 |  | ||||||||||
 УДК 004.42:378.147 Применение информационных технологий при обучении студентов по направлению подготовки «Строительство» в учебном процессе ДонНАСА - филиал НИУ МГСУ
Чернышева О.А., доцент, Чиркин А.В., ассистент Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Россия
Представлено описание внедрения информационных технологий в учебный процесс на примере использования графического пакета nanoCAD BIM Строительство в рамках дисциплины «Информационные технологии» при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» и 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений». В ходе выполнения учебного задания студенты разрабатывают информационную модель двухэтажного жилого дома с гаражом, формируют комплект проектной документации, спецификации, а также итоговую сводную информационную модель с возможностью экспорта данных.
На кафедре «Специализированные информационные технологии и системы» филиал НИУ МГСУ «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», сформированной в 2014 г. на базе кафедры «Инженерная и компьютерная графика» читается ряд дисциплин, включая дисциплины с применением информационных технологий. В учебном процессе используется отечественное программное обеспечение, такое как nanoCAD, nanoCAD BIM Строительство, Renga, КОМПАС-3D и др. В рамках дисциплины «Информационные технологии» для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 «Строительство» и 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», предусмотрено обязательное учебное задание, выполняемое в компьютерных классах академии с использованием графического пакета nanoCAD BIM Строительство. Данное задание включено в рабочую программу дисциплины. Дисциплина «Информационные технологии» состоит из лекционных и лабораторных занятий, в ходе которых студенты осваивают методы создания информационных моделей жилых и промышленных зданий. Данный продукт nanoCAD BIM Строительство, предназначен для проектирования архитектурной и конструктивной части зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве. Программа поддерживает принципы информационного моделирования и позволяет создавать трехмерные модели зданий, а также автоматически генерировать проектную и рабочую документацию. Программный продукт разработан для автоматизации процессов в отделах, занимающихся разработкой разделов АР и КР. При изучении дисциплины «Информационные технологии» студенты осваивают принципы основного функционала пакета системы nanoCAD BIM Строительство: управление интерфейсом программы, использование базовых команд, учатся читать чертежи, работать с библиотекой типовых решений и параметрических объектов, создавать пространственную архитектурную и конструктивную модели. Освоение указанных навыков осуществляется на примере выполнения задания «Двухэтажный жилой дом с гаражом». В рамках задания студенты изучают ключевые аспекты моделирования зданий, углубляют знания принципов работы инструментов nanoCAD BIM Строительство, осваивают работу с архитектурным разделом (АР), выполняют размещение стен, перекрытий, кровли и проемов. Это способствует формированию у обучающихся навыков создания собственных параметрических объектов и расширяет их компетенции в области BIM-технологий. Рассмотрим более подробно содержание и порядок выполнения данного задания, заключающегося в построении информационной модели двухэтажного жилого дома с гаражом.
Задание выполняется в пространстве модели в масштабе 1:100. Работа начинается с сохранения файла под именем «Двухэтажный жилой дом с гаражом_ФИО_студента_группа». Далее выполняется настройка слоев с использованием команды
Рисунок 1 - Слои
Следующим этапом является построение сетки осей [1, с. 15], которая служит основой для упорядочивания структуры проектируемого здания и формирования опорных плоскостей для размещения конструктивных элементов. Сетка осей создается с помощью инструмента «Оси», доступного во вкладках BIM Архитектура и BIM Конструкции (рис.2).
Рисунок 2 - Местоположение функциональной кнопки создания сетки осей
Подробное описание процесса создания сетки осей приведено в [1, с. 15–21]. Итоговый результат построения представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Результат построения сетки осей
После построения сетки осей студенты приступают к моделированию фундаментной части здания. Фундаментная плита создается с использованием инструмента «Перекрытие», расположенного во вкладке BIM Архитектура (рис. 4).
Рисунок 4 - Положение кнопки вызова диалогового окна создания перекрытия
Геометрия плиты формируется с помощью команды «Полилиния». Результат построения фундаментной плиты представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 - Фундаментная плита без ребер
Далее выполняется создание ребер фундаментной плиты с применением инструмента «Стена» толщиной 400, 200 и 100 мм. В результате формируется ребристая фундаментная плита.
Рисунок 6 - Результат построения ребристой фундаментной плиты
Следующим этапом является армирование фундаментной плиты с использованием специализированной утилиты автоматизированного армирования. Для этого в библиотеке объектов, содержащей более 6000 элементов, выбирается раздел «Плагины и утилиты», группа «Армирование типовых конструкций». В данной группе находится 7 утилит для автоматического армирования типовых объектов, но в данном задании студенты знакомятся лишь с одной из них – «Армирование плиты» (рис. 7).
Рисунок 7 - Расположение утилиты автоматического армирования плиты
Рисунок 8 - Результат автоматического армирования плиты
Армирование ребер фундаментной плиты выполняется с помощью вспомогательного инструмента
Рисунок 9 - Вкладка меню BIM Конструкции
После размещения плоскостей создаются арматурные стержни командой
Рисунок 10 - Результат армирования ребристой фундаментной плиты
После завершения армирования плиты студенты переходят к размещению и армированию колонн. В проекте применяются железобетонные колонны двух типов сечением 400×400 мм и 400×200 мм, которые создаются с помощью инструмента «Железобетонная колонна». Расставив колонны соответственно плану, получим (рис. 11).
Рисунок 11 - Результат размещения колонн
Процесс армирования колонн подробно описан в учебно-методическом пособии [1]. На рисунке 12 представлен результат самого армирования колонны и общий вид модели.
Рисунок 12 - а) - армирование колонны; б) - общий вид
На следующем этапе выполняется моделирование основной части здания, включающей стены, проемы (окна и двери), перекрытия, кровлю, помещения и другие параметрические объекты. На основе принятых проектных решений определяются габариты и основные характеристики элементов. С использованием средств визуализации формируется трехмерная модель здания, позволяющая оценить его архитектурно-конструктивные решения и выявить возможные недочеты на ранних стадиях проектирования. Кроме того, в процессе моделирования студенты осваивают принципы взаимосвязи элементов информационной модели, а также учатся вносить изменения с учетом параметрических зависимостей, что является важным навыком при работе с BIM-технологиями. В результате выполнения задания студенты получают полноценную информационную модель двухэтажного жилого дома (рис. 13-14), готовую к дальнейшему анализу, корректировке, а также к формированию проектной документации и спецификаций. Полученная модель может быть использована для последующей генерации чертежей, ведомостей объемов работ и спецификаций материалов, а также для анализа проектных решений на последующих этапах обучения.
Рисунок 13 - Результирующая 3D-модель здания
Рисунок 14 - Результирующая 3D-модель здания
Выполнение подобных заданий с использованием графического пакета nanoCAD BIM Строительство способствует формированию профессиональных компетенций будущих специалистов строительной отрасли. Полученные навыки и знания используются обучающимися при выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ.
Библиографический список
| |||||||||||
 |  | ||||||||||
«Слои». Формирование слоев осуществляется не одномоментно, а поэтапно, в процессе выполнения задания, в зависимости от создаваемых элементов модели. Данный этап позволяет сформировать у студентов навыки структурирования информационной модели, что в дальнейшем способствует более наглядному восприятию и корректному чтению модели здания, а также упрощает процесс формирования проектной и рабочей документации. Кроме того, грамотная организация слоев повышает управляемость модели, облегчает контроль отображения отдельных конструктивных и архитектурных элементов и снижает вероятность ошибок при проектировании. В процессе выполнения задания создается значительное количество слоев (рис. 1), часть из которых добавляется по мере необходимости.
«Создать плоскость армирования», расположенного во вкладке BIM Конструкции (рис. 9).
«Стержень». В результате осуществляется полное армирование фундаментной части здания. Результат армирования ребристой фундаментной плиты представлен на рисунке 10.
