基于数字孪生个性化搭建与应用浅析BIM综合应用实务课堂改革.docx

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基于数字孪生个性化搭建与应用浅析BIM综合应用实务课堂改革

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摘要：BIM综合应用实务是综合运用所学到的《建筑施工技术》理论知识和职业技能的一次实践教学环节，本文通过对浙江广厦建设职业技术学院建筑工程技术专业本课程的开设内容以及外校BIM与实训相结合的情况分析，借鉴数字孪生城市的理念，以BIM综合实训课程为载体，提出搭建数字孪生构件的课堂改革课题，在经过一轮实训的实践，实训结束后学生的调查，进行了总结分析，有后续的BIM综合应用实务教学改革具有重要意义。

课题：浙江广厦建设职业技术学院2018课改项目18KG-018数字孪生个性化构件搭建与应用——以BIM综合应用实训为例

关键词：数字孪生，个性化实训，BIM综合应用实务，课堂改革

现在建筑业转型升级主要有绿色建筑与数字建筑两条道路发展，而数字建筑将成建筑业转型升级的核心引擎，如基于“数字建筑”、“数字孪生”，福州滨海新城开创了“规建管一体化”的城市建设新范式，雄安新区是数字城市与现实城市同步规划、同步建设的城市数字孪生城市。

所谓“数字孪生城市”是在数字虚拟世界上构建城市虚拟映像，叠加在城市物理空间上，可以形成整个城市的虚实相生、同生共存。数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程[1]。

本项目研究借鉴数字孪生城市的理念，以BIM综合实训课程为载体，搭建数字孪生构件，即先用BIM软件创建构件的模型，并结合BIM软件获得搭设构件所需材料数量，再进行实际构件的搭设，在搭设过程中结合软件进行质量、安全、成本的管控。

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课程开设情况分析

1、本校情况

本校建筑施工技术课程所开设的实训内容为以BIM软件对某大厦进行建模，然后在工种实训场地对指定图纸的柱、梁、墙等单个构件进行钢筋绑扎、模板支设操作。经分析主要存在以下问题：

第一，通过BIM软件对某大厦进行建模，主要是对其柱、梁、墙构件的布置，而非对构件的钢筋、模板进行布置，对学生的平法识图能力有一定提高，但对于具体钢筋布置的识图及规则学生直接忽略，不利于后续实训内容的进行。

第二，BIM软件建模内容单一，所有学生所需完成的内容一致，不能体现个性化，并存在严重的拷贝抄袭现象。

第三，在工种操作时，学生对指定图纸的柱、梁、墙单个构件的钢筋绑扎，学生仅依靠自身对平法识图的理解以及现场指导老师的指导进行操作，施工前未形成构件的具体影像，对所需钢筋的数量及形状没有基本概念。

第四，学生绑扎钢筋、支设模板，只是凭自己对图纸的理解，没有准确量的对照，无法对成本进行控制。

2、其他院校情况

目前，诸多高职院校已经开始着手BIM课程及相关课程的开发，同时也在加快BIM实训室的建设，如如：广东工程职业技术学院在2012年开始专门为BIM咨询类企业和建筑施工类的企业培养其所需要的一线BIM建模人才，学生于在校学习第3年进入到由学校和企业共同设立的BIM实训基地，进行真实工程项目的跟踪；天津国土资源和房屋职业学院，设置了Revit软件基础课程和Revit体量设计的课程，学生学会小型建筑建模和一些复杂体量的设计和族的创建方法等知识；黑龙江建筑职业技术学院重点介绍BIM技术理念、应用领域、应用手段和前景；广州番禺职业技术学院在课程体系中融入了BIM内容，并校企合作共建BIM工作室，主要承接BIM建模业务。由此可以看出虽然越来越多的高职建筑类专业将BIM技术纳入到课程体系中，但大多停留在建模阶段，不能全面培养学生BIM技术应用能力。

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课程设计

本次课堂改革主要从实训内容上进行改革，从原来的建模与实操完全分离状态转变成建模内容与实操内容基本统一，并结合BIM软件进行综合应用。本次实训安排时间为两周半时间，第一周结合图纸对BIM主体构件个性化建模，第二周结合BIM模型进行主体构件个性化实操，最后利用半周的时间进行BIM综合应用，实施班级为18建技1-4班以及S19建技1-4班。

1、BIM主体构件个性化建模

第一周实训内容为BIM软件都主体构件进行建模。建筑主体工程受力构件主要由基础、柱、梁、板、剪力墙及楼梯等组成，同一分部分项工程在不同建筑中表现形式多种多样，本项目对同一分部分项采用多种不同类型的图纸，例如基础（含柱）包括锥形、阶梯形、沉降缝双柱基础、伸缩缝双柱基础等10种不同类型，剪力墙包括约束、非约束等10种不同类型，框架梁包括不同10种不同构造要求的抗震、非抗震梁。

每个学生根据指导教师的分组领到属于本组的图纸任务，包括基础、框架梁剪力墙图纸各1份，先结合图纸、保护层要求等，对钢筋长度进行计算，然后利用REVIT软件进行构件建模，建模内