基于BIM的传统民居保护方案

2018-09-10文均林美宏燕方开

度假旅游 2018年12期

文均，林美宏，燕方开

（河北农业大学城乡建设学院建筑系，河北保定071000）

1 研究背景

我国是一个地域广大的统一多民族国家,悠久的历史与文化在建筑上形成了不同地域迥异的建筑形式和风格,例如徽派建筑、福建土楼等等,共同构成了我国丰富多彩的传统民居。这些传统民居反映了一个地区特有的自然、社会、历史、文化，是我国建筑文化的重要标志。

我国的传统民居在历史、文化、艺术和科学研究等方面都具有巨大的价值等待发掘。传统民居悠久的历史赋予其丰富的文化内涵的同时也意味着在其服役过程中受到了极其复杂的荷载作用,结构内部因为疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，导致其耐久性和承载力持续弱化。材料老化、疲劳效应、腐蚀效应、环境荷载变化都在考验着服役中的民居建筑，尤其是老旧民居。与此同时，随着近年来城镇化进程的加快，大批的传统民居被拆毁，城市与乡村塞满了“新型”住宅。这些新型乡村住宅虽然符合经济实用的原则，但材料与做法粗制滥造，内容与性质千篇一律，抹杀了民居本身的文化传统，不利于建筑的发展，更不利于民族文化的传承。传统民居正面临着自然消亡与人为破坏的双重打击。

近年来，越来越多的研究人员开始从事传统民居保护工作的研究，各级政府也都划拨了大量的资金进行扶持，但传统民居形式上的丰富多彩，造成了其保护难度较大。以往，传统民居的保护多侧重于基于测绘的二维平面图档的保存，这已不符合如今三维动态保护的需求。因此，亟须引入新技术解决传统民居二维图纸与三维表达之间的矛盾。

2 BIM技术

随着我国经济的飞速发展以及社会公众意识的逐步提升，传统民居的保护受到了越来越广泛的关注。由于传统民居本身的特点，在对其进行保护时很难保证现状测绘的精度和准度以及建筑表达的直观性和完整性。BIM技术能够准确地记录建筑数据和立体地呈现建筑形状。因此，结合BIM技术对传统民居进行保护具有良好的应用前景，为传统民居保护提供可靠的技术支撑。

2.1 BIM简介

建筑信息化模型（BIM）的英文全称是Building Information Modeling，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的建筑信息集成在一个模型中，方便被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为建筑设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工一体化。

2.2 BIM技术在传统民居保护中的应用

2.2.1 三维虚拟传统民居

BIM技术使得传统民居可以以三维的方式呈现在电脑上，大幅增加了建筑师在处理建筑问题上的可能性。BIM技术使得建筑设计从二维图纸走向了三维模型，并实现了数字化建造。基于BIM的三维模型不仅仅是呈现传统民居的尺度形态，还包含了工程构件的材料信息、工程进度和成本信息等等，它是一个完整的建筑信息数据库。

2.2.2 实现三维集成协同设计

BIM技术可以让建筑、结构、给排水、暖通、电气等各个专业基于同一个建筑信息模型进行工作，从而实现真正意义上的三维集成协同设计[1]。建筑信息模型能及时地反应建筑各部分的现状，让各个专业的设计师得到最新且准确地信息，找到存在的问题，及时调整设计。BIM技术提高了设计效率，大幅减少了建造变动带来的成本消耗。

通过以上分析可知，BIM技术模型是一个三维的，数字化的建筑信息库。这个信息库包含建筑的所有数据信息，包括建筑各个构建的尺寸、位置信息等等。同时，BIM技术模型实现了设计从二维到三维的突破，大大提高了建筑设计以及施工建造的效率，降低了成本消耗。

传统民居现存数量较少，相关研究也很匮乏，因此可以通过BIM模型对传统民居存在的问题和发生的变化进行准确的预测和处理。BIM技术是保护和修缮传统民居建筑的重要手段，有利于形成准确可靠的传统民居建筑信息库，从而有利于开展对于传统民居的研究以及进一步传承和发扬传统文化。BIM技术在传统民居的保护中发挥着重大作用，为传统民居的保护提供了有力的科学技术保障。因此，应大力发展和应用BIM技术，进一步推动传统民居的保护工作。

3 基于BIM的传统民居保护方案

基于BIM平台可以创建出几乎包含了所有的真实建筑信息的信息化模型。这些数据在信息化模型中能够被方便地提取、统计与管理，能够在建筑的全生命周期发挥出巨大作用，具体可以采用构件信息标准化的方案，从而完成对传统民居的保护、记录等工作。我国有很多传统民居，分布的比较广泛，传统民居的保护工作开展也十分困难，导致这个问题的主要原因是传统民居构件信息的遗失。古代对于建筑信息的管理比较落后，因此流传下来的信息比较少。BIM技术的应用可以将传统民居的信息进行标准化处理，利用BIM技术也方便了对传统民居信息的提取与保存。我国传统民居构造都很复杂，因此对于信息进行标准化处理，在很大程度上方便了传统民居信息的管理与研究[2]。

3.1 保护措施

传统民居的保护工作有前期调查、测绘、记录，中期评估规划设计、监测，和后期管理维护等多个环节构成。构件信息的标准化主要对前期和后期的工作给予了非常大的技术支持，它是对传统民居中的构件进行记录和储存，为传统民居建立可以准确描述结构、平面、立面的DNA族库，为传统民居在BIM平台建立的建筑模型提供相关数据并准确的表现了传统民居内外部的真实情况，实现建筑信息的数字化保存与保护。我国传统民居结构复杂，种类繁多，做法灵活，但相关记录书籍稀缺，大多数是以经验口口相传，且传统民居涉及多方面的知识信息，并且资料缺失情况严重。构件信息的标准化可以准确地记录传统民居的相关数据信息，可以使得人们长久保存我国传统民居信息，使留存建筑根据这些保存的信息具有更强的可重复利用性及更长的使用寿命[3]。

构件信息的标准化主要分为以下几个方面：

1）如果构件因为老化、受损等原因需要更换或拆卸，可以对在信息化模型中对相关构件进行精准标注，确保更换后位置准确。

2）在对传统民居进行修缮改造时，对已经丢失的构件同现在的进行比较，确保结构的精确稳定。

3）对传统民居所建立的参数化的构件族，也可以对相关传统民居的调研分析更进一步。

4）信息化模型在各专业交流上具有非常大的优势，只要利用建筑构件数据的统一标准化，我们就可以多专业同时交流讨论保护方案的相关问题和解决方案，也减少了每个专业各建一套信息模型的人力物力的浪费和信息的不精准等造成的新的困难。

5）我们在现场施工时，可以运用信息化模型和现场情况进行对比，可以更加直接准确的检查施工情况和修缮保护情况。

3.2 基于BIM技术的传统保护方案的优缺点

通过BIM技术，使传统民居建筑顺利完成修缮和保护相关工作。其相关的优越性在于：

1）在BIM平台中建立的信息化模型能够对传统民居的每一个构件进行分类汇总，无论是它们的数据还是材质都可明确直观的通过明细表的形式表达，减少了数据分析的工作时间，可以随时对传统民居进行环境模拟，直观地对建筑室内外环境进行合理的分析并调整相关方案。既提高了相关工作的准确性，也减少了统计分析的工作量，提高了整体的工作效率。

2）构件信息标准化的应用，解决了不同专业之间的沟通问题，建筑、室内、结构、城规等相关技术人员可以用同一个信息化模型进行工作，有利于专业人员相互讨论交流合作。

3）通过BIM技术，将纸质版的图纸转化成数字化信息，相比于纸质图纸，BIM技术本身拥有强大的数据运算能力和数据检索能力，能减少许多发生在纸质图纸上的错误、能大幅提升资料整理与修改的效率。并且，传统民居的相关数据更加精准，利用这种三维建筑模型，储存更加方便，为以后传统民居的保护和修缮提供了良好的数据。提高了日后的工作质量和工作效率。

但是，BIM技术还仍在探索阶段，实行这种技术进行传统民居的保护还是有许多方面的不足：

1）政策方面缺乏政府的大力支持，BIM技术在中国作为全新技术，普及程度不广泛，仍需要大量的资金和资源的投入，所以在运行中处于被动状态。

2）没有严格的技术规范和数据标准，我国一直采用的是纸质图纸的作图形式，其相关规范经过几十年的发展，已经有了成熟的规范和标准。而对于BIM技术方面，我们无论是对于构件的相关规定还是其他方面仍处于探索阶段。

3）BIM配套的软件技术发展缓慢，近几年才开始用CAD及相关软件进行制图，其配套设计软件也是随之发展，现如今也发展出了比较完善的配套软件，并且也没有引用外国相关技术软件，不能满足设计师在其他方面的要求，进而影响其使用效率。

4）人才不足，BIM技术主要是从事建筑行业的人员使用，但是相对于CAD等软件，BIM操作难度更高更复杂，并且使用方法区别很大，而且国内BIM技术没有正规的培训机构，主要靠自学，所以更加提高了使用难度降低了其普及程度。

5）构件信息未达到标准化和多样化，现如今BIM技术中的族库符合中国建筑产品的构件还不够广泛，不能满足信息化模型的所需要的所有的建筑构件，因此对于信息化模型的表达不会百分百还原。