摘要：2018年4月，上海市委及上海市政府召开全力打响“四大品牌”推进大会。上海全力打响“上海服务”，“上海制造”，“上海购物”，“上海文化”四个品牌。其中“上海文化”是一个城市的底蕴，也是核心竞争力，主要聚焦红色文化、海派文化和江南文化。
建筑是文化的载体，是城市文化的集中体现。优秀历史建筑代表了一个城市的文脉，记录了城市发展的历史和记忆，彰显着城市的精神和个性，是城市文化的历史沉淀。BIM技术具有信息完备性、信息关联性、可视化、协调性、模拟性、优化性等特点。将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目参与方在同一平台上，共享同一建筑信息模型。本文结合徐家汇天主大教堂的BIM项目案例，介绍BIM技术平台在优秀历史建筑修缮中的应用。
关键词： 优秀历史建筑 BIM信息技术 集成历史建筑详细信息
一、在优秀历史建筑保护中运用BIM技术的必要性
上海历史建筑融合了中西方文化形成了独特的海派建筑文化，上海优秀历史建筑是指建成30年以上的，具有下列情形的建筑之一：
1、建筑工艺、施工技术以及工程技术具备建筑方面的艺术特色和科学方面的研究价值；
2、反映上海地域历史文化特点；
3、著名建筑师的代表作品；
4、在我国产业发展史上具有代表性的商铺、作坊、仓库和厂房；
5、其他具有历史文化意义的优秀历史建筑。
上海市共批准公布了5批优秀历史建筑，数量众多，累计共1058处，3075栋，历史文化风貌区约700多万平方米，分布在各个区县。
上海地处长江入海口，由于历史和地理位置的原因，上海的近代建筑拥有独特的风格。总的来说，上海的近代建筑受西方建筑影响较大，出现了一种以西方建筑风格或是模仿西方建筑风格为主体的发展，经过不断的演变，形成了独特的海派建筑文化。同时，上海本土建筑师大力提倡中国古典建筑的复兴，创导了中国的新古典主义建筑。近代，在上海活跃着众多国际建筑师及中国本土建筑师，为后人留下了大量兼具万国风情的建筑及城市景观，形成了独一无二的万国建筑博览会。
因为优秀历史保护建筑修缮需要大量知识库的支撑包括历史价值、材料、工艺、施工管理等各方面，对于海量维护数据的处理和维护难，数据不容易获得和利用，耗费大量的人力和物力，许多繁冗的工作不断重复，无法做到及时准确和数据共享。而BIM技术的出现就能很好的解决这些问题，BIM平台所搭建的三维建筑模型，可以模拟建筑物的真实信息。在BIM模型中，可视化的结果不仅可以用来生动的展示效果和生成报表，更重要的是，在项目的设计、建设和运营过程中，各方的沟通、讨论、决策皆在可视化的状态下进行。
二、BIM技术在徐家汇天主教堂优秀历史建筑保护项目的应用
徐家汇天主堂位于蒲西路158号，是上海最大的天主教堂。它座西朝东，平面呈十字形。徐家汇天主教堂始建于清光绪22年（公元1896年），高五层，砖木结构，法国中世纪样式。大堂顶部两侧是哥德式钟楼，双尖顶砖石结构，堂脊高18米，钟楼全高约51.7米，尖顶31米，尖顶上的两个十字架，直插云霄。教堂中部也有一十字架，颇似轮盘状--生命恰如驾驭轮盘，恰当的比喻。堂身正中是复杂的圆形浮雕，形似罗马钟表的外形。外部为清一色红砖，花岗石线条装饰，屋顶为石墨瓦，教堂正立面有许多圣子、天主的石雕，纯洁而安祥。主体的墙上有大型圆形玫瑰花窗，镶满彩色玻璃，建筑整体庄严挺拔。1989年9月，徐家汇天主堂被上海市人民政府公布为市文物保护单位。
图1 徐家汇天主教堂平面图
在本项目中，使用三维激光扫描仪、手工测绘等技术手段采集较为完整的建筑信息，对徐家汇天主教堂进行扫描、测绘，通过获取的点云数据、图纸技术档案等多种记录成果。
图2，图3 三维激光扫描仪扫描成像点数据图片
通过BIM建模将离散的信息整合起来，对建筑遗产细部构件进行分解，进行三维模型的创建。核心是通过可视化的三维建筑模型，利用数字化技术赋予模型一个完整的、真实的建筑信息库。包括历史信息、布局、纹理、工艺等各方面。
对重要的有价值的重点保护部位，建立精细模型，有助于准确记载和研究它的历史文化价值、材料、施工工艺和保护技术，便于目前的保护和日后的维修。
图4，图5，图6 徐家汇天主教堂BIM信息模型及构件属性参数
例如，徐家汇大教堂的窗棂的构造工艺十分精巧繁复，细长的窗户被称为“柳叶窗”，圆形的则被称为“玫瑰窗”，是哥特式建筑的特色之一。根据现场考证和历史资料，徐家汇天主教堂辅楼外窗、均有木百叶窗，应予以恢复原始百叶窗。原始材料为老洋松木。部分五金件保存完好，但对五金损坏较严重，残缺部分应按原样调换。在建BIM模型时，我们同时可以把这些窗原始的施工做法和材质输入到这些窗的属性栏中。例如，“玫瑰窗”具体做法是：先用铁棂把窗子分成不大的格子，再用工字形截面的铅条在格子里盘成图画，在铅条之间就镶彩色玻璃，铅条柔软，便于在工字形截面中嵌进去玻璃片；本次修缮替换了哪些玻璃和五金件也可以输入到模型属性中。下次徐家汇天主教堂再次修缮的时候，设计人员点击这些窗的时候就可以看到最原始的做法和施工工艺，并且了解哪些部位是之前修缮过的，而不需要再去寻找和查阅大量的历史资料，节省了大量的时间和精力。
除了考证历史原貌和历史工艺需要花费大量的时间，调查历次修缮情况也是很重要并且费时的，修缮记录记录了这栋建筑在不同年代的加建，改造，大修，对了解建筑物的历史沿革，判断构筑物的年代起到重要作用。例如：“徐家汇天主堂由道达洋行设计，宣统二年（1910年）竣工。民国4年（1915年），6月17日大风潮，徐家汇天主堂钟楼铁十字架吹损如弯弓，房屋、树木受损。1928年左右，在天主堂主楼西北侧加建了辅楼，称为“更衣所”，作为神父休息更衣住所。1966年“文革”时，两座钟楼尖顶被拆、管风琴被破坏、堂内圣像及彩色玻璃窗被砸。教堂成为了果品仓库。1979年，徐家汇天主堂归还教区后，即着手修复，1980年圣诞节前夕大堂修缮一新……”这些修缮情况在建立BIM模型时，也会被录入到相应的构件属性中，日后其他设计人员只要点击构件模型，就可以了解该构件是什么年代建造的，以及经历了几次修缮，材质样式是否做过改动。BIM模型通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，所有的信息又可以很直观的
通过效果图和数字报表展现出来，对优秀历史建筑保护这类信息量巨大又极具保存价值的项目起到了节省人力物力，和保留修缮成果的作用。
图6 徐家汇天主教堂效果图
除了保留历史信息之外，利用BIM技术，对优秀历史建筑的周边环境进行分析建模，研究文物建筑与周围环境的联系，建立整体的分析模型，给出合理的保护方案。并利用BIM及相应的灾害分析软件对灾害发生过程模拟，制定防灾措施，为灾后消防灭火、救援提供应急方案。基于BIM平台为基础的历史保护建筑提供新的管理思维、管理模式。
三、在优秀历史建筑保护中运用BIM技术的经济和社会效益
通过徐家汇天主教堂的BIM项目案例可以看出基于BIM 平台的优秀历史建筑保护可以可有效实现信息共享，节省大量的人力和物力成本，提高效率，使保护工作更加科学和有效；实现设计、监理、施工、维护等各方的协同，避免不必要的沟通环节，提高工作效率。
以三维设计技术为核心的BIM 技术是保护和修缮历史建筑的重要手段，能够克服历史建筑的结构复杂性和空间多样性，有利于规范历史建筑建档、完善维修及保护方案设计、实施技术维护。BIM 技术以数字化形式保护、传承和弘扬人类的优秀文化成果，可以促进文化的交流和共享，使保护工作更加科学和有效。BIM 技术及其关联的自动测绘技术在历史建筑维护修缮过程中必将发挥巨大作用，将进一步推动和促进历史建筑保护工作更上台阶。
参考文献：
1）中共上海市委、上海市人民政府，《关于全力打响上海“四大品牌”率先推动高质量发展的若干意见》，2018年4月；
2）郑时龄，上海优秀近代建筑评析，《城市管理—上海城市管理职业技术学院学报》，2002年01期；
3）万终盛，欧吉，BIM 技术在历史建筑保护中应用前景分析，《工程技术：文摘版》，2016 年1月。
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论文作者:沈卓佼
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：建筑论文; 历史论文; 上海论文; 徐家汇论文; 天主教堂论文; 优秀论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第2期论文;