基于BIM技术的装配式建筑在特色民居中的应用★

刘新月 杨继华 杨继清 李 凤 赛晓晓

(1.云南农业大学建筑工程学院，云南 昆明 650201；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650051； 3.云南农业大学国际学院，云南 昆明 650201)

0 引言

随着美丽乡村建设的推进，我国乡村民居的建造逐渐增加，但广泛存在建造上的质量问题，甚至一些地区的民族特色被肆意乱改乱建，不符合我国建设美丽乡村的理念和乡村振兴的策略。同时，传统民居实际使用年限短、需要不断翻新改建，既浪费资源又破坏环境，阻碍了乡村人居环境的提升、制约了美丽乡村建设的发展。

目前，装配式建筑已经广泛应用在我国城市建设中，但是在广大农村地区却很少使用。相较于传统农村自建房，将装配式建筑应用在乡村特色民居中，“拼装”完成后即可入住，有利于乡村长远发展同时符合住房和城乡建设部、工业和信息化部关于开展绿色农房建设的相关工作要求。

1 农村自建民居的现状分析

农村自建房基本不受《建筑法》约束和调整，房屋建设存在一定的质量问题与安全隐患。农户缺乏专业知识，对拟建房屋地质条件不具备专业认识能力，无法从专业角度进行评估并采取相应的避险措施；没有房屋结构体系的概念，凭经验建房，结构不合理，施工粗糙、材料浪费现象严重；缺乏房屋节能环保专业知识，保温性能差，能耗大，舒适性差；房屋设计与建造太随意，民俗文化的延续脱节，近几年新建的民居与周围环境的协调性越来越差，邻里建筑的风格差异越来越大，村落传统居住文化的影子越来越远，与目前国家提倡的美丽乡村建设理念不符。

以大理白族民居为研究对象，随着现代混凝土建筑的兴起，很多白族民居原来的面貌已经被改变，甚至被现代洋房同化，与传统民居形成混杂的局面，村镇失去了原有的韵味。

大理白族民居传统民族文化保存困境：

1)材料费用高，雇工费用高。白族传统民居用土木结构或石木结构，木材价格昂贵且浪费严重。

2)结构混乱，安全问题明显。

3)工程花费时间长，传统建造速度太慢。

4)村民对现代居住条件的追求日益提高，迫切走出传统民居狭窄落后的生存空间。

5)现代建筑文化的冲击。

2 装配式建筑在民居建设中的应用优势

装配式建筑与传统一砖一瓦的修建形式不一样的是把现场施工搬到装配式建筑的工厂，改变原有的生产模式。特色民居的墙体、地面楼板和楼梯等结构构件都在工厂制作完成，施工现场的工人们用搭积木的方法建造起一栋栋民居。这样就可以节约劳动力，减少工序，节约时间，减少污染从而推动乡村建筑行业成功转型升级和供给侧改革，将国家混乱的乡村民居建设规范化。

装配式建筑应用在乡村民居的发展优势：

1)解决建筑质量的通病，提高构件精度，减少“肥梁胖柱”的问题，全面提升民居的综合品质。

2)发挥工业化优势，在能源使用率和节能方面的效果显著。

3)弥补劳动力短缺，施工方式不再受作业面和气候的影响，可以一年四季全天候在工厂里批次地生产，提高了劳动生产率，建设周期缩短40%以上，建筑用工减少50%，改善了建筑业“用工荒”的状况。

4)减少施工事故，提高抗震性能，改善民居建筑布局。

3 BIM技术在民居建设中的创新应用

1)BIM实现模拟施工，及时更正施工设计错误，与VR技术结合，实现可视化模拟施工。将以往的平面式的构件变成一种三维的立体模拟图形和视频，提前看见3D效果图，甚至可以模拟装配式特色民居的适用性和安全性。

2)采用BIM技术建立模型，通过BIM模型检测工具发现特色民居中图元之间的冲突，及时改进和调整；通过视频预先演示民居施工现场的现有条件、施工顺序及重难点解决方案；通过计算机分析得出一个装配式建造与民族特色融合的环境友好型民居模型。

3)BIM信息分享平台联合RFID技术，将民居建设过程中使用的构件的尺寸信息、安装位置等融入RFID芯片中，从而进行构件的管理，提高特色民居项目现场信息提取的效率，实时掌控构件在设计、生产、运输、施工过程中的信息，实现全过程信息共享、协同工作。通过计算机设备关联BIM信息平台引导构件现场组装，提高现场施工效率，保证了工程施工质量。

4 装配式建筑在民族特色民居中的实际应用

设计外观极具民族特色、内部装饰结构现代简约环保的装配式民居，实现装配式建筑与民族特色有机结合的目标。将该设计理念运用于其他少数民族地区，以推进民族文化更广泛的传承和更好的延续。

现阶段装配式建筑较少应用于农村的主要原因是模具摊销费用高、前期投入大以及抗震的整体性和设计施工管理的专业化研究不够。相较于普通装配式建筑来说，研发绿色装配式民族特色民居结构体系，根据各个民族不同传统文化特色，为每个民族设计一套专门的建筑方案，形成民族特色民居可复制性建设。建筑的结构体系可选择SI体系，民居的主要承重结构的骨架具有很高的耐久性，而且骨架模式基本不变(可复制性)，民居的分隔构件则可以根据不同民族农户的不同要求实现规模化，提高劳动效率，解决模具摊销问题同时应用越来越成熟的BIM技术，可以弥补常规设计施工管理技术缺陷。采用带有民族特色的可原状拆除循环利用的装配式结构代替传统结构(木质结构、砖混结构和现浇混凝土结构等)取消了支模、拆模工序，节省了人工；方便农民运输材料，同时缩短了建设周期；保护了森林资源，减少了砖用量和现浇混凝土方量，实现了材料效率最大化，降低了造价，减少了噪声污染，低碳环保。

以大理白族的建筑为例，白族人大多是群居，适合统一规划管理。其修建格调有“一正两耳”“两房一耳”“三坊一照壁”“四合五天井”“六合同春”和“走马转角楼”等类型。在延续传统建造风格的前提下，可以结合装配式技术来建造民居，在房屋整体的建造上用装配式建筑材料替换传统的鹅卵石墙面，院落规划和立面造型装饰则延用白族格调，飞檐、照壁等用其传统的建造工艺，保护其民族特色和非物质文化遗产。

1)在装修体系中的应用。

农户传统白族特色文化要求进行颜色、材料、风格的选择，设计制定相应的带有民族文化的装配式建筑部品，直接在工厂实现预制，再运输到现场施工，各种构件集中生产，减少环境污染。民居内部采用装配式建筑作为主干结构，外部延用白族风格制作装饰粉彩绘画、题字、勾勒图案。

2)在施工技术中的应用。

采用装配式建筑施工体系，运用现代化的机械设施进行施工，使用单元吊装、单元连接、阳台和楼梯施工等施工技术，实现大理白族民居建筑主体与建筑内装一起施工，现场的施工人员数量就能够大幅度减少，不仅提高了施工效率、缩短了工期，而且降低了能耗，减少污染，提高经济效益。

3)在预制结构体系中的应用。

大理白族民居的外墙墙板、楼梯、阳台等，在工厂完成制作后，直接运到施工现场，与现浇梁柱连接，构成了框架或剪力墙结构，减少墙面砖体脱落和裂缝问题出现。将装配式建造技术用到预制构造体系中，直接采用工厂预制构件，提高了产品利用率和水资源利用率。

5 结语

近几年来，无论大都市、小城镇或是地势偏远的乡村，都无一例外地以一种竞赛的速度，生产出一批大同小异的水泥盒子，施工复杂，造价高，污染大，最重要的是一些具有民族特色的建筑正在消失。而将装配式建筑融入特色民居中，既保证效率高、速度快、节能、节水、节材、节地，还能保留民族特色。为每个民族设计一套专门的建筑体系，可复制性强，降低了装配式建筑超高的模具摊销费用，采用可原状拆除循环利用的装配式构件代替传统的结构，提高居民舒适度和抗震性。规范民居建设，推动美丽乡村的建设。