BIM技术在历史保护建筑改造中的应用

陈智远

摘要：本文以某建筑项目为对象，根据项目改造要求，对BIM技术在改造期间各个环节的应用情况进行总结，并分析BIM技术对历史建筑改造实践成效，明确BIM在改造中的应用价值，为同类项目提供参考。

关键词：BIM技术;历史建筑;改造

1项目概况

浦光中学现有建筑由东大楼（第四批上海市优秀历史建筑）及西大楼两栋贴邻的建筑组成。东大楼前期改建后为一栋七层房屋，房屋的建筑面积约为6513.87平方米。一到五层为浦光中学教学用房，始建于1905-1907年，后于1993年进行插层、加层改建，改建设计单位为上海市黄浦区建筑设计室。目前为9～10层建筑，目前东大楼底部五层建筑面积4065平方米，6层以上现为汉庭酒店使用，东大楼建筑高度29.90米。西大楼现为一栋五层教学楼，建筑高度17.10米，房屋的建筑面积为4453 平方米于1991年竣工，设计单位为上海市黄浦区建筑设计室。据房屋结构抗震鉴定报告结论;西大楼结构基本满足现行抗震设计规范《建筑抗震设计规程》（DGJ08-9～2013）相关抗震措施要求，后续使用年限为40年。东大楼房屋的承重构件基本符合要求，经加固后可以满足后续使用四十年的安全使用要求。

2 BIM技术改造应用

2.1准备阶段

在进行改造之前，主要实施以下几点准备工作：（1）信息收集。前期主要落实好调查研究工作，对各方面情况进行熟悉。针对主楼实施监测，采用3D扫描技术，在扫描盲区埋设相应的变形检测器，以便获得精度更高的变形量。对多方面工作机制进行协调，各参建方工程资料均需要进行信息共享，同时对流程实施审批。结合现有的信息，落实综合的场地分析。对建筑的改造图纸进行接收和分析。针对项目资料采取结构化的管理方案。部分缺乏图纸的异型结构部位，若以传统的方法实施测量，很难确保其精度，此时需要运用3D扫描技术来获取点云数据，并将其传输到BIM平台软件中，完成逆向建模[1]。

（2）根据所掌握的信息数据，完成BIM实施目标、计划等内容的制定。按照BIM模型的信息传递和共享标准，完成对BIM模型的整体固化与施工流程的规范，落实信息同步支持。通过这种方式，能够极大程度上提升后期的沟通效率，节省时间成本。

2.2设计规划和方案比选

（1）规划仿真。通过多个场景、多个角度来展现现阶段已有的交通、建筑、配套设施等各方面情况，明确各个环节之间的关系，确保其能够更为直观的呈现改造信息。同时从日照、彩光等各方面对设计方案进行优化处理，进而最大限度的节约资源，做到节地、节能、节材和节水，以此实现对整个布局合理性的提升，赋予其更高的功能性和舒适性[2]。

（2）选出最优方案。针对不同的设计方案做出对比分析，确定各方面所带来的成本。主要借助BIM来实现协同设计、三维可视化设计、限额设计等，同时结合技术对方案做出优化，以此实现对人工成本的控制，加快改造项目的实施进度。

2.3 三维激光现场测绘

对于历史建筑，通常存在原始竣工资料收集困难及确实的问题，利用三维激光扫描技术可以实现对现状数据的准确测绘，三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，它利用向被测对象发射激光束和接收由被测物反射回的数据，完整地采集到计算机中，进而快速重构出目标的激光信号获取被测对象的空间坐标信息。运用三维激光扫描技术，快速精确的获取目标物的实时空间坐标信息，再将这些信息导入 BIM 中进行后期的模型处理，就可以得到目标物的实时三维模型、二维图纸以及构件信息，能有效解决老旧建筑因图纸不全、变形位移等造成的建筑物重建、修缮施工难度加大的问题。

2.4构建模型

（1）由BIM软件来实现对任务的合理分配，设置划分相对应的工作集。从竖向功能来实现建筑专业工作集的合理划分，包括原有结构、内墙、车库部分、新建部分、施工场地等;考虑到水专业喷淋系统本身的工作量相对较大，必须对其实施单独分离;全专业均必须对轴网与标高等信息进行共享，系统默认单独设置相对应的工作集[3]。

（2）约定存放路径。其中主要包含过程文件、Revit副本、导入或者链接分离好的CAD底图。中心文件必须将其存放在服务器上，按照专业来实现对相应权限的划分处理，不得随意进行更换和修改处理。

2.5深化及成果输出

（1）深化设计。又可称之为详细设计，重点需要对各个专业技术进行协调。本项目主要运用BIM来实现对现浇混凝土结构化深化设计处理、钢结构深化设计、装配式混凝土结构深化设计。同时将钢结构、机电等作为深化的重点。机电的水暖电专业深度往往有着非常高的要求，包括風口、风管末端、消防栓箱等，均必须确保其有非常清晰细致的表达。对不交圈问题、各个专业进行协调，确保施工进度的同时提升施工质量。结合甲方所确定的重点区域吊顶要求来实现净高分析处理。对预留预埋位置模型做出相应的复核验证，落实精装修操作[4]。

（2）重点施工工艺模拟。在推动工程施工进度持续加快的影响，广大市民服务大厅都应当为市民提供相应的服务，并通过钢筋桁架楼承板技术来替代以往传统的设计，从而实现对施工工序的简化，还得工期相比之下缩短了15天。针对需要重点关注的地方，主要通过BIM来进行验算和模拟，以便获取详细的信息和数据。

（3）成果输出。通过文本的方式来输出，例如：二维图纸、BIM模型图纸报告，项目汇报注释复杂节点等，通过文本、视频的方式来完成现场交底以及施工处理方案疑问的解答，以便更好的参与施工交底。Revit成果在进行输出时，需要对图纸内容进行批量打印，只需要结合图纸的大小来实现分门别类的构建数据库，即可生成PDF信息表，方便调取。

2.5施工进度动态模拟

（1）可视化进度汇报管理。对工程进度进行跟踪，以周作为单位，实现实时直观，以便更为精确的体现出施工计划的执行效果，更为精确的掌握工程的实施进度情况，打造智慧工地。针对“人、机、法、环”进行动态管控，并形成多方联动的高效管控体系，及时快速的获取相关数据信息，综合预测，保证工程三管三控一协调的目标。借助质量管理平台软件，来实现对工程质量检查数据信息的实时录入，加强工程质量的监测，软件能够及时出具相关质量检查报告，并针对风险点进行预警，让施工人员能够重视起对风险点的管控，从而最大程度上保证施工质量合理性。

（2）施工阶段管理。在进行施工操作期间，施工方及时将相应的施工操作模型传输到BIM平台，并完成进度等各方面信息，落实好危险源控制、安全巡检、风险预警、物料验收等操作，同时针对关键部位做好实时测量，以此实现对管理效率的提升。在线对模型进行预览，并最好关键数据的标记处理，以便更好的进行工艺工法和进度的展示，促使其具象性、可视性以及交互性得到强化，更好的实现集中呈现[5]。

（3）施工精细化控制。在实施期间，BIM能够自动根据动态监控数据来生成相应的数据，形成数字报告，并将其发送到朋友圈、微信圈，或者项目经历，在获得确定之后传输给甲方，以便实现对施工情况的精细化最终，保证其现场、多方管理。

2.7运维阶段

业主在对竣工模型实施审批的过程中，各方可以结合业主所提出的各方面因素意见，来实现对模型信息的完善，确保文件、模型、报告等成果文件连同项目一起传输给业主，提升项目管理的一体化交付效果。业主能够结合模型的反馈来落实好相应的运维处理，以便进行后期资产、监控消耗、智能物业等各方面的全面管理，从而达到完整的全生命周期流程。此外，还可建立起较为完整完善的资料数据库[6]。明确材质构成、几何尺寸、权限所属、时间进度、问题追踪信息。运用射频识别技术（RFID）、二维码技术来实现对构件设备的维护，以便更好的进行维护管理。

3应用效益分析

本项目通过BIM技术参与项目改造，构建起一个现代化的信息化管控方案，通过可视化、CAD、参数化、流程化等方式来落实设计、测绘、技术交底、进度模拟、质量检查等，对文档进行统一管理和进度管控，并实现全过程的沟通跟踪交流。平台能够分段来实现对数据的协同管控和交付，通常是多方面沟通参与。

本项目在改造之后，取得了较为客观的经济效益，并且能够对造价进行节约和改造周期的缩短。有着非常高的社会反响，成为了当地的网红打卡点，获得了老百姓的一致性认可。

根据定量评价结果来看，在采用BIM技术对本项目历史建筑进行改造处理后，其经营效应情况见下表。

4结论

在国家高度重视文化传承的背景下，历史建筑的艺术价值和传承价值日益突显，对其进行改造处理，赋予全新的时代意义，成为了当前历史建筑处理的主要方法。以BIM技术来实现对历史建筑改造处理优化，能够极大程度上引入各种现代化技术，改变传统测量所带来的不确定性和大任务量问题，同时还可根据所采集到的数据和信息来实现模型的构建。本研究针对历史建筑改造项目就配合运用了扫描技术来完成对BIM模型的逆向建立，各组的构件被赋予了三维可视化和属性信息化，为项目的设计、施工提供了重要的基础信息。BIM作为一种全新的辅助工程建设方式，其不仅能够提高房屋改建的应用前景，同时也能够提高建设质量，降低建设成本。

參考文献：

[1]魏泉铭.BIM技术在历史保护建筑改造中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2020，12（1）：105-109.

[2]蔡乐刚，朱杰.BIM技术在里弄建筑更新改造中的应用研究[J].土木建筑工程信息技术，2020，12（2）：22-27.

[3]魏舒乐，刘杉，杨雪.BIM技术在关中地区历史街区改造策略研究[J].四川建材，2020，46（12）：56-57，59.

[4]童宇.基于逆向几何重构的历史建筑信息模型构建及其应用[D].上海：同济大学，2019.

[5]高硕，许骏.BIM+VR技术在既有建筑改造项目中的应用价值分析[J].长春工程学院学报（社会科学版），2020，21（2）：41-44.

[6]刘杉，魏舒乐，杨雪.BIM技术在西安历史街区改造中的应用研究[J].无线互联科技，2020，17（17）：144-145.