BIM技術在歷史保護建筑改造中的應用

陳智遠

摘要：本文以某建筑項目為對象，根據項目改造要求，對BIM技術在改造期間各個環節的應用情況進行總結，并分析BIM技術對歷史建筑改造實踐成效，明確BIM在改造中的應用價值，為同類項目提供參考。

關鍵詞：BIM技術;歷史建筑;改造

1項目概況

浦光中學現有建筑由東大樓（第四批上海市優秀歷史建筑）及西大樓兩棟貼鄰的建筑組成。東大樓前期改建后為一棟七層房屋，房屋的建筑面積約為6513.87平方米。一到五層為浦光中學教學用房，始建于1905-1907年，后于1993年進行插層、加層改建，改建設計單位為上海市黃浦區建筑設計室。目前為9～10層建筑，目前東大樓底部五層建筑面積4065平方米，6層以上現為漢庭酒店使用，東大樓建筑高度29.90米。西大樓現為一棟五層教學樓，建筑高度17.10米，房屋的建筑面積為4453 平方米于1991年竣工，設計單位為上海市黃浦區建筑設計室。據房屋結構抗震鑒定報告結論;西大樓結構基本滿足現行抗震設計規范《建筑抗震設計規程》（DGJ08-9～2013）相關抗震措施要求，后續使用年限為40年。東大樓房屋的承重構件基本符合要求，經加固后可以滿足后續使用四十年的安全使用要求。

2 BIM技術改造應用

2.1準備階段

在進行改造之前，主要實施以下幾點準備工作：（1）信息收集。前期主要落實好調查研究工作，對各方面情況進行熟悉。針對主樓實施監測，采用3D掃描技術，在掃描盲區埋設相應的變形檢測器，以便獲得精度更高的變形量。對多方面工作機制進行協調，各參建方工程資料均需要進行信息共享，同時對流程實施審批。結合現有的信息，落實綜合的場地分析。對建筑的改造圖紙進行接收和分析。針對項目資料采取結構化的管理方案。部分缺乏圖紙的異型結構部位，若以傳統的方法實施測量，很難確保其精度，此時需要運用3D掃描技術來獲取點云數據，并將其傳輸到BIM平臺軟件中，完成逆向建模[1]。

（2）根據所掌握的信息數據，完成BIM實施目標、計劃等內容的制定。按照BIM模型的信息傳遞和共享標準，完成對BIM模型的整體固化與施工流程的規范，落實信息同步支持。通過這種方式，能夠極大程度上提升后期的溝通效率，節省時間成本。

2.2設計規劃和方案比選

（1）規劃仿真。通過多個場景、多個角度來展現現階段已有的交通、建筑、配套設施等各方面情況，明確各個環節之間的關系，確保其能夠更為直觀的呈現改造信息。同時從日照、彩光等各方面對設計方案進行優化處理，進而最大限度的節約資源，做到節地、節能、節材和節水，以此實現對整個布局合理性的提升，賦予其更高的功能性和舒適性[2]。

（2）選出最優方案。針對不同的設計方案做出對比分析，確定各方面所帶來的成本。主要借助BIM來實現協同設計、三維可視化設計、限額設計等，同時結合技術對方案做出優化，以此實現對人工成本的控制，加快改造項目的實施進度。

2.3 三維激光現場測繪

對于歷史建筑，通常存在原始竣工資料收集困難及確實的問題，利用三維激光掃描技術可以實現對現狀數據的準確測繪，三維激光掃描技術又稱“實景復制技術”，它利用向被測對象發射激光束和接收由被測物反射回的數據，完整地采集到計算機中，進而快速重構出目標的激光信號獲取被測對象的空間坐標信息。運用三維激光掃描技術，快速精確的獲取目標物的實時空間坐標信息，再將這些信息導入 BIM 中進行后期的模型處理，就可以得到目標物的實時三維模型、二維圖紙以及構件信息，能有效解決老舊建筑因圖紙不全、變形位移等造成的建筑物重建、修繕施工難度加大的問題。

2.4構建模型

（1）由BIM軟件來實現對任務的合理分配，設置劃分相對應的工作集。從豎向功能來實現建筑專業工作集的合理劃分，包括原有結構、內墻、車庫部分、新建部分、施工場地等;考慮到水專業噴淋系統本身的工作量相對較大，必須對其實施單獨分離;全專業均必須對軸網與標高等信息進行共享，系統默認單獨設置相對應的工作集[3]。

（2）約定存放路徑。其中主要包含過程文件、Revit副本、導入或者鏈接分離好的CAD底圖。中心文件必須將其存放在服務器上，按照專業來實現對相應權限的劃分處理，不得隨意進行更換和修改處理。

2.5深化及成果輸出

（1）深化設計。又可稱之為詳細設計，重點需要對各個專業技術進行協調。本項目主要運用BIM來實現對現澆混凝土結構化深化設計處理、鋼結構深化設計、裝配式混凝土結構深化設計。同時將鋼結構、機電等作為深化的重點。機電的水暖電專業深度往往有著非常高的要求，包括風口、風管末端、消防栓箱等，均必須確保其有非常清晰細致的表達。對不交圈問題、各個專業進行協調，確保施工進度的同時提升施工質量。結合甲方所確定的重點區域吊頂要求來實現凈高分析處理。對預留預埋位置模型做出相應的復核驗證，落實精裝修操作[4]。

（2）重點施工工藝模擬。在推動工程施工進度持續加快的影響，廣大市民服務大廳都應當為市民提供相應的服務，并通過鋼筋桁架樓承板技術來替代以往傳統的設計，從而實現對施工工序的簡化，還得工期相比之下縮短了15天。針對需要重點關注的地方，主要通過BIM來進行驗算和模擬，以便獲取詳細的信息和數據。

（3）成果輸出。通過文本的方式來輸出，例如：二維圖紙、BIM模型圖紙報告，項目匯報注釋復雜節點等，通過文本、視頻的方式來完成現場交底以及施工處理方案疑問的解答，以便更好的參與施工交底。Revit成果在進行輸出時，需要對圖紙內容進行批量打印，只需要結合圖紙的大小來實現分門別類的構建數據庫，即可生成PDF信息表，方便調取。

2.5施工進度動態模擬

（1）可視化進度匯報管理。對工程進度進行跟蹤，以周作為單位，實現實時直觀，以便更為精確的體現出施工計劃的執行效果，更為精確的掌握工程的實施進度情況，打造智慧工地。針對“人、機、法、環”進行動態管控，并形成多方聯動的高效管控體系，及時快速的獲取相關數據信息，綜合預測，保證工程三管三控一協調的目標。借助質量管理平臺軟件，來實現對工程質量檢查數據信息的實時錄入，加強工程質量的監測，軟件能夠及時出具相關質量檢查報告，并針對風險點進行預警，讓施工人員能夠重視起對風險點的管控，從而最大程度上保證施工質量合理性。

（2）施工階段管理。在進行施工操作期間，施工方及時將相應的施工操作模型傳輸到BIM平臺，并完成進度等各方面信息，落實好危險源控制、安全巡檢、風險預警、物料驗收等操作，同時針對關鍵部位做好實時測量，以此實現對管理效率的提升。在線對模型進行預覽，并最好關鍵數據的標記處理，以便更好的進行工藝工法和進度的展示，促使其具象性、可視性以及交互性得到強化，更好的實現集中呈現[5]。

（3）施工精細化控制。在實施期間，BIM能夠自動根據動態監控數據來生成相應的數據，形成數字報告，并將其發送到朋友圈、微信圈，或者項目經歷，在獲得確定之后傳輸給甲方，以便實現對施工情況的精細化最終，保證其現場、多方管理。

2.7運維階段

業主在對竣工模型實施審批的過程中，各方可以結合業主所提出的各方面因素意見，來實現對模型信息的完善，確保文件、模型、報告等成果文件連同項目一起傳輸給業主，提升項目管理的一體化交付效果。業主能夠結合模型的反饋來落實好相應的運維處理，以便進行后期資產、監控消耗、智能物業等各方面的全面管理，從而達到完整的全生命周期流程。此外，還可建立起較為完整完善的資料數據庫[6]。明確材質構成、幾何尺寸、權限所屬、時間進度、問題追蹤信息。運用射頻識別技術（RFID）、二維碼技術來實現對構件設備的維護，以便更好的進行維護管理。

3應用效益分析

本項目通過BIM技術參與項目改造，構建起一個現代化的信息化管控方案，通過可視化、CAD、參數化、流程化等方式來落實設計、測繪、技術交底、進度模擬、質量檢查等，對文檔進行統一管理和進度管控，并實現全過程的溝通跟蹤交流。平臺能夠分段來實現對數據的協同管控和交付，通常是多方面溝通參與。

本項目在改造之后，取得了較為客觀的經濟效益，并且能夠對造價進行節約和改造周期的縮短。有著非常高的社會反響，成為了當地的網紅打卡點，獲得了老百姓的一致性認可。

根據定量評價結果來看，在采用BIM技術對本項目歷史建筑進行改造處理后，其經營效應情況見下表。

4結論

在國家高度重視文化傳承的背景下，歷史建筑的藝術價值和傳承價值日益突顯，對其進行改造處理，賦予全新的時代意義，成為了當前歷史建筑處理的主要方法。以BIM技術來實現對歷史建筑改造處理優化，能夠極大程度上引入各種現代化技術，改變傳統測量所帶來的不確定性和大任務量問題，同時還可根據所采集到的數據和信息來實現模型的構建。本研究針對歷史建筑改造項目就配合運用了掃描技術來完成對BIM模型的逆向建立，各組的構件被賦予了三維可視化和屬性信息化，為項目的設計、施工提供了重要的基礎信息。BIM作為一種全新的輔助工程建設方式，其不僅能夠提高房屋改建的應用前景，同時也能夠提高建設質量，降低建設成本。

參考文獻：

[1]魏泉銘.BIM技術在歷史保護建筑改造中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2020，12（1）：105-109.

[2]蔡樂剛，朱杰.BIM技術在里弄建筑更新改造中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2020，12（2）：22-27.

[3]魏舒樂，劉杉，楊雪.BIM技術在關中地區歷史街區改造策略研究[J].四川建材，2020，46（12）：56-57，59.

[4]童宇.基于逆向幾何重構的歷史建筑信息模型構建及其應用[D].上海：同濟大學，2019.

[5]高碩，許駿.BIM+VR技術在既有建筑改造項目中的應用價值分析[J].長春工程學院學報（社會科學版），2020，21（2）：41-44.

[6]劉杉，魏舒樂，楊雪.BIM技術在西安歷史街區改造中的應用研究[J].無線互聯科技，2020，17（17）：144-145.