文均，林美宏，燕方開(kāi)

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院建筑系，河北保定071000）

1 研究背景

我國(guó)是一個(gè)地域廣大的統(tǒng)一多民族國(guó)家,悠久的歷史與文化在建筑上形成了不同地域迥異的建筑形式和風(fēng)格,例如徽派建筑、福建土樓等等,共同構(gòu)成了我國(guó)豐富多彩的傳統(tǒng)民居。這些傳統(tǒng)民居反映了一個(gè)地區(qū)特有的自然、社會(huì)、歷史、文化，是我國(guó)建筑文化的重要標(biāo)志。

我國(guó)的傳統(tǒng)民居在歷史、文化、藝術(shù)和科學(xué)研究等方面都具有巨大的價(jià)值等待發(fā)掘。傳統(tǒng)民居悠久的歷史賦予其豐富的文化內(nèi)涵的同時(shí)也意味著在其服役過(guò)程中受到了極其復(fù)雜的荷載作用,結(jié)構(gòu)內(nèi)部因?yàn)槠谛?yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，導(dǎo)致其耐久性和承載力持續(xù)弱化。材料老化、疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)、環(huán)境荷載變化都在考驗(yàn)著服役中的民居建筑，尤其是老舊民居。與此同時(shí)，隨著近年來(lái)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，大批的傳統(tǒng)民居被拆毀，城市與鄉(xiāng)村塞滿了“新型”住宅。這些新型鄉(xiāng)村住宅雖然符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，但材料與做法粗制濫造，內(nèi)容與性質(zhì)千篇一律，抹殺了民居本身的文化傳統(tǒng)，不利于建筑的發(fā)展，更不利于民族文化的傳承。傳統(tǒng)民居正面臨著自然消亡與人為破壞的雙重打擊。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始從事傳統(tǒng)民居保護(hù)工作的研究，各級(jí)政府也都劃撥了大量的資金進(jìn)行扶持，但傳統(tǒng)民居形式上的豐富多彩，造成了其保護(hù)難度較大。以往，傳統(tǒng)民居的保護(hù)多側(cè)重于基于測(cè)繪的二維平面圖檔的保存，這已不符合如今三維動(dòng)態(tài)保護(hù)的需求。因此，亟須引入新技術(shù)解決傳統(tǒng)民居二維圖紙與三維表達(dá)之間的矛盾。

2 BIM技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及社會(huì)公眾意識(shí)的逐步提升，傳統(tǒng)民居的保護(hù)受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。由于傳統(tǒng)民居本身的特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行保護(hù)時(shí)很難保證現(xiàn)狀測(cè)繪的精度和準(zhǔn)度以及建筑表達(dá)的直觀性和完整性。BIM技術(shù)能夠準(zhǔn)確地記錄建筑數(shù)據(jù)和立體地呈現(xiàn)建筑形狀。因此，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行保護(hù)具有良好的應(yīng)用前景，為傳統(tǒng)民居保護(hù)提供可靠的技術(shù)支撐。

2.1 BIM簡(jiǎn)介

建筑信息化模型（BIM）的英文全稱是Building Information Modeling，是一個(gè)完備的信息模型，能夠?qū)⒐こ添?xiàng)目在全生命周期中各個(gè)不同階段的建筑信息集成在一個(gè)模型中，方便被工程各參與方使用。通過(guò)三維數(shù)字技術(shù)模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，為建筑設(shè)計(jì)和施工提供相互協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的信息模型，使該模型達(dá)到設(shè)計(jì)施工一體化。

2.2 BIM技術(shù)在傳統(tǒng)民居保護(hù)中的應(yīng)用

2.2.1 三維虛擬傳統(tǒng)民居

BIM技術(shù)使得傳統(tǒng)民居可以以三維的方式呈現(xiàn)在電腦上，大幅增加了建筑師在處理建筑問(wèn)題上的可能性。BIM技術(shù)使得建筑設(shè)計(jì)從二維圖紙走向了三維模型，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化建造?；贐IM的三維模型不僅僅是呈現(xiàn)傳統(tǒng)民居的尺度形態(tài)，還包含了工程構(gòu)件的材料信息、工程進(jìn)度和成本信息等等，它是一個(gè)完整的建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.2 實(shí)現(xiàn)三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)可以讓建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等各個(gè)專業(yè)基于同一個(gè)建筑信息模型進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)[1]。建筑信息模型能及時(shí)地反應(yīng)建筑各部分的現(xiàn)狀，讓各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)師得到最新且準(zhǔn)確地信息，找到存在的問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)提高了設(shè)計(jì)效率，大幅減少了建造變動(dòng)帶來(lái)的成本消耗。

通過(guò)以上分析可知，BIM技術(shù)模型是一個(gè)三維的，數(shù)字化的建筑信息庫(kù)。這個(gè)信息庫(kù)包含建筑的所有數(shù)據(jù)信息，包括建筑各個(gè)構(gòu)建的尺寸、位置信息等等。同時(shí)，BIM技術(shù)模型實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)從二維到三維的突破，大大提高了建筑設(shè)計(jì)以及施工建造的效率，降低了成本消耗。

傳統(tǒng)民居現(xiàn)存數(shù)量較少，相關(guān)研究也很匱乏，因此可以通過(guò)BIM模型對(duì)傳統(tǒng)民居存在的問(wèn)題和發(fā)生的變化進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和處理。BIM技術(shù)是保護(hù)和修繕傳統(tǒng)民居建筑的重要手段，有利于形成準(zhǔn)確可靠的傳統(tǒng)民居建筑信息庫(kù)，從而有利于開(kāi)展對(duì)于傳統(tǒng)民居的研究以及進(jìn)一步傳承和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)文化。BIM技術(shù)在傳統(tǒng)民居的保護(hù)中發(fā)揮著重大作用，為傳統(tǒng)民居的保護(hù)提供了有力的科學(xué)技術(shù)保障。因此，應(yīng)大力發(fā)展和應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)傳統(tǒng)民居的保護(hù)工作。

3 基于BIM的傳統(tǒng)民居保護(hù)方案

基于BIM平臺(tái)可以創(chuàng)建出幾乎包含了所有的真實(shí)建筑信息的信息化模型。這些數(shù)據(jù)在信息化模型中能夠被方便地提取、統(tǒng)計(jì)與管理，能夠在建筑的全生命周期發(fā)揮出巨大作用，具體可以采用構(gòu)件信息標(biāo)準(zhǔn)化的方案，從而完成對(duì)傳統(tǒng)民居的保護(hù)、記錄等工作。我國(guó)有很多傳統(tǒng)民居，分布的比較廣泛，傳統(tǒng)民居的保護(hù)工作開(kāi)展也十分困難，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的主要原因是傳統(tǒng)民居構(gòu)件信息的遺失。古代對(duì)于建筑信息的管理比較落后，因此流傳下來(lái)的信息比較少。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以將傳統(tǒng)民居的信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用BIM技術(shù)也方便了對(duì)傳統(tǒng)民居信息的提取與保存。我國(guó)傳統(tǒng)民居構(gòu)造都很復(fù)雜，因此對(duì)于信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，在很大程度上方便了傳統(tǒng)民居信息的管理與研究[2]。

3.1 保護(hù)措施

傳統(tǒng)民居的保護(hù)工作有前期調(diào)查、測(cè)繪、記錄，中期評(píng)估規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)，和后期管理維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。構(gòu)件信息的標(biāo)準(zhǔn)化主要對(duì)前期和后期的工作給予了非常大的技術(shù)支持，它是對(duì)傳統(tǒng)民居中的構(gòu)件進(jìn)行記錄和儲(chǔ)存，為傳統(tǒng)民居建立可以準(zhǔn)確描述結(jié)構(gòu)、平面、立面的DNA族庫(kù)，為傳統(tǒng)民居在BIM平臺(tái)建立的建筑模型提供相關(guān)數(shù)據(jù)并準(zhǔn)確的表現(xiàn)了傳統(tǒng)民居內(nèi)外部的真實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)建筑信息的數(shù)字化保存與保護(hù)。我國(guó)傳統(tǒng)民居結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，做法靈活，但相關(guān)記錄書(shū)籍稀缺，大多數(shù)是以經(jīng)驗(yàn)口口相傳，且傳統(tǒng)民居涉及多方面的知識(shí)信息，并且資料缺失情況嚴(yán)重。構(gòu)件信息的標(biāo)準(zhǔn)化可以準(zhǔn)確地記錄傳統(tǒng)民居的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可以使得人們長(zhǎng)久保存我國(guó)傳統(tǒng)民居信息，使留存建筑根據(jù)這些保存的信息具有更強(qiáng)的可重復(fù)利用性及更長(zhǎng)的使用壽命[3]。

構(gòu)件信息的標(biāo)準(zhǔn)化主要分為以下幾個(gè)方面：

1）如果構(gòu)件因?yàn)槔匣?、受損等原因需要更換或拆卸，可以對(duì)在信息化模型中對(duì)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)注，確保更換后位置準(zhǔn)確。

2）在對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行修繕改造時(shí)，對(duì)已經(jīng)丟失的構(gòu)件同現(xiàn)在的進(jìn)行比較，確保結(jié)構(gòu)的精確穩(wěn)定。

3）對(duì)傳統(tǒng)民居所建立的參數(shù)化的構(gòu)件族，也可以對(duì)相關(guān)傳統(tǒng)民居的調(diào)研分析更進(jìn)一步。

4）信息化模型在各專業(yè)交流上具有非常大的優(yōu)勢(shì)，只要利用建筑構(gòu)件數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，我們就可以多專業(yè)同時(shí)交流討論保護(hù)方案的相關(guān)問(wèn)題和解決方案，也減少了每個(gè)專業(yè)各建一套信息模型的人力物力的浪費(fèi)和信息的不精準(zhǔn)等造成的新的困難。

5）我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，可以運(yùn)用信息化模型和現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)比，可以更加直接準(zhǔn)確的檢查施工情況和修繕保護(hù)情況。

3.2 基于BIM技術(shù)的傳統(tǒng)保護(hù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)

通過(guò)BIM技術(shù)，使傳統(tǒng)民居建筑順利完成修繕和保護(hù)相關(guān)工作。其相關(guān)的優(yōu)越性在于：

1）在BIM平臺(tái)中建立的信息化模型能夠?qū)鹘y(tǒng)民居的每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行分類匯總，無(wú)論是它們的數(shù)據(jù)還是材質(zhì)都可明確直觀的通過(guò)明細(xì)表的形式表達(dá)，減少了數(shù)據(jù)分析的工作時(shí)間，可以隨時(shí)對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行環(huán)境模擬，直觀地對(duì)建筑室內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行合理的分析并調(diào)整相關(guān)方案。既提高了相關(guān)工作的準(zhǔn)確性，也減少了統(tǒng)計(jì)分析的工作量，提高了整體的工作效率。

2）構(gòu)件信息標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用，解決了不同專業(yè)之間的溝通問(wèn)題，建筑、室內(nèi)、結(jié)構(gòu)、城規(guī)等相關(guān)技術(shù)人員可以用同一個(gè)信息化模型進(jìn)行工作，有利于專業(yè)人員相互討論交流合作。

3）通過(guò)BIM技術(shù)，將紙質(zhì)版的圖紙轉(zhuǎn)化成數(shù)字化信息，相比于紙質(zhì)圖紙，BIM技術(shù)本身?yè)碛袕?qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)檢索能力，能減少許多發(fā)生在紙質(zhì)圖紙上的錯(cuò)誤、能大幅提升資料整理與修改的效率。并且，傳統(tǒng)民居的相關(guān)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，利用這種三維建筑模型，儲(chǔ)存更加方便，為以后傳統(tǒng)民居的保護(hù)和修繕提供了良好的數(shù)據(jù)。提高了日后的工作質(zhì)量和工作效率。

但是，BIM技術(shù)還仍在探索階段，實(shí)行這種技術(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)民居的保護(hù)還是有許多方面的不足：

1）政策方面缺乏政府的大力支持，BIM技術(shù)在中國(guó)作為全新技術(shù)，普及程度不廣泛，仍需要大量的資金和資源的投入，所以在運(yùn)行中處于被動(dòng)狀態(tài)。

2）沒(méi)有嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)一直采用的是紙質(zhì)圖紙的作圖形式，其相關(guān)規(guī)范經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有了成熟的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于BIM技術(shù)方面，我們無(wú)論是對(duì)于構(gòu)件的相關(guān)規(guī)定還是其他方面仍處于探索階段。

3）BIM配套的軟件技術(shù)發(fā)展緩慢，近幾年才開(kāi)始用CAD及相關(guān)軟件進(jìn)行制圖，其配套設(shè)計(jì)軟件也是隨之發(fā)展，現(xiàn)如今也發(fā)展出了比較完善的配套軟件，并且也沒(méi)有引用外國(guó)相關(guān)技術(shù)軟件，不能滿足設(shè)計(jì)師在其他方面的要求，進(jìn)而影響其使用效率。

4）人才不足，BIM技術(shù)主要是從事建筑行業(yè)的人員使用，但是相對(duì)于CAD等軟件，BIM操作難度更高更復(fù)雜，并且使用方法區(qū)別很大，而且國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)沒(méi)有正規(guī)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，主要靠自學(xué)，所以更加提高了使用難度降低了其普及程度。

5）構(gòu)件信息未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化，現(xiàn)如今BIM技術(shù)中的族庫(kù)符合中國(guó)建筑產(chǎn)品的構(gòu)件還不夠廣泛，不能滿足信息化模型的所需要的所有的建筑構(gòu)件，因此對(duì)于信息化模型的表達(dá)不會(huì)百分百還原。

4 總結(jié)與展望

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)民居現(xiàn)狀、BIM技術(shù)和BIM保護(hù)方案的探索，梳理出了基于BIM技術(shù)平臺(tái)對(duì)于傳統(tǒng)民居保護(hù)的一般方法，總結(jié)了現(xiàn)有技術(shù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及后續(xù)的改進(jìn)方向。將BIM技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)民居的保護(hù)，具有一定的先進(jìn)性，若得到充分的研究與推廣，相信將對(duì)我國(guó)的傳統(tǒng)民居保護(hù)起到一定的推動(dòng)作用。