我國(guó)擁有數(shù)千座世界上最古老的木結(jié)構(gòu)建筑。然而，盡管我國(guó)和聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）都在努力保護(hù)這些建筑，許多建筑（如甘肅張掖的亞洲寺廟）仍面臨著快速蔓延火災(zāi)的高風(fēng)險(xiǎn)。

中國(guó)研究人員正在逐棟對(duì)一些世界上最古老的木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行數(shù)字化存檔。桂林理工大學(xué)和南寧理工學(xué)院的研究人員正利用3D激光掃描和有限元模擬技術(shù)構(gòu)建歷史建筑信息模型（HBIM），助力這些木結(jié)構(gòu)建筑在未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)得以保存。

研究人員在發(fā)表關(guān)于400年歷史的真武閣建模的新研究時(shí)表示：“數(shù)字保存的最終目標(biāo)不僅僅是創(chuàng)建精確的數(shù)字模型，更是要利用數(shù)字模型進(jìn)行有效的保護(hù)、修復(fù)、研究和教育。例如，木構(gòu)古建筑的結(jié)構(gòu)安全性是古建筑保護(hù)的核心焦點(diǎn)，理想情況下，應(yīng)通過(guò)HBIM模型來(lái)完成安全評(píng)估和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等工作。”

a 真武閣正面圖；b 真武閣軸測(cè)透視圖。

研究人員說(shuō)：“鑒于中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑復(fù)雜的造型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，我們的方法分為三個(gè)階段。首先，利用3D激光掃描和無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)收集各類古建筑的數(shù)據(jù)（包括平面尺寸、層高、構(gòu)件截面尺寸和空間關(guān)系等）。在此基礎(chǔ)上，整合歷史檔案、現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)和測(cè)繪數(shù)據(jù)。隨后，基于這些數(shù)據(jù)，利用Autodesk Revit軟件建立HBIM族庫(kù)，并通過(guò)裝配完成整體HBIM模型。最后，基于HBIM模型對(duì)木構(gòu)古建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，包括利用HBIM的虛擬施工進(jìn)行定性結(jié)構(gòu)分析，以及將HBIM模型導(dǎo)入SAP2000軟件進(jìn)行有限元模擬分析，從而確定相關(guān)保護(hù)措施并完成HBIM環(huán)境的構(gòu)建。”

a 真武閣整體木構(gòu)；b 穿插拱與整體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系；c 現(xiàn)場(chǎng)懸柱照片；d 懸柱柱基細(xì)節(jié)。

研究指出，我國(guó)木構(gòu)建筑具有構(gòu)件化裝配、模塊化尺寸和特征化組合的特點(diǎn)。本質(zhì)上，它是一個(gè)基于特定尺寸的“參數(shù)化”設(shè)計(jì)與建造過(guò)程。因此，HBIM的參數(shù)化建模理念與中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的建造理念高度契合。研究人員表示：“本研究提出了一種整合多種數(shù)字技術(shù)的HBIM方法，并拓展了HBIM模型的應(yīng)用，旨在為木構(gòu)古建筑提供充分的檔案記錄和精確的保護(hù)。該工作流程生成的全面且精確的數(shù)字模型，能為木構(gòu)古建筑的保護(hù)與修復(fù)提供更科學(xué)、高效的技術(shù)支持。”

去年，聯(lián)合國(guó)教科文組織正致力于保護(hù)中國(guó)傳統(tǒng)建筑（以及數(shù)千座木結(jié)構(gòu)建筑），“木構(gòu)件（如柱、梁、檁、過(guò)梁和斗拱）通過(guò)榫卯連接”。研究人員指出：“中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑頻發(fā)的火災(zāi)已造成重大經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡，以及隨之而來(lái)的傳統(tǒng)建筑流失。”這是因?yàn)槲覈?guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的耐火等級(jí)低、燃燒速度快：“往往人們對(duì)火災(zāi)做出反應(yīng)時(shí)，火勢(shì)已經(jīng)迅速蔓延到其他建筑了。”想了解更多木業(yè)信息，歡迎關(guān)注木材之家mucaihome.com。