CC BY
31Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 591.513:624
Л.А. САКМАРОВА, канд. пед. наук ([email protected]), М.А. БАХМИСОВА, бакалавр
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Применение BIM-технологий в образовательной среде строительного факультета Чувашского государственного университета
Одной из современных тенденций развития образования является компьютеризация образовательного процесса. Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволяет студентам проще и быстрее освоить базовые основы компьютерной графики, более осознанно подойти к их изучению. В настоящее время в архитектурно-строительных вузах, осуществляющих уровневое обучение, уменьшено количество часов на инженерно-графические дисциплины без сокращения графических работ и изучаемых разделов дисциплин. Предъявляемые компетенции направлены на междисциплинарное взаимодействие общепрофессиональных и специальных дисциплин. Анализ перспективных междисциплинарных связей был произведен по дисциплинам «Компьютерные и графические методы проектирования» и «Архитектура зданий», реализуемых в Чувашском государственном университете. В статье в качестве программы, реализующей принципы BIM-технологий в архитектурно-строительном проектировании и осуществляющей проектирование крупнопанельного индустриального здания в серии 1.090, рассматривается программа Autodesk Revit. Применение BIM-технологий значительно облегчает труд проектировщиков и конструкторов и улучшает качество проектно-сметной документации, при этом оптимизируя сроки выполнения и реализации проекта.
Ключевые слова: система подготовки современных и компетентных, кадров, BIM-технологии, компьютеризация образовательного процесса, междисциплинарные связи, инженерная и компьютерная графика, компьютерные и графические методы проектирования, архитектурно-строительное проектирование, архитектура зданий, крупнопанельное индустриальное здание, САПР, Autodesk Revit.
Для цитирования: Сакмарова Л.А., Бахмисова М.А. Применение BIM-технологий в образовательной среде на примере строительного факультета Чувашского государственного университета // Жилищное строительство. 2017. № 10. С. 11-17.
L.A. SAKMAROVA, Candidate of Sciences ([email protected]), M.A. BAKHMISOVA, Bachelor I.N. Ulianov Chuvash State University (15, Moskovsky Avenue, Cheboksary, Chuvash Republic,428015, Russian Federation)
Application of BIM-Technologies in Educational Environment on the Example of the Construction Faculty
of the Chuvash State University
One of the present trends in the development of education is the computerization of the educational process. The use of computer-aided systems (CAD) allows students to simpler and quicker master the basic fundamentals of computer graphics, more consciously approach to their study. At present, architectural-construction higher educational establishments, realizing the level training, reduce the number of hours for engineering-graphical disciplines without reducing graphic works and sections of disciplines studied. The competences are aimed at the interdisciplinary interaction of common professional and special disciplines. An analysis of perspective inter-disciplinary connections has been made concerning the disciplines "Computer and graphic methods of design" and "Architecture of buildings" realized at the Chuvash State University. The article analyzes the Autodesk Revit as a program that realizes principles of BIM-technologies in architectural-construction design and designing a large-panel building of 1.090 series. The application of BIM technologies significantly facilitates the work of designers and constructors and improves the quality of design and cost estimation documentation at times, thus optimizing the terms of the project and its implementation.
Keywords: system of training of modern and competent staff, BIM-technologies, computerization of educational process, inter-disciplinary ties, engineering and computer graphic, computer and graphical methods of design, architectural-construction design, architecture of buildings, large-panel industrial building, CAD, Autodesk Revit.
For citation: Sakmarova L.A., Bakhmisova M.A. Application of BIM-technologies in educational environment on the example of the construction faculty of the Chuvash state university. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 10, pp. 11-17. (In Russian).
В строительстве как одной из базовых отраслей экономики происходят серьезные структурные изменения. Реализация программ строительства жилья, дорог, создания новых энергетических объектов, реконструкции зданий, сооружений, городских микрорайонов, обеспечения экологической и инженерной безопасности существующих
10'2017 ^^^^^^^^^^^^^
объектов и территорий требует серьезного кадрового обеспечения на основе развития системы подготовки современных и компетентных кадров - специалистов-строителей всех уровней [1].
В последние два десятилетия появилось большое количество новых типов зданий как по назначению, так и по кон- 11
Крупнопанельное домостроение
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. 3D-модель: панель стеновая наружная трехслойная. Серия 1.090.1-1, вып. 2—4, марка 1ПСД30.33.4,0-пт, параметры отображения графики — скрытая линия
Рис. 2. Вид сверху: парапетная панель ПСП30.10.3.1. Серия 1.090.1-1ч вып. 6, уровень детализации «высокий»
струкциям и материалам. Созданы новые стандарты и технологии безопасной жизнедеятельности людей, комфорта, энергоэффективности, экономии материалов и труда [2].
Произошла реформа технического регулирования в сфере строительства. Претерпела изменения система нормативного и методического обеспечения архитектурно-строительного проектирования.
Для реализации современных требований потребуется большой объем новых знаний и умений в области современных тенденций развития архитектуры зданий в части объемно-планировочных, конструктивных и композиционных решений, основ градостроительства с учетом функциональных и физико-технических основ проектирования зданий, включая владение компьютерными программами
12
102017
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 3. 3D-модель:рядовая панель ПСО30.33.4.0. Серия 1.090, параметры отображения графики — «заливка»
Рис. 4. Фасады многоквартирного жилого дома, выполненного в серии 1.090
для решения перечисленных задач, будут формировать профессиональные компетенции будущих выпускников [3].
Одной из современных тенденций развития образования является компьютеризация образовательного процесса. При получении архитектурно-строительного образования на
первом курсе обучения в вузе ведущую роль играют графические дисциплины. Основная цель - подготовить подрастающее поколение к жизни в информационном обществе.
Главными целями применения систем автоматизированного проектирования (САПР) являются:
10'2017
13
Крупнопанельное домостроение
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
- подготовка проектной документации строительного объекта в более сжатые сроки, чем традиционными методами;
- увеличение производительности труда студента в период проектирования, повышение точности и информативности чертежа;
- создание новых творческих возможностей для студента при помощи трехмерного моделирования и последующего автоматизированного построения чертежей (планов, разрезов и т. д.);
- выявление и решение ошибок и недочетов при формировании конструктивных узлов;
- создание взаимосвязанных документов (спецификации и т. д.);
- произведение всех необходимых расчетов объекта и т. д.
Применение САПР позволяет студентам легче и быстрее освоить базовые основы инженерной и компьютерной графики, более осознанно подойти к их изучению.
BIM-технологии (Информационное моделирование в строительстве) - новая технология информационного сопровождения объекта. Информационное моделирование зданий уже не первый год активно используется во всем мире. Основными лидерами - разработчиками BIM-технологий считаются компании: Autodesk (Revit, Autocad), Graphisoft (Archicad), Trimble (Sketchup). Основным преимуществом BIM-технологий является сокращение сроков создания и реализации проекта за счет оптимизации графика, четкого планирования и постоянного мониторинга затрат. В основе технологии лежит трехмерная модель здания, где каждый элемент сооружения связан с информационной базой данных. При изменении какого-либо элемента происходит автоматическое изменение остальных связанных параметров и объектов, чертежей, спецификации и визуализаций [4].
Внедрение BIM-технологий является одним из приоритетных направлений деятельности Минстроя России, и
14| -
в планах уже к 2018 г. на определенную часть госзаказа распространить применение технологий информационного моделирования. А в течение пяти лет на информационное моделирование может быть переведен уже практически весь объем госзаказа.
Также стоит задуматься над применением в учебном процессе систем автоматизации профессиональной деятельности, рациональным их сочетанием с другими дисциплинами для поддержки обучения.
Так, учебный план направления подготовки 08.03.01 «Строительство» профиль «Проектирование зданий» Чувашского государственного университета предусматривает изучение следующих компьютерно-графических дисциплин: «Инженерная и компьютерная графика» в 1-3-м семестрах; «Компьютерные и графические методы проектирования» в 4-5-м семестрах; «САПР в архитектурно-инженерном проектировании» в 7-м семестре, с освоением графических программ: Autodesk (Autocad, Revit), Trimble (Sketchup).
Параллельно им осваиваются дисциплины профессионального цикла: «Основы архитектуры», «Основы архитектуры зданий», «Архитектура зданий», формирующие профессиональные знания в области современных тенденций развития архитектуры общественных и промышленных зданий в части объемно-планировочных, конструктивных и композиционных решений, основ градостроительства. В течение обучения студенты должны выполнить ряд курсовых проектов по темам «Индустриальные гражданские здания», «Промышленное здание с АБК» и т. д., в которых должны разработать архитектурно-конструктивный проект полносборного крупнопанельного или сборно-монолитного здания в соответствии с индивидуальными исходными данными на проектирование.
Междисциплинарные связи, реализуемые курсами «Компьютерные и графические методы проектирования» и «Архитектура зданий», позволяют повысить качество, сроки выполнения курсовых проектов, а также реализовать
^^^^^^^^^^^^^ |l0'2017
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Пб И' ^
Рис. 6. 3D-вид многоквартирного крупнопанельного жилого дома в серии 1.090, параметры отображения графики «реалистичный»
сквозное проектирование при выполнении выпускной квалификационной работы.
В данной статье в качестве программы, реализующей принципы BIM-технологий в архитектурно-строительном проектировании, а также осуществляющей выполнение задания на проектирование крупнопанельного индустриального здания в 1.090.серии, рассматривается программа Autodesk Revit.
1.090 - серия крупнопанельных многосекционных зданий индустриального домостроения. Разработка проектов жилых домов серии 90 была начата ЦНИИЭП жилища в 1960-х гг. Реализованные проекты встречаются в Подмосковье, Нижнем Новгороде, Ульяновске, Самаре, Казани, Чебоксарах и других городах. В номенклатуру типовых проектов включены блок-секции различной конфигурации: рядовые, торцевые, поворотные и угловые с внутренними или внешними углами, парапетные.
С помощью программы Autodesk Revit есть возможность проектирования крупнопанельного дома при помощи семейств панелей различных конфигураций. Важной задачей при проектировании является создание семейств - библиотечных элементов Autodesk Revit. Программа позволяет создавать практически любые пользовательские элементы и открывает перед проектировщиком огромные возможности по автоматизации однотипных задач.
На 3D-виде можно вовремя обнаружить все нестыковки и исправить привязку. Семейства петель и закладных деталей сделаны отдельными семействами и вложены в семей-
102017 ^^^^^^^^^^^^^
ство железобетонной панели. Различные типоразмеры семейства панелей данной серии позволяют унифицировать закладные детали.
На рис. 1 показана 3D-модель семейства Autodesk Revit.
При создании семейств панелей предусмотрено три уровня детализации: низкий, средний, высокий. На низком уровне панель сделана по модульным размерам, т. е. немного больше фактических, это дает возможность размещать панели в проекте, не обращая внимания на монтажные швы. После размещения панелей можно включить средний или высокий уровень и увидеть монтажные зазоры.
Важной частью крупнопанельной 1.090 серии являются соединительные узлы. Семейство узла включает в себя вложенные семейства - семейства металлических изделий. Это сделано для того, чтобы была возможность получить отдельную спецификацию, а также для ускорения создания новых семейств, так как в разных узлах могут использоваться одни и те же металлические изделия. Все виды являются проекциями с 3D-модели, и если изменения вносятся на одном из видов, то отражаются и на других. Также в Autodesk Revit разработаны спецификации для панелей, узлов и металлических изделий и предусмотрен их автоматический подсчет. Таким образом, оформление чертежей достаточно удобно и исключает ошибки.
В базе Autodesk Revit также существует и множество лифтовых шахт, вентшахт и вентблоков, элементов лестничных маршей и площадок и т. д.
- 15
Крупнопанельное домостроение
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 7. Визуализация многоквартирного жилого дома в серии 1.090 с учетом тени
Естественно, за современными информационными технологиями большое будущее, так как они многофункциональны. Инновационный характер современной науки, техники и производства, существенные изменения, произошедшие на рынке образовательных услуг, поставили перед вузами проблему кардинального изменения модели раз-
вития вуза с акцентом на управление качеством образовательного процесса и качество выпускников профиля «Проектирование зданий». Поэтому в процессе постоянного совершенствования должны находиться и сеть учебных заведений, и состав, и содержание архитектурных дисциплин, и типология образовательных программ, включая создание условий для построения личностных образовательных траекторий самими студентами, а также система довузовской подготовки, ставшей неотъемлемой частью уровневой образовательной системы архитектурно-строительного образования [5].
Немаловажное значение в оптимальном проектировании крупнопанельных зданий имеют рациональные проектные решения фундаментов. Это буроинъекционные сваи, выполняемые на разрядно-импульсной технологии, - сваи ЭРТ [6-10], они широко внедрены как в геотехническое строительство, так и в учебный процесс.
Таким образом, реализация междисциплинарных связей учебных дисциплин «Компьютерные и графические методы проектирования» и «Архитектура зданий» повышает уровень знаний, умений и навыков студентов и открывает их творческий потенциал в решении архитектурных и конструкторских задач. Студент, изучая компьютерные технологии в курсе «Компьютерные и графические методы проектирования», еще больше будет заинтересован в результатах обучения, так как осознает, что полученные знания будут востребованы в других общетехнических и специальных дисциплинах.
BIM - это не завтрашний день, а сегодняшний. Результаты освоения графических программ используются в учебной, учебно-методической и научно-исследовательской работе студентов строительного факультета. Использование междисциплинарных связей в преподавании повышает эффективность преподавания, следовательно, и качество подготовки специалистов.
Список литературы
References
2.
3.
4.
5.
Сакмарова Л.А. Деятельностно-компетентностный подход в условиях перехода на многоуровневую систему подготовки выпускников профиля «Проектирование зданий» // Вестник Чувашского университета. 2011. № 4 (2010). С. 171-175.
Сакмарова Л.А. Специфика подготовки выпускников специальности «Проектирование зданий» // Вестник Чувашского университета. 2011. № 2 (2011). С. 270-275. Сакмарова Л.А. Тесты как средство программированного изучения и усвоения учебного материала. Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов. Материалы международной научно-практической конференции (Йошкар-Ола, 4-6 июня2013 г.). Йошкар-Ола: Поволжский государственный технический университет, 2013. С. 10-14.
Бахмисова М.А. Архитектурное проектирование в системе Renga Architecture. Инновационные технологии в образовании и науке: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 7 мая 2017 г.). Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2017. С. 17-19.
Сакмарова Л.А. Проблемы формирования довузовской системы непрерывного архитектурно-строительного образования. Университетское образование: Сборник
2.
3.
4.
5.
Sakmarova L.A. The activity-competence approach in conditions of transition to a multi-level system for the training of graduates of the profile «Design of Buildings». Vestnik Chuvashskogo Universiteta. 2011. No. 4 (2010), pp. 171-175. (In Russian).
Sakmarova L.A. Specificity of training graduates of the specialty «Designing Buildings». Vestnik Chuvashskogo Universiteta. No. 2 (2011), pp. 270-275. (In Russian). Sakmarova L.A. Tests as a means of programmed learning and assimilation of educational material. Actual problems of the construction and road complexes. Materials of the International Scientific and Practical Conference (Yoshkar-Ola, June 4-6,2013). Yoshkar-Ola: PSTU, 2013, pp. 10-14. (In Russian).
Bakhmisova M.A. Architectural Design in the Renga Architecture System. Innovative Technologies in Education and Science: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. Cheboksary: TsNS «Interaktiv plyus», 2017, pp. 17-19. (In Russian).
Sakmarova L.A. Problems of formation of the pre-university system of continuous architectural and building education. University education: a collection of articles of the XVI International Scientific and Methodological Conference. Penza: PGU, 2012, pp. 325-326. (In Russian).
16
102017
Научно-технический и производственный журнал
статей XVI Международной науч.-метод. конференции. Пенза: ПГУ, 2012. С. 325-326.
6. Соколов Н.С. Определение несущей способности буро-инъекционных свай - РИТ со сформированными подпятниками. Материалы 7-й Всероссийской (1-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2012). Чебоксары: ЧГУ, 2012. С. 289-292.
7. Соколов Н.С., Викторова С.С., Федорова Т.Г. Сваи повышенной несущей способности. Материалы 8-й Всероссийской (2-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2014). Чебоксары: ЧГУ, 2014. С. 411-415.
8. Соколов Н.С., Петров М.В., Иванов В.А. Проблемы расчета буроинъекционных свай, изготовленных с использованием разрядно-импульсной технологии. Материалы 8-й Всероссийской (2-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2014). Чебоксары: ЧГУ, 2014. С. 415-420.
9. Соколов Н.С., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Буроинъекционная свая-ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 47-49.
10. Соколов Н.С., Викторова С.С. Исследование и разработка разрядного устройства для изготовления буровой набивной сваи // Вестник Чувашского университета. 2017. № 3. С. 45-57.
6. Sokolov N.S. Determination of the load-bearing capacity of boring injection piles - RITs with formed bearings. Materials of the 7th All-Russian (1st International) Conference «New in Architecture, Design of Building Structures and Reconstruction» (NASKR-2012). Cheboksary: Chuvash State University, 2012, pp. 289-292. (In Russian).
7. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Fedorova T.G. Piles of high bearing capacity. Materials of the 8th All-Russian (2nd International) conference «New in architecture, design of building structures and reconstruction» (NASKR-2014). Cheboksary: Chuvash State University, 2012, pp. 411-415. (In Russian).
8. Sokolov N.S., Petrov M.V., Ivanov V.A. Problems of calculating drilling-injection piles manufactured using discharge-impulse technology. Materials of the 8th All-Russian (2nd International) conference «New in architecture, design of building structures and reconstruction» (NASKR-2014). Cheboksary: Chuvash State University, 2014, pp. 415-420. (In Russian).
9. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedoseeva I.P. Buroinjection pile-ERT as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials], 2017, No. 9, pp. 47-49. (In Russian).
10. Sokolov N.S., Viktorova S.S. Research and development of a discharge device for the production of a drill pile). Vestnik Chuvashskogo Universiteta. 2017. No. 3, pp. 45-57. (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ
Первый свод правил по информационному моделированию в строительстве зарегистрирован в Росстандарте
Документ разработан Минстроем России в рамках ведомственного плана поэтапного внедрения информационных технологий в области промышленного и гражданского строительства.
Новый свод правил «Информационное моделирование в строительстве. Правила организации работ производственно-техническими отделами» разработан впервые с целью внедрения технологий информационного моделирования на всех стадиях жизненного цикла зданий и сооружений. Его требования распространяются на стадию строительства, в том числе при реконструкции существующих зданий и сооружений.
В своде правил прописаны общие принципы применения технологии информационного моделирования в производственно-технических отделах, требования к проектной информационной модели, необходимой для ее приемки у заказчика в начале производства строительных работ, требования к информацион-
ному наполнению модели в ходе строительных работ и правила передачи этой модели после завершения работ, а также определены уровни доступа к информационной модели для различных ролей процесса строительства.
Для определения нормируемых параметров разработанного свода правил экспертами проводились научно-исследовательские работы по изучению методик информационного моделирования зданий и сооружений, в том числе анализировались передовые российские и зарубежные научные и нормативные разработки. Также СП прошли экспертизу ТК 465 «Строительство».
Введение механизмов информационного моделирования позволит принимать эффективные решения на всех стадиях жизненного цикла зданий от инвестиционного замысла до эксплуатации и даже сноса.
По материалам Минстроя России
10'2017
17
