BIM技术在古建筑修复中的应用——以万载祠堂群修缮工程为例

梁伦鹏 华东交通大学理工学院

凌燕雯 华东交通大学理工学院

张 玲 南昌交通学院讲师

1 中国古建筑维护的现状

我国作为四大文明古国之一，拥有悠久的历史，遗留了大量风格各异的古建筑。这些古建筑既是研究历史的重要实物资料，又是文化传承的载体，具有极高的价值，比如现存的北京故宫、八达岭长城、洛阳白马寺、拉萨大昭寺等。但是由于受到气候变化、人为因素的影响，这些建筑都遭到不同程度的损坏，或者由于城市发展的需要和当时的技术不够完善不得已被迫拆除；或者因为时间的推移及地质条件的不断变化，逐渐淹没在历史长河里。

面对现有古建筑遭到严重破坏的现状，我国更加重视保护这些古建筑，并且积极采取各种保护措施。在进行古建筑保护的早期阶段，积极采用了各种数字建模技术，包括数字摄影测量法、数字地图、建筑工地实测制图、激光扫描测量和红外测量等。然而，这些数字技术在实际应用中，特别是在相关维护方面存在一定的局限性，只是通过简单的数字技术将古建筑物的相关信息应用在多媒体可视化中，缺少多维度的价值探索[1]。

随着数字技术的不断普及和应用，人们的数字化理念不断加强，全国各地区在古建筑保护工作中逐渐采用了多功能的数字化信息技术。通过激光扫描测绘等技术获取相关建筑信息，并将这些数据回传到文物管理部门。古建筑数据信息在短时间内快速增加，以至于相关部门在古建筑数据信息的管理过程中出现了很多问题，如古建筑信息回传时出现数据断层、数据包丢失等现象。这些问题使得古建筑数字信息在模型重现时出现偏差，最终导致相关文件无法使用。由于相关技术的限制，数字信息技术在早期古建筑修复领域的应用还处于基础的二维表达阶段，使用这些技术获得的古建筑信息成果大多用表格、图纸等方式进行表达，使得信息缺乏空间立体感，不能准确反映我国古建筑材料、空间及结构之间的逻辑关系，在实际修复应用中的效果不明显[2]。

2 古建筑修复存在的问题

2.1 保护意识薄弱

随着社会的快速发展，许多古建筑由于各种原因被迫拆除，像北京市的地安门、天津市的敕建大王庙以及开封市的二曾祠、玉皇阁等。近年来，虽然我国提高了对古建筑维护的重视程度，但是由于各方面的原因，公众对古建筑的保护意识依旧不强。最主要的原因有以下几点：第一，我国人口基数大，人们受教育程度不一，很多人缺乏古建筑保护意识；第二，文物保护部门宣传力度不足，大多以文件的形式发表在网络上，导致公众对古建筑维护现状缺乏一定的认知；第三，相应的古建筑管理部门缺乏管理意识，以南昌市的绳金塔为例，有关部门对它的保护仅仅只是在入口挂上禁止入内的标识，并没有真正意义上进行维护[3]。

2.2 古建筑维护方法不恰当

当前的古建筑维护和改造工作更多是关注古建筑的外观，对于古建筑的内部结构却不够重视。在装饰维护过程中，相关维护人员只会根据原来的古建筑外部造型，采用大量相似度较高的现代工艺材料进行装饰维护，忽视原先结构上的问题。有时甚至会出现因为维修工作而导致老建筑的结构受损，从而给整个建筑埋下了安全隐患。在对古建筑内部进行改造维护的过程中，相关人员大多采用钢筋混凝土进行加固，有的甚至在原先的纯木结构上涂水泥，再加上用现代木板进行装饰，完全抹杀了原有结构的优点及特点。在当下古建筑维护相关法律法规不健全下类似情况尤为严重。因为古建筑的维护工作大都以企业为单位开展，在维护修缮的过程中缺乏相应的管理，施工方大量采用廉价装修材料以获取高额利润。

3 BIM技术概述

BIM 技术以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。

BIM 技术是对数字信息进行集成的理论模型，并在相应的模型上进行再设计、再建造的理论技术，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性5 个特点，得到业内人士的普遍关注与认可。BIM 技术以三维模拟信息为浏览基础，记录了建筑在整个生命周期的全部信息。古建筑修复承接公司可以使用BIM 技术对整个流程中的信息进行汇总和分析，以便让项目各方了解工期、成本、现场实时情况等项目基本信息。

4 BIM技术在古建筑修复过程中的应用

4.1 在设计阶段的应用

（1）具有强大的可塑性。BIM 技术在建筑结构设计上有独特的优势，可以进行多方位模拟。在万载祠堂的修缮过程中，因为万载祠堂占地面积过大，给相关维护工作造成了困扰，加上年久失修及其他原因，有些地方出现了明显的破损，有些祠堂甚至已经看不出原貌，只留下少量的文字记载，可以借助BIM 技术进行修复[4]。

（2）加快古建筑的信息化进程。以万载祠堂的清代全木结构为例，BIM 技术提供了不同方向的协同合作平台，通过建立全木结构的各项模块，不断将实物信息转化为数字三维信息。这些信息可以通过平台网络进行分享，使其他人了解万载祠堂的具体信息，全面促进我国现代文物建筑保护的信息化和现代化发展。

（3）整合古建筑周围的环境信息。古建筑的修缮与周边环境息息相关，不同的地理位置都有其水文特点，要因地制宜进行修缮工作。以万载祠堂为例，其占地面积大，周围环境较为复杂，通过使用BIM技术可以整合古建筑周围的环境信息，根据环境特点找出最有利的修缮方式[5]。

4.2 在施工阶段的应用

在施工维护阶段，以古建筑维护为目标导向，整合前期项目设计模型，收集施工维护阶段的人员、现场和环境信息，形成相应的管理系统。系统在运行过程中，根据现场的实时接收感受器，采集维护过程中古建筑的设备能耗、温湿度分布、节能诊断以及报警信息等数据。在三维实体模型的基础上，实现对古建筑的实时监测及管理，甚至能够回溯历史，模拟古建筑在未来时间段的运行状态，从而能够以该管理系统为纽带，通过BIM 技术对古建筑进行全方面维护。

在施工维护安全生产方面，施工人员借助BIM 信息管理系统可以实时查看施工现场的生产信息。另外，施工人员还可以通过施工个人端上传施工日志，施工日志会自动回传到数据终端并加以保存。当现场安全员进行日常安全检查时，可以通过BIM 信息管理系统采集到的现场数据以及对应的施工安全日期汇总表，进行相应的复核检查，极大地提升了安全复核的效率和准确性。BIM 信息管理系统能够为施工提供大量的现场数据，有效提高了古建筑在维护施工过程中的规范性以及安全性。相较于传统的施工工艺阶段，以BIM 技术为核心的管理系统能够更好地记录和总结古建筑的建造流程和建造技巧，为未来相关的古建筑修复提供宝贵的经验。

5 结语

BIM 技术对古建筑维护修缮方面的工作具有极强的正向指导性，可以融合各种现代化信息技术手段，然后快速建立古建筑的三维动态模型和数字化信息资源共享库，为建筑的保护、修复以及历史文化的传承提供了强大的技术支持。虽然古建筑修缮工作属于传统行业，缺乏真正的BIM技术指导，且一般的古建筑修缮工作持续时间长，存在大量的安全隐患，统一拆除过程中难免出现建筑大面积损坏等问题，但是通过BIM 技术独特的信息集成优势，可以让建筑从设计、施工到修复完善实现全周期运行。通过三维信息数据库可以收集各方面的信息并对其进行整合加工，修复团队、施工单位、设施运营部门等各方人员都可以通过BIM 技术进行协调合作，从而可以有效提高工作质量和工作效率，使修复的效果达到最佳。