基于BIM技术在岭南乡村装配式民居设计中的应用探究

李浩， 卞观宇

（广东环境保护工程职业学院）

随着乡村振兴战略的全面推进，乡村民居建造已成为我国建筑业发展的重要组成部分。然而在生态文明视域下，坚守住绿水青山，推动乡村民居建设绿色发展，使乡村民居建造更具科学、环保、安全等已是社会行业各界关注的重要研究课题。BIM技术应用于城市装配式建筑已在我国主要城市广泛应用，但在广大的乡村地区，乡村装配式民居的设计和施工等目前还处于起步阶段。因此，就加强BIM技术在乡村装配式民居设计中的应用研究具有非常现实的社会意义。

BIM （Buliding Information Modeling）是建筑信息模型的简称。自2002年欧特克( Autodesk) 公司推出，它是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的“可计算数字信息”[1]。BIM技术已有约二十多年的发展，现今得到建筑行业的广泛应用。具体指区别传统的CAD二维设计，以信息技术手段进行的虚拟仿真三维设计，包括但不限于BIM软件规划分析、设计、造价、施工、运营管理、验收等服务。

BIM技术的主要优势，区别于其他传统软件技术主要体现为具有可视化、参数化、协同化、模拟化等优势特点。尤其是在不同项目、不同软件、不同专业、不同单位及参与者之间具有出色的协调能力，能有效提高生产效率，加强质量控制和绿色低碳排放等方面具有独一无二的优势。

乡村装配式民居区别于城市工业性、公共性、商业性、农业性等装配式建筑。范围和定义可理解为应用于广大美丽乡村建设的低层农民装配式住宅、民宿、临时居住用房等配套建设项目，区别于传统民居建造方式通过工厂预制各部件并在现场工地装配而成的民居建筑。主要包括乡村装配式混凝土民居建筑、乡村装配式钢结构民居建筑和乡村装配式木结构民居建筑三大种类。主要特点体现为：大部分部件异地工厂加工完成，减少现场浇筑作业，建筑装修一体化，生产效率较高，符合绿色节能要求，建造成本控制等方面具有较大的优势。但不同材料和技术的乡村装配式民居建筑又有其不同的特点。

3.1 乡村装配式混凝土民居建筑

乡村装配式混凝土民居建筑也称为乡村PC建筑，因为PC是预制混凝土的意思。目前PC建筑已在我国大中城市广泛受到关注，尤其是在房地产商品房已得到了较好的应用和实践[2]。能较好地改变工地脏、乱、差的现象，适合应用于不同的地理和气候环境。尤其是全现浇外墙能较好的区别传统建筑外墙砖体开裂、空鼓、渗漏等问题，能较好地提升建筑质量。但由于其投资相对较大，个性化不足和需多专业协调等，也存在一定缺点。尤其是多专业协同就必须借助BIM技术手段来把控整个工程过程，提高设计、生产、安装的精度。

3.2 乡村装配式钢结构民居建筑

乡村装配式钢结构民居建筑具有较好的抗震性、抗风性、环保性、舒适性、可循环性、性价比高等优点。其墙体采用节能材料，具有较好的隔热和隔音效果，所以较为适合地处亚热带的岭南地区。也正因如此，其因受地理气候影响，所以在应用范围上也有一定局限性。但总体而言，通过BIM技术的支持，对于乡村临时性建筑、民宿、小型乡村民居住宅等采用装配式钢结构民居建筑还是不错的选择。

3.3 乡村装配式木结构民居建筑

乡村装配式木结构民居建筑是以木结构为主要承重的建筑，我国古代传统榫卯技术与装配式具有异曲同工之处。现今信息技术和工业技术都相对成熟，借助BIM技术的支撑，装配式木结构建筑的相关结构构件、柱、梁、斗拱等均可以在工厂加工批量完成，然后进行现场组装。因此，传承并发展装配式木结构民居建筑，如能结合当下生产和生活所需，能较好地实现防潮、防火、防腐等处理。装配式木结构民居建筑在广大的民族风情乡村中得到传承和应用，对美丽乡村风貌的传承与保护具有积极的作用。

岭南地区气候湿热多雨，各民居建筑风貌各异。经济发展水平整体位于我国前沿，尤其是广东地区钢产量、工业化水平、技术人才队伍等都处于领先地位。大力发展乡村装配式民居建筑，在岭南乡村有广阔的市场需求。

岭南地区乡村民居受技术手段制约、宣传少和政策鼓励等因素影响。当前岭南乡村民居依然采用砖混结构体系建筑为主，同时存在建造具有随意性、缺乏专业人士设计和图纸施工，建筑缺少抗震设计，安全性能差，建筑垃圾随意堆放，缺乏有效施工管理等问题。尤其是乡村自建房基本不受相关规范的制约，农民缺乏生态意识同时具有“攀比”和“崇洋”等心理，导致乡村民居风貌缺乏地域特色，毫无标准性和生态性。在研究方面，因为关注力度不足，乡村装配式民居相关技术研究与实践较少，缺乏相关法规和规范。总体而言，目前岭南地区乃至全国乡村装配式民居案例实践较少，发展较为缓慢。

5.1 在规划选址中的应用

在信息化时代的今天，现今乡村民居依然缺少整体规划设计，自建房见缝插针，毫无章法地生长着。村民在民居规划选址上基本依赖于传统风水理念，对道路红线、高度限制指标、周围人文景观、气候环境和光照环境等均缺少科学的数据支撑。导致建筑在规划选址、朝向、排列等出现异常凌乱的局面。BIM技术能较好的在进行具体建筑设计之前，能全面分析现有选址环境，在初步分析场地环境后能较好地为乡村装配式民居在布局、朝向、场地关系等奠定重要信息基础。

5.2 在设计方案中的应用

设计方案是往往村民群众最为关注的阶段，决定民居后期功能使用的合理性，室内空间布局的科学性和建筑外观的美观性等。以往方案设计先通过CAD软件平面布局进行二维方案推导，对于缺乏专业知识的普通群众而言二维图形缺少立体感和易识读性，容易产生识图错误，不容易理解设计师方案意图。再者便是通过SketchUp软件进行形体建筑模型的制作与推敲，也缺乏全方位及科学的数据性支撑。传统方案设计技术手段从而导致设计方案过程中效率较低，沟通成本过高。乡村装配式民居通过BIM技术能迅速形成三维模型，进行多方案比较与多数据实行实时联动对比，能较好减少设计师的时间成本，保证设计的合理性和科学性。设计人员可以根据特定地域文化和特定人群需求，通过BIM技术进行装配式民居设计方案研究，形成民居设计方案资源库。

5.3 在深化设计中的应用

深化设计是乡村装配式民居施工准备阶段的重要一环。精准的数据信息，能杜绝传统CAD深化设计人工修改时容易产生的错误。因为预制装配式构件标准化的设计要求，对模型数据或图纸数据的精度要求相对较高。乡村装配式民居通过BIM技术形成建筑模型深化设计，然后装配式设计人员可借助BIM模型信息二次深化三维信息，最终还能生成二维图纸。最后再借助二维设计图纸进行模具生产、加工装配式民居各部件，将设计图纸又可进行进一步深化，可以使设计数据信息更加精准[3]。

5.4 在各专业协同设计中的应用

所谓的协同设计是构建统一的设计标准，设计专业人员可以以此为基础，在统一平台上进行设计，不同专业之间也可以进行协同作业，减少因为沟通不畅所造成的错误、疏漏等，实现图纸信息的统一性[4]。BIM技术改变了传统CAD技术时代各专业缺少统一的技术平台。传统乡村民居的建造，通常是土建与装修分离，结构更是以经验为依据，缺乏数据计算，电气和给排水等更是通过二次装修进行。各专业分离、不协同作业、经验主义等因素使后期二次装修往往又要对原土建进行拆改，产生的直接影响就是导致资源的严重浪费。如果乡村引入装配式民居并通过BIM技术协同设计，减少设计资源和生产资源的浪费，从而提高设计和生产效率。

5.5 在施工装配及管理中的应用

BIM技术可实现对乡村装配式民居可视化的模拟施工，从而能为后期各部件与现场现浇基础提前制定科学准确的建造方法和步骤。最终能做到可预知性，达到“先试后建”的目的，排除实际建造过程中可能会产生的错误风险。也可以实现虚拟环境下的施工进度和周期管理的模拟，避免装配过程管理混乱，装配部件堆积过多，占用乡村公共土地资源等问题的产生。在实际中，BIM技术能让现场施工人员和管理人员有效获取设计及生产过程中的信息数据，实现信息共享，提高施工现场效率，能够保证乡村装配式民居在规定时间内完工，实现科学管理。

5.6 在工程验收和维护中的应用

基于BIM技术贯穿于乡村装配式民居建造前、中、后期全生命周期过程。后期验收也可基于科学精准的模型数据进行验收活动，从而能较好地保证建造质量。验收过程中也可以动态收集施工过程中的数据进行分类归纳并存档，重新生成BIM三维模型数据库，能为日后部件的维修和维护储备数据。这样便能实现工程项目实体和数字化竣工工程交付使用[5]。

综上所述，BIM技术能够实现乡村装配式民居信息化、工业化、绿色节能协同发展。从长远意义看，有助于国家当下提出的碳达峰与碳中和战略目标的实现。乡村装配式民居是一种新的建造方式，具有明显优势。虽然目前还处于起步发展阶段，随着BIM技术的应用普及，政府对乡村民居进行规范建设和政策引导，在各行业共同支持推动下，未来BIM技术应用于岭南乃至我国广大乡村地区装配式民居领域是必然趋势。