BIM在古建筑信息模型中的应用研究

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:何栋强
[导读] 摘要:古建筑属于我国优秀历史瑰宝,通过收集和整理古建筑资料文献,有助于保护和传承古建筑。
        杭州金星铜工程有限公司  浙江杭州  311100
        摘要:古建筑属于我国优秀历史瑰宝,通过收集和整理古建筑资料文献,有助于保护和传承古建筑。尽管文字图片对于古建筑保护的贡献较大,然而却未完善信息建立。随着BIM数的发展,能够有效存储和研究古建筑信息。此次研究主要是探讨分析BIM在古建筑信息模型中的应用,希望能够对相关人员起到参考性价值。
        关键词:BIM技术;古建筑;信息模型
        中国古建筑具备独特风格,在世界建筑史上具有重要地位。中国古建筑结构多为木质、砖石,该类骨架结构能够使门窗洞口不受约束,能够展现出建筑的适应性与灵活性。中国古建筑具备特殊文化魅力,在数字化发展过程中,BIM技术可以应用到古建筑保护与修缮中。在收集和整理信息资料后,通过BIM技术平台可以建立三维信息模型,以此实现信息数字化,还能够确保各项处理工艺的精细化。
        1、BIM技术与古建筑
        1.1BIM技术特点
        BIM技术属于建筑信息模型,模型基础主要为建筑项目的关联数据与信息,建立建筑三维模型,能够对建筑内部所有元素信息进行仿真化模拟。建筑项目的空间信息、几何信息、构建信息及成本信息都可以传导到BIM平台内,以此建立完整的数据库。建筑信息模型能够以静态或者动态方式存储建筑三维信息,能够按照不同时期,实时更新建筑状态。
        1.2古建筑特点
        古建筑存在复杂性特点,整体造型独特美观,具有多种形式,例如曲线和直线结合,以此创造出不同造型。相比于现代建筑,古建筑非常复杂和精致,建筑包含多层级建筑构件与装饰构件,属于高品质工艺品。然而,古建筑极易损毁,由于多数建筑结构为木质结构,尽管此种结构具备多种优势,但是木材质极易受到外部环境影响,遭受火灾、风化和腐蚀后,将会出现倾斜、破损和倒塌问题。此外由于人为因素和历史因素,多数优秀古建筑也被销毁,因此必须选择先进技术方法,有效保存和修缮古建筑,以此减少文化遗产损失。
        尽管古建筑的形态比较复杂,然而内在却具备清晰逻辑关系,并且流传了大量关于古建筑的文献资料。例如宋朝《营造法式》、明朝《园冶》、清朝《工程做法则例》等,都详细介绍了古建筑的形制,涉及到模数制理念。由于应用模数制,因此在古建筑建造时期,就可以划分不同分工,构件具备较强的通用性。此外,古建筑建造形式对于信息数字化转化提供有效途径。
        2、BIM技术在古建筑信息模型中的应用优势
        古建筑属于我国重要的历史文物,具备不可再生特点。在开展古建筑保护工作时,投入了大量的人力与物力。然而,古建筑的建造师多采用师徒制口口相传方式,再加上多数文献资料丢失,从而加大了古建筑研究与保护难度。我国一级保护的古建筑都包含大量的构件,且每一个构件都内含较多信息。
        传统信息记录方式主要是以图解方式,展现出古建筑的研究与记录成果,通过图片和文字方式描绘建筑物。对于部分具备重要历史价值的古建筑,研究人员会按照相应比例,加工制作实体模型进行研究。在数字化技术快速发展过程中,部分人员开始将古建筑信息数据传输到计算机系统中,以此建立三维数字模型。然而该类数字模型主要为材料数据和几何数据,参考价值不高。上述所应用的记录方式,能够有效保留古建筑信息数据,具备重要研究贡献。然而仅仅通过上述方式,无法将古建筑信息系统全部展现到一个平台上,且无法同步表达出不同建筑物具备的文化信息和属性,和建筑醍醐的交流沟通不足。
        通过应用BIM技术,可以选择Revit应用平台,以“族”概念契合古建筑的模数制形式和构件组合。将不同“族”作为相同的建筑构件,通过参数控制构件,同时可以制定多种类型信息的标签,加大不同构件的关联性,以此建立建筑信息模型,能够全面记录和管理古建筑的整体数据信息和局部数据信息。


        3、以A古建筑为例研究三维信息模型应用
        3.1模型建立的基本流程
        首先注重采集和汇总整理古建筑数信息,以此作为三维信息模型建造依据。在建造模型时,可以划分不同之类的构件,同时添加相关信息。在此次研究中,应用二维图纸、测绘图纸、现场调研照片,借助于BIM系统的Revit软件,将其作为操作平台,同时应用3DMax 三维建模软件、平面图像处理软件。在建造模型之前,应当全面分析和考虑模型常见与功能需求,分解目标古建筑,采用独立建模方式,之后针对不同种类构件进行分类建模,在制作贴图和渲染处理之后,添加相关数据信息。
        3.2A建筑特点分析
        A建筑屋面采用坡屋面方式,属于多功能性屋面形式。该建筑屋面的轮廓丰富,四角翘起向上,不仅可以展现出宫殿建筑的宏伟大气,还能够展现出攒尖建筑的俏丽,因此被广泛应用到寺庙和宫殿建筑中。A古建筑承重结构主要为柱子,例如瓜柱、梁枋和檩条,由柱身承受屋顶重量。在建立信息模型时,应当按照复杂建筑进行分段化建模,之后再进行组合组装。将A古建筑划分为斗拱、梁架、台基、屋顶和柱网五部分,针对上述部分分别建模。
        3.3建筑构件信息模型建立
        首先建立台基模型,建筑围护和柱下方部位为台基,包含须弥座与普通基座两种,构造组成上包含栏杆、台阶、台明。此次研究采用须弥座台基,踏跺采用垂带踏跺。
        古建筑承重部位主要为框架结构,一般采用层叠和层间加长方式。柱头上方为长梁。每相隔两层梁,设置短柱支撑,以此形成梁架。檩架位于邻近梁体的端部,梁层叠起,檩架与梁层形成骨架。按照上述逻辑关系,完成模型建立。柱网建模之后,需要将斗拱放置在柱头。斗拱模型包含柱头科和角科。
        A古建筑屋面与建筑上部构件的重量,都会传递到梁架承担。梁架按照不同形态、位置与作用,可以划分为单步梁、双步梁、三架梁、五架梁和七架梁。梁架组合在一起,能够共同承担建筑重量。桁、檩主要是放置在梁架梁头上,向上承受椽子重量,同时通过梁架,量屋顶荷载传递到下部。桁架在柱头上连接两柱枋,可以起到横向连接作用。屋面基层的底层构件为椽子,与瓦口、连檐、飞椽、望板共同形成屋面基层。之后注重建筑围护与细节处理。由此完成A古建筑的信息模型,可以按照不同类型,划分为不同文件,通过导出程序,可以将不同数据文件传输出来,同时导入到远程网络服务器中展示。
        4、结束语
        综上所述,此次研究主要分析古建筑的基本特点,以BIM技术处理古建筑修缮保护问题。在BIM技术支持下建立古建筑信息模型,能够随时录入和调取古建筑的信息,属于具备历史文化信息的模型,为后续古建筑研究与维护提供技术支持。
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