基于BIM技術的裝配式建筑在特色民居中的應用★

劉新月 楊繼華 楊繼清 李 鳳 賽曉曉

(1.云南農業大學建筑工程學院，云南 昆明 650201；2.中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051； 3.云南農業大學國際學院，云南 昆明 650201)

0 引言

隨著美麗鄉村建設的推進，我國鄉村民居的建造逐漸增加，但廣泛存在建造上的質量問題，甚至一些地區的民族特色被肆意亂改亂建，不符合我國建設美麗鄉村的理念和鄉村振興的策略。同時，傳統民居實際使用年限短、需要不斷翻新改建，既浪費資源又破壞環境，阻礙了鄉村人居環境的提升、制約了美麗鄉村建設的發展。

目前，裝配式建筑已經廣泛應用在我國城市建設中，但是在廣大農村地區卻很少使用。相較于傳統農村自建房，將裝配式建筑應用在鄉村特色民居中，“拼裝”完成后即可入住，有利于鄉村長遠發展同時符合住房和城鄉建設部、工業和信息化部關于開展綠色農房建設的相關工作要求。

1 農村自建民居的現狀分析

農村自建房基本不受《建筑法》約束和調整，房屋建設存在一定的質量問題與安全隱患。農戶缺乏專業知識，對擬建房屋地質條件不具備專業認識能力，無法從專業角度進行評估并采取相應的避險措施；沒有房屋結構體系的概念，憑經驗建房，結構不合理，施工粗糙、材料浪費現象嚴重；缺乏房屋節能環保專業知識，保溫性能差，能耗大，舒適性差；房屋設計與建造太隨意，民俗文化的延續脫節，近幾年新建的民居與周圍環境的協調性越來越差，鄰里建筑的風格差異越來越大，村落傳統居住文化的影子越來越遠，與目前國家提倡的美麗鄉村建設理念不符。

以大理白族民居為研究對象，隨著現代混凝土建筑的興起，很多白族民居原來的面貌已經被改變，甚至被現代洋房同化，與傳統民居形成混雜的局面，村鎮失去了原有的韻味。

大理白族民居傳統民族文化保存困境：

1)材料費用高，雇工費用高。白族傳統民居用土木結構或石木結構，木材價格昂貴且浪費嚴重。

2)結構混亂，安全問題明顯。

3)工程花費時間長，傳統建造速度太慢。

4)村民對現代居住條件的追求日益提高，迫切走出傳統民居狹窄落后的生存空間。

5)現代建筑文化的沖擊。

2 裝配式建筑在民居建設中的應用優勢

裝配式建筑與傳統一磚一瓦的修建形式不一樣的是把現場施工搬到裝配式建筑的工廠，改變原有的生產模式。特色民居的墻體、地面樓板和樓梯等結構構件都在工廠制作完成，施工現場的工人們用搭積木的方法建造起一棟棟民居。這樣就可以節約勞動力，減少工序，節約時間，減少污染從而推動鄉村建筑行業成功轉型升級和供給側改革，將國家混亂的鄉村民居建設規范化。

裝配式建筑應用在鄉村民居的發展優勢：

1)解決建筑質量的通病，提高構件精度，減少“肥梁胖柱”的問題，全面提升民居的綜合品質。

2)發揮工業化優勢，在能源使用率和節能方面的效果顯著。

3)彌補勞動力短缺，施工方式不再受作業面和氣候的影響，可以一年四季全天候在工廠里批次地生產，提高了勞動生產率，建設周期縮短40%以上，建筑用工減少50%，改善了建筑業“用工荒”的狀況。

4)減少施工事故，提高抗震性能，改善民居建筑布局。

3 BIM技術在民居建設中的創新應用

1)BIM實現模擬施工，及時更正施工設計錯誤，與VR技術結合，實現可視化模擬施工。將以往的平面式的構件變成一種三維的立體模擬圖形和視頻，提前看見3D效果圖，甚至可以模擬裝配式特色民居的適用性和安全性。

2)采用BIM技術建立模型，通過BIM模型檢測工具發現特色民居中圖元之間的沖突，及時改進和調整；通過視頻預先演示民居施工現場的現有條件、施工順序及重難點解決方案；通過計算機分析得出一個裝配式建造與民族特色融合的環境友好型民居模型。

3)BIM信息分享平臺聯合RFID技術，將民居建設過程中使用的構件的尺寸信息、安裝位置等融入RFID芯片中，從而進行構件的管理，提高特色民居項目現場信息提取的效率，實時掌控構件在設計、生產、運輸、施工過程中的信息，實現全過程信息共享、協同工作。通過計算機設備關聯BIM信息平臺引導構件現場組裝，提高現場施工效率，保證了工程施工質量。

4 裝配式建筑在民族特色民居中的實際應用

設計外觀極具民族特色、內部裝飾結構現代簡約環保的裝配式民居，實現裝配式建筑與民族特色有機結合的目標。將該設計理念運用于其他少數民族地區，以推進民族文化更廣泛的傳承和更好的延續。

現階段裝配式建筑較少應用于農村的主要原因是模具攤銷費用高、前期投入大以及抗震的整體性和設計施工管理的專業化研究不夠。相較于普通裝配式建筑來說，研發綠色裝配式民族特色民居結構體系，根據各個民族不同傳統文化特色，為每個民族設計一套專門的建筑方案，形成民族特色民居可復制性建設。建筑的結構體系可選擇SI體系，民居的主要承重結構的骨架具有很高的耐久性，而且骨架模式基本不變(可復制性)，民居的分隔構件則可以根據不同民族農戶的不同要求實現規模化，提高勞動效率，解決模具攤銷問題同時應用越來越成熟的BIM技術，可以彌補常規設計施工管理技術缺陷。采用帶有民族特色的可原狀拆除循環利用的裝配式結構代替傳統結構(木質結構、磚混結構和現澆混凝土結構等)取消了支模、拆模工序，節省了人工；方便農民運輸材料，同時縮短了建設周期；保護了森林資源，減少了磚用量和現澆混凝土方量，實現了材料效率最大化，降低了造價，減少了噪聲污染，低碳環保。

以大理白族的建筑為例，白族人大多是群居，適合統一規劃管理。其修建格調有“一正兩耳”“兩房一耳”“三坊一照壁”“四合五天井”“六合同春”和“走馬轉角樓”等類型。在延續傳統建造風格的前提下，可以結合裝配式技術來建造民居，在房屋整體的建造上用裝配式建筑材料替換傳統的鵝卵石墻面，院落規劃和立面造型裝飾則延用白族格調，飛檐、照壁等用其傳統的建造工藝，保護其民族特色和非物質文化遺產。

1)在裝修體系中的應用。

農戶傳統白族特色文化要求進行顏色、材料、風格的選擇，設計制定相應的帶有民族文化的裝配式建筑部品，直接在工廠實現預制，再運輸到現場施工，各種構件集中生產，減少環境污染。民居內部采用裝配式建筑作為主干結構，外部延用白族風格制作裝飾粉彩繪畫、題字、勾勒圖案。

2)在施工技術中的應用。

采用裝配式建筑施工體系，運用現代化的機械設施進行施工，使用單元吊裝、單元連接、陽臺和樓梯施工等施工技術，實現大理白族民居建筑主體與建筑內裝一起施工，現場的施工人員數量就能夠大幅度減少，不僅提高了施工效率、縮短了工期，而且降低了能耗，減少污染，提高經濟效益。

3)在預制結構體系中的應用。

大理白族民居的外墻墻板、樓梯、陽臺等，在工廠完成制作后，直接運到施工現場，與現澆梁柱連接，構成了框架或剪力墻結構，減少墻面磚體脫落和裂縫問題出現。將裝配式建造技術用到預制構造體系中，直接采用工廠預制構件，提高了產品利用率和水資源利用率。

5 結語

近幾年來，無論大都市、小城鎮或是地勢偏遠的鄉村，都無一例外地以一種競賽的速度，生產出一批大同小異的水泥盒子，施工復雜，造價高，污染大，最重要的是一些具有民族特色的建筑正在消失。而將裝配式建筑融入特色民居中，既保證效率高、速度快、節能、節水、節材、節地，還能保留民族特色。為每個民族設計一套專門的建筑體系，可復制性強，降低了裝配式建筑超高的模具攤銷費用，采用可原狀拆除循環利用的裝配式構件代替傳統的結構，提高居民舒適度和抗震性。規范民居建設，推動美麗鄉村的建設。