土木工程图学与BIM

随着现代信息技术和计算机技术的飞速发展，在我国建筑行业采用BIM技术进行相关的设计、施工、管理等已成为行业的主流趋势，为土木工程行业带来了技术革命。其中的建筑信息模型（building information modeling，BIM）是以建设项目各相关专业信息为基础，借助数学上的仿真模拟方法模拟工程的真实信息，通过三维模型实现工程设计、建筑施工、设备安装、物业管理及数字化加工等相关的功能。它具有项目信息的完备性、一致性、关联性以及过程的可视性、优化性等特点。然而国内高等学校的制图课程教学则相对比较落后，作为高等学校专业基础课程的土木工程制图是与BIM技术紧密相关的课程，传统的教学理念、教学内容、教学方式已不适应新技术的发展，课程改革势在必行。为此，急需一本适应行业发展需要的新型土木工程制图教材，这就是本书的编写宗旨。

土木工程制图课程是土木工程专业必修的专业基础课程之一，其教学的一项重要任务就是培养学生的空间思维能力。本书采用BIM模型表达房屋建筑构配件，反映工程的整体效果、构件大小形状等信息，通过3D技术可以实现工程形体的可视化，并能直接生成施工所需要的平面图、立面图、剖面图等传统2D表达的施工图，从而改变传统的教学模式。将BIM技术应用于土木工程制图的学习中，借助BIM的三维可视化效果，直观地展现课程学习内容，便于读者想象、理解，从而使学习效率明显提升。这充分体现了BIM技术在制图类课程学习中的优势，使读者对BIM技术有一定的认识，为其相关领域专业知识的学习和工作奠定基础。

本书将传统的“画法几何”“土木工程制图”“计算机绘图”等工程制图的相关内容和BIM技术相结合，使其有机地整合在一起，代替这些内容的传统教材，与时俱进，以适应行业发展要求。作者根据教学与实践的经验总结，对传统工程制图教材内容作出了如下的改革与创新。
(1) 摒弃当前的土木工程制图教材中存在的一些工程设计中几乎不太能应用到的知识点（主要是因为计算机处理这些内容很先进，也很方便，无须人工求解）。例如，画法几何部分中的“点、线、面”综合分析法，投影变换中的旋转法，“线”与“面”相交、平行、垂直等问题的辅助平面法。这些内容占用的课时多，但在实际的应用中涉及较浅。立体表面的交线部分（截交线和相贯线）知识点过于复杂抽象，读者很难想象二维形体所表达的空间三维实体经截切或相交后的形体，该部分内容改为直接使用三维模型的布尔运算来解决。

(2) “计算机绘图”改为“BIM模型生成图形”。因此，“计算机绘图”用“计算机建模”替代。
(3) 土木工程制图已经从传统的手工绘图、二维图形的表达逐渐向计算机三维建模迈进。传统的点、线、面等几何空间的解析教学已不能满足时代发展的要求。二维读图应向三维的形体设计转换，本书采用BIM三维可视化建模取代二维绘图。

(4) 画法几何内容中的投影理论，点、直线、平面的投影问题，难度较大的立体表面交线等部分，着重于掌握好基本的投影关系即可，内容适当从简； 在形体表达方法（剖面图、断面图等）部分，选择常见的工程形体作为实例，通过BIM软件，借助其三维可视化的优势，帮助读者快速理解形体的创建过程和建模方法，同时可直观表达复杂形体的实体及其表面的交线（相贯线、截交线）等元素的形状与位置。
(5) 在专业制图部分，采用BIM应用软件建模，并介绍建筑物的构成、几何属性、材料属性，帮助读者认识工程实体的构成。同时也新增了建筑构配件的创建方法，以“面向对象”的建模方法取代了CAD绘图的几何元素作图法。将工程图绘制从图线编辑层次上升到参数化建模层次，再由模型生成施工图，以达到掌握施工图绘制与阅读的目的。

本书内容按如下方式安排： 首先介绍各知识点的理论知识，采用图文或图表的方式编排； 其后采用实例讲解解题方法，主要的步骤用带序号文本描述作图过程或建模流程。另外，附加实操录屏视频描述完整的解题过程。读者可以采用扫描二维码的方式,一边观看视频，一边同步使用AutoCAD和Revit软件实操练习，这样可以达到事半功倍的效果。每个章节的前端列有本章要点，末尾附有复习思考题。通过这些题目可以了解学习的重点，容易抓住主要环节，并合理分配时间。同时为了方便课堂教学还配有各练习的附件（如例题中的初始图形的CAD文件、练习过程中的BIM模型文件、项目样板文件等）可以扫描二维码下载。为了方便日常教学，和本书配套使用的《土木工程图学与BIM习题集》一书也同步出版。本书例题使用的“某办公楼建筑施工图”以二维码形式在书末的附录中呈现，其纸质版同步收录在《土木工程图学与BIM习题集》中，与习题集中的第5章大作业相配套。
在本书的编写过程中，李洪庆、魏金道、周婧祎、孙梦姣等承担了大量的绘图、建模、录屏和编辑整理工作，在此表示感谢。
另外，在编写过程中参考或选用了编者早期主持编写的《画法几何》《土木工程制图》《AutoCAD建筑工程制图》等书中传统工程制图的有关内容，在此对原书编委致以衷心的感谢！
由于编者水平所限，书中的不足之处敬请读者斧正，以便在后续的版本中持续改进。

周佶

2020年3月于南京工业大学

随着建筑信息化技术（BIM）的推广和应用，土木工程制图课程的改革势在必行。本书的特点是将传统的投影理论、制图规范和标准、计算机绘图技术、三维信息建模技术等工程图学相关内容有机结合，形成一整套图学基础理论加绘图实用技术的基础体系。将原来本科教学中的《画法几何》、《土木工程制图》、《计算机绘图》等传统课程联系起来，再加入新近兴起的BIM应用技术。为土木学科的专业课打下坚实的理论和应用技能基础。

1985年毕业与原南京建筑工程学院（现为南京工业大学）工业与民用建筑专业。现为南京工业大学土木工程学院教授，中国图学会制图技术专业委员会委员，江苏省图学会常务理事。南京工业大学BIM教学协同创新中心主任、南京工业大学土木工程学院图学中心主任。2009年到2016年先后在中国建筑工业出版社、水利水电出版社、知识产权出版社、东南大学出版社出版（或即将出版）过《画法几何》及习题集、《土木工程制图》及习题集、“AutoCAD建筑工程制图”、“画法几何及土木工程制图”及习题集、“画法几何（电子出版物）”、“土木工程制图（电子出版物）”、“BIM技术基础”等教材。同时其配套的课件在住建部建教协会、教育中心等部门举办的全国性课件大赛上屡次获得过一等奖、二等奖等教学奖项。从毕业至今，一直从事土木工程图学、房屋建筑学、计算机绘图、计算机图形学、建筑CAD等课程的教学工作。现主要承担我校的图学教育现代化改革工作。

第1章制图基础

1.1制图的基础知识

1.1.1常用术语

1.1.2图纸幅面及格式

1.1.3图线

1.1.4字体

1.1.5比例

1.1.6建筑材料图例

1.1.7尺寸标注

1.2绘图工具与软件

1.2.1绘图工具

1.2.2绘图软件

1.3平面绘图

1.3.1尺规作图

1.3.2尺规绘图的步骤和方法

1.3.3CAD平面作图基础

1.3.4图层与线型

1.3.5二维图形绘制与编辑方法

1.4三维绘图基础

1.4.1Revit中的基本概念

1.4.2图元选择与过滤

1.4.3基础编辑功能

复习思考题

第2章投影与视口

2.1投影

2.1.1投影的基本特性

2.1.2三面投影体系

2.1.3投影关系

2.1.4点的投影图

2.1.5线的投影图

2.1.6面的投影图

2.1.7各种位置平面

2.1.8平面内的点和线

2.2投影变换

2.2.1概述

2.2.2换面法

2.2.3换面法解题举例

2.3立体

2.3.1平面立体的投影特性

2.3.2曲面立体的投影特性

2.3.3平面立体表面上的点和线

2.3.4曲面立体表面上的点和线

2.3.5立体表面的展开

2.3.6螺旋面和螺旋楼梯

2.4轴测图与视口关系

2.4.1轴测投影的基本知识

2.4.2正等测图

2.4.3斜二测图

2.4.4Revit中的3D视图

2.5标高投影与场地建模

2.5.1点和直线的标高投影

2.5.2平面和平面立体的标高投影

2.5.3曲面和曲面立体的标高投影

2.5.4场地建模

复习思考题

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土木工程图学与BIM

第3章组合体投影与建模

3.1组合体基本概念

3.1.1BIM软件建模方法

3.1.2基本几何体模型创建

3.1.3基本几何体的投影

3.1.4柱类形体投影的生成

3.1.5锥类形体投影的生成

3.1.6台类形体投影的生成

3.1.7球类形体投影的生成

3.2组合体的布尔运算

3.2.1叠加

3.2.2切割

3.2.3相交

3.2.4概念体量

3.3组合体投影图的尺寸标注

3.3.1基本几何体的尺寸

3.3.2组合体的尺寸

3.3.3组合体投影图的读法

复习思考题

第4章图样画法

4.1概述

4.2视图

4.3基本视图

4.3.1基本视图的图示特点

4.3.2基本视图的选择与配置

4.4辅助视图

4.4.1斜视图

4.4.2局部视图

4.4.3镜像视图

4.5视图选择

4.5.1工程形体的安放位置

4.5.2正立面图的选择

4.5.3视图数量的选择

4.6剖面图与断面图

4.6.1剖面图与断面图的形成及有关概念

4.6.2剖面图分类

4.6.3断面图分类

4.6.4剖面图、断面图的尺寸标注

4.7构件库

4.7.1族概述

4.7.2可载入族制作流程及技巧分析

4.7.3载入族、编辑族、保存族

4.8注释与图例

4.8.1尺寸标注

4.8.2文字与符号注释

4.8.3对象样式、填充样式设置

4.9布局和打印

4.9.1创建图纸与布图

4.9.2打印输出

复习思考题

第5章房屋建筑信息建模与施工图

5.1房屋工程的基本知识

5.1.1房屋建筑的设计程序

5.1.2房屋的分类与组成

5.1.3房屋工程图的分类

5.1.4绘制房屋工程图的有关规定

5.2建筑施工图

5.3轴网、标高和参照平面

5.3.1创建标高

5.3.2创建轴网

5.3.3参照平面

5.4建筑柱与结构柱布置

5.4.1创建建筑柱

5.4.2创建结构柱

5.5墙体布置与编辑

5.5.1创建墙体

5.5.2斜墙及异形墙

5.5.3墙饰条和分隔条

5.6幕墙

5.6.1创建幕墙

5.6.2幕墙系统

5.7门窗布置

5.8楼板

5.8.1创建楼板

5.8.2创建斜楼板

5.8.3楼板边缘

5.9屋顶

5.9.1迹线屋顶

5.9.2拉伸屋顶

5.9.3面屋顶

5.9.4玻璃斜窗

5.9.5屋顶封檐带和檐沟

5.10楼梯布置与编辑

5.10.1按草图绘制楼梯

5.10.2按构件创建楼梯

5.11坡道

5.12阳台与栏杆扶手

5.12.1阳台栏杆扶手

5.12.2编辑栏杆扶手

5.13室内外常用构件及其他

5.13.1台阶、散水、女儿墙

5.13.2卫浴装置、家具、照明、电梯、雨篷等

5.13.3模型组

5.14建筑平面图

5.14.1建筑总平面图

5.14.2建筑平面图

5.14.3楼层平面视图设计

5.15建筑立面图

5.15.1建筑立面的特点和要求

5.15.2立面视图设计

5.15.3创建立面视图

5.16建筑剖面图

5.16.1建筑剖面图的特点及要求

5.16.2剖面视图设计

5.17建筑详图

5.18三维视图

5.19明细表

5.19.1明细表种类

5.19.2构件明细表

5.20视图管理

5.20.1项目浏览器视图组织结构

5.20.2视图命名和排序

复习思考题

附录某办公楼建筑施工图