民族傳統(tǒng)建筑元素提煉與BIM參數(shù)化建模方法研究-以廣西壯族干欄式民居建筑的獸頭銜象鼻形挑手為例

廣西城鎮(zhèn)建設(shè)

五、房屋建筑學(xué)引入課程思政的教學(xué)方法

（一）案例教學(xué)法

“房屋建筑學(xué)”在課堂理論知識教學(xué)過程中，可采用工程案例的教學(xué)形式，再現(xiàn)真實的

工程背景，通過教師設(shè)置問題、學(xué)生參與討論的方式提出自己的觀點。工程案例的選擇最好

能與社會的熱點問題有所聯(lián)系，教師融入課程思政的時候，學(xué)生容易理解和接受，激發(fā)他們

學(xué)習(xí)的興趣，起到良好的教學(xué)效果?？傊n程采用案例教學(xué)，可以彌補理論說教的不足，

使學(xué)生學(xué)到書本上學(xué)不到的知識，同時能夠獲得良好的思想政治教育。

（二）參觀教學(xué)法

“道不可坐論，德不能空談”，這是習(xí)近平總書記對當(dāng)代青年特別是青年學(xué)生的殷切期

望。因此，將社會主義核心價值觀融入專業(yè)課程思政教育的最好途徑是遵循“知行合一”的BIM

教育原則。思政教育不能僅局限于課堂上的理論說教和空談，還應(yīng)加強課外的實踐教學(xué)，這

樣才能做到理論聯(lián)系實際。學(xué)生通過親身經(jīng)歷學(xué)到的枯燥思想政治理論知識才會漸漸變得豐

滿，才變得有靈魂，印象也極為深刻，思政教育效果不言而喻。如利用課余時間或節(jié)假日組探討

織學(xué)生去革命烈士紀(jì)念館、紅色教育基地，講解建筑的設(shè)計理念，引導(dǎo)學(xué)生去感悟?qū)嵺`教學(xué)

環(huán)節(jié)所傳遞的正能量觀念，做一個合格的社會主義事業(yè)接班人。

六、結(jié)語

在專業(yè)課程教學(xué)中融入思想政治教育，既能向?qū)W生傳授專業(yè)知識、提升專業(yè)素養(yǎng)，又

能實現(xiàn)道德引領(lǐng)，對其優(yōu)良品質(zhì)的形成及社會責(zé)任感的增強具有十分重要的意義。但學(xué)生的

思想政治教育任重道遠，既是一個長期的過程，也是一個系統(tǒng)工程，作為專業(yè)教師應(yīng)高度重

視，靈活選擇合適的教學(xué)方法，完善教學(xué)內(nèi)容，深層次地挖掘課程中所蘊含的思政元素，讓

課程思政與專業(yè)課相互融合。

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探討

一、廣西民族建筑中的挑手特征元素提煉

廣西民族建筑中的挑手是指支撐建筑物挑出屋檐的一種木制組合構(gòu)件，如圖1所示，它具有使屋

檐向前延伸，使檐下形成一個可遮陽避雨的檐廊，既可保護檐下外墻不受日曬雨淋，又使檐下形成一

個可遮陽避雨的空間。

BIM

民族傳統(tǒng)建筑元素提煉與BIM參數(shù)化建模

方法研究

圖1靖西某壯居象鼻蓮花頭挑手

——以廣西壯族干欄式民居建筑的獸頭銜象鼻形

木制組合構(gòu)件主要由梁或枋在檐下的挑出部分

挑手為例及下方的插栱共同構(gòu)成，如圖2所示。挑手以挑出梁

文_黃雷（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授、高級工程師，碩士）（枋）的數(shù)量來分類，只有一條挑出的梁（枋），

李立寧（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，工程師，碩士）沒有下部裝飾用插栱，稱為單挑；一條挑出的梁

郭楊（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士）（枋）加上下部插栱，稱為雙挑；兩條挑出的梁

（枋）加上下部插栱，稱為三挑。

梁（枋）的挑出部分是挑手主要受力構(gòu)件，承

受通過檁傳遞來的建筑屋頂荷載，因此其外形簡單

實用、無過多裝飾。挑手下部的插栱承擔(dān)了主要的

中華民族歷史源遠流長、文化豐富多彩，在各民族傳統(tǒng)建筑中所包含的民族傳統(tǒng)元素不僅形式裝飾功能，因此其外觀通常形式多樣、造型美觀、

多樣、結(jié)構(gòu)合理、造型美觀、功能齊全，且特色鮮明、內(nèi)涵豐富、自然和諧，凝聚了各民族勞動人寓意深刻。而挑手往往以下部插栱的外形特征來命

民的勤勞智慧和進取精神。提煉廣西壯族干欄式民居建筑構(gòu)件挑手中的民族傳統(tǒng)建筑元素，再與符名，如象鼻蓮花頭挑手。由此，以挑手下部插栱作

合現(xiàn)代審美觀念的元素融合，利用BIM建模技術(shù)，可方便工廠化大規(guī)模加工制造的模塊化、裝配化為提煉民族傳統(tǒng)建筑元素的主要對象。

理念對其進行參數(shù)化設(shè)計建模。民族建筑的優(yōu)良傳統(tǒng)和藝術(shù)風(fēng)格不但因此得以繼承，還能通過現(xiàn)代廣西南部壯族干欄式民居建筑的挑手下部插

設(shè)計和建造技術(shù)得以弘揚和發(fā)展。栱，多為獸頭銜象鼻的形式，如圖3、4所示。插圖2雙挑象鼻形蓮花頭挑手大樣圖

2022年9月（總第238期）

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探討

栱后部與柱或墻相連的部位多以魚頭、龍頭等形狀出現(xiàn)，寓意生活富足、人丁興旺、健康長壽；

中部為象鼻形狀，寓意吉祥如意、招財納福；前端托梁（枋）的部位多為蓮花形狀，寓意清廉、

純潔。這樣的組合反映了古代廣西壯族人民對龍、魚、象和蓮花等動植物的崇拜，以及對美好生

活、崇高品格的追求。

圖5蓮花頭側(cè)面溝槽示意

（二）象鼻特征提煉

象鼻的特征可提煉為兩個相切圓弧組成的S形曲線，如圖6所示。象鼻斷面可以是矩形也可

以是圓形。由于古代受限于落后的工具和技術(shù)，圓形斷面的象鼻加工難度較大，因此多為矩形斷

面?，F(xiàn)在的木材加工技術(shù)先進，所以可選擇更符合現(xiàn)代審美觀念的圓形斷面。半徑為R1的這段圓

弧象鼻，左端連接蓮花頭，右端與另一段圓弧象鼻相連。為了增加一些變化，此段象鼻設(shè)計成斷

面為兩端粗中間細的光滑過度圓弧。半徑為R2的這段圓弧象鼻，右端與柱或墻連接。此段象鼻斷

圖3魚頭銜象鼻蓮花頭挑手面設(shè)計成與柱或墻連接端粗、另一端細的光滑過度圓弧，如圖7所示。

圖6兩個相切圓弧組成的S形曲線圖7S形象鼻

（三）獸頭特征提煉

由于獸頭往往造型復(fù)雜，可提煉抽象的特征較少，參數(shù)化建模的難度較大。為了便于加工制

圖4龍頭銜象鼻蓮花頭挑手

造，采取兩側(cè)用薄木板剪紙風(fēng)格雕刻的獸頭，中間夾實木的形式來營造立體精美的獸頭，以龍頭

根據(jù)模塊化理念，獸頭銜象鼻形插栱可分為三個模塊，即托梁（枋）的蓮花頭、象鼻和連柱造型為例，如圖8所示。

或墻的獸頭。每個模塊之間根據(jù)裝配化理念，并參考傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的榫卯連接方式，設(shè)計參數(shù)化和

標(biāo)準(zhǔn)化的凹（榫眼）凸（榫頭）式連接接頭。

（一）蓮花頭特征提煉

蓮花頭常見外形為倒扣的正四棱臺，有單層（如圖3、圖4），也有雙層（如圖1）。雙層的兩

個正四棱臺往往相對旋轉(zhuǎn)45°。正四棱臺四個側(cè)面表面常有對稱布置的從頂?shù)降椎臏喜?，如圖5所

示。四棱臺頂、底面邊長和高度等均設(shè)計成可通過參數(shù)調(diào)整。

圖8龍頭造型

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（接上表）

二、挑手BIM參數(shù)化建模

與梁連接榫頭

BIM建模軟件采用AutodeskRevit（2017版）進行。建模思路為：先將挑手插栱拆分為蓮花13實例控制與梁連接榫頭的是否旋轉(zhuǎn)45°

（旋轉(zhuǎn)45°）

頭、象鼻和獸頭三個部件分別參數(shù)化建模，再將三個部件組裝成完整插栱模型，最后將插栱模型

與梁連接榫頭控制與梁連接榫頭的可見性，設(shè)置公式：“and(與梁連接榫頭,not(與

14實例

和挑梁、檐柱等組裝成完整的挑手模型。可見性梁連接榫頭（旋轉(zhuǎn)45°）))”

與梁連接榫頭

（一）蓮花頭BIM參數(shù)化建?？刂婆c梁連接榫頭（旋轉(zhuǎn)45°）的可見性，設(shè)置公式：“and(與梁連接

15（旋轉(zhuǎn)45°）實例

榫頭,與梁連接榫頭（旋轉(zhuǎn)45°）)”

根據(jù)民族傳統(tǒng)建筑中蓮花頭造型特點，將蓮花頭提煉為通過高度、底面邊長、頂面邊長等參可見性

數(shù)控制的正四棱臺。先利用Revit構(gòu)建單個蓮花頭BIM模型。單個蓮花頭樣式及控制參數(shù)詳見圖9和16蓮頭材質(zhì)實例蓮頭材質(zhì)

注：表中編程公式均來源于BIM相關(guān)軟件。

表1，頂和底面正方形邊長、高度、側(cè)面溝槽間距、榫卯接頭等均設(shè)計成可參數(shù)調(diào)整。

雙層蓮花頭由兩個蓮花頭疊加而成。雙層蓮花頭樣式及控制參數(shù)詳見圖10和表2，上層蓮花

頭可通過參數(shù)選擇是否旋轉(zhuǎn)45°。

圖9單個蓮花頭樣式

表1單個蓮花頭控制參數(shù)

序號參數(shù)名稱參數(shù)類型說明圖10雙層蓮花頭樣式

1LTH實例蓮花頭高度

2LTad實例蓮花頭底面正方形邊長

表2雙層蓮花頭控制參數(shù)

3LTau實例蓮花頭頂面正方形邊長

4LTs實例蓮花頭側(cè)面溝槽間距序號參數(shù)名稱參數(shù)類型說明

5LTr實例蓮花頭側(cè)面溝槽半圓形斷面半徑，設(shè)置公式：“LTs/4”1LTH*實例*表示1，2。LTH1為下層蓮花頭高度，LTH2為上層蓮花頭高度

*表示1，2。LTad1為下層蓮花頭底面正方形邊長，LTad2為上層

6a1實例蓮花頭與象鼻連接矩形榫眼邊長（平行于梁縱向）2LTad*實例

蓮花頭底面正方形邊長

7a4實例蓮花頭與梁連接矩形榫頭邊長（平行于梁縱向）

*表示1，2。LTau1為下層蓮花頭頂面正方形邊長，LTau2為上層

8b1實例蓮花頭與象鼻連接矩形榫眼邊長（垂直于梁縱向）3LTau*實例

蓮花頭頂面正方形邊長

9b4實例蓮花頭與梁連接矩形榫頭邊長（垂直于梁縱向）

控制單雙層，若為單層怎為是，若為雙層則為否，實現(xiàn)在同一個

蓮花頭與象鼻連接矩形榫眼深度（與榫頭長度匹配），若輸入值為0則4是否單層實例

10h1實例模型文件中包含單雙層兩種不同類型的蓮花頭模型

無榫眼

5上蓮是否旋轉(zhuǎn)45°實例控制上層蓮花頭是否旋轉(zhuǎn)45°

11h4實例蓮花頭與梁連接矩形榫頭長度

控制上層蓮花頭可見性，設(shè)置公式：“and(not(是否單層),

控制與梁連接榫頭的有無，若為單層蓮花頭或雙層蓮花頭的上層則該6上蓮可見性實例

12與梁連接榫頭實例not(上蓮是否旋轉(zhuǎn)45°))”

榫頭為有，若為雙層蓮花頭的下層則該榫頭為無

上蓮（旋轉(zhuǎn)45°）控制上層蓮花頭（旋轉(zhuǎn)45°）可見性，設(shè)置公式：“and(not(是

（轉(zhuǎn)下表）7實例

可見性否單層),上蓮是否旋轉(zhuǎn)45°)”

注：表中編程公式均來源于BIM相關(guān)軟件。

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（二）象鼻BIM參數(shù)化建模

象鼻雖是提煉為兩個相切圓弧組成的S形曲線，但是連接蓮花頭的這段象鼻斷面為兩端粗中由于幾何關(guān)系比較復(fù)雜，象鼻建模經(jīng)過多次嘗試才確定了一個比較好的建模順序和參數(shù)關(guān)聯(lián)

間細，因此在Revit建模時，使用放樣融合的實體創(chuàng)建工具，這段象鼻實際應(yīng)分成兩段分別創(chuàng)建。邏輯。

放樣路徑為相互連接的等角度的兩段同圓心同半徑的圓弧。組成S形曲線的兩段象鼻圓弧連接處確定象鼻連接獸頭這一段圓弧的位置和長度。首先固定此段圓弧連接獸頭端點與圓心的連

應(yīng)相切。象鼻樣式及控制參數(shù)詳見圖11和表3。線豎直，再根據(jù)幾何關(guān)系，通過兩個圓弧圓心連線水平投影間距參數(shù)XBX2和兩個圓弧半徑參數(shù)

XBR1、XBR2控制此段圓弧角度參數(shù)XBAngl1，最后通過參數(shù)XBR1和XBAngl1控制此段圓弧另一端

點位置和圓弧的長度與角度。

確定象鼻連接蓮花頭這一段圓弧的位置和長度。首先固定此段圓弧連接蓮花頭端點與圓心

的連線水平；接著通過兩圓弧相切的幾何關(guān)系確定連接蓮花頭此段圓弧圓心的相對豎向坐標(biāo)參

數(shù)XBY（兩個圓心豎向投影間距）；然后通過象鼻水平投影長度參數(shù)XBX1和參數(shù)XBR2控制參數(shù)

XBX2；再根據(jù)幾何關(guān)系，通過參數(shù)XBAngl1控制此段圓弧角度參數(shù)XBAngl2；最后通過參數(shù)XBR2

和XBAngl2控制此段圓弧長度與角度。

象鼻兩端的榫頭尺寸與蓮花頭、獸頭對應(yīng)的榫眼尺寸應(yīng)該匹配。因此，參數(shù)命名時不同模塊

模型中相同位置尺寸參數(shù)應(yīng)采用同樣的名稱；組裝成完整插栱模型時，再設(shè)置同名的嵌套關(guān)聯(lián)參

數(shù)，以避免混淆。

（三）獸頭BIM參數(shù)化建模

圖11象鼻樣式為了便于工廠化加工制作，采取兩側(cè)用薄木板剪紙風(fēng)格雕刻獸頭，中間夾實木的形式。以龍

頭為例，其構(gòu)造形式和控制參數(shù)詳見圖12和表4。獸頭兩側(cè)剪紙風(fēng)格板材厚度、中間實木層厚度

表3象鼻控制參數(shù)等均設(shè)計成可通過參數(shù)調(diào)整。

序號參數(shù)名稱參數(shù)類型說明

1XBD1實例象鼻連接柱墻處斷面圓直徑

2XBD2實例象鼻兩端相切圓弧連接處斷面圓直徑

3XBD3實例象鼻連接蓮花頭段中間斷面圓直徑

4XBD4實例象鼻連接蓮花頭處斷面圓直徑

5XBR1實例象鼻連接柱墻段圓弧半徑

6XBX1實例象鼻水平投影長度

組成象鼻兩段相切圓弧的圓心水平投影間距，設(shè)置公式：“XBX1－

7XBX2實例

XBR2”

8a1實例象鼻連接蓮花頭端榫頭邊長（平行梁縱向）

9a2實例象鼻連接獸頭端榫頭斷面水平邊長

10b1實例象鼻連接蓮花頭端榫頭邊長（垂直梁縱向）

11b2實例象鼻連接獸頭端榫頭斷面豎直邊長

12h1實例象鼻連接蓮花頭端榫頭長度

13h2實例象鼻連接獸頭端榫頭長度

14XBAngl1實例象鼻連接柱墻段圓弧角度，設(shè)置公式：“asin(XBX2／(XBR1＋XBR2))”

15XBAngl2實例象鼻連接蓮花頭段圓弧角度，設(shè)置公式：“(XBAngl1+90°)×0.5”

組成象鼻兩個圓弧的圓心豎直投影間距,設(shè)置公式：“(XBR1＋

16XBY實例

XBR2)×cos(XBAngl1)”

17象鼻材質(zhì)實例象鼻材質(zhì)圖12獸頭構(gòu)成形式

注：表中編程公式均來源于BIM相關(guān)軟件。

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表4獸頭控制參數(shù)

序號參數(shù)名稱參數(shù)類型說明

1STt1實例獸頭兩側(cè)剪紙風(fēng)格板材厚度

2STt2實例獸頭中間實木層厚度

3STY2實例獸頭連接象鼻榫眼相對高度

4STY3實例獸頭連接柱墻榫頭相對高度