性。(2)了解BIM在项目管理中的全过程全生命周期的应用流程,掌握基本建模方法,重要软件的使用方法;实现仿真施工、模拟工程管理活动,以及进行空间冲突管理、进度管理、成本管理等。(3)通过BIM课程设计、毕业设计等综合训练,提高BIM综合知识应用能力、解决问题的能力、团队协作的能力、实践能力。课程教学目标和专业人才培养目标是一致的,各高校工程管理类专业的人才培养特色和目标是不同的,各院系可以根据需要进行调整,形成自己的BIM课程教学目标。

2.工程管理类专业课程内容重组和结构优化。一般工程管理类专业课程体系一般分为通识、专业和实践课程,本文重点对专业和实践课程应用BIM技术做相关研究。专业课程分三类:(1)专业群基础核心课程。专业群基础核心课程提供建筑类专业群的基础学科知识。包括工程制图与CAD、建筑构造与识图等,结合BIM技术可以将工程制图与CAD课程中加入Revit建模知识讲解,或者单独开设BIM基础建模课程;在房屋建筑学中引入BIM三维模型辅助教学。(2)专业基础核心课程。专业基础核心课程提供比专业群基础核心课程所涉及内容更广、更宽的专业基础课程,包括技术、经济、法律法规等内容。如工程结构、土木工程施工、建筑设备工程、法规与合同管理、工程计量与计价等课程。结合BIM多阶段数据集成的特点,对于工程结构、土木工程施工、建筑设备工程的教学可采用三维模型透视、虚拟施工来讲解;工程计量与计价采用基于Revit的三维算量与工程计价。(3)专业教育核心课程。专业教育核心课程是培养专业的核心技能,提供相关专业的学科知识。结合BIM的4D(3D+成本)技术融入工程造价管理课程,进行基于BIM的施工成本管理;将工程项目管理基于BIM5D(3D+成本+进度)技术进行项目施工阶段的劳务、材料、设备的需求计划,材料采购计划,工程量提取,进度款结算等5D管理。理论课程融入BIM学习的根本目的在于解决实践应用问题,结合BIM技术将现有的课程实践教学与BIM相结合。通过实践课程建立的BIM模型为基础,在专业课程体系中进行“纵向”整合,将多门相关、相似的课程有机联系在一起,强化教学工作中课程体系的完整度与一体化程度。例如:工程制图与CAD、建筑构造与识图、工程结构、建筑设备、工程计量与计价、工程造价管理、工程项目管理学等多门课程在同一个工程项目的信息化模型下展开实践教学工作,将覆盖项目全寿命周期的信息数据汇聚在一个模型中,在不同的课程中多角度利用,教师即可以实施多元化的教学手段、简化教学工作、提高教学效果的同时,也有利于提高学生学习的主动性、自觉性,利于BIM人才培养机制的建立。从而达到学生对专业课程甚至基础课程学习的应用性。

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重构工程造价专业实践教学体系的必要性

专业建设必须紧紧围绕区域经济社会发展的需要,必须准确预测人才需求,对专业设置进行动态调整,增强人才培养的针对性,提升人才培养的质量。实践教学体系是实现人才培养目标的关键,而实践教学体系的重构对于落实中国制造2025、互联网+、“大众创业、万众创新”、一带一路等国家战略,构建更加科学合理人才结构具有十分重要的意义。

应对建筑业转型升级的发展需要。建筑业围绕转型升级的变革主题,逐步实现建筑产业现代化和行业发展方式的转变。以云计算、移动应用、大数据、BIM 技术等为代表的信息技术的不断推广和在建筑业各个领域的逐渐深入应用,建筑行业急需大量的BIM人才。工程造价专业的目标任务就是培养建筑行业发展需要的人才。因此,将BIM技术将融入到的实践教学体系之中,对于提高工程造价专业人才培养的针对性和质量有着十分重要的意义。

学校专业转型发展的需要。建筑类高职院校的发展,必须时刻关注建筑行业的信息技术发展动态,充分认识到BIM的重要性,深入研究BIM技术的在专业中的应用,紧跟社会需求,使自己培养的人才适应社会需要,学校乃至专业才能更好地生存和发展。近年来,随着BIM等信息技术的广泛应用,高职院校纷纷对工程造价专业进行改革,比如,在原有课程设置基础上,开设BIM相关课程,增加BIM实践教学内容,积极参与中国建设教育行业协会和企业举行的BIM相关的职业技能大赛。国内一些高职院校还尝试开设了BIM专业。

面对生源质量变化、提高教学质量的需要。近年来,高职学生的生源多样化,学生普遍表现出文化基础薄弱,学习动力不足、自制力不强、养成教育欠缺。相对于枯燥的理论教学,实践教学更多吸引学生的兴趣,更好地培养学生的职业能力。高职院校工程造价专业以技术、技能型人才为目标,非常注重学生的创新能力和实践动手能力的培养。因此,在基本理论学习的基础上,培养学生的实践能力成为该专业教育成败的关键。

建筑信息化(BIM)对工程造价实践教学的影响

近年来,融合了云计算、移动应用和大数据应用的BIM 技术等为代表的信息技术普及速度极快,但是,BIM尚未形成完整的应用体系,存在“碎片化、断层化”的问题。这给工程造价专业带来了很大的困扰。工程造价专业必须面对以下五个问题:BIM是否可以设立一个专业;高职院校BIM人才培养定位问题;工程造价专业是否可以绕开BIM建模;BIM如何进入专业,如何进入课程,如何开展实践教学;BIM师资和BIM硬件条件建设问题。

高职院校工程造价传统的专业课程设置基本上都是围绕建筑识图工程技术工程管理算量计价的主线展开,见图1,其中算量计价类课程是核心,学生学习的软件有鲁班、广联达、思维尔等。这些软件公司都开发本企业的BIM软件,但这些软件之间是不通用和兼容的。事实上,BIM模型在项目中是全生命周期通用的,所有参与方都会依赖这个模型并且与该模型进行互动。同样,工程造价专业要开展BIM实践教学也离不开它,而进行BIM建模就要使用Autodesk公司的Revit软件,事实上已经成为行业标准。因此,工程造价专业实践教学的建设要首先考虑要不要BIM建模的问题。目前比较可行的方式是导入BIM模型,掌握BIM的运用,不过,工程造价人员最终还是要学会用Revit或者其他软件BIM建模,然后再开展BIM应用。

BIM的引入势必引起对工程造价专业的课程体系乃至实践教学体系的重构。工程造价专业学生BIM能力的培养是一个综合的系统工程,不是简单地开设一两门课可以解决的。实践中,对BIM人员的能力需求是多层次的,有别于应用型本科院校,高职工程造价应以培养BIM应用型、基层人才为主,在探索新的BIM课程体系时应以BIM理论及实践课程为核心,兼顾BIM师资、BIM实训硬件条件和学生特点,逐步将BIM相关的知识与技能融入现有的课程及实践教学体系,构建新的BIM实践教学体系。

工程造价专业BIM实践教学体系的设计

随着BIM技术应用的普及和成熟,工程造价专业面临着专业转型发展的问题,无论是专业理论课程还是专业实践课程的设置将逐步围绕BIM来展开。课程体系设置最大的难点在于BIM已经超过工程造价专业现有的知识体系,解决的办法的开设BIM相关新课程,或者在原有课程中增加BIM内容。不管哪一种方法,最终都要逐步建立BIM实践教学体系。在整合传统的实践教学体系的基础上,以BIM为主线,重构BIM实践教学体系,见图2。

BIM导入阶段:通过开设BIM相关课程、改革原有课程增加BIM内容或者邀请专家举办BIM讲座,将BIM理念贯彻给学生,了解建筑行业BIM的应用方法和发展趋势,了解掌握BIM技术的必要性,增强学习BIM的氛围。

BIM建模阶段:开设BIM相关基础课程,在课程实践中进行BIM建模。通过学习BIM课程掌握BIM专业知识,学会利用Revit、ArchiCAD等BIM软件进行建模。

BIM运用阶段:通过BIM实践课程学习,能够在导入已经建成的BIM模型的基础上,加入建筑材料信息(规格、型号等),并做出细部调整,最后提取工程量,进行计价。同时,能够模拟工程项目管理,仿真施工,进行合同管理、资料管理等。

BIM提升阶段:通过开展BIM毕业设计、参加全国高校BIM软件大赛以及考取 BIM建模员等提高BIM环境下综合应用知识的能力,解决问题、协同工作的能力,为学生就业奠定坚实的BIM技术基础。

目前,在学生普遍欠缺BIM建模能力的条件下,学校应该考虑建立各专业课程共用的BIM教学案例模型,并编制配套的课件、讲义、实训指导书等教学资源。在BIM教学实践中,注重对学生的实践应用的综合能力的培养,强化提高学生在实践学习中分析问题、解决问题的能力。

BIM师资及硬件建设

承担BIM教学的教师必须具备专业综合知识和熟练使用BIM软件的技能。目前高职院校工程造价专业的教师很难满足BIM实践教学的要求,需要加大BIM技术人才的引进和培养力度。首先,可以在展开自学的基础上,组织教师参加行业协会组织的BIM培训,邀请行业BIM专家组织校内培训;其次,引进有BIM技术背景的教师;最后,鼓励和支持教师申报BIM的课题及研发项目,从而推动BIM技术在高职院校的应用。

除了师资以外,BIM实践教学需要BIM软件,对硬件要求也很高,比如:CPU需要酷睿i7系列及以上,内存需要8G及以上等。因此,学校需要购买BIM系列软件,对现有的实训室进行改造,或者建设新的BIM专业实训室以满足BIM实践教学需要。

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BIM具有可视化性、协调性、可模拟性、可优化性和可出图五大特点[2]。同时,随着BIM技术不断的被引入建筑领域,大大的提升了建筑信息化程度,具有缩短工期、减少工程中各方间的摩擦、降低成本、提高管理效率等优势,带来巨大的经济价值与社会价值。无疑,BIM是近年来对工程建设行业一次重大的技术革命[3]。当下BIM技术已成为国、外学者及建筑行业从业所关切的一个焦点。

1 国内外BIM的发展现状

对于大多数学者及建筑行业从业者而言,BIM已经不再是一个陌生的概念,但是对于BIM的研究与运用任然属于一个崭新而前言的领域。但国内、外学者及建筑行业从业者也对BIM开展了相当的探索、研究和运用。

对BIM在实际工程运用的探索中,我国已经取得较为丰硕的成果。在一批具有代表性的建筑中,都可以看到BIM的身影,如北京奥运会水立方、南京青奥会议中心、上海中心大厦等。同时国家层面也对BIM有相当的兴趣及关注,首先BIM已经成为“十一五”国家科技支撑计划重点项目,而在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中9次提到BIM技术[4],明确将BIM技术列为未来中国建筑行业发展的方向,同时住建部编制的建筑业“十二五”规划明确提出要推进BIM协同工作等技术应用。

自2003年BIM概念提出以来,英美等发达国家便开始着手相关理论及应用的研究。近年还创立了相关的BIM标准,并强制所有大型项目必须具有BIM方案才能投标和建设,并以此作为政策向导推进BIM在建筑行业的发展。同时这些国家通过鼓励将BIM应用到实际工程中去,完善BIM的应用方案,挖掘BIM的价值(如工程成本、时间减少,协同性增加,以及nD虚拟化和碰撞检测来减少失误等),从而获得巨大的价值,并以此作为BIM的市场驱动力,使得BIM在这些国家的发展走上了良性循环。

尽管我国对BIM高度重视,同时拥有全球最大的建筑市场,但BIM的技术理论与实践研究与欧美发达国家相比仍然处于落后位置,缺乏大量的应用反馈及相关的规范以。同时,国内外对于BIM的探索主要围绕在房建领域,在公路行业的发展相对滞后,而针对信息化桥梁方面的认识则更加不足。

2 BIM的运用平台

目前有一种对于BIM片面的认识,认为BIM只是最终只是一个或多个软件的协同作业。这种理解有明显是错误的,但BIM的核心是基于该技术的建筑工程应用软件却是不可否认的。

基于目前具有国际和行业影响力并应用与中国市场的BIM软件共有三十余款,现在市场上主流的BIM平台主要有Autodesk Revit,Bentley Architecture,ArchiCAD,Tekla BIMsight等。这些软件大多能支持3D参数化、模块化设计,协同工作和有效信息传递,并且通过软件接口之间的兼容,BIM工具能够跟其他软件协同工作,例如Autodesk Revit能够将模型导入ROBOT进行结构分析,也可以与Navisworks交互实现4D进程模拟和冲突检测。

3 BIM在桥梁工程中的运用

桥梁作为一种特殊的结构,具有工程造价高和社会作用大的特点,需要高水平的设计、施工及维护,现代桥梁大跨、复杂,高强轻质等特征也对建筑和结构工程师提出了更高的要求和挑战。因此,将BIM技术引入到桥梁工程中,实现桥梁在整个生命周期的生产信息化极为迫切。通过信息化的工作平台和生产模式,能有效提高桥梁设计施工效率和协作,降低冲突,实现精确的多维模拟。

目前,大多数桥梁的设计,建设和运营维护仍然是基于2D CAD系统[5],每个生产流程都是几乎分离的,无法有效交互共享的数据,导致大量时间和资源消耗。由于不同部门间缺乏有效的沟通,变更的几率也会升高。而解决这些问题正是行业赋予BIM的使命。

近年来,不少先进的工程公司尝试将BIM应用到桥梁工程中。例如,2003年,芬兰工程师成功利用3D建模的方法设计了一座简支板桥,并利用3D镭射扫描技术控制桥梁的施工精度[6];2011年,韩国的研究人员成功利用BIM对一座钢桥进行了4D施工模拟和冲突检测,通过对整体进程的智能化分析提出了更好的施工方案[7]。

4 总结与展望

由此可见,BIM技术将是今后建筑及制造行业发展的趋势。无论是对现有桥梁的运营管理,还是对未来桥梁的规划、设计、施工及运营的全生命周期管理,BIM技术都将产生巨大的经济效应与社会价值。

[参考文献]

[1] 邹阳. 桥梁信息模型(BrIM)在设计与施工阶段的实施框架研究.[硕士论文],重庆:重庆交通大学,2014.

[2] 何关培.“BIM”究竟是什么[J]. 土木建筑工程信息技术,2010,2(3).

[3] 龙文志. 建筑业应尽快推行建筑信息模型(BIM)技术[J]. 建筑技术,2011,42(01).

[4] 李云贵. 国内外BIM标准技术准则[J]. 中国建设信息,2012,(02).

[5] Kaner, I.,Sacks, R.,Kassian, W., etc. Case studies of BIM adoption for precast concrete design by mid-sized structural engineering firms. In ITcon: 2008.

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关键词:建筑信息模型;BIM实验室;实践教学

作者:吴凌壹,丁志坤,隋莉莉,王家远(深圳大学土木工程学院,广东深圳518060)

建筑信息模型(buildinginformationmodelling,简称BIM)凭借其先天技术优势,日益引起人们的重视,其先进性和实用性逐步被行业广泛认可。BIM技术被誉为工程领域继CAD辅助设计技术后的第二次革命[1],有望成为行业信息化核心载体。目前,国内的不少大型项目已经应用了BIM技术,并从中获得很多成功经验[2]。国内外众多建设单位、设计单位、施工单位和建筑咨询单位,都纷纷加大BIM技术应用的投入[3]。随之而来,行业对BIM技术人才的需求量激增,相关人才供给严重不足,这对土木类专业教育提出了挑战,BIM相关人才培养机制的探索迫在眉睫。

BIM技术的推广和应用,是整个建筑行业发展及转型升级的重要技术支撑。高校作为人才培养的摇篮,必须紧跟社会需求,培养更多适应行业发展需要的BIM人才[4]。培养BIM技术人才重在实践,实践需要实验室支撑。高校的BIM实验室建设势在必行,通过引入集成相关硬件和软件资源,为BIM技术教学提供平台,以满足人才培养要求。本文介绍了深圳大学土木工程学院BIM实验室以培养适应行业对BIM技术人才的需求为目标,开展BIM实验建设和教学实施的情况,为国内外院校BIM实验室建设和教学提供借鉴。

1BIM实验室建设目的

高校建设BIM实验室,打造BIM技术产学研一体化专业平台,推动新技术理论创新研究,促进现代化教育手段运用,加快BIM教师队伍建设,有助于提高院校BIM技术应用理论水平,建设高水平大学。深圳大学土木工程学院BIM实验室建设目的包括以下三方面:

(1)建设完善的实验室平台,为学院师生开展BIM教研活动提供一流的硬件环境支持;

(2)依托实验室,鼓励教师积极开展与BIM建设相关的应用研究、设计开发、咨询服务等,提升学院社会服务的水平和能力,提升学院的行业影响力;

(3)基于BIM实验室,深入开展建筑工程领域的现代化教育教学研究,着力提高学生的专业能力、综合素养和综合竞争能力。

2BIM实验室建设内容

BIM技术的发展为土木工程院校培养新型人才带来了创新思维,同时也对院校的培养措施和方法提出了新的要求,BIM实验室的建设对于实践教学尤为重要。

国内很多高校在建设BIM实验室上存在误区,即不求实际、没有规划,一味寻求争取经费来配置最好的电脑软硬件。实际上,仅简单拼凑软硬件,而没有很好的规划和定位,就无异于一般的绘图实验室或软件培训机房。实验室的建设要从BIM技术研究和应用出发,根据BIM技术特点和人才培养方案,明确实验室的功能定位并提出合理规划。

我院BIM实验室在建设之初,充分考虑了教研功能需求及BIM技术在各环节的应用要求,从解决BIM技术的可操作性等关键技术难题出发,以建立中国的BIM建筑数据表示和交换标准为目标,定位为国际化高水平BIM实验研究中心,并以此促进教学,进一步推动我国BIM产业发展。

2.1实验室功能设计

实验室划分了教学培训与应用、虚拟现实研发与体验、技术成果展示、技术与软件研发、多专业BIM技术协同研发等不同的功能模块及物理空间分区。

基于“互联网+”理念,在硬件方面,BIM实验室集成了高性能服务器集群组、视频演示系统、远程会议系统等;在系统集成方面,配置了BIM协同工作云平台、虚拟仿真平台、云数据存储平台等,满足了我院的教研需求。

2.2几个关键系统应用

其中几个关键的系统应用如下。

(1)P-BIM信息交换平台。P-BIM是以我国工程建设实践为基础建立的,符合有关技术标准和管理流程,满足项目全生命期需要的建筑工程任务信息模型应用体系的信息应用方式。

实验室基于中国BIM发展联盟建设的P-BIM工程全生命期信息管理网络平台,搭建了包括硬件、网络、操作系统、数据系统等在内的数据交换及协同工作环境。

(1)深一含粉细砂压缩层(B5):处于该层组顶部,由细砂及粉细砂层组成,底板埋深80~100m,厚度10~20m,一般呈中密~密实状态。

(3)虚拟仿真实训平台。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容,体现出信息技术与教育教学融合发展及学科专业深度融合带来的实验教学改革与创新[5],符合国家信息化发展战略。BIM技术的理念适合应用于建筑施工工艺、施工流程、管理流程和后续运维的模拟,结合配套的BIM技术方案,如虚拟现实系统(VR)、增强现实系统(AR)和混合现实系统(MR)等,可以对建设项目全过程进行模拟和互动,通过身临其境的模拟,可以精准地了解和系统地掌握项目建设内容。

依托沉浸式虚拟现实的CAVE系统,实验室开展了一些探索性的教学项目,如学生可以把用REVIT等BIM软件搭建的项目模型转换并投放到CAVE系统中,使用施工模拟模块漫游体验建筑项目施工过程,也可通过拆装建筑物各部分构件进行研究。基于该系统,我们联合有关企业开展了对装配式建筑信息化管理的研究,对装配式建筑的教学也起到了很好的促进作用。

3BIM实验教学内容设置

3.1实验教学目标

基于BIM技术应用,我校土木工程学院重新整合了土木工程、工程管理两专业中的专业课知识模块,形成了以BIM为主线的教学体系。通过开展BIM实验教学,强化了学生对土木工程学科信息化的理解,加深了学生对土木工程团队合作精神的认识,学生的综合素质和实践应用能力在实验教学过程中得到提升[6-7]。我们制定了适合本专业的BIM实验教学内容和教学目标,具体如下:

(1)学生通过BIM实验课程的实践,可系统学习与工程项目全过程相关的综合知识并加以运用,提高教学质量;

(2)通过BIM课程大作业、毕业设计及科技创新项目实训,提高学生协同工作能力和实践能力;

(3)通过BIM实训,锻炼学生的BIM思维,了解行业前沿科技发展情况,理解和掌握最新科学技术。

3.2实验项目安排

学院根据国内外BIM教学研究成果[8-12]和自身经验,结合本院培养特色和目标,编制了相应的实验教学大纲,以BIM技术架构和理念为核心,从理论到实践,让学生循序渐进地学习,培养学生运用信息化技术对建设项目全过程进行精细化管理的能力和创新思维。实验教学大纲的主要内容为:

(1)BIM的原理和基本概念;

(2)BIM的理论架构体系;

(3)BIM各专业建模技术;

(4)BIM在各个环节的应用。

3.2.1实验项目设置

BIM实验教学注重实践性,强调学生对知识的运用。根据BIM实验室现有资源情况和近期的采购计划,结合教学大纲安排,BIM教学内容基本贯穿土木工程和工程管理的所有专业课程,包括建筑制图类课程、工程管理类课程、施工管理类课程。实验项目包括BIM设计建模、结构分析、碰撞分析、模拟施工、工程量计、造价管理等。按照年级从低到高,划分出从基础建模到高级应用的课程,以BIM技术为核心,贯穿于整个实践教学环节中,按照教学大纲循序渐进,扩大学生的BIM知识体系。

3.2.2创办BIM实训短班、技术讲座

通过校企的产学研合作,定期开设一些短期BIM实训课程班,邀请企业的技术专家开设一些实训课程,重点培养学生BIM应用能力。还邀请有关专家前来举办BIM技术专题讲座,拓展师生知识面。

3.2.3基于项目的学习和实践

对BIM技术应用的学习,需要有很强的实践环境,通过产学研结合,能够为在校师生的BIM实践教学提供大量的教学案例,弥补学校教学资源的不足。同时也为学生提供了参与实际项目的机会,使学生能够真正接触BIM工程项目操作流程,了解BIM技术在项目实施过程中遇到的问题和解决方法。在实际项目中,学生通过跨专业的团队协作,可以完整掌握BIM工作流程,了解BIM协同工作的重要性,提高学生通过BIM技术解决实际问题的能力。

3.2.4其他措施

我院依托BIM实验室,设立了各类定期学习活动,为BIM人才培养提供保障,包括:

(1)与BIM相关企业合作创办不同主题的学术讲座和学习沙龙活动。

(2)联合我院土木校友基金会,邀请校友企业开展系列BIM交流活动,例如:创办BIM技术交流协会;定期举办各种线上或线下BIM技术交流活动;组织学生到校友企业的BIM项目现场进行参观学习;为在校生去企业开展BIM实践创造机会等。

(3)创建BIM技术交流微群,分享前沿BIM信息,开设BIM微讲堂。

(4)不断加深校企间合作,合作企业每年为学生提供BIM相关的实习岗位,让学生到企业中去实践。

(5)实验室提供开放式实验环境和配套资源,积极鼓励和支持学生参与BIM相关比赛和创新活动,如每年的斯维尔BIM大赛、校级创新发展基金基础实验项目、学生创新创业活动等。

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[关键词]数字建造 实践教学 BIM设计 族样板 族的参数化

[中图分类号] TU17 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0107-03

引言

当前,国内计算机辅助设计正转向数字信息化模型(Building Information Modeling,以下简称BIM)技术,国内的一些高校建筑学专业计算机辅助设计课程的教学改革,取得了一些较好的经验,值得我们认真学习。例如:华南理工大学计算机辅助设计已经全面展开BIM技术教学,形成完整的教学体系和教学模式,在专业教学上突出BIM技术的教学应用;同济大学建筑学在计算机辅助设计这方面,加强了“可生成性”在教学板块的权重,相关教学团队已经将教学从计算机辅助设计的工具应用,转向整个设计过程的数字全息化呈现过渡。

西方各大建筑学院中经历了多年的BIM技术教育的实践,已形成了各自的教学特色。例如:美国加州理工大学建筑和环境设计学院的计算机辅助设计,将BIM纳入课程中,并于2007年起开始在核心课程中采用BIM软件;亚琛工业大学开设计算机辅助设计课程分为BIM基础选修课(建筑学专业学士学位)和BIM专业选修课(建筑学专业硕士学位)两大类。基础类课程面向设计,高级类课程注重实践。

湖北工业大学的BIM设计教学最先在土木工程与建筑学院建筑学专业开展,由于起步较早,积累了丰富的教学与项目设计经验,BIM在建筑设计中的应用处在较为前沿的水平。

就目前建筑行业的发展来看,BIM在建筑设计应用发展较为迅速,在一些专业应用相对成熟,如水电、暖通设计以及碰撞检查。建筑设计BIM应用也带动了与之密切相关的专业设计,如室内设计。因此,以建筑为主导的BIM设计对于人才的需求呈现一种增长趋势。普及和提高BIM整体应用水平是大学计算机辅助设计教学改革的一个新方向。何关培的研究表明,BIM应用分为三个层级,即个人应用、企业应用、行业应用,其中个人应用的普及是提高BIM整体水平的基础。

在室内设计领域对高级BIM设计人才需求的缺口很大,许多大型的公共建筑在项目设计全面应用BIM技术,室内设计时也要求使用BIM技术。由于目前BIM在室内设计应用研究方面处在初级阶段,公共建筑室内设计往往缺少BIM合作团队的支持,因此,从提高行业水平和拓宽应用范围角度讲,BIM设计教育前景很广。鉴于此,本次实践课题定位于公共建筑的室内空间设计研究,以BIM技术应用为核心,从课题的选择、实践的组织、实践教学方法、实践教学成果等方面进行一些教学尝试,具体内容如下所述。

一、课题的选择

实践教学要做好选题工作。选题好坏直接影响最后的实践成果质量。

选题方向依据湖北工业大学本科“721人才培养模式改革的基本原则”为指导思想,基本原则中的第二条提到“主动适应国家重大战略需求、学科专业相关的行业需求、区域经济需求和紧缺急需人才需求,具有一定的前瞻性”,初步确定数字建造实践教学选题定位在BIM技术还未涉及的室内设计领域,尤其是公共空间设计。

从以往的实践教学经验总结来看,控制好实践课题的难度是一个关键问题,课题的难度与施工技术有很大关联,施工技术是选题要考虑的首要因素之一。其次,选题充分考虑参加实践的学生人数、专业方向和学年层次;再次,考虑假期实践教学周期和实践设备的安排等综合因素;最后,考虑课题的代表性、典型性和相对的完整性,保证学生在较短的实践周期内在BIM建造层面和建造装饰构造层面得到有效的训练。指导教师根据以上四点原则确定实践课题为某公共空间的卫生间数字化建造。公共空间的卫生间作为BIM数字建造课题,具体考虑如下:首先,公共空间的卫生间的装饰构造技术标准性强,技术成熟,普及率高,相关技术学生在“建筑装饰材料构造”课程中有所接触,学生能很快掌握数字建造对应的构造技术,可以把更多精力投入到BIM数字建造技术上,以确保利用教学周期的时限出成果。其次从面积上考虑,公共空间的卫生间面积比厅堂类空间小,学生在数字建造时易于控制模型,其模型数据运算也是现有硬件条件的极限。从最后的实践成果来看,这次实践活动选题难度适中,达到了预期效果。

二、实践的组织

团队的组织。本次实践活动团队成员来自建筑学、室内设计、景观设计三类专业,团队按照设计院项目组的模式组织,团队成员共4人,其中1人为团队负责人。团队负责人的选拔主要从两方面考虑:一是具有扎实的专业知识,二是已经具备一定的经验,熟悉BIM数字技术,且由一位高年级的同学担任。负责人主要组织日常的工作,如给小组成员安排任务、制订实践进度、协调设备使用等;模块任务分配也由负责人与成员一起协商确定。此外,负责人还有一项重要的工作,即组合各子系统的模块,形成完整的模型体系。模拟设计院项目组的机制能最大限度地实现学生的自我管理,有效保障课题任务的顺利实施;同时模拟设计院工作模式也利于发挥团队成员各自的专业优势,使学生熟悉BIM协同作业的工作流程。

实践内容的组织。为使学生在较短的实践时间内完成数字模型的建造,教师一定要有针对性地拟出本次数字建造使用的重点技术提纲,学生围绕提纲展开研习,少走一些弯路。技术提纲主要包括两方面:施工技术方面,体现为节点构造,如天棚龙骨构造、墙体围护构造等;BIM在本次课题中的核心技术,如族模型技术、参数化设计技术等。合理的实践内容组织,有利于学生掌握数字建造中必备的专业知识。

三、实践教学方法

实践注重能力的培养,展开研究性学习。指导教师在实践教学中扮演引路人的角色,不宜采用灌输性质的教学,也不应采用师傅带徒弟的传统方式。实践教学活动不能停留在认知和学技术层面,而应注重培养学生研究问题、解决问题的能力。以下是在BIM数字建造实践教学实施中采取的几点措施:

(一)案例分析

案例教学以BIM设计思维为切入点。由于BIM突破了传统设计工作中的重复劳动过程(人脑思考空间关系通过透视及正投影来描述)。BIM设计思考过程的逻辑是,直接在三维环境下进行设计推敲,能更加有效提高本职工作的价值,提高工作质量。因此,首先比较BIM设计案例与传统数字化设计中设计状态的差异,剖析传统技术思维更多的是一种“画设计”,设计多半是在二维图纸状态下完成,而BIM则不同,BIM的设计状态处在三维虚拟建造状态,三维状态下的设计成果以直观方式即时呈现。其次展开案例分析,案例分析的目的并不是要学生“照”着做,而是要让学生树立正确的技术思维观念,案例分析教学以采用BIM设计的实际项目为基础,一是分析建筑室内空间围护系统的组成,以及不同的系统采用的不同结构技术,如天棚系统的龙骨分布方式、龙骨组合方式、饰面材料安装方式;二是结合项目结构层面的内容与BIM设计层面的内容对应分析,明确BIM设计中的技术思路,引导学生从系统建造角度应用BIM技术;三是明确数字建造策略。实际项目设计有渐进性特点,设计不可能一开始就达到详细设计的深度,因此要求学生在数字建造过程中遵循从总体数字模型建造、子系统数字模块建造、数字化模块组合的设计流程,并根据数字建造流程采用不同的数字建造策略。

(二)指导研究性学习

实践教学的主体是学生,独立性是主体性的最突出的体现,实践教学就是要培养学生在研习中掌握BIM数字建造技术。

构造技术的学习。构造技术首先是要求小组成员熟悉国家相关的技术规范;其次了解材料的性能、尺寸(在BIM中需要对模型进行属性的定义),熟悉各子系统具体的构造方式;再次是了解施工工艺和施工程序。本次数字建造的主要构造归纳起来有悬吊类的顶棚轻钢龙骨构造、贴面类的墙地面构造、门窗构造等。指导教师提出指导性学习策略:总体了解,分系统深入学习。即小组成员都需要了解本次课题中设计采用材料与构造,负责各模块制作的成员必须深入学习本模块的构造技术,一定要达到熟练的程度。成员掌握实际的构造技术程度对BIM数字模型建造、二维图纸的深度产生很大影响,这就是前文提到的“画设计”和数字建造的本质差别。

BIM技术的学习。由于国内室内公共空间设计应用BIM技术尚处在刚刚起步的初期阶段,可借鉴的项目案例很少。因此,指导教师为团队提供有效的学习资源是课题完成的基础保障。具体来讲,根据实践项目的技术需要,指导教师应有针对性地为学生提供BIM外文设计案例资料。学生也发挥学习的主动性,采取了一些具体有效的做法,例如:将BIM案例资料翻译成中文以便于小组成员学习交流、归纳案例中使用的BIM技术、总结案例的设计流程等。经过初步的案例学习后,学生们结合实践课题展开讨论,并运用所学知识做了一些小型的建模实验,检验前期的讨论总结出建模方法。这种边学边练的方式大大提高了BIM建模技术的学习效率,学生的建模思路逐步清晰,为后续的数字模型建造打下良好的基础。

(三)问题讨论与解决

通过讨论集思广益,通过试验解决问题。在数字建造的每个阶段都会产生一些问题阻滞课题的进度。为了突破瓶颈,指导教师与小组成员共同选择阶段的核心的、共性的问题展开小组讨论。在讨论中教师从不同方向展开引导,小组成员集思广益,不断发散思维,各抒己见,找出产生问题的各种可能,梳理解决问题的切入点,通过大量试验找出解决问题的关键技术。下面举例说明。

问题一:模型没有传达建造中必要的数据和信息,只用Revit技术来建立粗糙的建筑模型。这属于认识层面的问题,一般产生于实践操作的初级阶段。问题根源在于对BIM信息模型认识粗浅。针对这一问题,指导教师加强构造知识的学习,提出“建立模型主体框架,逐步层层深化”的建模思路。从最终成果看,BIM研究小组建立的模型达到了施工图要求的深度。

问题二:“基于天花板的常规模型”的族文件无法载入项目文件。这个问题看似为一个子系统的问题,但实际上会影响到模型整体数据的运算。小组成员经讨论和大量的操作性实验终于找出问题的关键:建模过程中没有合理运用“族”样板。虽然建立的模型体积不大,但模型中存在许多的连接细小构建,这使得单个模型的面数量急剧增加,导致模型虽小运算量仍然十分巨大的结果,造成族文件导入项目文件中无法生成模型。找到问题根源后,小组成员提出了优化解决方案:先将一个模型复制到剪切板上,然后新建一个“基于面的常规模型”的族,并从剪贴板上将模型粘贴到“基于面的常规模型”族样板中。将作为“基于面的常规模型”的一整个族导入此模型所在的系统。调整好位置后,再将“基于天花板的常规模型”导入项目,正常地生成模型。通过问题的解决,小组成员对BIM中“族与族之间的层级关系”的重要性有了更深刻的理解。

问题三:无法构建可以编辑成为体系的自定义族。这属于典型的参数建模问题,即“族的参数化”建模。由于现有的资料还不足以支持对问题的解决,小组成员先从“族参数”着手摸索流程的设置,在“添加参数”这一环节遇到瓶颈,模型设计总是无法正确设定参数。在陆续试验中大家发现参数设置与参照平面有着密切的联系,于是从“参照平面”的属性设置着手,但也没成功。虽然采用上述方法没有达到目的,但试验的范围在缩小,最终得出“族的参数化”与标注有着密切的联系的结论。经过大量试验的累积,小组成员得出了族参数化设置的主要流程:先对已建模型的参照平面进行标注,然后设置标注的性质,选择“添加参数”对族的参数进行设置,设置完族的参数后导入项目,便可以对模型展开自定义编辑。至此问题得到解决,小组成员掌握了“族的参数化”建模技术要点,提高了建模工作效率。问题的研讨有利于深入展开研究性学习,不断试验的工作方法,一方面促使学生们掌握并应用BIM核心技术;另一方面,极大提高了学生们实践的研究能力。

(四)实践教学成果的形式

三维信息化模型是这次BIM数字建造实践核心教学成果,为更好地验证实践活动的效果,更好地促进实践教学和实际应用,我们以三维信息化模型基础出版了电子图纸,编制了电子教程。

出版电子图纸。电子图纸涉及信息模型的图纸转换。室内公共空间无论采用何种方式设计,设计的结果最终要以规范的图纸形式用于指导项目施工,所以二维的施工图是本次数字建造的重要成果之一,即是否能将数字信息模型转换为二维图纸,这也是检验实践水平的一个重要标准。从图纸转换新情况看,平面图、立面图、剖面图反映的信息完善,节点大样图详细深入,如填充材料的图示准确,详细结构的组合关系层次清晰,文字、尺寸标注信息完整等,在一些细节上的表达都比较理想,达到了能实际应用的要求。

编制电子教程。以课题的信息模型为基础编制应用教程。编制教程的目的是总结设计经验、优化设计技术、推广BIM信息技术在室内设计领域的教学和实际项目应用。基于此思路,我们采取的做法为:在设计每个环节的建模过程都做了相关图像保存,同时配上必要的文字说明。按照BIM设计流程,将各个模块的建模步骤、建模思路以及每个模块使用的关键技术以图文结合的方式编制成电子教程。这也为实践教学与交流提供了实用的案例,为以后的深入研究打下良好的基础。

四、结语

总之,建立在“学科专业相关的行业需求、区域经济需求和紧缺急需人才需求”的BIM实践教学活动,就是要学生通过实践掌握“真刀实枪”的前沿的设计技术,熟练运用各种施工构造,不断提高研究性学习的能力。同时该实践项目也是对计算机辅助设计课程教学延展的一个有益尝试,所采用的教学方法已初见成效。通过该实践项目,我们将进一步探索切实可行的、符合课程特点的实践教学方法,为BIM教学与应用走向成熟积累经验。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 何观培.我国BIM发展战略和模式探讨(一)[J].土木建筑工程信息技术,2011(2):114-118.

[2] 麻煜.BIM在创新型中小设计企业的应用经验[J].建筑技艺,2011(6):130-136.

[3] 刘列辉.信息化时代的室内设计――建筑信息模型及其在室内设计中的应用[J].装饰,2010(2):125-126.

[4] 李建成.建筑信息模型与数字化建造[J].时代建筑,2012(5):64-67.

[5] 段培永.应用型创新人才培养的研究性教学模式探析[J].山东建筑大学学报,2012(4):440-443,450.

[收稿时间]2014-12-26