BIM技术在古建筑中的应用研究
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。
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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）
图1.CAD立面图
图2.revit初步模型雪诗
建立屋脊、瓦片模型：通过“自适应常规模型”、“内建常规模型”等模型的参数调整，先后得出两组满足设计要求的方案，并进行方案比较选择（图3.方案1，图4.方案2）。因此对于曲面异性构造的房顶，本项目的歇山顶运用BIM的建模可以实现参数化控制调节。
中国作家图3.方案1
图4.方案2
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）。
图5.最终方案
3运用BIM 笔记本连接无线路由技术模型，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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图6.古建筑夯建主体模型
图7.模型力学分析
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图8.地震荷载关键点位移图
图9.整体受力分析图
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。