成麗媛（威海職業(yè)學(xué)院，山東 威海 264200）

所謂BIM，Building Information Modeling，建筑信息模型的簡稱，是指在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并依此設(shè)計、施工、運營的過程和結(jié)果的總稱，簡稱模型。[1]BIM一詞發(fā)明于美國，進入中國后，隨著國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)不再是狹義的模型和建模技術(shù)，而是一種新的理念及其相關(guān)的理論、方法、技術(shù)、平臺和軟件等。業(yè)內(nèi)人士稱BIM技術(shù)是建筑領(lǐng)域繼CAD應(yīng)用的第二次革命，隨著我國BIM標(biāo)準(zhǔn)的出臺，工程項目BIM技術(shù)應(yīng)用也會越來越規(guī)范化。BIM技術(shù)強調(diào)的是工程（包括建筑、交通、水利、民航等各類工程）全生命周信息的收集和可持續(xù)性的運用，靜態(tài)和動態(tài)信息的及時掌握，3D視覺化的呈現(xiàn)，跨專業(yè)、跨階段的協(xié)同作業(yè)，幾何與非幾何交互的整合，微觀與宏觀空間交互的整合等[2]。

BIM技術(shù)目前已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于建筑工程的各個領(lǐng)域，逐漸在實現(xiàn)建筑生命全周期的BIM技術(shù)應(yīng)用和管理，為提高工程品質(zhì)，降低錯誤和變更成本，縮短工期，協(xié)同管理方面提供了很大的助力。

目前，BIM技術(shù)大量應(yīng)用于現(xiàn)代建筑的建造過程，如何在國內(nèi)數(shù)量可觀的古建筑和仿古建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)成為建筑行業(yè)越來越關(guān)心的問題。筆者就此問題進行了如下探討。

1 基于BIM技術(shù)的古建筑的修繕與管理

中國歷史源遠流長，中國古建筑以木結(jié)構(gòu)為主體，以土、木、石磚瓦為主要的建筑材料，以榫卯為主要的結(jié)合方法，以模數(shù)為尺度設(shè)計加工生產(chǎn)，幾千年來，中國建筑逐漸形成了自己獨特的風(fēng)格體系。[3]很多古建筑建設(shè)年代久遠，大部分古建筑資料缺失，梁思成先生和林徽因女士曾經(jīng)現(xiàn)場勘踏，手繪了一部分古建筑，例如《圖像中國建筑史手繪圖》，這些珍貴的資料相對于承載五千年文明的古建筑的數(shù)量實在是太少，那沒有資料留存下來的古建筑應(yīng)該怎么去維修、加固，達到修舊如舊呢？筆者認(rèn)為可采用現(xiàn)行的三維激光掃描技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，在國內(nèi)越來越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量密集的點的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。該技術(shù)在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、法律證據(jù)收集、災(zāi)害評估、船舶設(shè)計、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索[4]。例如在舊城區(qū)改造過程中，做管線拆遷和避讓時就用到了三維激光掃描技術(shù)，能較為準(zhǔn)確地探測到地下管線的位置、管徑和數(shù)量，為拆遷改造造成了極大的便利。

在古建筑的模型還原過程中，先掃描現(xiàn)有古建筑，再基于點云模型逆向建模，最大程度將現(xiàn)有古建筑還原成為仿真模型，在兼容化的模型格式中，進行數(shù)據(jù)的錄入和修改，確保后期維護保養(yǎng)，不僅不會盲目改變古建筑的現(xiàn)狀，還能使現(xiàn)狀資料永久保存。另外，在模型上模擬方案和模擬修復(fù)后效果這種可反復(fù)修改的特性也便于方案的斟酌、討論和最后版本的確定。比如上海市芳甸路的改造便是運用了這項技術(shù)，最大限度地保留了城市的韻味和賦予了新的活力。

值得注意是，任何掃描和還原技術(shù)都不是百分之百的準(zhǔn)確，模型還原者需要有一定的古建筑知識，并能和現(xiàn)場實踐相結(jié)合，在模型還原的過程中進行補充完善，才可以比較完美地再現(xiàn)古建筑的原貌。這期間就可能要用到放線機器人等其他現(xiàn)代測量儀器，對一定特殊的部位進行二次測量，輔以人工補充。因此，三維掃描技術(shù)用于古建筑，目前還屬于探索和不完善的階段，鑒于機器本身對古建筑的名詞和數(shù)據(jù)“缺失”，人工干預(yù)的作用會比較大，因此，獲取單個古建筑的數(shù)據(jù)時間也會偏長，隨著技術(shù)的發(fā)展和升級，古建筑對于掃描儀來說，識別度也會越來越高。

2 基于BIM技術(shù)的仿古建筑的設(shè)計和施工

仿古建筑的設(shè)計和施工，在當(dāng)前建筑工程的數(shù)量中也占到了相當(dāng)?shù)谋壤?，仿古建筑也因為所依?jù)的時代不同，地域不用，呈現(xiàn)出了不同的風(fēng)格和內(nèi)涵，比如仿宋建筑、仿唐建筑、仿明清建筑、徽派建筑、閩南建筑等。各自對建筑形體、規(guī)制、構(gòu)件有不用的要求，怎樣在設(shè)計過程中，快速調(diào)用不用時代和區(qū)域的建筑元素進行創(chuàng)作和組合，也成為古建筑設(shè)計和施工者所關(guān)注的問題。筆者在設(shè)計過程中采用的方法是，用現(xiàn)形的BIM建模軟件，比如Revit,Archcad等，將各種建筑的元素建成族樣板文件。

這里有必要補充一下關(guān)于族的相關(guān)知識，它是建模軟件Re?vit的專業(yè)術(shù)語。Revit中基本圖形叫作圖元，按照類別、族、類型的次第來對圖元進行分類。所有的圖元都是由族來創(chuàng)建的，可以說族是Revit的設(shè)計基礎(chǔ)，族中包括許多可以調(diào)節(jié)的參數(shù)，用來控制圖元的尺寸、材質(zhì)、位置等信息。比如，在Revit中，柱是區(qū)別于梁、板的一個類別，而柱中又分圓柱和方柱，這個就是柱族，圓柱又分為直徑400、直徑500等等的尺寸，那個有尺寸的圓柱就是柱的類型。依據(jù)這樣的原則，比如斗拱、雀替、飛檐翹角等根據(jù)年代不用，分別建成不同尺寸、不同材質(zhì)、不同年代的類型，作為族樣板文件在不同年代的仿古建筑中調(diào)用。

再將建筑形體，比如金鉤滴水、舉架等建成體量樣板文件。體量模型是Revit中快速創(chuàng)建曲面的一種方式，像一些比較特殊的屋頂、墻體和幕墻等，都需要用到體量，同時，一些有難度的重復(fù)性復(fù)雜的構(gòu)件也會用到體量，比如說嵌板單元、墻面裝飾、裝飾性構(gòu)件等等，總而言之，用簡單的方法無法創(chuàng)建出的模型就需要用到體量來繪制。

古建筑中的體量模型創(chuàng)建好后，以年代部位名稱來命名，作為自建體量文件載入項目中，這樣可以快速無誤地設(shè)計出不同時代的仿古建筑，如圖1所示。

圖1 運用BIM軟件創(chuàng)建古建筑族庫

不僅如此，建好的BIM建筑模型還能導(dǎo)出為相應(yīng)的格式，進行結(jié)構(gòu)專業(yè)和機電專業(yè)的模型完善和計算，就是在正向設(shè)計中所謂的“條件圖”，這樣的專業(yè)協(xié)同在運用BIM技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，任何一個專業(yè)的修改，不用特意通知，其他專業(yè)就會第一時間得到更改后的模型，我們也叫模型聯(lián)動。這種協(xié)同保證了最后設(shè)計成果的完整性和一致性。

設(shè)計完成的成果可以用CAD圖紙形式體現(xiàn)，作為施工圖紙使用，可以用三維動畫展示，作為復(fù)雜節(jié)點的技術(shù)交底，也可以用EXCEL導(dǎo)出各專業(yè)明細表。值得注意的是，模型和工程量之間幾乎是零誤差，只要是建模準(zhǔn)確，明細表就會準(zhǔn)確，這樣作為建設(shè)方掌握預(yù)算，施工方提報計劃都是重要的、準(zhǔn)確的依據(jù)，最后的決算結(jié)果也就是套用不同的清單和定額罷了。

3 基于BIM技術(shù)的古建筑的維護管理

無論是已有的還是新建的古建筑，維護和管理都是一個極大的難題，耗費的人力物力都非常大。維護人員需要不停的奔波在現(xiàn)場和資料之間。如果采用BIM技術(shù)，將竣工模型完善，在圖元屬性中鏈接相關(guān)的主材、輔材、油漆、磚瓦、數(shù)量、建成年份、有效期、供應(yīng)商、合同等等的信息，就可以實現(xiàn)無紙化的查看，如果能夠和第三方的平臺相連，開發(fā)相關(guān)程序，材料到期預(yù)警功能和保養(yǎng)提示功能就能輕松地實現(xiàn)，不僅能使古建筑各個部位在檢測和保護之下，及時得到保養(yǎng)維護，也大量降低了維護管理人員的成本。

4 結(jié)語

目前，古建筑的施工是一個難題，老一代的工匠慢慢地老去，無法再去現(xiàn)場施工，而中國古建筑種類繁多，風(fēng)格各異，新一代的能熟練施工古建筑的技術(shù)工人少之又少，古建技術(shù)的傳承，在施工領(lǐng)域是一個很大的問題。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大降低古建筑的施工難度，從而達到降低成本和提高效率的目的。