BIM技術在古建筑修復中的應用
——以萬載祠堂群修繕工程為例

梁倫鵬 華東交通大學理工學院

凌燕雯 華東交通大學理工學院

張 玲 南昌交通學院講師

1 中國古建筑維護的現狀

我國作為四大文明古國之一，擁有悠久的歷史，遺留了大量風格各異的古建筑。這些古建筑既是研究歷史的重要實物資料，又是文化傳承的載體，具有極高的價值，比如現存的北京故宮、八達嶺長城、洛陽白馬寺、拉薩大昭寺等。但是由于受到氣候變化、人為因素的影響，這些建筑都遭到不同程度的損壞，或者由于城市發展的需要和當時的技術不夠完善不得已被迫拆除；或者因為時間的推移及地質條件的不斷變化，逐漸淹沒在歷史長河里。

面對現有古建筑遭到嚴重破壞的現狀，我國更加重視保護這些古建筑，并且積極采取各種保護措施。在進行古建筑保護的早期階段，積極采用了各種數字建模技術，包括數字攝影測量法、數字地圖、建筑工地實測制圖、激光掃描測量和紅外測量等。然而，這些數字技術在實際應用中，特別是在相關維護方面存在一定的局限性，只是通過簡單的數字技術將古建筑物的相關信息應用在多媒體可視化中，缺少多維度的價值探索[1]。

隨著數字技術的不斷普及和應用，人們的數字化理念不斷加強，全國各地區在古建筑保護工作中逐漸采用了多功能的數字化信息技術。通過激光掃描測繪等技術獲取相關建筑信息，并將這些數據回傳到文物管理部門。古建筑數據信息在短時間內快速增加，以至于相關部門在古建筑數據信息的管理過程中出現了很多問題，如古建筑信息回傳時出現數據斷層、數據包丟失等現象。這些問題使得古建筑數字信息在模型重現時出現偏差，最終導致相關文件無法使用。由于相關技術的限制，數字信息技術在早期古建筑修復領域的應用還處于基礎的二維表達階段，使用這些技術獲得的古建筑信息成果大多用表格、圖紙等方式進行表達，使得信息缺乏空間立體感，不能準確反映我國古建筑材料、空間及結構之間的邏輯關系，在實際修復應用中的效果不明顯[2]。

2 古建筑修復存在的問題

2.1 保護意識薄弱

隨著社會的快速發展，許多古建筑由于各種原因被迫拆除，像北京市的地安門、天津市的敕建大王廟以及開封市的二曾祠、玉皇閣等。近年來，雖然我國提高了對古建筑維護的重視程度，但是由于各方面的原因，公眾對古建筑的保護意識依舊不強。最主要的原因有以下幾點：第一，我國人口基數大，人們受教育程度不一，很多人缺乏古建筑保護意識；第二，文物保護部門宣傳力度不足，大多以文件的形式發表在網絡上，導致公眾對古建筑維護現狀缺乏一定的認知；第三，相應的古建筑管理部門缺乏管理意識，以南昌市的繩金塔為例，有關部門對它的保護僅僅只是在入口掛上禁止入內的標識，并沒有真正意義上進行維護[3]。

2.2 古建筑維護方法不恰當

當前的古建筑維護和改造工作更多是關注古建筑的外觀，對于古建筑的內部結構卻不夠重視。在裝飾維護過程中，相關維護人員只會根據原來的古建筑外部造型，采用大量相似度較高的現代工藝材料進行裝飾維護，忽視原先結構上的問題。有時甚至會出現因為維修工作而導致老建筑的結構受損，從而給整個建筑埋下了安全隱患。在對古建筑內部進行改造維護的過程中，相關人員大多采用鋼筋混凝土進行加固，有的甚至在原先的純木結構上涂水泥，再加上用現代木板進行裝飾，完全抹殺了原有結構的優點及特點。在當下古建筑維護相關法律法規不健全下類似情況尤為嚴重。因為古建筑的維護工作大都以企業為單位開展，在維護修繕的過程中缺乏相應的管理，施工方大量采用廉價裝修材料以獲取高額利潤。

3 BIM技術概述

BIM 技術以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達，具有單一工程數據源，可解決分布式、異構工程數據之間的一致性和全局共享問題。一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各參與方普遍使用。

BIM 技術是對數字信息進行集成的理論模型，并在相應的模型上進行再設計、再建造的理論技術，具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性5 個特點，得到業內人士的普遍關注與認可。BIM 技術以三維模擬信息為瀏覽基礎，記錄了建筑在整個生命周期的全部信息。古建筑修復承接公司可以使用BIM 技術對整個流程中的信息進行匯總和分析，以便讓項目各方了解工期、成本、現場實時情況等項目基本信息。

4 BIM技術在古建筑修復過程中的應用

4.1 在設計階段的應用

（1）具有強大的可塑性。BIM 技術在建筑結構設計上有獨特的優勢，可以進行多方位模擬。在萬載祠堂的修繕過程中，因為萬載祠堂占地面積過大，給相關維護工作造成了困擾，加上年久失修及其他原因，有些地方出現了明顯的破損，有些祠堂甚至已經看不出原貌，只留下少量的文字記載，可以借助BIM 技術進行修復[4]。

（2）加快古建筑的信息化進程。以萬載祠堂的清代全木結構為例，BIM 技術提供了不同方向的協同合作平臺，通過建立全木結構的各項模塊，不斷將實物信息轉化為數字三維信息。這些信息可以通過平臺網絡進行分享，使其他人了解萬載祠堂的具體信息，全面促進我國現代文物建筑保護的信息化和現代化發展。

（3）整合古建筑周圍的環境信息。古建筑的修繕與周邊環境息息相關，不同的地理位置都有其水文特點，要因地制宜進行修繕工作。以萬載祠堂為例，其占地面積大，周圍環境較為復雜，通過使用BIM技術可以整合古建筑周圍的環境信息，根據環境特點找出最有利的修繕方式[5]。

4.2 在施工階段的應用

在施工維護階段，以古建筑維護為目標導向，整合前期項目設計模型，收集施工維護階段的人員、現場和環境信息，形成相應的管理系統。系統在運行過程中，根據現場的實時接收感受器，采集維護過程中古建筑的設備能耗、溫濕度分布、節能診斷以及報警信息等數據。在三維實體模型的基礎上，實現對古建筑的實時監測及管理，甚至能夠回溯歷史，模擬古建筑在未來時間段的運行狀態，從而能夠以該管理系統為紐帶，通過BIM 技術對古建筑進行全方面維護。

在施工維護安全生產方面，施工人員借助BIM 信息管理系統可以實時查看施工現場的生產信息。另外，施工人員還可以通過施工個人端上傳施工日志，施工日志會自動回傳到數據終端并加以保存。當現場安全員進行日常安全檢查時，可以通過BIM 信息管理系統采集到的現場數據以及對應的施工安全日期匯總表，進行相應的復核檢查，極大地提升了安全復核的效率和準確性。BIM 信息管理系統能夠為施工提供大量的現場數據，有效提高了古建筑在維護施工過程中的規范性以及安全性。相較于傳統的施工工藝階段，以BIM 技術為核心的管理系統能夠更好地記錄和總結古建筑的建造流程和建造技巧，為未來相關的古建筑修復提供寶貴的經驗。

5 結語

BIM 技術對古建筑維護修繕方面的工作具有極強的正向指導性，可以融合各種現代化信息技術手段，然后快速建立古建筑的三維動態模型和數字化信息資源共享庫，為建筑的保護、修復以及歷史文化的傳承提供了強大的技術支持。雖然古建筑修繕工作屬于傳統行業，缺乏真正的BIM技術指導，且一般的古建筑修繕工作持續時間長，存在大量的安全隱患，統一拆除過程中難免出現建筑大面積損壞等問題，但是通過BIM 技術獨特的信息集成優勢，可以讓建筑從設計、施工到修復完善實現全周期運行。通過三維信息數據庫可以收集各方面的信息并對其進行整合加工，修復團隊、施工單位、設施運營部門等各方人員都可以通過BIM 技術進行協調合作，從而可以有效提高工作質量和工作效率，使修復的效果達到最佳。