《BIM 技术应用》教案 第7 章 万变不离其宗-族与体量

第7章万变不离其宗——族与体量7.1千变万化——族的创建教学设计背景章节7.1千变万化——族的创建所属课程《BIM技术应用》所属专业工程造价适用对象本科三年级学情分析（1）通过前序章节的作业情况，大多数学生能够完成模型的创建，已熟悉软件的基本操作，为本节课的学习奠定基础；（2）前序章节涉及到个别族创建工具的应用，但没有系统总结学习，部分同学存在对族创建工具理解模糊；（3）常见构件及复杂异形构件在项目中至关重要，学生迫切需要学习工具的应用；（4）大部分学生对族创建工具纯理论的讲解不能深入理解，需要结合真题实例，提高学生学习兴趣，更清晰理解知识并应用知识。本节教学目标知识目标：1.熟悉族概念、族类型、族参数基本知识；2.学生能够正确阐述族分类有哪些、含义、创建方法的区别；族创建工具的适用条件与创建步骤；族参数设置的类型及要点。能力目标：1.根据情形要求，选择合适的族类别创建模型；2.根据模型信息，能正确选择合适的工具进行模型创建与维护；提升学生一题多解的技能。素质目标：1.在模型创建过程中，能够分析问题、解决问题，体现学生积极思考、积极探索的态度；小组交流讨论，体现团结协作的能力。教学思路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，依次加大难度和复杂度，使学生逐步具备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、教学做一体化等教学方法授课，让学生轻松掌握“族”库的创建以及使用的方法。课程资源超星泛雅平台、教材相关PPT、讲义等。教学内容1.族的概述与分类2.族的创建方法及族参数设置3.斗拱创建教学重、难点教学重点：族的创建方法及参数设置教学难点：面向工程实际族命令的理解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：多媒体教室、Revit建模环境教学安排线上教学：学习超星泛雅平台视频资源，按照要求进行课程内容预习、讨论和测试线下教学：课中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.超星泛雅平台线上学习情况。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：完成智慧树平台基础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具体特色如下：创新教学理念：（1）坚持以学生为中心、以项目为载体，培养解决工程实际问题能力教学理念。（2）在BIM建模族的讲解与创建过程示范过程中坚持思政元素的无声融入，培养学生的工匠精神、科学思维、科技报国的家国情怀和使命担当。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：以理论与实践相结合，学习族工具操作要点，并结合生活案例斗拱，完成模型创建，充分与人才培养体系中其它课程融合，巩固房屋建筑基本技能，提升综合技能。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.引入族的概念和分类3.总结超星泛雅平台学习情况，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，引出本节课的教学内容。教学方法：提问法、启发式教学资源：PPT演示说明：线上部分放到课前完成，含线上学习时间。5分钟二、引出概念（1）苏州园林景观是由植物、建筑、假山、水源、文化等许多有形无形的物质（园素）所组成，其中园林建筑，若无精美的各种类型和形态多变的花窗作连接的话，其景观将大打折扣。苏州园林花窗不仅是一种景观，也是苏州文人园林文化的反映。苏州园林的花窗可谓江南园林之窗典范，只要来苏州园林走一回细加品赏，每一个园林就是一座花窗的微型博物馆。根据苏州园林造型各异的窗引入族的创建，提出问题，当实际工程中构件造型复杂，应如何进行构造？1)较为简单的可以利用系统族2)较为复杂可利用可载入族和内建族的进行族的创建与编辑（2）族是构成项目的基本元素，进行族规划、创建族库是构建建筑信息模型的必经之路。常规构建族可以通过设定现有的参数进行控制，从而实现在项目中的独特性与适用性。项目上需要的族在族库中可能无法找到直接调用，那么就需要我们自行创建一个符合项目所需的特定族。一个项目的族库创建完成后可以重复使用，提高建模效率，使得建模更加规范化、标准化。（3）总结与引申在Revit中，族是构成项目的基本元素。同一个族能够定义为多种不同的类型，每种类型可以具有不同的尺寸、材质或其它参数变量，通过族编辑器，不需要编程语言，就可以创建参数化构件。基于族样板族可为图元添加各种参数，如距离、材质、可见性等。10分钟三、案例讲解（1）族的创建与编辑1）拉伸新建族，以“公制常规模型”为例，选择“创建”选项卡“形状”面板的“拉伸”工具；选择“绘制”面板工具，创建封闭图形轮廓；在“属性”面板，设置拉伸起点和终点；点击完成编辑模式，完成模型创建。2）融合新建族，以“公制常规模型”为例，选择“创建”选项卡“形状”面板的“融合”工具；选择“绘制”面板工具，创建封闭图形轮廓；选择“编辑顶部”，绘制顶部图形轮廓；在“属性”面板，设置融合的端点高度；点击完成编辑模式，完成模型创建。3）旋转新建族，以“公制常规模型”为例，选择“创建”选项卡“形状”面板的“旋转”工具；选择“绘制”面板“边界线”工具，绘制封闭图形轮廓；选择“绘制”面板“轴线”工具，绘制旋转轴线；在“属性“面板，设置旋转起始和结束角度；点击完成编辑模式，完成模型创建。4）放样新建族，以“公制常规模型”为例，选择“创建”选项卡“形状”面板的“放样”工具；选择“绘制路径”工具，绘制放样路径，完成编辑模式；选择“编辑轮廓”工具，绘制闭合平面轮廓，可切换三维视图查看；点击完成编辑模式，完成模型创建。5）放样融合新建族，以“公制常规模型”为例，选择“创建”选项卡“形状”面板的“放样融合”工具；选择“绘制路径”工具，绘制放样路径，完成编辑模式；选择“绘制轮廓1”“绘制轮廓2”绘制封闭轮廓，完成编辑模式；点击完成编辑模式，完成模型创建。（2）几何参数几何参数主要用于控制构件的几何尺寸，一般包含长度、半径、角度等，几何参数可通过尺寸标签添加或通过函数公式计算。（3）材质参数材质参数主要对不同材质赋予参数，材质参数添加方式与尺寸参数添加方式相同。选择模型，在“属性”面板“材质”选项，选择“<按类别>”字样后“关联族参数”按钮。在“关联族参数”对话框选择“新建参数”选项，在“参数属性”对话框修改名称、参数分组方式等。（4）创建斗拱模型1）新建族文件2）采用融合、拉伸工具创建“坐斗”切换“参照标高”楼层平面，选择“融合”工具分别绘制底、顶部图形轮廓，并设置第二端点，随后结合“拉伸”工具创建。3）采用拉伸工具创建“拱”切换“参照标高”楼层平面，拾取一个平面，转到“立面：前”视图，采用“拉伸”工具绘制图形轮廓，并设置“拉伸起点”“拉伸终点”。4）采用融合、拉伸工具创建“升”采用“融合”工具创建模型，结合“拉伸”工具继续创建，并采用“镜像”工具快速创建，5）拉伸工具创建“昂”切换“参照标高”楼层平面，拾取一个平面，转到“立面：右”视图，采用“拉伸”工具创建模型。（4）参数化台阶1）新建族文件2）参照平面创建并进行尺寸标注进入“前立面”视图，采用“参照平面”工具定位台阶位置，选择“尺寸标注”面板“对齐”工具，对参照平面进行尺寸标注，并设置“EQ”。3）添加参数并命名、族类型编辑选择需要添加参数的尺寸标注，点击“创建参数”工具，并命名。在“属性”面板“族类型”工具设置数值。（4）采用拉伸工具创建模型选择“拉伸”工具，绘制台阶轮廓，在“属性”面板设置“拉伸终点”，完成编辑模式，还可设置材质参数。30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族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。35分钟五、知识拓展1.根据给定的投影图及尺寸建立镂空混凝土砌块模型，投影图中所有镂空图案的倒圆角半径均为10mm。2.根据给出的数据建立水塔模型，将水塔顶部水柜的半径设置为参数，可通过参数修改实现模型修改。题目中，主视图内所有倒圆角半径均为300mm，且其中倾斜柱的左右主要轮廓线相互平行，未标明的尺寸可自行设定，整体材质为钢。5分钟六、课后作业学生完成线上作业设计目的：通过提问查看疑惑解决情况，布置作业检测课堂学习情况。教学方法：提问式教学资源：PPT演示及教学视频2分钟七、课堂小结对族创建的思路和操作进行回顾和知识梳理。并且结合课后作业，要求学生对课上未作讲解的扩展性内容进行研究探索，做到举一反三触类旁通。3分钟7.2高堂广厦——体量的创建教学设计背景章节7.2高堂广厦——体量的创建所属课程《BIM技术应用》所属专业工程造价适用对象本科三年级学情分析（1）学生较好掌握对族工具的理解，为体量工具学习奠定基础；（2）学生对案例练习，有较高兴趣，容易理解工具的应用，增强学生分析能力；（3）桥梁、水利工程在工程中至关重要，学生迫切需要学习工具的基本理论，为后续模型创建奠定基础。本节教学目标知识目标：了解体量的基本概念，熟悉体量创建和对体量进行表面有理化等方法、体量在项目中的应用。能力目标：根据模型特点，选择合适的体量工具，完成模型创建；掌握模型在项目中的应用，具备解决实际工程问题的能力，提升操作技能。素质目标：培养学生运用现代信息技术进行自我学习和创新的能力，能够举一反三、善于融合贯通。教学思路体量可以通过应用墙、屋板、屋顶等对象，完成从概念设计到方案设计的转换。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、教学做一体化等教学方法授课，让学生轻松掌握建筑体量的创建步骤。课程资源超星泛雅平台、教材相关PPT、讲义等教学内容1.学习体量基本知识；2.掌握体量创建工具及应用、体量有理化表面分割；3.掌握体量在项目中的应用。教学重、难点教学重点：体量创建教学难点：体量在实际工程项目中的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：多媒体教室、Revit建模环境教学安排线上教学：学习超星泛雅平台视频资源，按照要求进行课程内容预习、讨论和测试。线下教学：课中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.超星泛雅平台线上学习情况。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：完成超星泛雅平台理论与视频操作学习，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具体特色如下：创新教学理念：（1）坚持以学生为中心、以项目为载体，培养解决工程实际问题能力教学理念。（2）在BIM土建建模应用技术基础讲课过程中坚持思政元素的无声融入，培养学生的工匠精神、科学思维、科技报国的家国情怀和使命担当。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：按照课程目标以理论与实践相结合，充分与人才培养体系中其它课程融合，巩固房屋建筑基本技能，提升综合技能。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.认识体量和了解体量概念3.总结超星泛雅平台学习情况，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，使学生认识体量，引出本节课的教学内容教学方法：提问法、启发式教学资源：PPT演示说明：线上部分放到课前完成，含线上学习时间6分钟二、引出概念（1）复习回顾我们上节课讲述的对于建筑物，构筑物的梁-板-柱、墙-门-窗等建筑、结构构件的翻模。BIM建模能不能进行建筑设计，比如进行方案设计呢？答案是肯定的。引出BIM在方案设计的应用——体量建模。（2）举例说明在BIM在方案设计的主要是用于草图设计，为建筑的空间造型设计提供解决方案。比如，央视大厦、国家速滑馆冰丝带等独特建筑造型的建筑，都可采用“体量”创建。总结与引申Revit中的体量是一种特殊的族类别，提供了更为灵活的建模方法，为概念设计阶段的空间造型设计提供解决方案。7分钟三、案例讲解（1）族的创建与编辑拉伸旋转融合放样放样融合（2）体量实创建案例体量实心形状创建思路：先在各标高处绘制图形形状，再利用融合的方法创建三维实体。打开Revit，选择新建概念体量，打开公制体量；切换南立面，选择“绘制”面板的“参照平面”工具，点击“拾取线，绘制标高为25000的参照平面，将其命名为25000；选择标高1，绘制长轴半径为40000，短轴半径为15000的椭圆；选择标高为25000的参照平面，绘制半径为25000的圆；切换三维视图查看，可看到在不同标高处绘制的图形形状。同时选中圆形和椭圆，创建实心形状。仿央视大厦上半部分创建思路：先利用融合的方法创建三维实体，再用三维空心形状剪切，生成所需模型。打开Revit，选择新建概念体量，打开公制体量；选择南立面，点击“绘制”面板的“参照平面”工具，选择“拾取线”，创建标高为20000和10000的参照平面。由于模型总标高为30000，参照平面分别命名为30000，20000。选择标高1，绘制顶视图尺寸。绘制参照平面偏移量分别为11100，20113，31630。选择模型线，绘制封闭图形。接下来，选择标高为参照平面30000，绘制模型线偏移量为5290。连接其他线段，使其为封闭图形。切换三维视图查看，可看到在不同标高的图形形状。同时选中上下图形轮廓，利用融合的方法创建实心形状，可以得到一个L形实体。切换东立面，绘制一个距右端距离为9000的参照平面。选择“设置”工具，拾取一个平面。选择“模型线”,根据图纸尺寸，绘制一个角度为100°的直线，沿着参照平面绘制空心形状轮廓。采用“剪切”工具，将多余线段剪切形成封闭图形，选中空心形状轮廓，创建空心形状并且手动拉伸进行剪切。切换南立面，绘制距左端距离为11100的参照平面。选择“模型线”绘制角度为80°的直线，依据参照平面创建空心形状轮廓。切换“线框”模式，更清晰看见图形轮廓，采用剪切修剪为封闭图形。选中轮廓，创建空心形状并且手动拉伸进行剪切，然后切换至真实状态。仿上海环球金融中心创建思路：先利用融合的方法创建三维实体，再用三维空心形状剪切，生成所需模型。进入Revit当中，选择新建概念体量，打开公制体量；选择南立面，绘制标高分别为1000，4000的参照平面。选择相应参照平面，分别命名为4000，1000；选择标高1，绘制参照平面，图形对角线长742，分别在两侧绘制偏移量为371；模型中部宽度为106，上下偏移量为53。选择“模型线”，绘制模型上部轮廓，图形上部为等腰直角三角形，所以角度为135°。采用“镜像”工具，完成俯视图绘制。选中所绘制的图形轮廓，创建实心形状。选择顶部图形轮廓，设置标高为1000；切换标高1，选择标高为4000的参照平面，绘制顶部矩形轮廓。切换三维视图，选择矩形轮廓和底部模型，采用融合的方法创建实心形状。观察模型，发现与北立面图不一致，选中模型，选择“添加边”工具进行绘制。那么，主体模型就创建完成了；选择标高1，拾取一个平面，选取北立面。根据图形尺寸，设置参照平面，距左右两端距离分别为70，距新建左右参照平面30，顶部距离160，矩形高400。选择“模型线”绘制图形轮廓。切换“线框”模式，选中轮廓，创建空心形状。切换三维视图，选中空心形状，手动拉伸。整体模型就创建完成了；通过“连接”工具，使模型为一体。体量大厦创建思路：可直接采用实心形状进行创建，也可以通过空心剪切实心形状创建模型。进入Revit当中，选择新建概念体量，打开公制体量；选择南立面，根据图形尺寸，分别绘制标高为54000，4000，2000的参照平面，以及距中线27000的参照平面；选择“模型线”绘制图形轮廓，选择绘制好的图形轮廓，创建实心形状，切换三维视图查看。选择南立面，继续绘制模型，通过“镜像”工具，得到完整图形轮廓，创建实心形状。切换三维视图，观察模型创建的效果；选择标高1，绘制偏移量为2000的参照平面。选择“对齐”工具，使中部形状缩进2000，切换南立面，采用“镜像”工具，完成模型创建。（3）体量在项目中的应用-体量楼层1）选中体量模型，然后选择“修改-体量”的“体量楼层”命令；打开“体量楼层”对话框，勾选所有楼层(“标高”)，并单击“确定”按钮。2）体量楼层创建完成，可创建体量楼板。在“体量和场地”选项卡中选择“楼板”命令；然后在“属