記者 劉冕 從無到有，武漢雷神山醫(yī)院只用了10天。很少有人知道，這令人驚嘆的“中國速度”之中，竟有北京高校大學(xué)生的智慧。 陳越，北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院2018級(jí)研究生，他和團(tuán)隊(duì)利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)參與武漢雷神山醫(yī)院建設(shè)、北京小湯山醫(yī)院改建工程的排風(fēng)設(shè)計(jì)。 圓滿完成任務(wù)，陳越很開心，不僅僅是因?yàn)槔盟鶎W(xué)為疫情防控貢獻(xiàn)了力量，還因?yàn)樗吹搅宋磥淼臒o限可能—— 1933年夏日的一天，一位年輕建筑師在大同下火車，搭著驢車趕往應(yīng)縣。離城還有好幾里的地方，一處風(fēng)景，吸引了建筑師——群山中，金色余暉，擁抱著一座紅白相間的寶塔……“就像一個(gè)巨人，俯視著城市。”建筑師驚嘆著，他迫不及待地開始測繪，想要把古人的智慧傳承下去。 這位建筑師，叫梁思成。 80多年后，又一位年輕人站在應(yīng)縣木塔前，同樣為這座千年不倒的木塔驚嘆。他的“傳承”，是利用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，又“造”了一座“木塔”，將中國古建的“遺傳密碼”完整記錄。 更令前輩無法想象的是，今天年輕人的技術(shù)，不僅能“ 別樣造塔 陳越，內(nèi)蒙古赤峰人。小時(shí)候，父親總給他講故事，只不過講的既不是丑小鴨，也不是孫悟空，而是一座座房子的故事。 “我爸爸是工程師，給我講的都是他工作上的事兒。”陳越說。 也許這就是基因的神奇。父親的“房子故事”，小陳越一點(diǎn)兒不覺得枯燥，他聽得津津有味，很快就迷上了建筑的一切。 中學(xué)時(shí)期，陳越已經(jīng)開始學(xué)習(xí)一些基本的建筑識(shí)圖規(guī)則，工程師的夢想深植于心。報(bào)考大學(xué)的時(shí)候，他的原則就兩條：“土木系”“盡量離家不太遠(yuǎn)”。幾經(jīng)權(quán)衡，他在志愿表上填下了北京建筑大學(xué)，“當(dāng)時(shí)我就填了一個(gè)志愿，沒給自己留后路。”陳越笑著說。 初來北京，一棟棟設(shè)計(jì)別致的建筑讓陳越很快就沒了陌生感，他如饑似渴地汲取營養(yǎng)，只是沒想到，臨近畢業(yè)，學(xué)習(xí)現(xiàn)代建筑的他，竟和古建筑打起了交道，啃起了《營造法式》。 當(dāng)時(shí)，北京建筑大學(xué)教授李愛群團(tuán)隊(duì)正協(xié)助中國文化遺產(chǎn)研究院梳理應(yīng)縣木塔現(xiàn)狀信息，參與木塔保護(hù)工作。陳越是團(tuán)隊(duì)中的一員，他的工作是利用BIM技術(shù)，根據(jù)以往的測繪數(shù)據(jù)“造”一座“應(yīng)縣木塔”。 陳越和團(tuán)隊(duì)成員查閱了大量的古籍、照片、視頻，結(jié)合測繪數(shù)據(jù)，腦海中應(yīng)縣木塔的形象才漸漸清晰—— 應(yīng)縣木塔是中國最具代表性的木結(jié)構(gòu)建筑，建于遼代清寧二年，總高67.31米，是中國現(xiàn)存最古老、最具有歷史文化價(jià)值的木結(jié)構(gòu)釋迦塔，是世界木結(jié)構(gòu)建筑的典范…… “當(dāng)時(shí)，真有憑空造塔的感覺，壓力很大?！标愒交貞?。 好在北建大與應(yīng)縣木塔緣分不淺。1991年，該校教授王貴祥就繪制了應(yīng)縣木塔的全套精細(xì)測繪圖紙，“這份沉甸甸的積累讓我們有了很好的工作基礎(chǔ)。”陳越說。 不僅有積累，陳越還有“武器”——BIM技術(shù)。 BIM技術(shù)，是利用數(shù)字模型對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的過程，是為建設(shè)項(xiàng)目從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程?！靶率卒摯髽虻脑O(shè)計(jì)就利用了這一技術(shù)，它的核心優(yōu)勢在于模塊化建模?！标愒浇忉屩?，“這套系統(tǒng)集成了大量的現(xiàn)代建筑標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件模型，可支持使用者快速建模。” 陳越對(duì)BIM技術(shù)強(qiáng)大的可視化功能很感興趣，課余時(shí)光，他一直通過圖書館的相關(guān)書籍和網(wǎng)上的教學(xué)課程自學(xué)BIM，并通過相關(guān)比賽，磨煉技術(shù)。憑空造塔雖有壓力，但陳越很有信心。 “古木建筑也具有標(biāo)準(zhǔn)化的特征?！标愒秸f，這是他的信心之源。為了摸清古木建筑的標(biāo)準(zhǔn)，陳越和同學(xué)們又開始啃大部頭。遼宋時(shí)期，大部分建筑，尤其是官方建筑的規(guī)格都記錄在《營造法式》里。到了清代，建筑師們的標(biāo)準(zhǔn)就是“樣式雷家族的圖檔”，“應(yīng)縣木塔建于遼，所以我和團(tuán)隊(duì)內(nèi)建筑專業(yè)以及測繪專業(yè)的同學(xué)開始抱著《營造法式》啃?！?/p> 應(yīng)縣木塔沒用一根釘子，上萬塊構(gòu)件，純榫卯結(jié)構(gòu)，被稱為“斗拱博物館”。斗拱，是中國木建筑結(jié)構(gòu)特有的形制，是較大的建筑物柱子和屋頂之間的過渡部分，它可以將支出來的屋檐的重量先轉(zhuǎn)移到額枋上，再到柱子上。 陳越就從斗拱開始攻堅(jiān)。 斗拱是木構(gòu)件里的“規(guī)矩王”，尺寸多、講究多。一般人剛接觸時(shí)，會(huì)被“耍頭”“闌額”和“令拱”之類的說法弄得暈頭轉(zhuǎn)向?！肮沤ㄖ膱D紙，剛開始真是看不懂。”陳越說，沒有捷徑，只能苦學(xué)，一點(diǎn)點(diǎn)的積累。 斗拱本身構(gòu)件很多，要將各個(gè)構(gòu)件連接起來則需要花費(fèi)很多精力去梳理其榫卯連接關(guān)系。 從外觀上看，應(yīng)縣木塔是五層，但實(shí)際是九層，每層之間都設(shè)有一個(gè)暗層。“最開始，我沒有理解好明層暗層的位置關(guān)系，導(dǎo)致了初始模型樓層顛倒，拼裝好的木塔模型只好推倒重來。”陳越說著，不好意思地笑了，“應(yīng)縣木塔尤其是外轉(zhuǎn)角斗拱最為復(fù)雜，連接著兩個(gè)方向的柱頭斗拱以及內(nèi)轉(zhuǎn)角斗拱，重新拼裝耗時(shí)耗力?！?/p> 那也沒辦法，哪一座建筑也不是一天建成的，得腳踏實(shí)地，一層一層地建起。 一次次討論，一次次求教建筑歷史系的教師……陳越和團(tuán)隊(duì)成員，終于梳理出應(yīng)縣木塔中各類構(gòu)件的特征，凝練共性，歸納特性，形成了應(yīng)縣木塔構(gòu)件庫和斗拱庫，并給BIM二次開發(fā)了自動(dòng)化建模程序，滿足了高效建模和易于更新的保護(hù)需求，逐步摸清了建筑遺產(chǎn)的基因密碼。 這次“憑空造塔”的經(jīng)歷，也讓陳越養(yǎng)成了一個(gè)習(xí)慣——每次建模前都要思考是否符合規(guī)制，這使他建模的錯(cuò)誤率大幅降低。 傳承永續(xù) 梁思成，是每一位學(xué)土木的學(xué)生高山仰止的人物，陳越也不例外。更何況，正是梁思成80多年前的測繪，幫助陳越建立了對(duì)應(yīng)縣木塔的最初印象。 當(dāng)時(shí)，梁思成讀到了一份日本考古學(xué)家有關(guān)我國的考古報(bào)告，其中記述了山西大同及周邊地區(qū)的一些古老建筑，其中就包括應(yīng)縣這座建于11世紀(jì)的木塔，當(dāng)?shù)厝朔Q其“應(yīng)州塔”。 梁思成很興奮，他的夫人林徽因曾回憶：“自從知道了有這塔，對(duì)這塔的關(guān)心幾乎超過了他的日常生活。早晨洗臉的時(shí)候他會(huì)說，上應(yīng)縣去應(yīng)該不會(huì)太難吧。吃飯的時(shí)候他會(huì)說，山西都修有頂好的汽車路了。走路的時(shí)候他會(huì)突然間笑著說，如果能去測繪那應(yīng)州塔，我想，我一定……他常常話沒說完，也許因?yàn)樘珖?yán)重的事，怕語言褻瀆了?！?/p> 1933年的夏天，梁思成終于見到了木塔。他在應(yīng)縣住了7天，從里到外、從上到下,非常精細(xì)地測量了木塔各層的平面情況，測量了五十多種不同的斗拱，畫出了木塔的斷面圖，繪制了樓梯、欄桿、隔扇的圖樣，用儀器測量了各檐的高度和塔剎。 應(yīng)縣木塔的BIM模型初步建成后，陳越跟著中國文化遺產(chǎn)研究院的工作人員，去應(yīng)縣木塔實(shí)地勘察，以更新完善模型。 站在木塔前，陳越所受到的震撼，使他終于能理解梁思成當(dāng)年“半天喘不出一口氣”來的心情。 80多年的時(shí)光，敬畏的情緒沒有改變；想要記錄古人智慧，以傳承永續(xù)的念頭，一脈相承，只是陳越所憑借的技術(shù)，已是前輩所無法想象的。 通過現(xiàn)代測繪技術(shù)，陳越得以看到構(gòu)件外露尺寸，應(yīng)用歷史知識(shí)推演那些隱藏在木塔內(nèi)部的構(gòu)件尺寸。 “為了保護(hù)文物本體，這一次所有測量都是無接觸的。”陳越說，由于之前已經(jīng)初步建成了模型，所以通過系統(tǒng)，根據(jù)可以測量到的構(gòu)件數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)地計(jì)算出那些藏在內(nèi)部的榫卯構(gòu)件尺寸等信息。這些信息，是梁思成等前輩當(dāng)年無法觸摸到的，“以前沒有這些技術(shù)，想要了解這些信息，只能拆開塔。”陳越說完，哈哈一笑，仿佛也覺得自己的比喻太過玩笑。 一次次測繪，古塔被精準(zhǔn)地記錄下來。陳越和團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了整體結(jié)構(gòu)模型，原汁原味地記錄了木塔整體結(jié)構(gòu)的變形。柱子、斗拱等承重構(gòu)件，以及斗拱的連接方式等已經(jīng)百分百“復(fù)建”完成。甚至連木塔的“傷痕”都精確記錄，“結(jié)合土木工程知識(shí)，對(duì)于對(duì)結(jié)構(gòu)安全可能有影響的重要損傷予以精細(xì)表達(dá)，對(duì)于其他的則予以損傷程度標(biāo)識(shí)，并建立模型與損傷圖片的鏈接。” 應(yīng)縣木塔千年來歷經(jīng)地震、雷劈、槍擊炮轟，卻至今屹立不倒，很多人都希望揭開其中的奧秘。陳越他們參與完成了首個(gè)足尺斗拱抗震性能試驗(yàn)研究，通過試驗(yàn)，更真實(shí)準(zhǔn)確地了解塔內(nèi)化解外力的方式。 時(shí)光荏苒，歲月無情，建筑遺產(chǎn)終將老去，科學(xué)評(píng)估建筑遺產(chǎn)安全現(xiàn)狀是其全生命周期保護(hù)的關(guān)鍵問題。陳越說：“BIM的發(fā)展為各類建筑的科學(xué)直觀表達(dá)和信息記錄提供了重要支撐，可基于一個(gè)文件構(gòu)建包含建筑全信息的智能化模型，這種理念與國家倡導(dǎo)的對(duì)建筑遺產(chǎn)全生命周期保護(hù)是完全一致的?！?/p> 以數(shù)據(jù)封存古塔記憶的工程——應(yīng)縣木塔的原始指紋數(shù)據(jù)留存已經(jīng)啟動(dòng)。陳越說：“完整留存應(yīng)縣木塔全部細(xì)節(jié)是團(tuán)隊(duì)的長期目標(biāo)。” 行古志今 BIM，這一整套科學(xué)的測繪建模模式，還可以被復(fù)制到更多地方。“外行”無需再吃陳越吃過的苦，就有機(jī)會(huì)快速熟悉古建的修繕保護(hù)。 比如讓陳越吃盡苦頭的“斗拱”。他和同學(xué)們通過梳理遼宋時(shí)期古木建筑，構(gòu)建了斗拱智能化對(duì)象庫，包含52種斗拱，實(shí)現(xiàn)了每一種斗拱榫卯自動(dòng)化拼接與可視化展示。陳越說，中國古代建筑中有很多構(gòu)件外形相似。但歷史內(nèi)涵大不相同，這需要非常專業(yè)的歷史知識(shí)和專業(yè)素質(zhì)才能區(qū)分?！拔覀儗⑦@些專業(yè)知識(shí)程序化，無論是誰，即便是沒有古建專業(yè)基礎(chǔ)的人，也可以了解斗拱是如何拼裝起來的。只要將測繪獲得的外露尺寸精準(zhǔn)輸入，就可以依靠系統(tǒng)智能識(shí)別構(gòu)件。” 不僅能識(shí)別，更能“營造”建筑?！白R(shí)別構(gòu)件后同樣需要基于專家知識(shí)、人工推演其他不可見尺寸來進(jìn)行建模。”陳越他們將這一過程程序化，只要輸入測繪獲得的參數(shù)，系統(tǒng)就可以自動(dòng)識(shí)別構(gòu)件、求解不可見尺寸和建立模型。 陳越?jīng)]有想到，這些“發(fā)散”的創(chuàng)新應(yīng)用，竟幫助他參與了新冠肺炎疫情防控，為“中國速度”貢獻(xiàn)了智慧。 今年寒假，陳越在老家突然接到一個(gè)電話——快速展開應(yīng)急科研攻關(guān)，參與武漢雷神山醫(yī)院建設(shè)和北京小湯山醫(yī)院的排風(fēng)設(shè)計(jì)。 “當(dāng)時(shí)老家的疫情還不算嚴(yán)重，每天我也通過電視關(guān)注抗疫報(bào)道，真是沒想到自己能有機(jī)會(huì)為抗疫盡一份力。”陳越說。 可接到電話的時(shí)候，陳越?jīng)]時(shí)間興奮，滿腦子都是如何盡快建模。掛了電話，他就坐到電腦旁，三四個(gè)小時(shí)沒挪地兒，一直和團(tuán)隊(duì)老師、同學(xué)保持連線，及時(shí)解決建模時(shí)遇到的問題。 陳越的導(dǎo)師李愛群，近年來組建了多學(xué)科協(xié)同工程抗震防災(zāi)和建筑遺產(chǎn)保護(hù)團(tuán)隊(duì)，在北京醫(yī)管中心和北京市教委的支持下從事醫(yī)療建筑和文物古建的抗震性能評(píng)估與提升。跟隨導(dǎo)師參與這些項(xiàng)目，已使陳越積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 陳越主要負(fù)責(zé)利用BIM技術(shù)建立院區(qū)模塊和分析模型生成。院區(qū)建模包含院區(qū)室內(nèi)外結(jié)構(gòu)，體量非常大，陳越他們提出“化整為零，再化零為整”的方案——先按照院區(qū)的功能劃分，分區(qū)建模，最后合并整理。這種方式不僅便于建模，更有助于精準(zhǔn)定位每一個(gè)區(qū)段與圖紙不符合的位置，便于檢查修改。 隨后，分析模型生成，陳越需要給配合團(tuán)隊(duì)在模型中標(biāo)定精準(zhǔn)的排風(fēng)口位置。“這個(gè)過程中需要生成大量的排風(fēng)口方案，如果單純依靠人工處理，操作難度大，關(guān)鍵是每一種方案都需要‘驗(yàn)算’，這將付出大量的時(shí)間成本?！标愒秸f。 疫情防控，爭分奪秒。 團(tuán)隊(duì)編制了一套排風(fēng)口自動(dòng)生成算法，可以快速生成多種排風(fēng)口方案，有效提高了工作效率。 當(dāng)工作告一段落后，陳越才“后知后覺”地感受到了前所未有的壓力?！爸饕菗?dān)心自己能力不足，耽誤防疫工程的進(jìn)展?！标愒秸f，好在依靠團(tuán)隊(duì)老師的幫助和之前在課題組的技術(shù)積累，他和團(tuán)隊(duì)才能保質(zhì)保量如期完成任務(wù)。 攻關(guān)不止，陳越收獲了榮譽(yù)。今年“五四”青年節(jié)，陳越榮獲“全國優(yōu)秀共青團(tuán)員”榮譽(yù)稱號(hào)，是北京市唯一獲評(píng)的高校學(xué)生。 知者創(chuàng)物，巧者述之守之，世謂之工。談及過往，陳越很謙虛，他說，都是“寸尺之功”。說起未來，他期待“不負(fù)青春”，能有更多的機(jī)會(huì)去更多的領(lǐng)域?qū)嵺`，他要做巧者，更想做知者。 |
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