土建基础及应用14

.2四梁八柱——柱、梁的创建教学设计背景章节3.2四梁八柱——柱、梁的创建所属课程BIM技术应用所属专业工程造价、土木工程适用对象本科二年级学情分析通过前面章节Revit基本操作、标高轴网创建与基础模型创建等内容的学习，学生已经熟悉Revit软件的基本操作界面，具备一定创建结构模型的技能，对本章节新建结构柱、结构梁有一定的帮助。学生预习效果较好，但是还存在较多疑问，对工程实际问题分析能力不够，实际动手能力还需要进一步的课堂实操演练。本节教学目标知识目标：学习使用“柱”、“梁”命令创建结构柱、梁；学习使用“过滤器”、“复制到剪贴板”、“粘贴”、“与选定的标高对齐”、“对齐”等命令；学会采用新建族的方法创建异形柱。能力目标：具备利用Revit软件进行柱、梁模型创建的能力，以及实际工程项目模型创建的能力。素质目标：培养学生自主思考和解决问题的科学思维；培养学生热爱中国传统文化、勇于探索实践的工匠精神和家国情怀。教学思路柱、粱是房屋建筑的两大主要受力构件，由梁和柱以刚接或者铰接相连接与板一起组成框架结构，共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。因此，柱、粱模型的创建是建筑信息模型中不可或缺的重要组成部分。本次教学设计以学生为中心，以项目为载体，将课程知识与工程实际相结合，使学生掌握对工程问题的分析建模技巧，教学案例从简单到复杂，依次加深难度和复杂度，使学生逐步掌握解决复杂工程问题能力。教学设计上采用线上加线下的混合式教学，以项目化教学、任务驱动法、教学做一体化等翻转课堂的教学方法授课，让学生轻松掌握框架梁、框架柱的创建以及其他类型梁、柱的创建步骤。课程资源学习通在线资源、教材、教学视频、PPT、讲义等。教学内容1.认识框架结构中柱、梁2.结构柱、结构梁模型的创建与应用教学重、难点教学重点：柱、粱的定义与创建教学难点：面向实际案例项目的结构柱、结构梁的创建与应用教学方法与工具教学方法：项目教学法、任务驱动式、教学做一体化教学工具：智慧教室、Revit建模环境教学安排线上教学：学习线上视频资源、阅读材料等，按照要求进行课程内容预习、讨论和测试；线下教学：课中在智慧教室根据课前线上学习情况引导学生正确分析问题，解决学生疑难问题；线上作业：根据课堂学习，通过超星泛雅平台下发作业题，要求完成并提交。教学评价1.学习通平台线上学习情况。2.课堂表现：师生互动、生生互动、团队协作、问题解答等情况。3.作业完成情况。预习任务与课后作业预习任务：完成学习通平台柱梁的定义与创建视频学习，完成讨论和预习测试题课后作业：超星泛雅平台作业教学特色创新教学理念：（1）坚持以学生为中心、以项目为载体，培养学生解决实际工程项目中不同类型结构形式柱、粱模型创建的能力。（2）在本节课程的授课过程中，无声融入思政元素的内容，培养学生的工匠精神、科学思维和爱国主义精神。更新教学方法：采用线上和线下混合式教学方法，集合项目化、任务驱动和教学做一体化多种方法，保证线上学习效果和线下课堂质量。优化教学内容：首先讲梁板柱受力传播途径，接着讲解结构柱、结构粱的定义与构件布置，着重培养建筑结构柱、结构粱信息模型创建技能，为综合实践类课程实现提供基础支撑。教学过程教学环节教学内容时间分配一、线上教学知识总结1.回顾上节内容2.认识柱与梁3.总结学习通平台学习情况，提醒学生注意内容。设计目的：利用回顾巩固已学内容，通过知识导入，使学生认识柱与梁，引出本节课的教学内容。教学方法：线上自学、在线讨论教学资源：PPT、视频、阅读材料说明：线上部分放到课前完成，含线上学习时长。6分钟二、引出概念（一）柱的定义框架柱是结构中主要的竖向受力构件，用于承受梁和板传递的竖向荷载，并将荷载传给基础。梁的作用除了用来支撑板并承受板传来的各种竖向荷载和自重，还和框架柱刚接形成梁柱抗侧力体系，共同抵抗风荷载和地震作用等水平方向的力。框架结构中的柱与梁如下所示。（二）总结与引申柱、粱作为建筑物的两大主要受力构件，对于维持建筑物稳定和安全具有重要意义。结构柱模型在Revit软件平台中是一个具有数据交换功能的分析模型。借助于Revit软件三维参数化建模对于柱、粱的科学设计与施工具有重要作用。8分钟三、案例讲解（一）建模思路讲解矩形柱、圆形柱采用“结构”选项卡“结构”面板“柱”工具进行创建，异形柱采用“新建族”方式进行创建。梁模型采用“结构梁”族文件进行梁构件建立。（二）图纸识读在本课程的教学过程中采用幼儿园工程案例贯穿整个课程学习过程，首先进行幼儿园图纸柱、梁构件的识图，视读柱与梁相关图纸。通过查看幼儿园图纸可知：本工程框架柱（KZ1~KZ13）截面形状有矩形、圆形和异形。本工程梁主要包括楼层框架梁（KL1~KL22）、屋面框架梁（WKL1~WKL18）、非框架梁（L1~L11）、梯梁（TL1~TL4）。根据结构设计说明中混凝土强度等级说明可知本工程柱、梁的混凝土强度等级均为C30。（三）框架柱的创建Revit软件中柱的分类：建筑柱主要起到装饰和维护作用。结构柱则主要用于支撑和承载重量。（1）载入“结构柱”族文件（2）利用“结构柱”族文件建立柱构件类型以KZ1为例，点击“属性”面板“编辑类型”按钮，创建结构柱类型，命名为“KZ1-400×500”。根据“基础顶~7.100墙柱平法施工图”中柱表信息，修改柱尺寸、材质，如下所示。其他矩形柱类型创建方法一致，圆形柱需修改半径尺寸。（3）采用新建族的方式创建异形柱本项目KZ7、KZ13为异形柱，采用“新建族”方式创建。以KZ7为例进行讲解：1）选择“公制结构柱.rfa”族样板2）参照平面及平面形状绘制结合“柱配筋表”中KZ7的尺寸信息进行参照平面绘制，采用“拉伸”工具，以“直线”方式绘制KZ7平面形状，绘制完成如下所示。3）柱的拉伸双击进入“前”立面视图，通过柱顶“拉伸：造型操纵柄”的“▲”，拉伸至“高于参照标高”位置，实现柱顶与层顶对齐、柱底与层底对齐，并锁定，完成如下所示。4）设置材质在“属性”面板修改“材质”，新建材质为“混凝土”，并在“资源浏览器”选择“C30”，如下所示。将创建完成的KZ7族载入到幼儿园项目中。（4）基础顶-首层框架柱的创建1）导入图纸将“基础顶~7.1m墙柱平法施工图”导入至项目，并设置图纸导入单位为“毫米”，定位为“自动—原点到原点”，移动图纸轴网与模型轴网对齐，然后锁定图纸。2）放置框架柱以KZ1为例，单击“柱”工具，点击“属性”面板“KZ1-400×500”类型，单击“放置”面板“垂直柱”，选项栏选择“高度”，到达标高选择“首层”。放置KZ1，并调整至与图纸位置一致。此处弹出“警告”窗口，提示“附着的结构基础被移动到柱的底部”。切换至三维视图，发现原本的100厚C15素混凝土垫层向上移动至DJp-14构件的上方，如下所示。“警告”窗口基础位置移动选择KZ1，在“属性”面板设置“底部标高”为“基础底”，“底部偏移”为“500”（KZ1底部标高由基础底偏移至基础顶，位置偏移量与基础阶高有关，KZ1底部为独立基础DJp-14，两阶高度分别为h1=300，h2=200，故一共偏移500，需向上偏移，数值为正），“顶部标高”为“首层”，“顶部偏移”为“-100”，如下所示。点击“修改”选项卡“移动”工具，基于导入的CAD图纸，在“基础底”平面视图将绘制的KZ1移动至正确位置，如下所示。其他框架柱绘制方法一致，绘制完成如下所示。（5）其他层框架柱的创建以首层框架柱创建为例，框选创建的基础顶-首层框架柱模型，采用“过滤器”工具，筛选“结构柱”类别，采用“复制到剪贴板”、“与选定的标高对齐”工具，创建二层结构柱，并修改“属性”面板“底部标高”为“首层”、“底部偏移”为“-100”、“顶部标高”为“二层”、“顶部偏移”为“-100”，完成首层结构柱绘制。其他楼层结构柱创建方法一致，创建完成如下所示。（四）梁的创建（1）利用“结构梁”族文件建立梁构件类型单击“结构”选项卡“结构”面板“梁”工具，点击“属性”面板“编辑类型”按钮，在“类型属性”窗口“族（F）”选择“混凝土-矩形梁”，此时“类型（T）”显示为“200×400mm”，点击“复制”按钮，输入“KL1-250×500”，并修改尺寸，如下所示。修改“属性”面板“结构材质”为“混凝土-现场浇筑混凝土-C30”。根据同样方法建立其他结构梁构件类型。（2）结构梁的创建结构梁创建时，可导入梁平法施工图进行辅助定位。以首层KL1为例，单击“梁”工具，在“属性”面板选择“KL1-250×500”类型，以“直线”方式绘制，并设置选项栏“放置平面”为“标高：首层”，如下所示。鼠标移动到EQ\o\ac(○,)轴与Ⓑ轴交点向上900mm位置处，左键点击作为结构梁的起点，沿着导入CAD图纸所示KL1的方向，向上移动鼠标，绘制至结构梁的终点。设置KL1偏移量，点击“属性”面板，KL1“起点标高偏移”为“-30”，“终点标高偏移”为“-30”，如下所示。将KL1构件右边线与CAD图纸KL1的右边线对齐，使绘制的KL1位置准确，如下所示。其他梁按照同样思路进行创建。对于本工程八角多功能厅斜梁构件的创建，以屋面框架梁WKL2为例，通过查看“三层（7.100）梁平法施工图”可知，WKL2的尺寸为250×600，混凝土强度等级为C30，低端梁顶标高为7.380m，高端梁顶标高为10.700m。选择“梁”工具，点击“属性”面板已定义完成的“WKL2-250×600”，单击“绘制”面板“直线”工具，选项栏“放置平面”选择“标高：三层”。移动至EQ\o\ac(○,)轴与EQ\o\ac(○,)轴交点竖直向下5555mm位置处，点击作为结构梁WKL2的起点，沿着导入的“三层（7.100）梁平法施工图”CAD图纸所示WKL2的方向，移动鼠标至全部WKL2的中心交点，作为结构梁绘制的终点，绘制的WKL2如下所示。可以看出此时绘制的WKL2起点与KZ7在视图区域显示未连接，选中绘制的WKL2，将鼠标左键移动至WKL2的起点，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“不允许连接”，调整后WKL2与KZ7显示已连接。选中WKL2，点击“属性”面板，设置“参照标高”为“三层”、“起点标高偏移”为“180”、终点标高偏移”为“3500”。参照同样的方法，完成八角多功能厅其他WKL2的绘制，八角多功能厅屋面框架梁绘制完成如下所示。最终创建完成的幼儿园结构梁模型如下所示。25分钟四、学生实操（1）学生实操结合本节课程内容，安排学生进行结构柱、结构粱建模课堂实操训练，在课堂教学过程中边教、边学、边做，实现教学做一体化。学生展示选取学生代表进行幼儿园柱、粱模型创建的实操演练与成果展示。教师点评针对全体同学课堂实操情况与个别学生展示情况，进行教学点评，进行易错点、混淆点、关键点等内容总结与对比。30分钟五、知识拓展牛腿柱的创建图为某牛腿柱。请按图示尺寸要求建立该牛腿柱的体量模型。最终结果以“学号+姓名+牛腿柱”为文件名称保存在考生文件夹中。（第四期全国BIM技能等级一级考试第3题）（1）建模思路新建→新建概念体量→楼层平面→绘制参照线、参照平面