高等教育GAODENGJIAOYUBIM技术装配式建筑设计和施工方面的应用陕西人才公共服务网首页
广西柳州工学院土木工程系㊀吴长清㊀张㊀娜㊀潘灵艳㊀姚㊀聪
㊀㊀ʌ摘㊀要ɔ基于建筑产业现代化转型升级发展迫切需求,国家着力推动装配式建筑建造技术和BIM技术发展㊂培养基于BIM技术的装配式建筑应用技术型人才成为行业发展重要因素㊂本文简述了发展装配式建筑的意义,BIM技术在装配式建筑的应用,分析了人才培养现状,从人才培养方案㊁师资力量建设㊁实践教学体系建设㊁学科竞赛四个方面研究探索人才培养思路㊂
ʌ关键词ɔ装配式建筑㊀BIM技术㊀人才培养
一㊁发展装配式建筑的现实意义
2016年9月,国家对外发布了‘关于大力发展装配式建筑的指导意见“(以下简称‘意见“)㊂‘意见“提到要各省市结合实情推动装配式钢筋混凝土结构㊁钢结构及现代木制结构等装配式建筑发展㊂着力发展装配式建筑是对传统建造方式的重大改革,是国家推进建筑业供给侧结构性改革的重要战略举措㊂实施该举措有利于 五节一环保 ,即节能㊁节水㊁节地㊁节材㊁节时和保护环境;有利于质量安全水平提高;有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合㊂大力发展装配式建筑促进产业结构调整升级,以满足建筑市场的发展需求㊂制订完善装配式建筑标准规范,以实现集成化设计㊁工厂化生产㊁装配化施工㊁一体化装修的现代化建造方式㊂
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二㊁BIM技术在装配式建筑中的应用
近年来,建筑信息模型(buildinginformationmodel⁃ing,BIM)技术在国内发展非常迅速,企业㊁高校都积极开展这方面的应用研究和教学培训㊂BIM技术以三维数字技术为基础,整合建筑工程项目各种信息建立工程数据模型,可应用于工程项目设计㊁虚拟安装施工㊁碰撞检查㊁优化施工进度㊁成本控制㊁质量及安全监控㊁环保等方面㊂装配式建筑所具有的设计标准化㊁生产工厂化㊁施工机械化和管理科学化特点,使得BIM技术在装配式建筑中的应用越来越广泛㊂本文主要讲述BIM技术在装配式建筑设计和施工方面的应用㊂
(一)BIM技术在装配式建筑设计中的应用1.基于BIM技术的建筑三维建模及图纸设计
在装配式建筑设计中应用BIM技术能改变传统的二维设计,使得三维设计得以实现㊂BIM技术利用建筑物设计信息数据,建立起建筑的3D模型,通过仿真模拟建筑物的各项使用功能及物理信息㊂施工图纸的设计通常是需要将结构模型与结构分析模型进行转换㊂基于BIM技术的结构设计做法是将Revit建筑模型导入建筑结构设计软件,然后进行结构计算分析,根据计算结果,把修正好结构分析模型导入Revit软件并最终生成Revit结构设计㊂
2.装配式建筑结构的构件拆分
装配式建筑结构的深化设计是将整个建筑的各个部品拆分成独立单元,其中就包含梁㊁板㊁柱㊁墙体㊁楼梯等预制构件㊂在安装时,通过节点浇筑将各个独立的构件形成可靠的连接,最终形成装配式建筑框架㊂Revit结构模型可以确保构件及部品信息的正确性和完整性,对建筑的主体结构和部品拆分,提高了构件和部品的标准性㊁模块化㊂设计装配式建筑施工图时,Revit结构模型可以确保数据收集和计算,能得出较为准确的预制率,最终通过模型生成正确设计图纸㊂在构件加工时,BIM信息准确及实效传递能使构件实现精确生产㊂三维设计改变传统二维图纸需要二次翻模才能生产构件的工作方式㊂
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(二)BIM技术在装配式建筑施工中的应用
装配式建筑现场安装施工有自己的特点,现场吊装预制构件是结构施工的关键环节㊂施工现场要合理统筹吊运机械选用,吊装运行路线布置,构件现场摆放等活动,才能保证现场立体交叉㊁均衡有序的安装作业顺利进行㊂在项目实施过程中,会涉及众多参建方,各种工序繁杂,要想各方都能及时了解项目当前状态和安装计划,那么采用BIM技术提供的4D施工进度模拟就能很好地使各个参建方清楚㊁理解彼此实施计划㊂因此BIM技术对制订一个相互协调㊁相互配合及科学周密的施工组织计划具有重要意义㊂利用BIM技术还可以对施工现场及周边环境布置进行模拟,由于施工现场涉及
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预制构件及大型设备的运送㊁车辆的运行路线㊁临时停放㊁预制构件堆放㊁构件起吊等作业可能会产生各种冲突问题,运用BIM技术对施工场地进行平面布置模拟㊁结合VR动态漫游,便于了解现场实际情况,更能科学合理地安排现场作业活动㊂装配式建筑的各类预制构件数据可通过BIM系统的项目数据库查询调用,方便构件生产厂制订生产计划和组织生产,保证生产建造高效有序进行㊂利用二维码㊁影像扫描等信息技术为各个部品㊁构件编码,便于现场管理㊂通过BIM技术手段还可以加强现场质量与安全控制㊂预制混凝土建筑的预制构件种类㊁数量繁多,组装精度是否可靠直接影响建筑物的质量,传统的设计图纸要弄清楚预制构件造型和内部连接件是有一定困难的,而且容易出错㊂利用BIM三维精确定位技术,可以实现实际安装结构前模拟安装演练,现场技术人员可以观察㊁分解建筑结构构成,掌握结构安装的关键要点,确保现场结构拼装的质量和施工进度㊂
三㊁基于BIM技术的装配式建筑应用技术型人才培养现状
㊀㊀专业人才的培养与储备为实现建筑产业现代化提供了重要保证,人才是产业快速发展核心因素㊂当前,我国从事装配式建筑的专业人才的数量及质量还无法满足产业发展的需求㊂主要表现在现场技术管理综合型人才紧缺;设计院从事装配式建筑深化设计的人员偏少;装配式建筑的部品㊁构配件生产车间与现场安装施工的技术工人严重缺乏㊂与全国各地的装配式建筑产业基地和试点项目蓬勃发展
相比,各级政府及各类院校在对于装配式建筑中应用BIM技术的人才培养才开始起步㊂当前,院校培养装配式建筑技术应用型人才主要存在以下几个方面的问题:(1)对装配式建筑发展趋势认识不够,在专业建设方面支持力度有待加强;(2)师资力量不足,尤其是掌握BIM技术及装配式建筑深化设计教师严重紧缺,影响课程开设和教学质量;(3)传统的建筑类人才培养方案较少涉及BIM技术及装配式建筑技术或是人才培养方案和课程体系搭建是否达到人才培养目标还在探索中;(4)虽然各地都建设有装配式建筑产业基地和在建的装配式建筑试点项目,但是院校师生想获取这些项目资源进行实践教学仍存在不小困难;(5)缺少基于BIM技术装配式建筑应用技术型人才培养而建设的校内实训基地;(6)缺乏适用的应用型规划教材,市面上出版的多数为BIM技术基本操作书籍㊂四㊁基于BIM技术的装配式建筑应用技术型人才培养思路
(一)调整优化人才培养方案
人才培养方案是高校组织开展教学工作㊁规范教学各个环节㊁实现人才培养目标的纲领性文件㊂应用型独立学院的土木工程专业应培养适应社会主义现代化建设需要,德㊁智㊁体㊁美㊁劳全面发展,掌握土木工程学科的基本理论和专业知识,具备从事土木工程项目规划㊁设计㊁施工与管理工作的能力,能在土木工程领域的设计㊁施工㊁管理等部门基层或一线岗位上从事技术或管理工作的具有创新精神的高层次应用型人才㊂土木工程涵盖范围非常广泛㊁专业实践性要求高,要求在理论结合实践的基础上传授专业知识,重视学生的工程实践能力培养,其培养目标的设置应满足建筑产业对BIM技
术人才的需求㊂为能够培养出适应建筑工业化人才,人才培养方案的调整需要以市场为导向,适应区域经济社会发展需要,对土木工程专业人才培养目标进行定位,打破原有课程体系,对课程进行整合优化,重新调整优化人才培养方案,将BIM技术和装配式建筑技术纳入人才培养方案,使之融入课程教学体系内㊂
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2022三支一扶为融合新工艺,传统土木工程专业人才培养方案应做出调整㊂装配式建筑建造方式是传统建造方式的转型升级,并不是完全改变㊂实施装配式建筑施工包含了传统施工工艺,特别是预制构件制作过程中的钢筋施工㊁混凝土施工㊁模板安装等作业就使用到了传统工艺㊂因此,培养装配式建筑产业人才,需要对传统人才培养方案进行调整,将新工艺与传统工艺有机结合㊂在制订具体人才培养方案时需要校企共同参与,深入理解企业相应工作岗位对毕业生知识和能力的要求,要使人才培养方案既要培养传统工艺人才,又要兼顾装配式建筑新知识点,只有这样培养出的学生才能更好地满足建筑产业升级新需求㊂毕业生既掌握传统施工工艺,也掌握装配式建筑预制构件生产㊁装配式建筑安装施工㊂优化课程体系应参考行业标准,对标新工科建设和未来行业认证理念㊂新构建的课程体系既有新开设的BIM技术和装配式建筑相关课程,也有对传统课程的教学内容和教学方式改革,使之融入BIM技术和装配式建筑相关知识㊂
(二)引进或加强教师培养,提高师资队伍力量
大部分教师对BIM技术和装配式建筑建造工艺的相关知识掌握不足,没有系统学习过BIM技术,理论知
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识与实操经验缺乏㊂装配式建筑各阶段的设计㊁装配施工等建造环节跟BIM技术密切相关,为满足理论课程教学㊁实践教学顺利开展的要求,教师首先需要掌握
BIM基础理论知识,熟悉BIM技术标准,其次需要具备较强的BIM工程应用能力㊂一个教师团队能从最初的建筑结构设计㊁部品部件深化设计㊁安装施工等对BIM技术和装配式建筑知识进行系统完整教学㊂要实现上述目标,如何建设一支不仅理论知识扎实,而且项目实践能力强的师资队伍是关键㊂学校亟待解决严重缺乏既掌握BIM技术,又懂得装配式建筑部品部件深化设计以及结构安装施工管理的教师团队建设问题:一是通过自有教师培养,加大双师型队伍建设,利用寒暑假安排老师深入装配式建筑产业基地熟悉装配式建筑部品部件生产工艺㊁安装施工;二是引进企业优秀专业人才充实教师队伍,或是外聘企业技术人才担任兼职教师,培训教师掌握新技术㊁新工艺及主讲核心课程㊂(三)加强专业实践教学体系建设
学校和建筑企业深度融合,建立校企合作共赢机制,制订对学校㊁企业都能互惠互利执行政策,探索应用型院校装配式建筑人才培养新思路,创新互联网+装配式建筑的技能人才培养模式㊂系部主管实践教学的负责人,要积极联系企业㊂广西建筑产业现代化发展试点城市分别为南宁㊁柳州㊁玉林㊁贺州,每个城市均配套建设建筑现代化产业园㊂根据2019年1月广西装配式建筑现场观摩会上获悉,广西已建成投产装配式建筑生产基地23个,在建9个,待全部建设完成后,广西的装配式混凝土构件生产能力预计达到约340万m3,装配式钢结构构件生产能力也将达到约180万吨㊂此外,全区还有30个装配式建筑项目开工建设,总建筑面积超过200万m2㊂装配式建筑产业基地和装配式建筑试点项目已经在广西快速发展㊂充分利用企业资源,加快建立更多的校外实践基地,提供教师㊁学生更多的实践岗位和实习㊁实训机会㊂生产实践能使教师和学生能够在装配式建筑项目设计㊁建造中应用BIM技术,从而有效提高师生技术应用水平㊂
校内BIM工程应用中心㊁VR实验室和装配式建筑应用设计中心是BIM技术和装配式建筑虚拟技术实践教学的主要平台,学校要给予充分的政策支持和资金支持,扩充现有BIM工程应用中心和装配式建筑应用设计中心的实践教学功能㊂使实训中心充分利用BIM信息化技术优势,丰富教学方法㊂多样的实践教学平台能实现装配式建筑安装施工BIM虚拟㊁施工动画模拟㊁施工三维仿真等教学活动㊂建立装配式沙盘,通过生产线的模型,让学生能够如身在现场般融入装配式加工厂一线,而且可现场实操加工,起到了现场实习的作用㊂(四)鼓励参加学科竞赛,丰富人才培养方式
当前,涉及BIM技术㊁装配式建筑的学科竞赛有BIM应用技能大赛㊁BIM技术建模㊁全国大学生结构设计信息技术大赛㊁全国建设类院校施工技术应用技能大赛等赛事㊂学校可以甄选一些与人才培养目标契合㊁促进课程教学㊁影响大㊁参与面广泛的学科竞赛,鼓励学生积极㊁广泛参赛,以赛促教㊁以赛促学㊂学科竞赛体现人才培养功能,是课外实践教学的重要环节,是课堂理论教学重要补充㊂学科竞赛是学生利用理论知识和专业技能解决实际工程问题能力的体现㊂学科竞赛对培养学生实践能力㊁创新能力和团队协作精神具有重要意义,同时通过参加竞赛,增加与其他高校交流,取长补短,总结经验,促进专业技能的提升㊂
五、结语
建筑产业转型升级是国家可持续发展的重要改革战略,实现建筑产业现代化的必由之路是建筑工业化,重点则是大力发展装配式建筑㊂与各地试点城市的装配式建筑生产基地㊁产业园蓬勃发展势头不协调的是专业人才缺口亟待解决㊂BIM技术在装配式建筑设计㊁生产㊁施工安装等环节应用不仅要求掌握装配式识图与生产㊁施工工艺,还要求掌握BIM技术㊂因此,如何培养BIM协同型人才,构建完善的应用型技术人才培养体系,为未来装配式人才储备核心竞争力,需要继续积极进行研究探索㊂
参考文献
[1]张国平,王凌艳,钱伟,等.基于BIM技术的装配式建筑技能人才培养模式的改革创新研究[J].科技创新导刊,2017(25).2023人力资源考试时间
[2]吴国雄,苟寒梅,董莉莉,等.对接装配式建筑产业链的专业集人才培养体系创新与实践[J].职业技术教育,2018(32).
本文系2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目 基于BIM技术的装配式建筑应用技术型人才培养研究与实践 (项目编号:2019JGZ171)和 基于新工科教育理念的应用型大学土木工程专业人才培养实践探究 (项目编号:2020JGB489)的研究成果㊂
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