基于BIM技術(shù)的農(nóng)村自建房設(shè)計及造價分析

郗若烜，馬 妮，侯 紅

（西安翻譯學(xué)院，陜西 西安 710105）

0 引言

在推動鄉(xiāng)村建設(shè)的背景下，新農(nóng)村建設(shè)成為一大趨勢。目前新建、改建及擴建的農(nóng)村自建房中仍存在諸多問題，如施工中缺乏專業(yè)指導(dǎo)，無規(guī)范化的設(shè)計圖紙，業(yè)主管理水平低下等。此外，農(nóng)村自建房投入使用后經(jīng)常出現(xiàn)墻體開裂、質(zhì)量有缺陷等現(xiàn)象，新農(nóng)村建設(shè)的背景下的農(nóng)村自建房設(shè)計亟須解決這些問題。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[1]，在建筑的整個生命周期中，是對建筑物理信息的功能性數(shù)字化表示，依此進行建筑設(shè)計、建筑施工、設(shè)備運行和維修管理的整個過程。將建筑生命周期的全部信息集成整合在三維模型信息庫，使得設(shè)計團隊、施工單位、運營部門及項目所有者等各個部門的工作都能以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)協(xié)同工作，大大提高了工作效率，減少了資源損耗和投資成本，進而實現(xiàn)項目的可持續(xù)發(fā)展。

基于BIM技術(shù)的特點，將BIM建筑信息集成技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村自建房建設(shè)中，旨在有效地提高農(nóng)村自建房建筑的設(shè)計質(zhì)量和建造水平，并實現(xiàn)合理預(yù)測和控制工程造價，為農(nóng)民提供更優(yōu)質(zhì)的自建房，真正提高農(nóng)民的生活質(zhì)量。

1 農(nóng)村自建房存在問題分析

據(jù)調(diào)查，農(nóng)村自建房主要存在以下3個方面的問題。

1.1 設(shè)計不合理性

農(nóng)村自建房規(guī)模小，考慮到時間和經(jīng)濟成本，村民通常借鑒現(xiàn)有的工程圖紙進行施工。由于缺乏專業(yè)的設(shè)計人員參與，導(dǎo)致在農(nóng)村自建房的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面更多追求外觀等，未考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全合理性。農(nóng)村自建房的基礎(chǔ)多采用磚基礎(chǔ)，該類基礎(chǔ)埋置深度淺，對一些特殊地形的地區(qū)并不適用。村民建房為節(jié)省材料，在房屋建造中未設(shè)計圈梁和構(gòu)造柱等，導(dǎo)致農(nóng)村自建房的抗震性能嚴(yán)重不足，存在很大安全隱患。

1.2 施工水平欠缺

農(nóng)村自建房的施工人員多為業(yè)主的親戚或者同村的村民，其通常不具備相應(yīng)的施工資質(zhì)。而施工人員在施工中容易根據(jù)自我的傳統(tǒng)認(rèn)知和經(jīng)驗來判斷房屋的施工效果。缺乏專門的施工方案且對材料管理不重視，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)建筑構(gòu)件選材不合理、構(gòu)件質(zhì)量不達標(biāo)、材料用量浪費、養(yǎng)護時間不足及工期延長等問題，嚴(yán)重影響建筑整體質(zhì)量，安全性能目標(biāo)難以達成，甚至可能造成自建房使用壽命降低。

1.3 工程造價難以把控

由于缺乏專業(yè)造價人士的指導(dǎo)，導(dǎo)致農(nóng)村自建房在施工中建筑構(gòu)件選材不合理、材料尺寸大小不合適，造成施工現(xiàn)場材料重復(fù)使用率低、材料需求量增加、材料浪費、施工現(xiàn)場工作環(huán)境差等問題。此外，施工隊伍嚴(yán)重缺乏專業(yè)性，施工工藝存在缺陷，機械化利用率低及生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致工程造價難以把控。

部分村民出于經(jīng)濟考量，在原有農(nóng)村自建房上加建樓層，忽視地基情況和建筑基礎(chǔ)等問題，導(dǎo)致農(nóng)村自建房出現(xiàn)墻體開裂、建筑傾斜等問題，存在重大安全隱患，甚至可能造成建成的房子無法正常使用，產(chǎn)生更嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，增加了農(nóng)村自建房的造價成本。

2 BIM技術(shù)在農(nóng)村自建房中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的建筑信息模型可以有效實現(xiàn)對建筑物的全生命周期管理[2]，無論是前期決策階段、設(shè)計階段，還是施工階段，都有著較強的可操作性和實施性，在工程建設(shè)過程中已經(jīng)普遍運用。BIM技術(shù)在改善農(nóng)村自建房工程中具有重要的應(yīng)用價值，在BIM技術(shù)的支持下設(shè)計出更為合理的建筑模型，保證其中的各項數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)對人工、材料、機械等資源的優(yōu)化配置和合理使用，避免材料亂用產(chǎn)生額外的費用。

2.1 施工圖設(shè)計方面

在農(nóng)村自建房建設(shè)中，業(yè)主需提高對施工圖紙設(shè)計工作的重視程度。建筑工程設(shè)計與工程技術(shù)、工程經(jīng)濟之間存在密切的關(guān)系，建筑工程設(shè)計關(guān)系到工程進度與工程質(zhì)量，直接影響著工程項目在施工最后階段的成本控制。傳統(tǒng)的設(shè)計方法費時費力，數(shù)據(jù)整合困難。在房屋設(shè)計工作中合理應(yīng)用BIM技術(shù)，通過數(shù)據(jù)庫，能夠把設(shè)計的各個環(huán)節(jié)和內(nèi)容統(tǒng)一起來，提高設(shè)計效率。

BIM技術(shù)是在傳統(tǒng)二維平面圖紙上建立的三維建筑模型，能夠直觀地呈現(xiàn)出建筑物的整體樣式布局、框架結(jié)構(gòu)和門窗、樓梯等建筑構(gòu)件，更利于設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)中存在的不合理部分，并對其進行科學(xué)調(diào)整。此外，在設(shè)計階段可以利用BIM對建筑物進行模擬實驗，通過碰撞模擬試驗的檢測數(shù)據(jù)分析出設(shè)計缺陷，增強建筑抗震性能，提高工程的設(shè)計質(zhì)量；通過對抗震模擬實驗得出的數(shù)據(jù)也能夠直觀地看到所設(shè)計建筑物抗震性能；能夠利用當(dāng)?shù)貧夂蚣叭照諘r間等條件，模擬出建筑物的采光情況，滿足業(yè)主采光需求。在設(shè)計階段運用BIM技術(shù)可以直觀地反映材料的用量、規(guī)格、造價，在設(shè)計階段為業(yè)主和設(shè)計人員提供一個合理的成本參考，避免因設(shè)計因素導(dǎo)致造價過高。

施工圖設(shè)計完成后，需要根據(jù)設(shè)計圖紙組織審查，傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計將整個項目分為土建、水、電、采暖等部分，分別進行設(shè)計。運用BlM技術(shù)可以對其進行整合統(tǒng)籌設(shè)計，使得整個工程設(shè)計更具有整體性和合理性，能夠有效地規(guī)避工程施工過程中因設(shè)計缺乏整體性產(chǎn)生的各部分施工沖突和技術(shù)變更等問題，同時加快了設(shè)計出圖速度。業(yè)主、設(shè)計人員與施工人員都可以通過BIM技術(shù)直觀地看到整個建筑物的建筑信息，可以有效減少因設(shè)計與施工方專業(yè)間信息協(xié)調(diào)不足而造成的返工問題，確保后續(xù)施工的順利進行。

2.2 造價管理方面

農(nóng)村自建房造價是業(yè)主極其重視的問題。傳統(tǒng)的工程造價管理信息傳遞速度慢，實時性不強，造成造價數(shù)據(jù)不可靠、部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失或失真、造價結(jié)論不準(zhǔn)確等問題，不利于業(yè)主對建筑工程造價的管理和把控，BIM技術(shù)剛好彌補了傳統(tǒng)工程造價管理的這些不足。

BIM技術(shù)可以有效實現(xiàn)全過程的造價管理。通過BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)庫，業(yè)主可以清晰地掌握每一個構(gòu)件中包含的相關(guān)信息，并能夠把設(shè)計中需要改變的內(nèi)容和模型進行統(tǒng)一整理。依托BIM技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地計算工程量，迅速完成工程量數(shù)據(jù)匯總，自動將成本的相關(guān)變化導(dǎo)出，設(shè)計人員可以根據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)實時掌握設(shè)計方案中的變化。

BIM技術(shù)可以對建筑費用進行模擬與核算，能夠真實、同步地分析和核算各個項目的成本費用，在提高工程計量計價準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上，有效縮短計量計價的時間，實現(xiàn)對整個工程造價的實時、動態(tài)、精確的造價分析。

BIM三維模型中包含了施工圖預(yù)算定額、資源規(guī)劃、工程量計算規(guī)則、成本分析及預(yù)算清單等內(nèi)容，改變了傳統(tǒng)造價軟件的文本格式，形成了一個更具有整體性且相互關(guān)聯(lián)的預(yù)算信息數(shù)據(jù)庫。在預(yù)算階段中，BIM技術(shù)中專業(yè)的算量軟件將國家標(biāo)準(zhǔn)及計算規(guī)則包含其中，造價人員可以更好地利用BIM三維模型計算出工程量，大大提高了工程量計算的準(zhǔn)確度和精度。除此之外，還能有效地將電子文件進行分享、遠距離地傳送以及永久性地保存，即使是施工人員的專業(yè)能力不一，也不用進行第二次模式的重新創(chuàng)建，可以有效地防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)輸入的現(xiàn)象，促進了不同專業(yè)之間施工人員的配合程度，在很大程度上提高了造價管理的工作質(zhì)量和工作效率。

BIM技術(shù)將造價報表自動更新到預(yù)算造價管理模型中，確保了造價信息的及時性和準(zhǔn)確性，利于施工過程的進度款支付、建筑原材料制訂計劃、采購計劃、勞動力計劃及定額領(lǐng)料等項目的進行。

2.3 施工與安全方面

農(nóng)村自建房施工中運用到的施工材料用量、規(guī)格以及標(biāo)準(zhǔn)等都可以使用BIM技術(shù)來進行管理，只有確保相關(guān)材料、技術(shù)的各項標(biāo)準(zhǔn)，才能避免因缺乏專業(yè)知識導(dǎo)致的材料亂用現(xiàn)象，提高整個施工質(zhì)量。

利用BIM技術(shù)對農(nóng)村自建房施工過程進行模擬[3]，排查安全隱患和其他風(fēng)險的部分，對其及時調(diào)整、改善施工計劃，解決實際施工時遇到的問題，為施工做好演示。針對農(nóng)村自建房施工工藝流程較為復(fù)雜的特點，在施工技術(shù)方面，可利用BIM技術(shù)進行模擬并建立起規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，工作人員依照相關(guān)的流程標(biāo)準(zhǔn)進行工作，實現(xiàn)施工計劃與實際施工完全一致。提高工程施工的效率，確保施工的質(zhì)量。施工中，如果需要變更圖紙，可利用BIM技術(shù)提前做出更改部分的模型，并得到更改后的工程造價，幫助業(yè)主尋求最佳方案。

在BIM技術(shù)設(shè)計圖中有保存施工材料類別、用量和施工機械設(shè)備信息的模塊，項目管理人員和施工人員能及時查詢到所需要的材料及機械設(shè)備信息，還能夠檢查出施工現(xiàn)場使用的材料類型和用量是否有誤、機械設(shè)備是否正確，并且能夠很好地避免施工現(xiàn)場材料與設(shè)備誤用、亂用的現(xiàn)象，有效地避免因材料和設(shè)備使用不當(dāng)導(dǎo)致成本增加。

在施工進度中，BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計人員、業(yè)主方及施工人員實現(xiàn)深入溝通，相互配合，優(yōu)化農(nóng)村自建房的性能，加快施工進度。在施工過程中，難免會出現(xiàn)不利于項目施工的問題，例如，施工不當(dāng)、設(shè)計與施工出現(xiàn)沖突等。在傳統(tǒng)施工過程中，針對這類問題，工程管理人員會組織協(xié)調(diào)設(shè)計人員、施工人員及業(yè)主開會溝通，對問題進行補救。但通常會造成工期延誤，加大成本。通過BIM技術(shù)，設(shè)計人員可以在設(shè)計階段對施工時可能出現(xiàn)的問題進行研究，為施工提供數(shù)據(jù)支持，防止上述情況的發(fā)生，最大限度地避免施工延誤和成本增加。與此同時，BIM能夠方便施工技術(shù)人員對建筑的整體結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)件進行全面研究，加強施工人員之間的配合，提前分析解決問題，提高建筑的合理性與協(xié)調(diào)性。

BIM技術(shù)在建筑施工現(xiàn)場布局中能夠?qū)崿F(xiàn)對工程全流程的實時監(jiān)控，在施工現(xiàn)場中起到一定的指導(dǎo)作用，使施工現(xiàn)場更加科學(xué)，保證了人員之間的協(xié)作。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工地的三維空間規(guī)劃，并根據(jù)工程建設(shè)各個時期的需要動態(tài)調(diào)節(jié)，增強工程現(xiàn)場的布局和建設(shè)過程的適應(yīng)性。利用BIM技術(shù)，從多個角度對工地進行觀測能有效解決工地出現(xiàn)的問題，減少二次運輸，在保證施工安全的前提下提高工作效率和工程質(zhì)量。

BIM技術(shù)的應(yīng)用節(jié)約了施工資源，實現(xiàn)了人工、材料、機械設(shè)備的協(xié)調(diào)搭配，降低了施工成本。當(dāng)前，BIM技術(shù)也廣泛運用于建筑單位，將BIM應(yīng)用于施工圖設(shè)計、圖紙審核、施工現(xiàn)場布置、方案優(yōu)化、造價預(yù)算、施工管理及后期維護等方面，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，為建設(shè)項目工程減少了設(shè)計方案的變更，讓施工現(xiàn)場更加安全、高效，整個工程的經(jīng)濟效益獲得了大幅提升。為充分發(fā)揮BIM的作用，眾多建設(shè)公司組織了相關(guān)培訓(xùn)，培養(yǎng)BIM人才，項目管理的信息化程度得到了提高。

3 BIM技術(shù)在自建房中應(yīng)用的難點及建議

BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠解決農(nóng)村自建房存在的問題，但是目前該技術(shù)在農(nóng)村自建房中的應(yīng)用極少，主要有以下兩方面的原因。

3.1 農(nóng)村自建房業(yè)主缺乏對BIM技術(shù)的認(rèn)識

農(nóng)村自建房業(yè)主對BIM技術(shù)不了解。一方面，運用BIM技術(shù)的人員為具有較高學(xué)歷且熟悉建筑行業(yè)的專業(yè)人才，而目前農(nóng)村業(yè)主的學(xué)歷普遍不高，在自建房建造中，基本上是通過自家親戚、同村村民和當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民工隊伍的意見進行管理，對BIM技術(shù)不熟悉，甚至都沒有聽說過；另一方面，業(yè)主忙于農(nóng)業(yè)種植、打工等，不愿意了解更不愿意花費時間精力去學(xué)習(xí)BIM技術(shù)。

農(nóng)村業(yè)主學(xué)習(xí)并應(yīng)用BIM技術(shù)，需要從以下幾個方面努力：首先，在自建房施工前向?qū)I(yè)人士學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的相關(guān)知識，讓業(yè)主對這項技術(shù)有一定的了解，明白這一技術(shù)的優(yōu)勢并愿意去應(yīng)用。其次，政府相關(guān)部門可適當(dāng)給予一定的經(jīng)濟補貼和技術(shù)支持，例如可以給農(nóng)村業(yè)主提供免費的BIM技術(shù)支持，讓業(yè)主在解決生活問題之余可以輕松學(xué)習(xí)BIM技術(shù)。BIM技術(shù)有相應(yīng)的證書，若業(yè)主自學(xué)考取這類證書可以獲得相應(yīng)補貼，這是激勵農(nóng)村業(yè)主學(xué)習(xí)的方法。與此同時，獲得證書除了能夠提高農(nóng)村業(yè)主掌握BIM技術(shù)的水平，還有助于他們從事BIM相關(guān)的工程類工作，促進就業(yè)，進而帶動農(nóng)村發(fā)展。

3.2 施工人員無法匹配BIM技術(shù)相應(yīng)的要求

施工過程中，不光業(yè)主需要掌握BIM技術(shù)，施工人員必須對BIM技術(shù)熟練應(yīng)用，能夠按照BIM技術(shù)提供的方案開展施工和質(zhì)量管控等。這需要施工人員具備BIM技術(shù)的讀圖、識圖能力和軟件的基本操作能力，但對農(nóng)民工隊伍來說無疑是一項挑戰(zhàn)。

掌握了一定BIM技術(shù)的農(nóng)民業(yè)主可以向施工隊伍提出一定BIM技術(shù)等要求，為了獲取施工任務(wù)，施工方也應(yīng)積極組織人員去學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，擴充相關(guān)理論知識和增加實際操作經(jīng)驗，提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢，施工隊伍也可以聘請相應(yīng)的BIM顧問，但這同樣也會增加成本。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)可以有效地為農(nóng)村自建房建筑的設(shè)計、質(zhì)量及安全等方面提供保障。BIM技術(shù)可以實現(xiàn)對建筑工程項目的全過程管理，為項目建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)信息，對項目建設(shè)有更為準(zhǔn)確的把握，有效控制自建房的建設(shè)成本。推進改善農(nóng)村自建房的質(zhì)量問題，有效避免自建房坍塌事故的發(fā)生，為農(nóng)民建造出安全、舒適、經(jīng)濟的自建房。