当古建遇上BIM——基于ARCHICAD的古建 GDL开发和应用

中国古典建筑源远流长，具有悠久的历史和光辉的成就，是相对于西方古建筑的砖石体系而言，是一个独立的建筑体系。近年来随着国家大力提倡发展文化、创意、旅游产业，兴建旅游区，城市历史风貌保护区，大量涌现出需要利用现代科技，进行中国古典建筑设计或者保护更新的项目。另一方面，纵观中国古建史得知，我们国家的传统建筑天然得具备构件化、模数化的特质，似乎能与缘起于信息技术的BIM在参数化等很多理念方面上不谋而合，成为天然的盟友。那么当古建遇上BIM又会产生什么样的效果呢？

项目名称 ：柳州窑埠古镇观光阁建筑

面积 ：地上建筑面积4580㎡

建筑高度 : 33m

建设地址 ：广西柳州市蟠龙路西侧

主创建筑师：陆永乐 -浙江同仁建筑设计有限公司副总建筑师

设计师及合作团队：

潘丛芳、徐梦石、廖世国 (中国美院设计院)

柳州窑埠古镇观光阁 / 陆永乐

古建项目中的BIM应用

浙江同仁建筑设计公司一直秉承“固求高下之分，亦求你我之别” 的工作理念。在古建筑的设计上，率先将BIM技术融入其中，为建筑信息化方向的探索提供了有效的解决方案。中国是世界文明古国之一。中国建筑文化历史形成独特，建筑物造型优美，结构严谨，宏伟中不失细腻，庄严中不失优雅。《营造法式》是代表中国古代建设科学与艺术巅峰状态的典籍，记载着宋代建筑的制度、做法、用工、图样等珍贵資料，对研究中国建筑、理解其理念和精神有着深远的意义。柳州观光阁项目为仿唐风格。中国盛唐时期的建筑大气开朗，院落空间变化丰富，一气呵成；楼阁类的建筑更是造型饱满雄放；屋顶平缓舒展，出檐深远，斗拱劲道有力；木构的力学条理清晰，举重若轻；装饰端庄大方而不繁琐。

“ARCHICAD比较符合建筑师的思维方式。它的BIM技术的成熟度、软件的轻量化，易操作性，在整个设计环节中起到了关键性作用。”——陆永乐 副总建筑师

项目技术

柳州观光阁项目采用高台基，三层重檐，四面歇山顶的造型。高度达到30多米。设计过程中使用BIM技术，尽量保持唐风遗韵，构筑上也借鉴了大宋《营造法式》的一些做法。选用的斗拱辅作样式为：转角辅作单杪三下昂、柱头辅作单杪双下昂。

转角六辅作单杪三下昂，柱头辅作单杪双下昂

“各以其材之广，分为十五分，以十分为其厚。凡屋宇之高深，名物之短长，曲直举折之势，规矩绳墨之宜，皆以所用材之分，以为制度焉。”——《营造法式》

简单来说是以斗拱中拱的截面——“材”作为模数的基本单位。设计团队结合多年的仿古建筑设计工作经验，查阅了大量的古建文献，观摩现存的古建筑，请教工匠师傅，再加上设计师空间想象力、逻辑思维、立体几何和基本的数学能力，通过ARCHICAD内置的GDL开发语言，制作各种复杂的参数化部件，编写了大量的GDL参数化古建筑构件。这让团队的设计师们有了很大的拓展和创意空间，也让古建筑的模数化、装配式与最新的BIM技术真正有效的融合，并应用于众多仿古建筑项目中。希望能在古建的保护修缮工作、仿古建筑设计等领域得到应用。

难点一： 斗拱的制作与组合

不同类型的斗，其细部尺寸均不同，分别设定，以达到BIM参数化的要求。设定参数后，用GDL语言编写3D形状、2D符号、材质、线形颜色等属性。

难点二：屋架及翼角GDL部件

屋面的算法复杂程度大大超过斗拱，既要符合古建的尺度关系，又要用立体几何三角函数来计算描述。在实际设计使用中，个体建筑千差万别，甚至允许不完全按照古法尺度来做设计，必须留给设计师一定的自由度，以及便利性。屋顶GDL部件里设定了许多的热点，即HOTSPOT。运用古建屋面参数化系统，快速构建坡屋顶，还可以随时调节屋顶举折的参数。

难点三：栏杆

在中国古建项目中式样丰富的栏杆，是古建的重要的近人构件，丰富了建筑横向的立面。GDL古建栏杆，通过立柱和栏板的组合，可以制作出多种样式的栏杆。栏杆系统用到了两个独创的关键算法：一是拉伸热点，线段自动增加节点；二是栏板单元在线段内自动匹配。在设计中，只要拖动热点就能自动增加栏板，体现出GDL参数化的智能。

ARCHICAD中国古建栏杆系统

为何选择ARCHICAD ?

ARCHICAD比较符合建筑师的思维方式。它的BIM技术的成熟度、软件的轻量化，易操作性，在整个设计环节中起到了关键性作用。在整个设计和建造中，我们发现，ARCHICAD软件不仅可以在现代建筑中为建筑师提供完美高效的解决方案，而且也符合仿古建筑工匠的思路。ARCHICAD丰富优美的图面表达方式，3D文檔、BIMx以及OPENBIM理念，能很友好的与其它BIM软件相互沟通和调用，做到了信息的无界限。这也是我们团队建筑师们喜爱用ARCHICAD的一个重要原因。我們通过ARCHICAD软件，创建了15大类的古建图库，包括石材、瓦、大木作、门窗等常用部件。

这些参数化部件，在实际项目中得到了检验，积累了优化经验，而且进一步迭代更新。制作了仿唐式、宋式、明清等朝代风格的GDL建筑构件。按照《营造法式》的原则搭建古建大木作铺作。在小木作方面增加门窗，在砖瓦作方面，增加砖、瓦、石方面的细节。这就是开发GDL古建图库的思路。”

BIMx图模一体的应用，在移动设备上也可以轻松展示复杂的建筑设计模型，其直观的表现力，为业主的项目决策、指导施工提供了便利，甚至古建筑的教学上也能带来帮助。