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所属分类：BIM项目实例文献资料

以福州市华林寺大殿为研究对象，该文首先对2016年华林寺大殿的现状勘察病害与修缮措施进行了分类分析。其次，搭建和添加了更适宜福建官式木结构文物建筑保护修缮设计的BIM与参数。再次，实现了在BIM中呈现华林寺大殿现状病害以及分别生成现状图纸和方案图纸的技术过程。最后，基于相关标准尝试建立福建官式木结构文物建筑信息模型修缮设计标准框架，可为福建地区建筑遗产保护修缮工程中建筑信息模型的建立、交付提供参考。将BIM技术运用到福建官式木结构文物建筑修缮是一次完美的尝试，为该地区的官式文物建筑保护提供了一定的技术支撑。

国内外关于BIM技术在古建筑保护中的应用研究主要有以下几个方面：以点云模型搭建BIM参考模型^[1-3]、参数化方法搭建建筑信息模型^[4-5]、BIM技术在保护修缮工程中测绘查勘评估和施工修缮的应用研究^[6]、BIM参数化构件和复杂构件的建立方法^[5,7]、BIM技术下建筑遗产的全生命周期管理^[8-9]。针对华林寺大殿的相关研究中，钟晓青对大殿各部分的复原做法进行了一系列探讨^[10]，刘闯、刘畅等人探究了华林寺大殿木结构的设计规律^[11]；针对BIM技术在华林寺大殿中的应用研究，张旭从修缮与管理的角度对模型信息进行科学编辑^[12]，郑林晗等人提出了参数化的修缮信息管理方法^[13]。与现代建筑相比，BIM技术在古建筑保护中尚缺少从BIM到施工图纸的研究。若能实现应用BIM完成文物建筑修缮工程的施工图设计，不仅可以在自动生成施工图纸和报告的同时，具有三维可视化、协同工作、节约成本和时间、加强信息管理、标准化和自动化等优势，还可应用于施工过程管理、工程预算等领域，减少重复劳动、提高工作效率，为文物建筑全生命周期的信息管理提供数据。

华林寺大殿被誉为我国“长江以南最古老的木建筑”^[14]，是福建省仅存的3座宋代木结构建筑^①之一，1982年，公布为第二批全国重点文物保护单位。由于大殿南侧清代的副阶已被拆除，与其他两座宋代遗构相比，修缮后的华林寺大殿周身皆为宋代特征；与福建大多数木构建筑相比，华林寺大殿则呈现出少有的官式建筑特征。因此，针对华林寺大殿展开BIM技术的修缮保护研究，不仅对提升福建文物建筑的数字化保护技术具有重要意义，对其他地区的官式建筑的数字保护也具有一定借鉴意义。

华林寺大殿距今最近的一次修缮工程的设计完成于2016年，这次修缮工程的设计方案（浙江省古建筑设计研究院编制，以下简称《设计方案》）指出了大殿病害与对应修缮措施。在分析病害类型和修缮措施的基础上，笔者还实现了通过BIM技术完成华林寺大殿修缮工程的施工图，本文详细介绍了该过程中的生成逻辑、参数设计与绘制流程。在此基础上，本文参照住房和城乡建设部发布的《建筑信息模型存储标准》（2021年）和福建省住房和城乡建设厅发布的《建筑信息模型交付标准》（2023年），尝试针对BIM技术下的福建官式木结构文物建筑保护（修缮）工程设计，建立标准和交付要求的初步框架。

1 文物建筑修缮设计中BIM正向设计工作流程

当前建筑业数字化进程加快，BIM技术的使用正经历从逆向BIM向正向BIM的转变。BIM正向设计是基于模型来导出图纸成果的^[15]。文物建筑作为现存建筑，在Revit中完成文物建筑从建模到出施工图纸可分为3个主要阶段：现状模型搭建阶段、方案设计阶段、施工图设计阶段（图1）。在现状模型搭建阶段之前，还需制定符合制图规范的注释类族以及构件命名规范等^[16]；方案设计阶段，设计人员根据病害信息在所需的视图中添加修缮措施的标注；施工图设计阶段，设置好相应图框、打印线型、图名标注等，完成整套图纸的导出。本文采用流程与该正向设计工作流程一致，在文物建筑修缮中，需要在清晰把握构件关系的基础上，将遗产信息科学地添加到构件族库中，这有助于精确、高效地制定修缮方案。

2 华林寺大殿的修缮工程概况

2.1 华林寺大殿历次修缮工程概述

华林寺大殿自20世纪80年代开始，共历4次维修。1986年至1989年，华林寺大殿落架大修，大殿进行了向东14.6 m、向南8.3m的迁移，祛除了清代加建的部分。2000年，华林寺大殿的屋面进行了翻修，对大殿木柱、梁架、门窗等木构件进行了重新漆饰。2014年10月，对华林寺大殿屋面渗漏情况进行了全面检查，对屋面渗漏的部位进行了临时性修补，同时在大殿四角转角铺作的昂嘴下各设置了一根直径约10cm的钢管，对翼角进行支撑加固。2016年2月，华林寺大殿对屋面雨水渗透、大木构件糟朽霉变和油饰开裂剥落等残损情况进行了全面修缮（图2），本文选择本次修缮的信息展开BIM技术的研究，一方面由于修缮工程的数据较全面，另一方面，由于本次修缮的内容以木结构为主，即中国古建筑最具典型性的结构部位。

图1 文物建筑BIM正向设计工作流程

图2 a 2015年华林寺大殿b 2023年华林寺大殿

图3 a屋面受潮发霉b侧面铺作受潮c后檐西平柱上构件蛀蚀d西侧山面中柱油饰剥落

表1 华林寺大殿主要病害表

表2 华林寺大殿修缮措施

表3 华林寺大殿族库分类与分级

2.2《设计方案》中华林寺大殿的主要病害分类

华林寺大殿由于屋面雨水渗透，导致望板、木椽、槫及部分铺作开始出现糟朽霉变、开裂等残损情况，若不及时消除病害，大殿存在局部木构架加重槽朽损害、破坏变形的安全隐患。此外，大殿油饰剥落现象也较为严重（图3），既影响了观瞻效果，也不利于木构件的防护。综上，华林寺大殿主要病害分为三大类：屋面破损、局部大木构架受损、油饰变色剥落（表1）。

2.3《设计方案》中华林寺大殿的修缮措施

根据现状勘察，此次修缮工程以祛除当前存在的主要病害，展示其承载的历史信息和文化内涵为目的，具体包括局部揭瓦翻修屋面，更换糟朽的木椽、望板和封檐板，修复剥落的油饰等内容（表2）。

3 华林寺大殿BIM建立与参数添加

3.1 华林寺大殿BIM建立

本文BIM建模依据华林寺大殿的三维激光扫描数据（图4），研究重点在如何利用软件Revit根据《设计方案》中指出的主要病害和相应的修缮措施，实现华林寺大殿施工图纸的标注和导出。

华林寺大殿模型根据病害分类，被划分为4个层级的“族”。其中，大木构架作为大殿的主体部分，拥有最多的族层级（表3）。

3.2 华林寺大殿BIM参数添加

通过关联实例参数，可以在族级别控制修复和拆除博风板的显示（图5）。设置相应的“可见性”参数后，在不同图纸中可根据需要显示或隐藏特定博风板，从而满足各种图纸需求。因此，选择合适的参数以确保模型反映历史、现状和未来修缮信息是关键。

4 基于BIM技术的华林寺大殿修缮工程设计方案

4.1 基于BIM技术的华林寺大殿现状图纸绘制流程

在华林寺大殿现状图纸的呈现中，还需基于病害表加入“构件变形与破损”等信息。首先，在模型中添加所需标高和对应的平面（图6），设置好视图范围的数值，即可得到平面基础图纸。其次，依次在平面图中添加剖切符号，并通过建筑中的轴网功能添加华林寺大殿轴网。最后依据搭建模型时的各个构件中添加的病害参数，为大殿平面图添加现状的标注，包括尺寸标注、引出标注、标高标注等。

完整的图纸导出还需完成3个步骤：①添加图纸需要的各项标注；②在Revit“视图”中添加“图纸”（图7）；③将绘制完成的“视图”拖入图框中形成完整图纸，根据需求进行图纸打印，并导出完整施工图纸。

4.2 基于BIM技术的华林寺大殿方案图纸绘制流程

文物建筑修缮中方案图纸（图8）与现状图纸相对应，即需要对应病害给出具体修缮措施。方案图纸的绘制需要三步：(1)复制所有现状视图并重新命名；(2)对应现状图纸中所有的病害提出具体措施，例如对应霉变变色的病害，给出清除表面霉斑并对油漆剥落部位局部修补的措施；(3)在文物建筑修缮设计中，同一位置会出现现状和方案的剖面，需要对现状剖面和方案剖面加以区分，例X1（现状1-1剖面）、F1（方案1-1剖面）。完成以上步骤后，按相同图纸导出的步骤即可完成完整方案图纸。

图6 创建标高1.2m平面图步骤

图4 a华林寺大殿点云模型b点云切片c华林寺大殿模型

图5 添加“可见性”参数

5建立福建官式木结构文物建筑信息模型修缮设计标准框架

从文物保护角度、建筑信息模型角度和建筑制图角度综合考虑，可制定现状建模、方案设计、施工图设计3个阶段的模型标准，确保文物建筑保护修缮设计的准确性、完整性和高效性。

图7 创建“图纸”步骤

图8 华林寺大殿部分方案图纸

表4 福建官式木结构文物建筑信息模型修缮设计标准框架

表5 模型创建标准示例

该标准框架主要包括：适用范围、术语与定义、信息数据管理、模型创建、修缮设计流程、出图标准、模型交付标准（表4）。

以模型创建为例（表5），首先是对模型单元命名规则的制定，制定有明显逻辑关系的项目、文件和模型单元命名，避免不同位置的同一命名构件在项目中发生冲突。其次，对模型层级进行了初步架构，共分为模型级、修缮级、保护级、管理级4个层级，保护工程的不同阶段可交付不同层级要求的模型，一方面降低前期过多工作量的投入，确保保护工作的有序进展；另一方面通过保护修缮全过程的信息输入，保证了建筑信息模型中遗产信息的完整性，为未来开展遗产保护工作提供可能。

以出图标准为例，BIM出图能达到古建筑、房屋建筑制图统一标准的要求。一方面，BIM图纸能满足图线精确定位、有定位轴线和编号、尺寸标注完整无误且格式正确的基本要求，同时图纸中图线粗细适宜，表达对象层次更清晰。另一方面，BIM可呈现三维效果，除制图标准基本要求外，还可以从以下几个方面制定BIM出图的标准：①轴测图，断面上应表达出构件材质，大样图的轴测图宜展示前期输入的病害说明和对应的修缮措施；②透视图，文物建筑设计中的效果图宜采用透视图，透视图中宜用隐藏线显示模式，必要时可用线框显示模式将所需部分用虚线表示；③明细表，应在BIM出图时附带相应材料明细表、构件明细表等，明细表所列项目、工程量，必须与设计文件的相关内容对应。

结语

本研究通过对《设计方案》中病害类型与修缮措施的分析，以BIM技术为工具，为福建官式木结构文物建筑的修缮保护提供创新性的解决方案。完成了分类分析病害、搭建BIM模型、探讨修缮设计流程，并尝试建立福建官式木结构文物建筑信息模型修缮设计标准框架，本研究不仅为现有文物建筑的保护提供了可行性和可操作性的技术支持，也为未来类似项目的开展奠定了基础。借助BIM技术，我们可以更加精确地记录文物建筑的状况，更有效地规划修缮方案，以此保护和传承我们宝贵的历史遗产。