柳州窑埠古镇观光阁：BIM技术在古建筑设计中的创新应用

柳州窑埠古镇观光阁：BIM技术在古建筑设计中的创新应用

柳州窑埠古镇观光阁项目是一个融合了传统与现代技术的古建筑设计案例。项目采用了BIM技术，特别是在斗拱、屋架和栏杆等关键部位的设计中，通过参数化建模实现了对传统建筑元素的精准还原。本文将详细介绍该项目中BIM技术的具体应用及其带来的创新突破。

中国是世界文明古国之一。中国建筑的特色是中国独特的文化和历史。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。宋代《营造法式》是代表中国古代建筑科学和艺术最高水平的古代典籍，记载了宋代建筑的制度、做法、用工、图样等珍贵资料，并且对研究中国建筑和理解其建筑理念和哲学具有深远的意义。

柳州观光阁项目为仿唐风格。盛唐时期的建筑大气开朗。庭院设计自然并带有不同层次。楼阁造型饱满雄放，屋顶平缓舒展，屋檐深远，斗拱劲道有力。木结构的设计条理清晰，别出心裁。装饰更是端庄大方而不繁琐。

应用技术

柳州观光阁项目采用高台基，三重檐，四面歇山顶的造型，高度达到30多米。使用BIM做设计，尽量保持唐代风韵，也借鉴了宋代《营造法式》的建造方法。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。

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。

柳州窑埠古镇观光阁 / 陆永乐

简单来讲是以斗拱中拱的截面-“材”作为模数的基本单元。设计团队结合了多年古建筑设计的经验，查阅了大量的古建文献，观摩现存的古建筑，并请教工匠师傅。再加上我们的空间视觉知识、逻辑思维、立体几何和基本的数学能力，利用Archicad的GDL，制作各种复杂的参数化组件，编写大量的参数化元素。这让我们设计师有了很大的拓展和创意空间，并将古建筑的模数、装配方式有效地融合到最新的BIM科技。我们在许多古建筑设计项目中已采用了这种方法，并希望可应用到古建筑的保护修缮工作以及建筑设计等领域的。

挑战一：斗拱的设计与组合

不同类型的斗，其细节尺寸均不同，分开设定，以达到BIM参数化的要求。设定参数后，用GDL编写三维形状、二维符号、材质、线形、颜色等内容。

挑战二：屋架及翼角的GDL元素

屋顶设计算法的复杂程度大大超过斗拱。既要符合古建筑的尺度规范，又要用立体几何三角函数来计算和描述。在实际设计中，建筑因案例而异，甚至可以不按照古法尺度来做设计。设计师必须留有一定的自由度，以及便利性。

在屋顶GDL元素部分我们有许多热点（hotspot）。使用古建屋面参数化系统，快速构建斜坡屋顶，还可以随时调节屋顶举折的参数。

挑战三：栏杆

中国古建筑设计项目中有不同样式的栏杆。这些古建栏杆是重要而又便利的元素，丰富了建筑横向的立面。通过立柱和栏板的组合，定制化GDL古建栏杆可做成各种款式。我们为栏杆系统独创了两个关键算法：一是拉伸热点，线段自动新增节点；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新增栏板。真正体现出GDL参数化的智慧。

为何选择Archicad？

“Archicad更方便使用，亦更符合建筑师的思维方式。BIM技术的成熟度，软件的轻量化和易操作性，在整个设计环节中起到了关键性作用。在整个设计和建造过程中，我们发现Archicad不仅在现代建筑设计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以不同方式美好地呈现设计。其三维文档、BIMx以及OpenBIM概念能够与其他BIM软件兼容，实现最后的互通信息。

这是我们的建筑师喜欢用Archicad的重要原因。

有了Archicad，我们创建了15类古建图库，包括石材、瓦、大木作、门、窗等常用元素。

这些参数化元素已在实际项目中获得试验。让我们累积了优化和创作新元素的经验。我们仿效了唐、宋、明、清等朝代的古建风格，创制了各种GDL元素。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。这就是我们开发GDL古建图库的方法。”

BIMx图模一体的应用程序，即使在移动设备上也可以轻松完美地展示复杂的建筑，方便客户作出决策和提供反馈。甚至对古建筑的教学也带来帮助。

材分模数制充分体现了中国传统建造方法的独创性。它可以理解为数学公式、节点的标准化、元素的参数化和装配式构建。它也是让古建筑在漫长的历史进化中变得显著的系统。