硅宝科技推荐您
今日精彩内容
作者：中建三局装饰有限公司卢本虾
自上世纪90年代起，我国开始兴起旧建筑改造的热潮，至今方兴未艾。然而传统的设计方法在日益复杂的旧建筑改造过程中，遇到了一些技术瓶颈，诸如传统的勘察方法使得采集的旧建筑原始数据往往存在偏差；改造过程缺乏数字化的技术手段以及信息化的管理方法；各专业间协同性差；设计师仅凭主观经验或简单的计算无法准确分析建筑改造的性能与优劣，从而导致了旧建筑改造系统化、科学设计方法的缺失。然后这种现象得到了改善的契机，因为整合了大量建筑信息的模型技术—BIM应运而生。建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM）是一种利用数字表达建设项目几何、物理和功能信息以支持建筑全生命周期设计、施工、运营、管理的技术、方法和过程，是信息化手段辅助建筑行业实践的第二次革命性的技术变革。
旧建筑到了需要改造的时候，大多经历了长时间的使用，原始图纸年代久远，大多是手绘图，有的专业图纸不全，有的在建设、使用过程中的一些修改没有在图纸中体现，因此可变性和不确定性一直伴随着旧建筑改造设计初期阶段。旧建筑图纸和信息不全的传统解决方法主要有笔记、手绘、尺规测量等勘察方法，这些方式易受勘察人员的主观因素影响，勘察结果往往存在偏差，随着科学技术的发展，这种人工采集旧建筑数据的方法开始被一种叫三维激光扫描的新技术所代替。三维激光扫描技术（3DLaserScanningTechnology）是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，它利用激光测距的原理，记录被测物体表面大量密集点的三维坐标、反射率和纹理等信息，再将各种实体或实景的三维数据完整地采集到电脑中，其最终产生的数据称之为点云（图1）。
图1旧建筑外立面点云数据
通过逆向工程，将三维激光扫描生成的点云数据输入到BIM设计软件Revit中，并结合现有的图纸和其他资料，复原旧建筑的原始模型（图2）。在此模型基础上，设计师可以轻易准确地获取建筑面积、高差、坐标、构件尺寸等旧建筑的相关数据。此外，通过Ecotect软件，还能分析旧建筑的热环境、光环境、声环境和室内空气质量，为改造工程的设计和决策提供更加科学的依据和精确的数据基础，设计师可在原始BIM模型基础上进行改造方案设计工作，并在方案设计过程中，比对分析设计前和设计后的BIM模型，优化设计方案（图3）。
图2橘红色的点云与旧建筑原始模型
图3改造前和改造后的自然采光对比
BIM技术与传统的CAD最大的不同在于，CAD是基于二维制图工作，从而隔断了建筑生命周期的各种信息，导致建筑各阶段信息不连续、不关联，而BIM是采用数字化技术，在计算机中建立一个集成信息数据库的建筑三维模型，并以此模型为中心，应用于建筑从设计，施工，运维管理到改造的全生命周期中（图4），使得建筑各阶段的信息是联动的，一处修改，处处修改，这是可持续性设计的一个重要体现。
图4建筑全生命周期的BIM应用流程
旧建筑改造是一个极其复杂的系统工程，在施工图设计阶段，建筑、结构、水暖电各专业之间需要更加全面整体的协调配合工作，传统线性设计因其固有的弱点已无法适应当前旧建筑改造设计的需要，设计方式应与时俱进，完成向协同设计的转变。而协同是BIM技术的核心概念，基于BIM模型的多专业协同设计就是建筑、结构、水暖电等各专业在同一平台上工作，在设计过程中实时地发现各专业之间的冲突，并及时修改（图5），摆脱了传统施工图设计中各专业各自为*的工作模式，提高施工图设计的质量和工作效率。当各专业的协同设计工作完成后，BIM模型可直接导出二维施工图纸（图6），交付施工方。
图5碰撞处在修改前和修改后
图6Revit中直接利用模型出图
旧建筑改造施工不同于新建建筑，其中涉及对建筑物的设施改善、维修、加固、拆除等等，内容庞杂。比对旧建筑的原始BIM模型与设计后的BIM模型可帮助施工人员更好地理解施工方案，设计师和施工人员通过三维的BIM模型进行设计对接和施工交底，可快速地解决施工中遇到的难题，提高协同工作的效率。在施工过程中，将BIM模型与施工进度计划表进行关联，使空间信息与时间信息反映到模型中，实现通过BIM模型对施工进度计划的管控。管理人员可以通过划分已经完成的工程量，输出施工进度，进行实际施工进度与计划施工进度的对比，更加清晰直观地对现场进度情况进行分析诊断，改变以往的施工进度管理模式，提高进度计划管理的效率和质量。
在旧建筑改造完成之后，将旧建筑的原始BIM模型进行封装，保存其改造前的原始三维几何信息和建筑信息数据，以便日后查证改造内容。而竣工BIM模型及其包含的建筑信息可直接导入运维平台中，大大减少系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入，此外，通过BIM结合物联网射频技术RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然，实现精确定位，快速查询。
BIM技术以其强大优势和适合建筑全生命周期应用特点为旧建筑改造产生可控性的指导意义，它是传统的二维图纸工作模式到三维设计和建造转变的革命性技术，运用以BIM技术为代表的现代信息技术进行旧建筑改造必将成为日后行业发展的趋势及有效途径之一。
（文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志年第四期点击下方封面图片查看该期内容
如需该文章原文PDF，请发送“旧改+您的邮箱”到“幕墙世界Weekly”