BIM技術(shù)在古建筑中的應(yīng)用研究摘要：中國古建筑擁有悠久的文化傳統(tǒng)和豐富的文化底蘊(yùn)，古代建筑是歷史文化的實(shí)際載體，保護(hù)好古建筑就是保護(hù)了千年的歷史文明之魂。近年來，人們對古建筑的保護(hù)越來越重視，國內(nèi)BIM技術(shù)逐步推廣，本文主要通過舉例幾種BIM軟件在古建筑中的的實(shí)際應(yīng)用，探討了BIM技術(shù)對于古建筑保護(hù)發(fā)展的運(yùn)用現(xiàn)狀和意義。關(guān)鍵詞：古建筑BIM技術(shù)模型可視化1引言建筑信息建模(BIM)是一個(gè)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到管理各階段統(tǒng)一協(xié)調(diào)的過程，是把使用標(biāo)準(zhǔn)的理念轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)據(jù)的操作軟件。BIM技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到建筑工程的各個(gè)階段，在實(shí)現(xiàn)建筑全周期的運(yùn)用和管理，提升工程質(zhì)量降低工程成本，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，縮短工程周期，提高管理效率等方面體現(xiàn)出了極大優(yōu)勢。運(yùn)用BIM將古建筑建模，并進(jìn)行計(jì)算分析，可以有效地對古建筑進(jìn)行修復(fù)和管理。2基于BIM技術(shù)模型的仿古建筑設(shè)計(jì)在古建筑的構(gòu)件方面研究發(fā)現(xiàn)，即使是最簡單的古建筑其中也包括各種各樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而且每一座建筑的整體和部分都不是相同的。但是造型尺寸的多元化并不是沒有規(guī)律可循，通過對其進(jìn)行定量分析發(fā)現(xiàn)，中國的古建筑構(gòu)件又可以遵循一定的尺寸標(biāo)準(zhǔn),如宋代的材分制，清代的斗口制，所以我們可以對古建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行量化的分析與模型的建立。因?yàn)楣沤ㄖY(jié)構(gòu)有可以建模的優(yōu)勢特點(diǎn)，在BIM軟件的模型幫助下，可以把古建筑的各種部件分門別類地整理，并建立與之對應(yīng)的“族”文件。Revit族就是某個(gè)圖元種類的分類，是根據(jù)參數(shù)集的一致、運(yùn)用上的相同和圖形表達(dá)的類似而對圖元進(jìn)行的分類。一個(gè)族內(nèi)不同的圖元的一部分或者全部的內(nèi)容不一定有相同的值，但是其屬性的設(shè)置是一樣的。在使用Autodeskrevit進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，如果已有許多的族文件，這對于工作的完成幫助是極大的，設(shè)計(jì)人員工作會變得更有效率。因此設(shè)計(jì)人員不用再另外花時(shí)間去編制族文件并寫入?yún)?shù)，而是可以直接打開對應(yīng)的族文件，就可以直接應(yīng)用在工程當(dāng)中。使用revit族文件，可以讓設(shè)計(jì)人員更好地進(jìn)行專業(yè)工作，而不必進(jìn)行繁瑣的處理工作。比如從事室內(nèi)裝修的人員，并不需要把很多時(shí)間用在到內(nèi)部的三維建模中，而是通過直接導(dǎo)入Revit族中大量的室內(nèi)裝修家具族庫，從而可以專注在設(shè)計(jì)本身。建筑設(shè)計(jì)人員，也是只需要修改幾個(gè)信息，而不必再去建立新的模型。運(yùn)用“族”文件不但可以展示部件原有的幾何形狀大小，還可以在模型中寫入其他相關(guān)的信息，如時(shí)間信息、裝飾內(nèi)容和歷來的修理記錄等信息。同時(shí)，“族”文件其實(shí)可以看成同一種類的建筑部件，在設(shè)置一致的形狀和位置信息后，就可以快速地完成模型建立，從而減少反復(fù)的建模工作。在建模軟件里可以直接看出相建筑立體形態(tài)和位置信息，使設(shè)計(jì)的效果直觀展示，建筑效果更加明顯，易于計(jì)算，大大減小了設(shè)計(jì)人員的工作繁瑣程度。某仿古建筑房屋屋頂為歇山頂，屬于曲面異形構(gòu)造。所以以往的的二維制圖軟件不能展示設(shè)計(jì)、施工的要求，而通過BIM的相關(guān)軟件可以對其進(jìn)行建模，并添加參數(shù)進(jìn)行模型控制。根據(jù)設(shè)計(jì)師提供的初步設(shè)計(jì)草圖（圖1），利用Revit軟件進(jìn)行框架設(shè)計(jì)成型。（圖2）圖1.CAD立面圖

圖2.revit初步模型建立屋脊、瓦片模型：通過“自適應(yīng)常規(guī)模型”、“內(nèi)建常規(guī)模型”等模型的參數(shù)調(diào)整，先后得出兩組滿足設(shè)計(jì)要求的方案，并進(jìn)行方案比較選擇（圖3.方案1,圖4.方案2）。因此對于曲面異性構(gòu)造的房頂，本項(xiàng)目的歇山頂運(yùn)用BIM的建?？梢詫?shí)現(xiàn)參數(shù)化控制調(diào)節(jié)。圖3.方案1圖4.方案2依照以上參數(shù)的設(shè)置結(jié)果得出其屋瓦嵌入板數(shù)量較多，造成造價(jià)成本過高、安裝難度較大的問題，所以可以排除方案1，并對方案2的參數(shù)進(jìn)行二次調(diào)整，形成最終方案（圖5.最終方案）。

圖5.最終方案3運(yùn)用BIM技術(shù)模型，進(jìn)行力學(xué)分析計(jì)算將模型載入Robotstrueturalanalysis軟件中，確定本模型的尺寸、約束條件及建筑荷載，進(jìn)行有限元分格，開始進(jìn)行力學(xué)分析。古建筑的夯筑方法及工藝和夯土的特殊構(gòu)造決定了施工的連續(xù)性，各層之間又采取了相應(yīng)的構(gòu)造措施，上下之間的連接性較好，所以古建筑可以具有較好的整體性，因此可以將整個(gè)古建筑視為一個(gè)整體，建立整體的模型進(jìn)行計(jì)算分析。為了簡化計(jì)算，分析過程中假定古建筑材料為均勻、單一的材料。不考慮因夯土施工技術(shù)造成的各處材料密實(shí)度等差異，同時(shí)也不考慮年代久遠(yuǎn)，外部墻體風(fēng)化造成的內(nèi)外部材料性能發(fā)生的變化。最終通過軟件計(jì)算，得出力學(xué)分析、整體受力分析圖等。圖6.古建筑夯建主體模型

圖7.模型力學(xué)分析圖8.地震荷載關(guān)鍵點(diǎn)位移圖圖9.整體受力分析圖4建立裝修的可視化模型BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)的按照預(yù)定流程進(jìn)行的施工項(xiàng)目順序，使各項(xiàng)目環(huán)節(jié)可以穿插進(jìn)行而不影響結(jié)果狀態(tài)。因?yàn)樵鹊慕ㄖ考Ｐ鸵呀?jīng)被歸類完畢，如墻面，地板，吊頂裝飾，裝飾空間的設(shè)計(jì)就是在原本的模型上添加新的圖元或者裝飾內(nèi)容，這樣就可以非常便利地得出完成裝飾所需要的工程物料和時(shí)間，也可以快速建立模擬施工的動(dòng)畫，對施工進(jìn)度進(jìn)行管理控制。BIM技術(shù)最有特點(diǎn)的部分之一就是MEP機(jī)電模型的制作和改變。BIM技術(shù)將傳統(tǒng)繁雜的平面化圖紙轉(zhuǎn)化成

立體化的模型，對其進(jìn)行碰撞測試。碰撞測試包含硬碰撞和軟碰撞。硬碰撞就是物體直接的碰撞，軟碰撞即是考慮施工的進(jìn)度條件及放置家具的位置關(guān)系的影響總的來說，BIM技術(shù)可以讓不同領(lǐng)域，不同專業(yè)之間實(shí)現(xiàn)相互合作，在MEP機(jī)電模型中結(jié)合成一個(gè)整體就可以減少實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)，提高工程施工效率，減少資源浪費(fèi)圖9.毛坯與精裝MEP對比圖圖10.模型效果圖5BIM技術(shù)的虛擬施工管理運(yùn)用在工程項(xiàng)目的實(shí)施前期運(yùn)用到的BIM技術(shù)是虛擬施工管理。虛擬施工，是現(xiàn)實(shí)的施工進(jìn)程在計(jì)算機(jī)模擬中的體現(xiàn)。它采用VR技術(shù)和仿真結(jié)構(gòu)技術(shù)等，在強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理下可以做到合作工作。通過BIM技術(shù)建立的工程整體模型和項(xiàng)目進(jìn)程模型，可以做到和工程預(yù)定方案的即時(shí)交互，通過虛擬與現(xiàn)實(shí)的對照，可以對原有的計(jì)劃加以改進(jìn)。在對施工過程的模擬中，可以提前預(yù)知施工所會遇到的困難，能夠做到提前預(yù)防，及時(shí)避免，同時(shí)也優(yōu)化資源的分配，減小施工成本，增強(qiáng)項(xiàng)目的安全保障能力。在工程項(xiàng)目中應(yīng)用虛擬施工技術(shù)將會是一個(gè)規(guī)模龐大而系統(tǒng)的工程。包括了制作建筑部件的立體化模型、創(chuàng)建虛擬施工條件、設(shè)置部件的安裝先后順序、管線路施工的碰撞假設(shè)及選擇最優(yōu)方案等各種步驟，并且在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)有不同專業(yè)的支持，如水電、結(jié)構(gòu)、施工、供暖等，不同專業(yè)人員之間要做到緊密接觸，信息在人員之間流通共享。虛擬施工管理其自身是不需要工程的資源支持，但又可以提前預(yù)知項(xiàng)目的結(jié)果好壞，及時(shí)避免風(fēng)險(xiǎn)，能夠有效降低項(xiàng)目的施工成本。基于BIM技術(shù)虛擬施工不僅可以監(jiān)測和對比施工方案，還可以改進(jìn)施工方案，通過4D施工模擬，可以使材料設(shè)備進(jìn)場，施工材料分配等項(xiàng)目的安排更加經(jīng)濟(jì)有序，從而提高了對施工進(jìn)度和施工技術(shù)的要求。尤其是建筑主要部分的施工，更加需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬制作相關(guān)動(dòng)畫，對不同的方案進(jìn)行比較選擇，判斷施工的進(jìn)度是否達(dá)標(biāo)，施工要求是否滿足預(yù)期，并及時(shí)調(diào)整實(shí)際施工方案以更好地達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在建筑構(gòu)件的制作與安裝方面，通過BIM模型中構(gòu)件的參數(shù)設(shè)置，可根據(jù)BIM模型的參數(shù)直接生成構(gòu)件的加工圖紙，生成的模型不但可以直接展示出原有圖紙的平面關(guān)系，還可以將部件的立體形狀充分展示，這樣的模型可以整合各種部件的平面關(guān)系，能夠與生產(chǎn)工廠直接進(jìn)行信息對接，使構(gòu)件生產(chǎn)更快速地滿足項(xiàng)目要求。圖11.模型構(gòu)件組裝圖6結(jié)語目前，隨著BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的使用越來越廣泛，社會保護(hù)古建筑的意識越來越強(qiáng)烈，利用好高效的BIM技術(shù)是現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，更加需要將現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段和古建筑相結(jié)合，建立起三維的模型，修復(fù)古建筑，對古建筑進(jìn)行動(dòng)態(tài)的運(yùn)行維護(hù)監(jiān)測，做到保護(hù)和發(fā)展好古建筑。參考文獻(xiàn)：［1］成麗媛.BIM技術(shù)在古建筑中的應(yīng)用探討［J］.磚瓦,2021(6):78-79.DOI:10.3969/j.issn.1001-6945.2021.06.037.［2］王靜民，劉祥宏，王凱，等.基于BIM的古建筑DNA基因保護(hù)技術(shù)在加固修繕中的應(yīng)用與實(shí)踐——以杭州靈隱寺為例［J］.城市建筑,2016(12):224.DOI:10.3969/j.issn.1673-0232.2016.12.207.［3］張嘉航，林閱春，李永紅.關(guān)于BIM技術(shù)在中國傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中的一些研究——以富陽天鐘山項(xiàng)目為例［J］.建筑設(shè)計(jì)管理,2020,37(2):73-78.DOI:10.3969/j.issn.1673-1093.2020.02.017.［4］楊其錦，趙騰飛.淺析新技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018(5):852.DOI:10.3969/j.issn.2095-6630.2018.05.790.第一作者簡介姓名：陳祥，出生年份：2001年1月，性別：男，民族：漢，籍貫：浙江省湖州市，學(xué)歷(學(xué)位)：大三本科在讀，研究方向：工程管理第二作者簡介姓名：金堅(jiān)強(qiáng)，出生年份：1981年12月18日，性別：男，民族：漢，籍貫：浙江省上