基于BIM技术的建筑结构毕业设计改革实践
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作者:杨光 谢敬林 江德明
摘 要 分析了BIM毕业设计改革中存在的主要难点，通过进行BIM教学改革建设与探索为BIM毕业设计实施打下良好基础。在土木工程专业房建方向的建筑结构BIM毕业设计实践中改革传统毕业设计模式，采取团队协同方式突出专业理论知识与BIM技术软件的结合应用，取得了较好的改革效果，学生毕业设计质量和实践应用能力得到较大的提升。
关键词 BIM 土木工程 毕业设计 改革探索 实践应用能力
中图分类号：G642.477 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.01.015
Abstract This paper analyzed the main difficulties existing in the graduation design reform based on BIM technology， building a good foundation for the implementation of BIM graduation design through the construction and exploration of BIM teaching reform. Reform the traditional pattern of graduation design in civil engineering major housing construction direction graduation design with BIM technology practice， has achieved good effect of the reform by adopt the mode of team collaboration which outstanding apply professional theory knowledge and application of BIM technology software， students' graduation design quality and practical application ability have improved obviously.
Keywords BIM; civil engineering; graduation design; reform exploration; practical application ability
0 引言
建筑信息化模型（BIM）的三維可视化、信息完备性、工作协同等革命性技术优势已成为建筑业发展的必然趋势，在土木建筑工程行业得到了越来越多的重视和应用。[1]2016年住建部提出了《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，旨在“十三五”时期全面提高建筑土木业的信息化水平，给高校土建类BIM人才培养提供了新的机遇和挑战，但当前我国高校BIM人才培养滞后于建筑数字技术应用的发展。[2]
当前高校BIM人才培养中，高职院校以就业为导向开发了较多基于BIM技术的课程和专业，大多数本科院校则以讲授BIM技术发展理论和培养BIM技术应用能力为主要目的。[3]不少学者思考BIM技术给土建类本科专业人才培养带来的变革影响，已经在BIM入课、BIM毕业设计等环节进行了实践与探索。[4-5]传统的土建类本科院校毕业设计存在很多的问题，如选题重复率高、过程管理困难、跟不上现代信息化技术的发展等，不少高校已紧跟BIM发展形势引入BIM技术对土建类各专业的毕业设计进行改革。[6]我校将土木工程专业的毕业设计作为BIM教学改革的重要切入点，引入BIM技术对房建方向建筑结构毕业设计进行了改革和探索。
1 BIM毕业设计改革存在的主要难点
（1）BIM师资力量短缺。BIM技术作为建筑领域近年来高速发展的新生事物，高校教师对BIM技术还处在学习和探索阶段，教师BIM理论知识与软件操作技能不熟练是制约人才培养的首要因素。多数从事BIM教学的教师都来自于学校对青年教师的内部培养，只经过BIM软件操作的短期培训，对BIM核心理念和技术缺乏正确理解，没有系统学习建筑全生命周期的BIM技术，不利于毕业设计改革顺利开展和设计质量的提高。
（2）BIM课程体系未完善。在土木工程本科专业“大土木”教育的背景下，教学中普遍重视工程基础理论知识和施工技术的教育教学，国内多数本科高校的BIM教育还处在探索和初步应用阶段。BIM技术是一个基于建筑全寿命周期的体系，包括设计、建造和管理等各环节都有相应的专业协同软件与之对应，学生学习和掌握此类技术有一定难度，加上学分和课时的限制，土木工程专业的BIM教学仅选择性开设少数课程来传授学生BIM基础知识和基本的BIM软件建模技能。
（3）学生对BIM毕业设计认识不足。相对于传统毕业设计任务，将BIM技术引入毕业设计中缺少可借鉴的模式，花费在BIM专业软件学习的时间将成倍增加。由于学生对BIM技术的认识浅薄，BIM技术仅仅停留在模型基本建模操作方面，不少学生缺少主动学习的意识，避重就轻思想严重，担心在毕业设计规定时间内完不成毕业设计任务，导致BIM毕业设计改革初期学生参与积极性不高。
2 BIM教学改革建设与探索
（1）搭建BIM平台，进行BIM课程建设。BIM技术人才培养对教学的软硬件资源要求较高，需要配套专用机房和配套软件。我校利用中央财政支持地方高校发展专项资金项目建设BIM实训室，成立教师BIM工作室，组建BIM技术入课的师资团队，为BIM人才培养建立了良好的教学基础。 土木工程专业课程体系已基本建立成熟，为了对接BIM技术教育，对人才培养方案进行了修订，BIM 课程体系中除了开设1-2门单独BIM特色课程外，主要集中在使用BIM技术深度融入当前成熟的课程体系。独立的BIM特色课程主要则侧重于教授学生学会精细化建模及模型与其他BIM软件的简单协同应用。
（2）重视教育培训，开展校企合作。为了满足BIM课程教学、BIM项目实践的需要，需要培养BIM理论知识和应用能力较强的教师队伍。学院建立BIM专项培训资金，把BIM专业培训团队请进学校对教师进行集中培训，同时鼓励教师走出去，参加与BIM技术培训班和行业技术交流会，提高教师对BIM理论的认识和技术的了解。
积极开展与BIM技术公司及建筑企业的校企合作。与广联达科技股份有限公司合作开展BIM技术合作交流，逐步提升教师对BIM教学和软件操作应用能力。与地方建筑企业共同開展BIM项目合作，选派老师深入企业交流学习，企业为高校BIM团队提供项目实践机会，也会派生产一线的工程师对BIM项目实践进行交流和指导，进一步增强教师BIM实践应用能力。
（3）加强线上学习，组建BIM技术协会。充分利用学生不受时间、条件的束缚的网络在线课堂学习BIM技术相关软件操作，如云建筑APP、MOOC等，解决BIM教学课时不足和内容不深入的问题。
组建土木工程BIM技术协会，扩大学生的参与面，吸引不同年级的学生参与其中，促使学生在日常的生活中自发的学习BIM应用技术。在协会的组织下，学生自主开展校内外技术交流，提高BIM应用技能，为BIM类的各项竞赛和实践项目储备技术人才。
3 BIM毕业设计探索实践
3.1 设计任务书的内容和形式
土木工程专业建筑工程方向的毕业设计内容为房屋建筑的建筑、结构与施工部分设计，并要求绘制施工图、完成计算书。BIM毕业设计任务书内容要满足毕业设计教学大纲的基本要求并具备实施可行性，而且基于BIM的毕业设计要具有明确的成果目标，重点突出BIM技术软件在毕业设计中的应用。
为使学生摆脱传统的毕业设计单独设计模式，分解BIM毕业设计指导和设计难度，成立由1名专业教师+1名企业专家作为指导教师，每3～5名学生为一个项目设计团队，采取团队协同方式，进行基于实际项目的BIM毕业设计实践。
3.2 BIM毕业设计实践
（1）建筑设计。根据设计要求编制建筑土建部分的设计说明（不包含装饰装修及水暖电工程）、各层平面图、建筑立面图、剖面图、户型图等内容。在毕业设计中，不鼓励学生直接套用建筑项目原设计文件，可对照专业基础理论知识和设计要求，利用CAD软件对纸质设计图纸进行还原和改造，完成建筑方案设计并添加建筑设计说明，形成具有自主知识产权的建筑设计图纸。
（2）结构设计。根据建筑方案进行结构布置，绘制各层结构模板图并标注主要构件的截面尺寸及定位尺寸。采用BIM正向设计系统软件建立结构计算模型，并利用自动成图系统软件协助完成结构施工图的绘制，添加标注，形成建筑结构施工图。
（3）结构计算。利用建筑结构通用分析和设计软件对建筑结构进行计算分析。按照建筑结构设计行业要求，整理结构设计计算内容，形成毕业设计计算书。
（4）毕业设计答辩。BIM毕业设计团队制作PPT进行成果汇报，由专业教师及企业专家组成答辩小组，根据学生各阶段表现、评阅教师和指导教师对最终毕业设计成果的意见以及现场答辩情况给出每位成员的最终分数。
在整个BIM毕业设计期间，指导教师引导学生自主学习和开展专业协作交流，设计团队综合运用专业理论知识和多种BIM软件实现基于实际工程项目的BIM设计，学生各方面的能力得到了充分的锻炼，提高学生解决工程问题的能力。
3.3 依托BIM设计大赛完善BIM毕业设计
毕业设计采取以赛促学的方式，除了完成毕业设计基本内容之外，还参加了2019年第五届全国BIM毕业设计大赛，对照BIM设计大赛评分要求进行修改完善，进一步提高毕业设计质量。BIM毕业设计团队在此次大赛中取得了优异的成绩，四个团队（含独立学院）共获得全国特等奖1项、一等奖2项，三等奖1项。通过比赛，学生对BIM技术的应用有了更加深入的理解，指导教师团队积累了一定的指导和参赛实践经验，增进了高校BIM技术应用的沟通交流，为后续的BIM毕业设计改革树立了示范效应。
4 结语
通过引入BIM技术进行毕业设计改革，使得学生专业理论知识与BIM软件技术相结合，在探索中交流学习，学以致用，提高了毕业设计质量，训练和培养了学生的实践技能。在今后的毕业设计中，还将不断加强学生的BIM技术能力训练，通过增加设计内容深度、跨专业协同等，以毕业设计成果为导向，参加BIM毕业设计大赛为质量检验，全面提高学生的BIM技术应用实践能力。
*通讯作者：杨光
参考文献
[1] 贺建，柳素娉，宋链，胡浩.BIM技术背景下土木工程专业课程改革[J].科技风，2019（07）：38.
[2] 朱德良，陈恒毅.应用技术型大学土建专业BIM实践教学探索与思考[J].武夷学院学报，2017.36（03）：106-109.
[3] 赵彬，肖芎.基于BIM的高职院校专门技术人才培养研究[J].高等建筑教育，2016.25（06）：64-67.
[4] 杨博，金仁和.BIM技术在土木工程毕业设计中的应用——以广东石油化工学院为例[J].科教导刊（下旬），2017（10）：62-64.
[5] 梁腾飞，程英鸽.BIM技术在土木工程专业实践教学中的应用[J].科技经济导刊，2019.27（06）：143-144，154.
[6] 钱萍萍.BIM在土建类毕业设计中的应用现状分析[J].科教导刊（中旬刊），2018（04）：65-66.
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