民族传统建筑元素提炼与BIM参数化建模方法研究-以广西壮族干栏式民居建筑的兽头衔象鼻形挑手为例

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五、房屋建筑学引入课程思政的教学方法

（一）案例教学法

“房屋建筑学”在课堂理论知识教学过程中，可采用工程案例的教学形式，再现真实的

工程背景，通过教师设置问题、学生参与讨论的方式提出自己的观点。工程案例的选择最好

能与社会的热点问题有所联系，教师融入课程思政的时候，学生容易理解和接受，激发他们

学习的兴趣，起到良好的教学效果。总之，课程采用案例教学，可以弥补理论说教的不足，

使学生学到书本上学不到的知识，同时能够获得良好的思想政治教育。

（二）参观教学法

“道不可坐论，德不能空谈”，这是习近平总书记对当代青年特别是青年学生的殷切期

望。因此，将社会主义核心价值观融入专业课程思政教育的最好途径是遵循“知行合一”的BIM

教育原则。思政教育不能仅局限于课堂上的理论说教和空谈，还应加强课外的实践教学，这

样才能做到理论联系实际。学生通过亲身经历学到的枯燥思想政治理论知识才会渐渐变得丰

满，才变得有灵魂，印象也极为深刻，思政教育效果不言而喻。如利用课余时间或节假日组探讨

织学生去革命烈士纪念馆、红色教育基地，讲解建筑的设计理念，引导学生去感悟实践教学

环节所传递的正能量观念，做一个合格的社会主义事业接班人。

六、结语

在专业课程教学中融入思想政治教育，既能向学生传授专业知识、提升专业素养，又

能实现道德引领，对其优良品质的形成及社会责任感的增强具有十分重要的意义。但学生的

思想政治教育任重道远，既是一个长期的过程，也是一个系统工程，作为专业教师应高度重

视，灵活选择合适的教学方法，完善教学内容，深层次地挖掘课程中所蕴含的思政元素，让

课程思政与专业课相互融合。

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一、广西民族建筑中的挑手特征元素提炼

广西民族建筑中的挑手是指支撑建筑物挑出屋檐的一种木制组合构件，如图1所示，它具有使屋

檐向前延伸，使檐下形成一个可遮阳避雨的檐廊，既可保护檐下外墙不受日晒雨淋，又使檐下形成一

个可遮阳避雨的空间。

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民族传统建筑元素提炼与BIM参数化建模

方法研究

图1靖西某壮居象鼻莲花头挑手

——以广西壮族干栏式民居建筑的兽头衔象鼻形

木制组合构件主要由梁或枋在檐下的挑出部分

挑手为例及下方的插栱共同构成，如图2所示。挑手以挑出梁

文_黄雷（南宁职业技术学院，副教授、高级工程师，硕士）（枋）的数量来分类，只有一条挑出的梁（枋），

李立宁（南宁职业技术学院，工程师，硕士）没有下部装饰用插栱，称为单挑；一条挑出的梁

郭杨（南宁职业技术学院，讲师，硕士）（枋）加上下部插栱，称为双挑；两条挑出的梁

（枋）加上下部插栱，称为三挑。

梁（枋）的挑出部分是挑手主要受力构件，承

受通过檩传递来的建筑屋顶荷载，因此其外形简单

实用、无过多装饰。挑手下部的插栱承担了主要的

中华民族历史源远流长、文化丰富多彩，在各民族传统建筑中所包含的民族传统元素不仅形式装饰功能，因此其外观通常形式多样、造型美观、

多样、结构合理、造型美观、功能齐全，且特色鲜明、内涵丰富、自然和谐，凝聚了各民族劳动人寓意深刻。而挑手往往以下部插栱的外形特征来命

民的勤劳智慧和进取精神。提炼广西壮族干栏式民居建筑构件挑手中的民族传统建筑元素，再与符名，如象鼻莲花头挑手。由此，以挑手下部插栱作

合现代审美观念的元素融合，利用BIM建模技术，可方便工厂化大规模加工制造的模块化、装配化为提炼民族传统建筑元素的主要对象。

理念对其进行参数化设计建模。民族建筑的优良传统和艺术风格不但因此得以继承，还能通过现代广西南部壮族干栏式民居建筑的挑手下部插

设计和建造技术得以弘扬和发展。栱，多为兽头衔象鼻的形式，如图3、4所示。插图2双挑象鼻形莲花头挑手大样图

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栱后部与柱或墙相连的部位多以鱼头、龙头等形状出现，寓意生活富足、人丁兴旺、健康长寿；

中部为象鼻形状，寓意吉祥如意、招财纳福；前端托梁（枋）的部位多为莲花形状，寓意清廉、

纯洁。这样的组合反映了古代广西壮族人民对龙、鱼、象和莲花等动植物的崇拜，以及对美好生

活、崇高品格的追求。

图5莲花头侧面沟槽示意

（二）象鼻特征提炼

象鼻的特征可提炼为两个相切圆弧组成的S形曲线，如图6所示。象鼻断面可以是矩形也可

以是圆形。由于古代受限于落后的工具和技术，圆形断面的象鼻加工难度较大，因此多为矩形断

面。现在的木材加工技术先进，所以可选择更符合现代审美观念的圆形断面。半径为R1的这段圆

弧象鼻，左端连接莲花头，右端与另一段圆弧象鼻相连。为了增加一些变化，此段象鼻设计成断

面为两端粗中间细的光滑过度圆弧。半径为R2的这段圆弧象鼻，右端与柱或墙连接。此段象鼻断

图3鱼头衔象鼻莲花头挑手面设计成与柱或墙连接端粗、另一端细的光滑过度圆弧，如图7所示。

图6两个相切圆弧组成的S形曲线图7S形象鼻

（三）兽头特征提炼

由于兽头往往造型复杂，可提炼抽象的特征较少，参数化建模的难度较大。为了便于加工制

图4龙头衔象鼻莲花头挑手

造，采取两侧用薄木板剪纸风格雕刻的兽头，中间夹实木的形式来营造立体精美的兽头，以龙头

根据模块化理念，兽头衔象鼻形插栱可分为三个模块，即托梁（枋）的莲花头、象鼻和连柱造型为例，如图8所示。

或墙的兽头。每个模块之间根据装配化理念，并参考传统木结构的榫卯连接方式，设计参数化和

标准化的凹（榫眼）凸（榫头）式连接接头。

（一）莲花头特征提炼

莲花头常见外形为倒扣的正四棱台，有单层（如图3、图4），也有双层（如图1）。双层的两

个正四棱台往往相对旋转45°。正四棱台四个侧面表面常有对称布置的从顶到底的沟槽，如图5所

示。四棱台顶、底面边长和高度等均设计成可通过参数调整。

图8龙头造型

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（接上表）

二、挑手BIM参数化建模

与梁连接榫头

BIM建模软件采用AutodeskRevit（2017版）进行。建模思路为：先将挑手插栱拆分为莲花13实例控制与梁连接榫头的是否旋转45°

（旋转45°）

头、象鼻和兽头三个部件分别参数化建模，再将三个部件组装成完整插栱模型，最后将插栱模型

与梁连接榫头控制与梁连接榫头的可见性，设置公式：“and(与梁连接榫头,not(与

14实例

和挑梁、檐柱等组装成完整的挑手模型。可见性梁连接榫头（旋转45°）))”

与梁连接榫头

（一）莲花头BIM参数化建模控制与梁连接榫头（旋转45°）的可见性，设置公式：“and(与梁连接

15（旋转45°）实例

榫头,与梁连接榫头（旋转45°）)”

根据民族传统建筑中莲花头造型特点，将莲花头提炼为通过高度、底面边长、顶面边长等参可见性

数控制的正四棱台。先利用Revit构建单个莲花头BIM模型。单个莲花头样式及控制参数详见图9和16莲头材质实例莲头材质

注：表中编程公式均来源于BIM相关软件。

表1，顶和底面正方形边长、高度、侧面沟槽间距、榫卯接头等均设计成可参数调整。

双层莲花头由两个莲花头叠加而成。双层莲花头样式及控制参数详见图10和表2，上层莲花

头可通过参数选择是否旋转45°。

图9单个莲花头样式

表1单个莲花头控制参数

序号参数名称参数类型说明图10双层莲花头样式

1LTH实例莲花头高度

2LTad实例莲花头底面正方形边长

表2双层莲花头控制参数

3LTau实例莲花头顶面正方形边长

4LTs实例莲花头侧面沟槽间距序号参数名称参数类型说明

5LTr实例莲花头侧面沟槽半圆形断面半径，设置公式：“LTs/4”1LTH*实例*表示1，2。LTH1为下层莲花头高度，LTH2为上层莲花头高度

*表示1，2。LTad1为下层莲花头底面正方形边长，LTad2为上层

6a1实例莲花头与象鼻连接矩形榫眼边长（平行于梁纵向）2LTad*实例

莲花头底面正方形边长

7a4实例莲花头与梁连接矩形榫头边长（平行于梁纵向）

*表示1，2。LTau1为下层莲花头顶面正方形边长，LTau2为上层

8b1实例莲花头与象鼻连接矩形榫眼边长（垂直于梁纵向）3LTau*实例

莲花头顶面正方形边长

9b4实例莲花头与梁连接矩形榫头边长（垂直于梁纵向）

控制单双层，若为单层怎为是，若为双层则为否，实现在同一个

莲花头与象鼻连接矩形榫眼深度（与榫头长度匹配），若输入值为0则4是否单层实例

10h1实例模型文件中包含单双层两种不同类型的莲花头模型

无榫眼

5上莲是否旋转45°实例控制上层莲花头是否旋转45°

11h4实例莲花头与梁连接矩形榫头长度

控制上层莲花头可见性，设置公式：“and(not(是否单层),

控制与梁连接榫头的有无，若为单层莲花头或双层莲花头的上层则该6上莲可见性实例

12与梁连接榫头实例not(上莲是否旋转45°))”

榫头为有，若为双层莲花头的下层则该榫头为无

上莲（旋转45°）控制上层莲花头（旋转45°）可见性，设置公式：“and(not(是

（转下表）7实例

可见性否单层),上莲是否旋转45°)”

注：表中编程公式均来源于BIM相关软件。

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（二）象鼻BIM参数化建模

象鼻虽是提炼为两个相切圆弧组成的S形曲线，但是连接莲花头的这段象鼻断面为两端粗中由于几何关系比较复杂，象鼻建模经过多次尝试才确定了一个比较好的建模顺序和参数关联

间细，因此在Revit建模时，使用放样融合的实体创建工具，这段象鼻实际应分成两段分别创建。逻辑。

放样路径为相互连接的等角度的两段同圆心同半径的圆弧。组成S形曲线的两段象鼻圆弧连接处确定象鼻连接兽头这一段圆弧的位置和长度。首先固定此段圆弧连接兽头端点与圆心的连

应相切。象鼻样式及控制参数详见图11和表3。线竖直，再根据几何关系，通过两个圆弧圆心连线水平投影间距参数XBX2和两个圆弧半径参数

XBR1、XBR2控制此段圆弧角度参数XBAngl1，最后通过参数XBR1和XBAngl1控制此段圆弧另一端

点位置和圆弧的长度与角度。

确定象鼻连接莲花头这一段圆弧的位置和长度。首先固定此段圆弧连接莲花头端点与圆心

的连线水平；接着通过两圆弧相切的几何关系确定连接莲花头此段圆弧圆心的相对竖向坐标参

数XBY（两个圆心竖向投影间距）；然后通过象鼻水平投影长度参数XBX1和参数XBR2控制参数

XBX2；再根据几何关系，通过参数XBAngl1控制此段圆弧角度参数XBAngl2；最后通过参数XBR2

和XBAngl2控制此段圆弧长度与角度。

象鼻两端的榫头尺寸与莲花头、兽头对应的榫眼尺寸应该匹配。因此，参数命名时不同模块

模型中相同位置尺寸参数应采用同样的名称；组装成完整插栱模型时，再设置同名的嵌套关联参

数，以避免混淆。

（三）兽头BIM参数化建模

图11象鼻样式为了便于工厂化加工制作，采取两侧用薄木板剪纸风格雕刻兽头，中间夹实木的形式。以龙

头为例，其构造形式和控制参数详见图12和表4。兽头两侧剪纸风格板材厚度、中间实木层厚度

表3象鼻控制参数等均设计成可通过参数调整。

序号参数名称参数类型说明

1XBD1实例象鼻连接柱墙处断面圆直径

2XBD2实例象鼻两端相切圆弧连接处断面圆直径

3XBD3实例象鼻连接莲花头段中间断面圆直径

4XBD4实例象鼻连接莲花头处断面圆直径

5XBR1实例象鼻连接柱墙段圆弧半径

6XBX1实例象鼻水平投影长度

组成象鼻两段相切圆弧的圆心水平投影间距，设置公式：“XBX1－

7XBX2实例

XBR2”

8a1实例象鼻连接莲花头端榫头边长（平行梁纵向）

9a2实例象鼻连接兽头端榫头断面水平边长

10b1实例象鼻连接莲花头端榫头边长（垂直梁纵向）

11b2实例象鼻连接兽头端榫头断面竖直边长

12h1实例象鼻连接莲花头端榫头长度

13h2实例象鼻连接兽头端榫头长度

14XBAngl1实例象鼻连接柱墙段圆弧角度，设置公式：“asin(XBX2／(XBR1＋XBR2))”

15XBAngl2实例象鼻连接莲花头段圆弧角度，设置公式：“(XBAngl1+90°)×0.5”

组成象鼻两个圆弧的圆心竖直投影间距,设置公式：“(XBR1＋

16XBY实例

XBR2)×cos(XBAngl1)”

17象鼻材质实例象鼻材质图12兽头构成形式

注：表中编程公式均来源于BIM相关软件。

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表4兽头控制参数

序号参数名称参数类型说明

1STt1实例兽头两侧剪纸风格板材厚度

2STt2实例兽头中间实木层厚度

3STY2实例兽头连接象鼻榫眼相对高度

4STY3实例兽头连接柱墙榫头相对高度