BIM技术在《建筑设备安装》课程中的应用与研究论文_钱竹君

摘要：近几年随着BIM技术的发展，BIM技术已经在工程建设各个领域得到了广泛的推广应用，取得了积极的成果。同样，BIM技术已经越来越深入到中职学校建筑专业教学中，推动中职教育的信息化发展。本文针对《建筑设备安装》课程中给排水章节的教学难点，通过BIM技术来辅助教学，改善教学方法。

关键词：BIM技术、建筑设备安装、给排水、中职教育

在中职学校建筑工程施工专业与建筑装饰专业的教学中，《建筑设备安装》课程属于专业核心课程，内容包括给排水施工图的识读、给排水施工实训等。给排水施工图的识读是本课程的基础和教学难点，给排水施工图分类细，图例符号繁多，系统图表达复杂，成为了本课程的难点。在给排水识图的教学中，配合BIM技术的可视化与仿真模拟的优势，可以提高学生识读给排水施工图的能力，帮助学生理解给排水施工要点。

一、给排水施工图识读的难点

（一）、平面施工图识读易混淆

给排水平面施工图模块分类多，线条表示类似，图例符号相近，学生识读容易混淆。常见的给排水平面施工图有给水，排水（污水，雨水，废水），消防（喷淋，消火栓），空调水等施工图。每种施工图都是以建筑施工图为基础加以各种线条和图例符号来表示管线管件和设备。线型、管件符号和设备图例种类繁多且相似。同一图例符号经常在不同管线图中有不同的含义。在建筑给排水平面施工图（图1）中包含的给水和排水，排水又分为污水和废水，线条交错，符号、标注多，对中职学生而言难以精确识读和理解到位。

图1 建筑给排水平面施工图

（二）、系统图识读难理解

给排水系统图学生理解困难，隐蔽部分多，难以想象，是教学难点之一。系统图（图2）属于正面斜轴测图，简称斜二测。学生在前期的建筑识图课程中只学习正等轴测图，不学习斜二测。斜二测和正等轴测一样有三维立体效果，学生需要具备良好的空间想象力，但又有别于常见的正等轴测图，由于轴间角和轴向伸缩系数不同，学生难以理解到位。并且给排水施工图的图例符号分为平面图部分和系统图部分，管线管件和设备的图例符号与平面施工图不同，所以造成学生对图纸内容的辨别和管线连接方式理解的困难。同时系统图中还包含了隐蔽工程的内容，包括墙体与管道井内部、地面与楼面下部、顶棚内与屋顶上部的管线管件和设备。虽然学生能通过观察周边建筑物来帮助理解，但是由于无法直接观察到隐蔽部分，难以想象。同时缺乏对斜二测的空间想象力，导致学生对系统图的理解困难。

图2 给排水系统图

识图能力不足会造成学生在本课程后续学习时学习动力不足，也会给本课程的给排水安装和电气、暖通等内容的学习带来阻力。

二、BIM技术在给排水识图与施工中的应用

图3 Revit三维模型

（一）、可视化，理解隐蔽工程提高识图能力

可视化是BIM技术的优点之一。BIM技术的核心基础是三维模型，BIM模型能全面、真实地反映出给排水内容在房屋建筑中的设计信息。运用BIM软件的对象隐藏、对象隔离、剖面框等功能能将模型（图3）中繁杂的管线管件、设备按模块分别进行显示，同时将隐蔽工程内容完全展示，学生能直观的看到平时难以接触和想象的内容。通过BIM模型的平面展示（图4）和三维动态展示功能，结合平面施工图和系统图，让学生更清晰地识读各个模块的内容，有助于学生对管线布置、构件样式、接头类型、连接方法及图例符号等有更深地认知，避免各管线系统的混淆。从而提高学生识读给排水平面施工图和系统图的能力，了解管线的走向与隐蔽工程的内部节点，弥补了给排水平面施工图内容繁杂及系统图理解困难的教学难点。

图4 BIM排水平面图

（二）、仿真模拟，了解实际施工提高应用能力

BIM模型精确，能将图纸内容和施工内容1：1展示在计算机上，用三维模型的创建过程来模拟施工过程，具有仿真模拟的效果。如图5，左侧为BIM模型，右侧为实体建筑，相似度几乎一致。在教学中利用BIM模型动态观察功能，配合施工图纸、实体建筑影像资料和现场参观考察进行综合讲解，学生能更好地理解各种管线系统在三维空间中的位置关系和连接方式，以及管线的材质要求、坡度设置、接头类型和施工质量验收标准等，帮助学生进一步正确地阅读图纸、理解图纸，并在熟悉有关规范要求的基础上应用图纸，加强对建筑给排水施工内容及规范要求的认知。

图5 BIM模型与实体建筑

三、研究与建立教学资源，助力课堂教学

（一）、针对给排水教学内容建立BIM模型库

在BIM模型库的创建中，给排水模型要按专业模块进行分开建模，目的是能更精确地表达各模块的内容，方便学生学习和掌握各模块的难点与重点，如排水是属于重力管道，有坡度要求；给水是压力管道，接头不同、材质不同等。最终形成一个完整的BIM模型系统，能进行综合展示。学生通过模型理解各专业模块之间的关联，又了解它们的不同之处。并且BIM模型库中的给水、排水、消防、空调等系统必须分模块、分功能、分区域用不同颜色表示，BIM模型的颜色线型要与国家规范或施工图要求一致，以便教学中学生分专业浏览模型，也方便教师讲解各专业的施工工艺和技术特点。学生通过对比不同专业模块间的模型，可以更好地理解知识点。如接头布置方法，施工要点，规范要求，材料要求，坡度设置，尺寸规格等。专业模块分类清晰的BIM模型更方便学生的理解与记忆，也更有助于学生对于专业知识的掌握和消化。

（二）、配套给排水实训内容创建模拟动画

结合给排水实训教材，参与制作给水系统和排水系统的施工动画和水流动画。模拟动画能更好的让学生理解给水系统和排水系统的施工工艺及其运转方式，能起到举一反三的效果。配合施工图纸与BIM模型，能让学生进一步理解给排水管线与设备、管件的连接方法，理解不同专业的管道材质、接头类型、施工要点与技术特点，能对给排水施工图与给排水施工有更深层次的理解。

（三）、结合BIM技术拓展综合实训课程

目前的研究只针对本课程的给排水内容，但显然BIM技术不只适用于此。如将建筑设备安装与土建专业、结构专业综合运用到三年级的《建筑工艺施工综合实训》课程中，学生可以结合BIM技术的智能布线功能了解各种施工方案的优缺点，可以优化施工方案；且各施工方案之间有成本差异，BIM技术的统计构件信息功能就能运用于工程量的计量计价上，对比差异，从而节约造价成本；也能利用BIM技术的模拟施工布线功能，寻找施工图纸中问题，配合制图课程模拟图纸变更；还可以运用BIM技术的碰撞检测功能，了解容易发生碰撞的节点，注意施工难点，避免重复施工，积累实践经验。学生不仅能在BIM模型中理解给排水的施工工艺和技术特点，也能通过对比观察BIM模型和实体模型得到进一步的理解和消化，将“所听”、“所见”、“所画”、“所做”的内容综合运用起来，虚实结合，增加学习印象，达到更好的学习效果。

四、总结

总而言之，BIM技术改善了《建筑设备安装》课程中给排水识图与给排水实训的教学方式，提升了教学效果，提高了学生的学习效率，解决了以往的教学难点。显然，BIM技术不是单纯的三维模型，BIM技术的应用也不仅仅局限在本课程给排水内容上，它同样适用于的本课程的电气设备和燃气、采暖、通风空调部分的教学内容。如今更多的BIM技术的教学资源已经添加到《建筑设备安装》的在线开放课程中，得到了更好的推广应用。BIM技术也将为中职建筑专业其他课程服务，为更多课程的学习做铺垫，从而培养出符合建筑行业发展的人才。

参考文献：

[1]陈琰筠.BIM技术在室内设计中的应用[J].基层建设，2018，34，：197.

[2]何永祥，潘志广.BIM技术在施工图绘制中的应用研究[J].土木工程信息技术，2013，5（2）：15-22.

论文作者:钱竹君

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/16

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