毛建東 河北八方錦秀工程設(shè)計(jì)有限公司，遵化 064200

歷史建筑是一個(gè)城市的珍貴遺產(chǎn)，它們承載著城市的歷史記憶，具有不可再生的歷史價(jià)值、文化價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。加強(qiáng)歷史建筑的保護(hù)和合理利用，有利于展示城市歷史風(fēng)貌，保留城市的建筑風(fēng)格和文化特色，是樹立文化自信的一項(xiàng)重要工作。習(xí)近平總書記指出，要保護(hù)弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，延續(xù)城市歷史文脈，保留中華文化基因。要保護(hù)好前人留下的文化遺產(chǎn)，包括文物古跡、歷史文化名城名鎮(zhèn)名村、歷史文化街區(qū)、歷史建筑、工業(yè)遺產(chǎn)以及非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，既要保護(hù)古代建筑，也要保護(hù)近代建筑，既要保護(hù)單體建筑，也要保護(hù)街巷街區(qū)、城鎮(zhèn)格局。

BIM 在建筑行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，BIM 的核心是通過在計(jì)算機(jī)中建立虛擬的建筑三維模型，同時(shí)利用數(shù)字化技術(shù)為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑信息庫。我國很多學(xué)者做了相關(guān)BIM 的研究工作并取得了成果。例如，中國建筑科學(xué)研究院和清華大學(xué)合作進(jìn)行的國家“十一五”項(xiàng)目“建筑設(shè)計(jì)與施工一體化信息共享技術(shù)研究”和“基于BIM 技術(shù)的下一代建筑工程應(yīng)用軟件研究”，這個(gè)項(xiàng)目注重于對于BIM 軟件的應(yīng)用研究，項(xiàng)目研發(fā)了一系列應(yīng)用軟件如基于BIM 技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)、建筑成本預(yù)測、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、建筑施工優(yōu)化、建筑工程安全分析以及建筑工程耐久性評估等。另外BIM 技術(shù)在水立方、鳥巢等這些知名的設(shè)計(jì)項(xiàng)目上也得到了實(shí)際運(yùn)用。

同樣，BIM 應(yīng)用到歷史建筑保護(hù)過程中也是勢在必行，隨著三維激光掃描、GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、信息化建模等技術(shù)的應(yīng)用，信息化技術(shù)在歷史建筑保護(hù)與管理中的運(yùn)用越來越廣泛。歷史建筑綜合信息資源庫的構(gòu)建對于數(shù)字化保護(hù)至關(guān)重要。BIM數(shù)據(jù)庫不單單指幾何數(shù)字，而是包含計(jì)算機(jī)能夠識別的任何形式的信息，包含計(jì)算機(jī)能夠識別的任何形式的記錄、描述、統(tǒng)計(jì)、說明信息，包括具有尺寸參數(shù)的幾何數(shù)據(jù)、建筑構(gòu)件的物理數(shù)據(jù)、保護(hù)修繕的造價(jià)數(shù)據(jù)、施工工藝和工序的技術(shù)數(shù)據(jù)、相關(guān)工種的工人數(shù)據(jù)、建筑病害的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以包括幾何數(shù)據(jù)、物理數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)、工人數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等內(nèi)容（圖1）。構(gòu)建歷史建筑數(shù)據(jù)庫可以為建筑保護(hù)與修繕、信息共享交互提供數(shù)據(jù)存儲的媒介。歷史建筑的數(shù)據(jù)庫包括歷史建筑的幾何數(shù)據(jù)庫、檔案信息數(shù)據(jù)庫、修繕保護(hù)方案庫等幾個(gè)方面。

圖1 歷史建筑綜合數(shù)據(jù)信息

1 歷史建筑幾何數(shù)據(jù)庫

歷史建筑的幾何數(shù)據(jù)庫是歷史建筑的基本信息單元，它包括建筑本體的幾何尺寸信息、所有構(gòu)件信息、環(huán)境數(shù)據(jù)信息等，包括歷史建筑精細(xì)建模三維建筑物模型、BIM 三維模型，包括建筑相應(yīng)的內(nèi)外部環(huán)境、建筑物內(nèi)水、電、暖等相關(guān)圖件。這個(gè)數(shù)據(jù)庫基本上是以數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)，既包括建筑的歷史圖件，又包括建筑的現(xiàn)狀圖件，它們對于判斷建筑的歷史損耗有非常重要的意義。歷史建筑的幾何數(shù)據(jù)庫主要是基于歷史圖紙，并結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)查和數(shù)據(jù)分析得到的建筑模型。BIM 技術(shù)在歷史建筑保護(hù)的實(shí)際工程中也得到了一定程度的應(yīng)用，例如中國建筑設(shè)計(jì)研究院參與設(shè)計(jì)的北京故宮保護(hù)與修復(fù)、敦煌的數(shù)字化工程、上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)工程建設(shè)咨詢有限公司在上海玉佛禪寺修建與改擴(kuò)建工程等項(xiàng)目均表明當(dāng)前BIM 技術(shù)在我國歷史建筑保護(hù)行業(yè)中前景還是非常廣闊的。在這些歷史建筑保護(hù)的實(shí)際案例中首先要輸入幾何數(shù)據(jù)，這些幾何數(shù)據(jù)主要表達(dá)歷史建筑的各個(gè)構(gòu)件的具體尺寸模數(shù)、相對關(guān)系、構(gòu)造方式以及建筑造型。這個(gè)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建過程一般是通過獲取的歷史圖紙檔案進(jìn)行分析、輸入和建模，但是如果歷史圖紙檔案丟失則需要進(jìn)行現(xiàn)場測繪。

2 歷史建筑檔案信息數(shù)據(jù)庫

歷史建筑的檔案可以根據(jù)需要進(jìn)行有效的分類，比如可以根據(jù)歷史建筑的價(jià)值類型分為歷史信息、藝術(shù)信息、文化信息、科學(xué)信息等。這個(gè)數(shù)據(jù)庫的格式是多種多樣的，根據(jù)相應(yīng)的歷史信息有相應(yīng)的文件格式。歷史建筑檔案信息數(shù)據(jù)庫的建立非常重要，它的建立可以避免下一輪歷史建筑修繕保護(hù)時(shí)對歷史建筑的檔案的再次重復(fù)性查找工作。對模型中無法用數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)，或是無法具體歸類的信息給予輔助說明的內(nèi)容。這些檔案數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)的制圖軟件中是無法記錄的，如歷史建筑的歷史信息、文化信息以及相關(guān)的背景信息等。但在BIM 中我們可以給予這些檔案信息詳細(xì)的記錄，將建筑的圖形和信息充分結(jié)合。

3 歷史建筑修繕保護(hù)方案庫

歷史建筑修繕保護(hù)方案庫主要包括建筑物修繕方案信息、相應(yīng)構(gòu)件修繕記錄等信息。歷史建筑隨著時(shí)間的推移和人為的使用會造成一定的損耗，相隔數(shù)年再次進(jìn)行維修是必然的。歷史建筑修繕保護(hù)方案遵循的原則必須根據(jù)有關(guān)歷史建筑保護(hù)的條例進(jìn)行，具有一定的時(shí)代性，帶上歷史的烙印。歷史建筑修繕保護(hù)方案庫主要表達(dá)構(gòu)件材料、殘損病害情況和設(shè)計(jì)修復(fù)措施等，可以基于歷史初建模型或上一次竣工模型，通過修改構(gòu)件的階段、病害情況和材料等屬性，得到能夠表達(dá)當(dāng)前階段構(gòu)件缺失殘損、結(jié)構(gòu)異形、殘損病害以及初步修繕措施等的數(shù)據(jù)庫。歷史建筑在和人類社會共存的過程中損耗和修繕是必然的，不同的歷史建筑都有各自獨(dú)特的個(gè)性，不同階段修繕內(nèi)容也會存在不同。因此需要根據(jù)歷史建筑的現(xiàn)狀進(jìn)行仔細(xì)勘察并根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)要求形成對應(yīng)的保護(hù)設(shè)計(jì)方案。

歷史建筑修繕保護(hù)方案庫的建構(gòu)對于后期的修繕保護(hù)具有指導(dǎo)性的意義，也反映了修繕?biāo)幍哪甏鷮τ跉v史建筑保護(hù)的策略性思考。例如古羅馬斗獸場在19 世紀(jì)的三次修復(fù)反映了意大利對于古建筑保護(hù)的修復(fù)觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)變（圖2）。1806 年，圣盧卡學(xué)院的拉斐爾·斯特恩修復(fù)了斗獸場的東端，他的修復(fù)體現(xiàn)了極少主義的原則，即第一步就是盡量保存好每個(gè)建筑殘片，對古建筑盡量不做過多改動(dòng)，認(rèn)為最好的保護(hù)就是基本的維護(hù)。1823～1826 年，圣盧卡學(xué)院專家瓦拉迪埃修復(fù)了斗獸場外環(huán)西端，他修復(fù)重建了建筑的部分缺失，體現(xiàn)了注重原模原樣復(fù)原的“完形”觀點(diǎn)。1844～1852 年，卡尼娜負(fù)責(zé)的是斗獸場內(nèi)環(huán)的南側(cè)部分的修復(fù)工程，她的修復(fù)觀點(diǎn)是在完整保存殘存部分的同時(shí)，以完型的形式以及與原有建筑不一樣的材料進(jìn)行修復(fù)。

圖2 古羅馬斗獸場（作者自攝）