BIM技術(shù)在歷史保護(hù)建筑改造中的應(yīng)用

(南京武家嘴建設(shè)有限公司,南京 211316)

引言

在歷史保護(hù)建筑改造中，歷史性建筑的改造由于和建筑保護(hù)與城市的建設(shè)都有著密切的聯(lián)系而顯得尤為復(fù)雜。這類(lèi)建筑不像古建筑那樣已經(jīng)受到普遍地重視和保護(hù)，對(duì)這類(lèi)建筑的改造往往是在實(shí)用功能的更新層面。通過(guò)對(duì)現(xiàn)代歷史建筑的考察分析，采取一定的方式對(duì)其進(jìn)行修繕或改造，改造的目的不僅在于實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史建筑的有效性利用，還在于追求與時(shí)代需求相適應(yīng)的歷史建筑功能和面貌的合理性。

由于建筑歷史久遠(yuǎn)，竣工圖紙往往不能與現(xiàn)狀保持一致，主要原因是在建筑的生命歷史中經(jīng)歷了多次改造或修繕，同時(shí)竣工圖紙的缺失也是普遍現(xiàn)象。為了解決圖紙與現(xiàn)狀不一致和圖紙缺失的問(wèn)題，實(shí)際工程中往往采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法進(jìn)行復(fù)核，但該種方法工作效率比較低，還原的建筑現(xiàn)狀數(shù)據(jù)比例低，主要集中在房屋的基本尺寸方面，對(duì)于建筑的細(xì)節(jié)難以還原[1-2]。

隨著近年BIM技術(shù)的普遍運(yùn)用，在歷史保護(hù)建筑改造中，BIM能夠發(fā)揮很多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在[3-4]：

(1)三維可視化—直觀展示歷史保護(hù)建筑改造設(shè)計(jì)方案，三維可視化施工過(guò)程仿真模擬，進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)、安全等管控更容易。

(2)協(xié)調(diào)性—憑借虛擬手段提前發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)之間的沖突問(wèn)題； 變更控制容易，減少預(yù)算外變更，降低風(fēng)險(xiǎn)。

(3)管理信息化—提高項(xiàng)目各方工作效率、竣工后獲得詳細(xì)的建筑工程信息模型、各方協(xié)調(diào)溝通難度降低。

1 項(xiàng)目概況

如圖1建業(yè)里位于建國(guó)西路和岳陽(yáng)路交界處，是上海目前最大的一片可改造石庫(kù)門(mén)建筑。始建于1930年，分為東弄、中弄和西弄3部分，有近200幢石庫(kù)門(mén)房子，是歷史保護(hù)建筑。建業(yè)里曾在2012年前后裝修完畢，但是由于商業(yè)模式不清晰等種種原因，空關(guān)至今，目前準(zhǔn)備對(duì)西弄進(jìn)行酒店改造。

圖1 建業(yè)里改造項(xiàng)目

由于項(xiàng)目中參與團(tuán)隊(duì)眾多，各方協(xié)調(diào)困難，且現(xiàn)場(chǎng)情況與以前的施工圖紙有較大出入，難以作為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)依據(jù)，因而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和項(xiàng)目管理方式遇到了很大的困難。在這樣的背景下，以建業(yè)里改造項(xiàng)目為試點(diǎn)，致力于搭建一個(gè)成熟、科學(xué)且被行業(yè)認(rèn)可的BIM歷史保護(hù)建筑改造方面的應(yīng)用體系，解決該類(lèi)項(xiàng)目中各參與方的需求。利用建筑信息化技術(shù)來(lái)輔助設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理推動(dòng)建業(yè)里改造項(xiàng)目的順利進(jìn)行[5-6]。

2 BIM技術(shù)還原建筑現(xiàn)狀技術(shù)路線

如圖2在W4樣板房實(shí)施策劃階段，制定針對(duì)歷史保護(hù)建筑改造實(shí)施BIM技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)路線。

圖2 BIM技術(shù)應(yīng)用技術(shù)路線

2.1 建筑原狀還原[7-8]

在建業(yè)里改造項(xiàng)目中采用了歷史保護(hù)建筑現(xiàn)狀數(shù)字保留技術(shù)，采用三維激光掃描與Google ProjectTango(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PT)三維掃描相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)狀數(shù)字化還原。三維激光掃描技術(shù)，建立了基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的BIM模型。如圖3該點(diǎn)云場(chǎng)景能夠準(zhǔn)確地反映樣板房現(xiàn)狀，為室內(nèi)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提了供設(shè)計(jì)參考。PT三維掃描技術(shù)作為三維激光掃描技術(shù)的補(bǔ)充，PT設(shè)備可以實(shí)時(shí)掃描實(shí)時(shí)成模，雖然PT三維掃描的模型精度不高，但是其成模效率非常高，適合現(xiàn)場(chǎng)的大致情況描述，方便管理者進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施的監(jiān)督檢查。

圖3 三維激光掃描點(diǎn)云場(chǎng)景

2.2 BIM模型及修正[9-10]

在項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中如圖4采用了多次BIM模型修正的過(guò)程以達(dá)到建筑現(xiàn)狀的數(shù)字化還原的真實(shí)性。

具體工作過(guò)程如下：

(1)第一版BIM模型

根據(jù)提供的建業(yè)里竣工圖紙，如圖5建立與竣工圖紙一致的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備BIM模型。為室內(nèi)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理等參與方提供基于竣工圖的BIM模型，協(xié)助開(kāi)展項(xiàng)目前期工作。

圖5 BIM模型

(2)第二版BIM模型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘與現(xiàn)狀照片，修正第一版模型，建立與現(xiàn)狀基本一致的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備BIM模型。為室內(nèi)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理等參與方提供基于現(xiàn)狀的BIM模型，協(xié)助開(kāi)展項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作。

如圖6在用BIM進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)樓梯邊梁做法與原設(shè)計(jì)相差較大，并且機(jī)電設(shè)備緊貼樓梯面下方穿過(guò)的方案受梯邊梁限制，同時(shí)發(fā)現(xiàn)樓梯寬度有優(yōu)化空間。

分析光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)脆弱性及安全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)對(duì)策……………………………………………………… 朱宗國(guó)（1-115）

圖6 檢查結(jié)論

如圖7在竣工圖紙中院子兩側(cè)的墻頂部是在門(mén)亮子的下方，但是在現(xiàn)場(chǎng)照片中可以看到墻的高度實(shí)際是和門(mén)上方線腳平齊。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照片，在模型中對(duì)墻高進(jìn)行了修改，以還原現(xiàn)狀。

圖7 檢查結(jié)論

(3)第三版BIM模型

根據(jù)三維激光掃描數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)踏勘，如圖8建立與現(xiàn)狀一致的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備BIM模型，協(xié)助推進(jìn)設(shè)計(jì)決策、方案優(yōu)化、輔助現(xiàn)場(chǎng)管理。

如圖9原施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)照片都沒(méi)能反映二樓臥室衣帽間上方的兩根梁。在拆除了原有的室內(nèi)裝飾和吊頂后，這兩根隱藏于吊頂中的梁在點(diǎn)云模型中被反映了出來(lái)。通過(guò)調(diào)整模型，我們將其反映在BIM模型上，以供機(jī)電專(zhuān)業(yè)確定設(shè)備位置。

(4)第四版BIM模型

如圖10根據(jù)竣工交付現(xiàn)場(chǎng)和改造后竣工圖紙生成改造竣工BIM模型。

圖8 三維激光掃描模型與現(xiàn)場(chǎng)踏勘比對(duì)

圖9 檢查結(jié)論

圖10 BIM竣工模型

經(jīng)過(guò)四版BIM模型的修正，最終形成了與現(xiàn)場(chǎng)一致的BIM模型，將該模型交付給設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、項(xiàng)目管理等專(zhuān)業(yè)，進(jìn)行BIM模型的進(jìn)一步應(yīng)用，限于篇幅在這里就不再對(duì)IFC數(shù)據(jù)交換、BIM的碰撞、提取工程量、設(shè)計(jì)協(xié)同等基本應(yīng)用一一介紹。

2.3 施工進(jìn)度模擬[11-12]

如圖11建業(yè)里項(xiàng)目在施工方面結(jié)合BIM技術(shù)的進(jìn)度模擬對(duì)裝修的重點(diǎn)部位進(jìn)行合理安排、協(xié)調(diào)各工作方，最大推進(jìn)項(xiàng)目效率。

圖11 施工進(jìn)度模擬

2.4 精裝修交付[13-15]

精裝修帶給人們的表現(xiàn)效果是人對(duì)于建筑內(nèi)部的第一印象，精裝修對(duì)整個(gè)建筑的作用由此可見(jiàn)一斑。傳統(tǒng)意義上的精裝修設(shè)計(jì)往往僅僅注重于環(huán)境內(nèi)的造型以及美觀等方面，而忽略了建筑本身結(jié)構(gòu)的某些限制，這就會(huì)讓設(shè)計(jì)出來(lái)的效果圖與實(shí)際的尺寸產(chǎn)生差異，令裝修無(wú)法真正達(dá)到精裝修的效果。

BIM技術(shù)在精裝修方面的應(yīng)用，不僅僅克服了傳統(tǒng)裝修方式帶來(lái)的多重問(wèn)題與弊端，還能夠更好地讓設(shè)計(jì)師們展示自己奇妙的靈感與新奇的創(chuàng)意。如圖12全方位地展示了包括燈光效果、材料質(zhì)感、家具材質(zhì)、隱蔽空間管線的整理與查看及潔具和精裝設(shè)備的明確定位等。讓用戶(hù)通過(guò)多角度、全方位的模型效果去體驗(yàn)更真實(shí)、更全面的使用效果，從而進(jìn)一步提升了項(xiàng)目的品質(zhì)。

圖12 精裝修

3 結(jié)語(yǔ)

建業(yè)里項(xiàng)目具有集群式改造的特點(diǎn)，房間數(shù)量多，該項(xiàng)目先期進(jìn)行了上述樣板房的設(shè)計(jì)與改造，在樣板房的設(shè)計(jì)、施工的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際存在的問(wèn)題，總結(jié)解決方法，為下一步進(jìn)行大批量設(shè)計(jì)、施工奠定良好的基礎(chǔ)，無(wú)論是設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工還是項(xiàng)目管理方都對(duì)該項(xiàng)目有了真實(shí)的了解。

隨著科技的發(fā)展和BIM技術(shù)的逐漸成熟，BIM技術(shù)使歷史保護(hù)建筑改造工作更加高效、快捷，能夠通過(guò)新技術(shù)更加精準(zhǔn)地獲得建筑現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并能夠直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)，以及建設(shè)過(guò)程問(wèn)題的協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)還原建筑現(xiàn)狀的技術(shù)路線探索了歷史保護(hù)建筑改造的新方法，為BIM技術(shù)在歷史保護(hù)建筑改造的應(yīng)用提供了具有實(shí)用價(jià)值的參考。