陈祥 金坚强 王信信
衢州学院建筑工程学院 324000
摘要：中国古建筑拥有悠久的文化传统和丰富的文化底蕴，古代建筑是历史文化的实际载体，保护好古建筑就是保护了千年的历史文明之魂。近年来，人们对古建筑的保护越来越重视，国内BIM技术逐步推广，本文主要通过举例几种BIM软件在古建筑中的的实际应用，探讨了BIM技术对于古建筑保护发展的运用现状和意义。
关键词：古建筑 BIM技术 模型 可视化
1引言
建筑信息建模(BIM)是一个从规划、设计、施工到管理各阶段统一协调的过程，是把使用标准的理念转换成相应数据的操作软件。BIM技术现如今已经被广泛运用到建筑工程的各个阶段，在实现建筑全周期的运用和管理，提升工程质量，降低工程成本，规避风险，缩短工程周期，提高管理效率等方面体现出了极大优势。运用BIM将古建筑建模，并进行计算分析，可以有效地对古建筑进行修复和管理。
2基于BIM技术模型的仿古建筑设计
在古建筑的构件方面研究发现，即使是最简单的古建筑其中也包括各种各样的结构构件，而且每一座建筑的整体和部分都不是相同的。但是造型尺寸的多元化并不是没有规律可循，通过对其进行定量分析发现，中国的古建筑构件又可以遵循一定的尺寸标准,如宋代的材分制，清代的斗口制，所以我们可以对古建筑的结构构件进行量化的分析与模型的建立。因为古建筑结构有可以建模的优势特点，在BIM软件的模型帮助下，可以把古建筑的各种部件分门别类地整理，并建立与之对应的“族”文件。Revit族就是某个图元种类的分类，是根据参数集的一致、运用上的相同和图形表达的类似而对图元进行的分类。一个族内不同的图元的一部分或者全部的内容不一定有相同的值，但是其属性的设置是一样的。在使用Autodesk revit进行规划时，如果已有许多的族文件，这对于工作的完成帮助是极大的，设计人员工作会变得更有效率。因此设计人员不用再另外花时间去编制族文件并写入参数，而是可以直接打开对应的族文件，就可以直接应用在工程当中。使用revit族文件，可以让设计人员更好地进行专业工作，而不必进行繁琐的处理工作。比如从事室内装修的人员，并不需要把很多时间用在到内部的三维建模中，而是通过直接导入Revit族中大量的室内装修家具族库，从而可以专注在设计本身。建筑设计人员，也是只需要修改几个信息，而不必再去建立新的模型。运用“族”文件不但可以展示部件原有的几何形状大小，还可以在模型中写入其他相关的信息，如时间信息、装饰内容和历来的修理记录等信息。同时，“族”文件其实可以看成同一种类的建筑部件，在设置一致的形状和位置信息后，就可以快速地完成模型建立，从而减少反复的建模工作。在建模软件里可以直接看出相建筑立体形态和位置信息，使设计的效果直观展示，建筑效果更加明显，易于计算，大大减小了设计人员的工作繁琐程度。
某仿古建筑房屋屋顶为歇山顶，属于曲面异形构造。所以以往的的二维制图软件不能展示设计、施工的要求，而通过BIM的相关软件可以对其进行建模，并添加参数进行模型控制。
根据设计师提供的初步设计草图（图1），利用Revit软件进行框架设计成型。（图2）
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依照以上参数的设置结果得出其屋瓦嵌入板数量较多，造成造价成本过高、安装难度较大的问题，所以可以排除方案1，并对方案2的参数进行二次调整，形成最终方案（图5.最终方案）。
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3运用BIM 技术模型，进行力学分析计算
将模型载入Robot structural analysis软件中，确定本模型的尺寸、约束条件及建筑荷载，进行有限元分格，开始进行力学分析。古建筑的夯筑方法及工艺和夯土的特殊构造决定了施工的连续性，各层之间又采取了相应的构造措施，上下之间的连接性较好，所以古建筑可以具有较好的整体性，因此可以将整个古建筑视为一个整体，建立整体的模型进行计算分析。为了简化计算，分析过程中假定古建筑材料为均匀、单一的材料。不考虑因夯土施工技术造成的各处材料密实度等差异，同时也不考虑年代久远，外部墙体风化造成的内外部材料性能发生的变化。最终通过软件计算，得出力学分析、整体受力分析图等。
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4建立装修的可视化模型
BIM技术改变了传统的按照预定流程进行的施工项目顺序，使各项目环节可以穿插进行而不影响结果状态。因为原先的建筑部件模型已经被归类完毕，如墙面，地板，吊顶装饰，装饰空间的设计就是在原本的模型上添加新的图元或者装饰内容，这样就可以非常便利地得出完成装饰所需要的工程物料和时间，也可以快速建立模拟施工的动画，对施工进度进行管理控制。BIM技术最有特点的部分之一就是MEP机电模型的制作和改变。BIM技术将传统繁杂的平面化图纸转化成立体化的模型，对其进行碰撞测试。碰撞测试包含硬碰撞和软碰撞。硬碰撞就是物体直接的碰撞，软碰撞即是考虑施工的进度条件及放置家具的位置关系的影响。总的来说，BIM技术可以让不同领域，不同专业之间实现相互合作，在MEP机电模型中结合成一个整体就可以减少实际风险，提高工程施工效率，减少资源浪费。
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5 BIM技术的虚拟施工管理运用
在工程项目的实施前期运用到的BIM技术是虚拟施工管理。虚拟施工，是现实的施工进程在计算机模拟中的体现。它采用VR技术和仿真结构技术等，在强大的计算机处理下可以做到合作工作。通过BIM技术建立的工程整体模型和项目进程模型，可以做到和工程预定方案的即时交互，通过虚拟与现实的对照，可以对原有的计划加以改进。在对施工过程的模拟中，可以提前预知施工所会遇到的困难，能够做到提前预防，及时避免，同时也优化资源的分配，减小施工成本，增强项目的安全保障能力。在工程项目中应用虚拟施工技术将会是一个规模庞大而系统的工程。包括了制作建筑部件的立体化模型、创建虚拟施工条件、设置部件的安装先后顺序、管线路施工的碰撞假设及选择最优方案等各种步骤，并且在这个系统内有不同专业的支持，如水电、结构、施工、供暖等，不同专业人员之间要做到紧密接触，信息在人员之间流通共享。
虚拟施工管理其自身是不需要工程的资源支持，但又可以提前预知项目的结果好坏，及时避免风险，能够有效降低项目的施工成本。基于BIM技术虚拟施工不仅可以监测和对比施工方案，还可以改进施工方案，通过4D施工模拟，可以使材料设备进场，施工材料分配等项目的安排更加经济有序，从而提高了对施工进度和施工技术的要求。尤其是建筑主要部分的施工，更加需要进行动态的模拟，制作相关动画，对不同的方案进行比较选择，判断施工的进度是否达标，施工要求是否满足预期，并及时调整实际施工方案以更好地达到预期目标。
在建筑构件的制作与安装方面，通过BIM模型中构件的参数设置，可根据BIM模型的参数直接生成构件的加工图纸，生成的模型不但可以直接展示出原有图纸的平面关系，还可以将部件的立体形状充分展示，这样的模型可以整合各种部件的平面关系，能够与生产工厂直接进行信息对接，使构件生产更快速地满足项目要求。
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6结语
目前，随着BIM技术在建筑工程领域的使用越来越广泛，社会保护古建筑的意识越来越强烈，利用好高效的BIM技术是现代化的发展趋势，更加需要将现代化的信息技术手段和古建筑相结合，建立起三维的模型，修复古建筑，对古建筑进行动态的运行维护监测，做到保护和发展好古建筑。
参考文献：[1] 成丽媛. BIM技术在古建筑中的应用探讨[J]. 砖瓦,2021(6):78-79. DOI:10.3969/j.issn.1001-6945.2021.06.037.
[2] 王静民,刘祥宏,王凯,等. 基于BIM的古建筑DNA基因保护技术在加固修缮中的应用与实践——以杭州灵隐寺为例[J]. 城市建筑,2016(12):224. DOI:10.3969/j.issn.1673-0232.2016.12.207.
[3] 张嘉航,林阅春,李永红. 关于BIM技术在中国传统建筑设计中的一些研究——以富阳天钟山项目为例[J]. 建筑设计管理,2020,37(2):73-78. DOI:10.3969/j.issn.1673-1093.2020.02.017.
[4] 杨其锦,赵腾飞. 浅析新技术在古建筑保护中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2018(5):852. DOI:10.3969/j.issn.2095-6630.2018.05.790.
第一作者简介姓名：陈祥，出生年份：2001年1月，性别：男，民族：汉，籍贯：浙江省湖州市，学历（学位）：大三本科在读，研究方向：工程管理
第二作者简介姓名：金坚强，出生年份：1981年12月18日，性别：男，民族：汉，籍贯：浙江省上虞市，学历（学位）：硕士（本科）
职称：副教授，职务：无，研究方向：BIM技术与施工管理，现就职单位：衢州学院建筑工程学院
第三作者简介：姓名：王信信，出生年份：2000年4月14日性别：男，民族：汉，籍贯：浙江省天台县，学历（学位）：大三本科在读，职称：无，职务：无，研究方向：
基金项目 古建筑木结构榫卯连接技术研究(项目编号:202011488 004);
2020 年国家级大学生创新创业训练项目