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高职院校建筑类专业BIM实训室建设探析

  BIM(Building Information Modeling)技术是建筑产业在信息时代随着计算机科技的进步所自然衍生的工程运作新技术与新方法;从工程规划设计开始,以3D数字模型来表达建筑物的形与意的信息为基础,考虑建筑物生命周期的信息建置、仿真、交换、整合运用与维护管理的特色;由于充分导入BIM技术能大幅改善传统建筑产业的低效能,故此技术正以工程业界竞争力新的基本门坎的姿态逐渐受到重视与迅速发展中。
  1建设BIM实训室的必要性
  互联网和信息技术正在变革建筑业的未来,近年来,BIM技术在国内外建筑行业得到广泛关注和应用,推广应用建筑信息模型技术已列入建设领域推进城市建设具有全球影响力的科技创新中心的重点工作之一。
  BIM技术被认为是继CAD之后,建筑业第二次“科技革命”。BIM以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM技术的研究和应用,已经在全世界开展,我们倡导在学校推行BIM实训,旨在让学生走出校门之前预先了解跨专业的工作方式,这样做也让学校创新了人才培养模式,学生一方面深入学习了本专业的课程内容,同时加强对相关专业的认识,实现了多专业的融会贯通,并强化了对建设工程整体知识的理解和综合运用能力[1]。
  在《2011~2015建筑业信息化发展纲要》中,把BIM作为支撑行业产业升级的核心技术重点发展;全文中9次提到 BIM ;在《关于推进BIM技术在建筑领域应用的指导意见》(征求意见稿)明确BIM在各个阶段推进目标。从BIM技术在施工企业的应用现状来看,目前大多数企业对BIM技术的应用尚处于试探性阶段。高等学校作为教育科研单位更应该走在企业的前面,培养出能适应时代发展的优秀人才,因此高校必须尽快建设BIM实训室。
  BIM实训是为企业培养和发现顶尖复合形人才的过程。将BIM理念贯彻到学生当中,是高校教育紧跟时代步伐的需要。但BIM并不是一个单项的专业课,它是一个产业信息系统。虽然各学校和老师们都知道BIM技术在现在的教学中很关键,但由于它牵扯的专业内容太多,甚至有些学校开设的课程达不到BIM所需的专项数额,故此老师们在谈到BIM教学时都很茫然,不知道怎样着手建立和实践这个教学内容[2]。文章着重从BIM课程的设置和实训室配置方面对BIM实训室的建设进行探析。
  2 BIM实训室建设的建议
  2.1校企合作建设BIM实训室
  将BIM纳入高职课堂教学中,有利于高职院校教师建立模型化思维方式和平台化协作方式。校企合作共建BIM实训室,可以为BIM人才培养提供保障。高职院校可以在原有的校企合作的基础上,以BIM技术应用为契机,与建筑类企业、软件开发公司及科研院所进行合作,共建BIM实训室,推动高职院校建筑类专业积极开设BIM技术相关课程,在教学运行、推广等方面提供新的途径,从而提高学生的实践能力和创新能力。
  随着第四次工业革命的启动,市场迫切需要信息化专业技能人才;同时,教育制度改革也被提上了议程,传统教育将要被革新。企业的成长离不开学校的大力支持,企业的壮大亦会反哺学校的发展。校企合作,不仅提高了教育培养人才的力度,也有利于企业的发展壮大,这种“双赢”模式注定在我国发展壮大起来[3]。建议学校能够与当地专业建筑类企业联合挂牌,更好的落实实训基地的建设。
  2.2相关课程设置
  BIM是一个贯穿整个建设工程各工序的活动。BIM所阐述的工程项目各工序工作对象都是在一个建筑模型中进行,而且BIM所用建筑模型都要靠计算机建立,所以学生在学习了专业理论课程之后,应该学习用计算机建立建筑模型的技能,BIM实训主要有一下几个方面的内容:
  2.2.1建筑设计建模
  建筑设计建模是BIM建模各工序中的第一道工作,将建筑的使用功能以及表现方式等用建筑专业语言最终形成图形表达;并为其他各类工序提供必备的工作基础。建模操作主要要求学生掌握建筑设计软件绘图,在电脑中绘制出符合拟建建筑的施工图形,包括平、立、剖、局部造型等图样以及尺寸标注,同时应辅以装饰装修材料说明,形成完整的建筑施工图。
  2.2.2绿色建筑建模
  绿色建筑建模是BIM建模各工序中的第二道工作。根据国家《绿色建筑评价标准》GB/T50378和《建筑采光标准》GB/50033-2013上的规定,为了让新建建筑能够建成后达到规定要求,必须在设计阶段就开始对拟建建筑进行相关指标的测算和评估。利用计算机对拟建建筑进行建模计算,可以对建筑的日照、通风、采光、能效等指标进行测算,当每部分指标达不到标准要求时,可以调整设计尺寸、造型等内容,以满足需要。
  2.2.3结构设计及分析建模
  在进行结构分析和计算时,有时结构的构件尺寸大小、位置会满足不了建筑功能或者形式表述的需要,这时需要利用计算机建造模型,对拟建建筑进行结构力学分析,从而得到结构中每个构件和节点所产生的内应力,配置出满足应力需要的材料,进一步绘制出拟建建筑的结构施工图。
  2.2.4设备设计建模
  拟建建筑的建筑、结构施工图完成之后,可以根据BIM的第二步绿色建筑建模的模型和数据,对室内的采光照明、通风空调、消防安全、给排水等内容进行建模设计,并完成施工图。在绘图建模的同时可以利用软件自带功能对室内的管线和设备进行碰撞检查,找出有矛盾的位置,并对这些位置的管线和设备进行水平或垂直方向的修改,使之符合设计要求。以便在设计阶段将设备布置的合理,节能、高效,减少后期的修改和变更。   2.2.5土建工程计量建模
  BIM建模完成到第四步骤,已经将拟建工程的工程图纸完成了,接下来的工作就是工程投资造价预算、施工管理控制等活动。无论是工程造价预算还是施工管理等活动,首先要做的就是对工程中的分部分项内容进行工程量计算。利用土建工程软件对工程施工图进行建模,能够快速准确计算土建工程量(包括建筑、结构和钢筋等)。由于前面已经有建筑设计建模和结构设计及分析建模,利用模型的BIM关系,使用土建工程软件就能很快将拟建工程的算量模型建好,再通过软件计算分析,得到土建工程的分部分项工程量。
  2.2.6安装工程计量建模
  安装工程量计算基本是与土建工程量计算是并行的,为了计算安装工程中的穿墙穿板,预埋加固等内容。可以利用建筑的BIM关系,将土建计量的模型或建筑设计建模和结构设计及分析建模的模型,导入安装工程计量软件中,再在模型中进行管线和设备建模,以保证计算的准确和模型的完整,通过软件计算分析,得到安装工程的分部分项工程量[4]。
  2.2.7工料机分析及造价计算
  BIM关系中的第五或第六步完成之后,得到了土建或安装工程分部分项的工程量,只有工程量对工程造价或工料机消耗还不能最终确定,需要对分部分项工程量进行工料机分析。利用造价计算软件将第五或第六步完成的工程量数据进行对应的人工、材料、机械使用消耗进行分析计算,辅以相应的单价、管理费、利润、税金等,就可以得到分部分项的人工、材料、机械使用消耗和工程造价。
  2.2.8施工及项目管理建模
  拟建建筑的施工建造是一个大的环节,牵扯到大量的人力、物力、财力的消耗。在施工前期如果不将施工过程规划、计划好,一个小小的疏忽,将会造成大的或者难以弥补的损失。用BIM模型,可以对工程的进度进行计划,根据进度计划可以确定工程施工过程中每阶段应该消耗多少人工、材料等物质;对于施工现场的布置规划也是工程管理人员的主要工作,通过正确合理的现场布局,可以节约大量的现场物料囤积场地,减少现场的材料二次搬运距离,控制和减少安全隐患场所等事项;对于工程质量的保证和控制措施,也是工程管理人员的工作内容之一,无论是投标呈述还是施工过程中,工程质量都是第一要保证的,从施工技术交底到工程具体施工到工程完结后的质量验收,都需要一个完整的计划,以便施工过程中的相关人员共同执行。
  2.2.9建设工程VR虚拟现实
  建设工程VR虚拟现实在高校中不是专业课程,现在该课程在学校是一门辅助课程。VR虚拟现实它是利用计算机图形CG(Computer?Graphic)技术、仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术,将拟建建筑的室内外环境通过建模,模拟仿真出一个虚拟的场景[5],通过这个场景,学生可以身临其境地浏览、互动操作,学习了解并检查拟建建筑在特定的场景下能否满足人们的生活、工作、娱乐、交通、安全等要求。
  2.3实训室配置要求
  BIM实训室计算机机房的配置方案,即保证BIM整个流程完毕必须有一个专业卡位设置。学校可根据自身条件将机房适当扩大或减小,也可根据学校的专业学生数额,只扩充相应的专业卡位。BIM实训室配置要求(建议)相关数据见表1。
  机房环境要求:根据GB50174-93《电子计算机房设计规范》和GB2887-89《计算机站场地要求》中规定的温湿度要求,项目A级,夏季温度要求20~24℃,冬季温度要求18~22℃,温度变化率<50℃?/h不结露,湿度45%~65%。计算机设备配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。GB2887-89《计算站场地技术条件》对计算机供电方式分为三类:本机房工程按二类供电:需建立带备用的供电系统。特设消防与电源联动装置,一旦发生意外,防火系统启动之时,能自动及时切断总电源输入,将损失减至最低。
  2.4电脑配置要求
  单线程绘图运算,大部分运算均只调用单线程,因此部分服务器CPU反而比普通家用CPU表现差,因为服务器CPU核心多而单核心效能不及部分家用产品。对显卡要求较低,但是显卡性能较低的情况下,重新生成图形时间延长,并有几率出现窗口绘图错误。对内存要求高。因此可以配置带核心显卡的i3处理器,为最低要求配置。而由于内存需求,因此建议最低安装4G内存条,并推荐安装Windows 7 64位系统,以发挥系统内存最大性能(32位系统下,最多能识别到3G,虽然支持破解4G,但是单个程序运行内存仍有限制)。
  2.4.1最低配置要求
  CPU:i3处理器(自带显示芯片的CPU,例如Intel Core i3-4130,也可以考虑装配AMD的APU,显示性能更强,但相比I3的单线程能力较弱。推荐备选处理器如下 Pentium G2120、I3 3220、AMD A10系列APU)内存:4G;显卡:最新一代集成显卡性能尚可;硬盘:C盘空间推荐至少100G(Revit安装附带运行库、渲染材质库与构件库等至少会占用10-15G空间,同时Win 7 64位系统占用空间相对xp会更大。)
  2.4.2推荐配置要求
  CPU:i5处理器(例如Intel Core i5-3570K、4570,单线程性能直接超越部分服务器CPU以及部分老款I7处理器)内存:8-16G;显卡:推荐AMD 7770起步(绘图时选用AMD显卡,绘图性能会更优,预算充裕的情况下可以考虑配置专业绘图显卡);硬盘:C盘空间推荐至少100G。
  2.4.3最佳配置要求
  CPU:I7处理器、至强E3处理器(例如Intel Core i7-4770K,至强E3-1280V3、E31290V2――目前最强单线程,不推荐E5系列及更高规格服务器CPU,多核心的服务器单线程效能尚不及E3甚至部分I5处理器);内存:16-32G;显卡:推荐AMD 7770起步(绘图时选用AMD显卡,绘图性能会更优,预算充裕的情况下可以考虑配置专业绘图显卡);硬盘:C盘空间推荐至少100G。
  3结语
  BIM实训室的建设,是将来建筑类企业实现跨越式发展对高职院校建筑类专业提出的必然要求。BIM作为应用于建设领域的一项新技术,是未来建设领域技术应用的大趋势。高职院校教育教学改革的根本目的是提高人才培养质量。作为培养技能型人才、应用型人才的高职建筑类专业必须紧跟市场导向,积极开设BIM相关课程,提升学生专业技术能力、为建筑业输送合格的专业人才,从而推进我国建筑业信息化的健康发展。

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