崔 鳳，蔡啟鴻，鐘法送，何丞磊

(廣東交通職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510650)

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略指導下，美麗鄉(xiāng)村建設如火如荼的開展。2021年1月，生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等七部門發(fā)布了《關于推動農(nóng)村人居環(huán)境標準體系建設的指導意見》用于推動農(nóng)村人居環(huán)境的持續(xù)改善。迅猛發(fā)展的BIM建筑信息技術可以應用到農(nóng)村住宅和鄉(xiāng)村空間規(guī)劃的設計和建設中，有助于美麗鄉(xiāng)村的建設和發(fā)展。

1 清遠市農(nóng)村住宅發(fā)展

為提高清遠市農(nóng)村住宅設計質(zhì)量，提升清遠市農(nóng)村建筑風貌，自2019年5月起，清遠市住建局會同市工程勘察設計行業(yè)協(xié)會面向社會征集了百余套農(nóng)村住宅設計優(yōu)秀方案，并經(jīng)專家評審后選定50套優(yōu)秀設計方案。這些優(yōu)秀農(nóng)村住宅方案既符合安全美觀、經(jīng)濟適用和節(jié)能環(huán)保、節(jié)地節(jié)材、綠色建筑的設計原則，又考慮清遠本地村民的生產(chǎn)方式和生活習慣，并綜合現(xiàn)代生活方式和發(fā)展趨勢。同時，強調(diào)對清遠當?shù)亟ㄖ幕膫鞒信c創(chuàng)新，深入挖掘了清遠現(xiàn)有建筑風格特色和少數(shù)民族風情，提煉歷史文化建筑元素，研究傳統(tǒng)村落、歷史建筑、少數(shù)民族地區(qū)的建筑風貌，吸取其中優(yōu)秀做法并優(yōu)化創(chuàng)新。并且，鼓勵采用新的設計理念、新技術和新工藝降低工程造價[1]。

這些提供優(yōu)秀方案的設計單位(15家)出具了建筑、結構、水、電專業(yè)施工圖，并經(jīng)清遠市粵星工程建設咨詢服務有限公司審查圖紙合格。于2020年6月清遠市住建局發(fā)布通知推薦使用《清遠市農(nóng)村住宅設計通用圖集》(共六冊，以下簡稱《圖集》)，并要求各縣(市、區(qū))住建局應組織鎮(zhèn)村根據(jù)當?shù)卮迩f建設規(guī)劃和宅基地管理的要求，選擇若干戶型推薦給農(nóng)戶使用；并將圖集作為該市鄉(xiāng)村建筑工匠培訓的重要內(nèi)容，不斷提高鄉(xiāng)村建筑工匠的識圖能力和施工質(zhì)量安全水平。

根據(jù)2022年1月印發(fā)的《清遠市人民政府關于全面推進農(nóng)房管控和鄉(xiāng)村風貌提升的工作方案》，清遠市全面推進農(nóng)房管控和鄉(xiāng)村風貌提升，加快農(nóng)村人居環(huán)境提質(zhì)升級，建設生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村，塑造生態(tài)振興新格局。并提出在編制村莊規(guī)劃時應繪制建筑風貌效果圖，鼓勵農(nóng)民集中建房、合理布局，形成相對集中、集約高效的村莊用地建設布局。

2 BIM技術在清遠農(nóng)村住宅的建模應用

BIM建筑信息模型技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具[2]，主要是通過數(shù)字化技術，輸入全面、完整、屬實的數(shù)據(jù)信息，將二維視圖的平面圖和立面圖結合起來，建成可視化三維模型。數(shù)據(jù)信息里可以包括尺寸、定位、材料、顏色等狀態(tài)信息，也可以包括空間和運動軌跡等狀態(tài)信息，信息的準確程度越高，虛擬仿真的模型就越逼真。因而，BIM技術主要應用于建筑項目的規(guī)劃設計階段。同時，BIM技術將建筑模型信息化、可視化、參數(shù)化、虛擬化，后續(xù)更具備控制工程造價、監(jiān)控施工進度、減少設備碰撞等優(yōu)勢[3-4]。因此，BIM技術廣泛的應用于各種大型的建筑、橋梁等工程項目中。然而，BIM技術在農(nóng)村住宅中的建模應用卻相對較少。因此，本文以清遠市住建局推廣的農(nóng)村住宅設計方案為例，運用BIM技術，完成農(nóng)村住宅和場地模型。

下面舉例說明BIM技術中Revit 2019軟件平臺對《圖集》中農(nóng)村住宅戶型D2一棟3層小別墅的建模步驟。采用同樣的方法可以完成《圖集》中其他戶型的可視化建模。

2.1 建立標高和軸網(wǎng)

標高和軸網(wǎng)的繪制是三維模型建立的基礎。新建一個建筑樣板，打開立面東西南北中的一個視圖，繪制項目的標高：室外地坪為-0.2 m，層高為3.6 m，共3層，還有屋面標高和屋頂標高。然后，在“視圖”-“創(chuàng)建”-“平面視圖”中，將所有標高都添加到樓層平面，這樣，才能到相應的平面視圖中進行繪制。

打開一層平面視圖，依據(jù)設計尺寸從左向右、從下向上繪制建筑的軸網(wǎng)。所繪制的標高和軸網(wǎng)會自動在所有平面視圖和立面視圖中根據(jù)視圖角度進行顯示，方便后續(xù)繪圖。

2.2 建立柱墻門窗和樓梯

在一層平面視圖中，點擊“建筑”選項卡下面的柱、墻、門、窗和樓梯，編輯類型為項目設計的類型，創(chuàng)建與實際相符的材質(zhì)顏色等構件族。這些構件族可以保存后載入到其他不同的項目中使用。

先在一層平面視圖中，根據(jù)柱子所在軸網(wǎng)交點位置，放置好柱子，并在立面圖或三維圖中調(diào)整柱子的高度。然后點擊墻，繪制所需要的墻體。Revit墻族主要分為外墻、內(nèi)墻和玻璃幕墻。外墻采用200 mm厚，內(nèi)墻采用100 mm厚。其中，外墻的參數(shù)設計如表1所示。繪制墻體時，注意在屬性框里選擇墻體的定位線、底部限制條件、頂部約束等參數(shù)。

表1 外墻結構參數(shù)設置表

隨著農(nóng)村住宅的設計也開始注重綠色建筑設計，玻璃幕墻也會應用到客廳、頂層等位置，以增加自然光的照明。點擊幕墻，修改幕墻的豎梃的參數(shù)，放置幕墻即可。

繪制完墻后，可以繪制門窗。在Revit中點擊“門”或者“窗”，根據(jù)材質(zhì)、形狀等分有多種門窗形式，選擇需要的門窗族，修改門窗的寬度高度參數(shù)尺寸，點擊相應的墻體位置，就可直接放置門窗，然后再修改門窗的位置參數(shù)，最后到三維視圖查看實際效果。還可以通過Revit直接導出門窗信息匯總表。

一樓平面視圖繪制完成后，同樣的方法進行二樓平面、三樓平面、屋面女兒墻繪制。

然后，在Revit中點擊樓梯，在一樓平面的樓梯間插入樓梯，設置樓梯參數(shù)，系統(tǒng)自動計算需要的踢面數(shù)，采用對稱方式布局樓梯即可。同理完成二樓平面的樓梯繪制，就形成了所需要的樓梯模型，如圖1所示。

2.3 建立樓板和屋頂

在一層平面圖中，點擊樓板，修改樓板的屬性參數(shù)，本戶型采用120 mm厚的鋼筋混凝土樓板。然后點擊墻體，圍成封閉圖形后，可自動生成樓板。一層樓板添加成功后，逐層完成樓板繪制，然后將建筑進行封頂。根據(jù)住宅設計方案，添加屋頂即可。屋頂?shù)牟僮鞣椒ㄅc樓板類似。最終的三維視圖見圖2。

2.4 布置建筑設備和內(nèi)部裝飾

Revit可以為住宅模型輸入建筑設備信息，水電通風等管線設計，并在三維模型中可以檢查管線碰撞，避免在施工中出現(xiàn)錯誤。

住宅模型建立完畢后，可進行布局和設計住宅內(nèi)部裝飾。設計師為某住宅模型內(nèi)部的首層布局配置了沙發(fā)、餐桌、床、衣柜、衛(wèi)生間廚房設施等，見圖3。這樣，各個功能區(qū)域清楚明了，淺顯易懂。還可為日后裝修提供家具數(shù)據(jù)參考。這些設施，需要利用Revit 軟件，建立相關的族文件，族文件的參數(shù)可以進行修改，這樣在模型項目中，就可以直接更改尺寸后使用。

2.5 布置外部場地

對住宅周圍場地進行布置。設計師為某住宅別墅設計了庭院，見圖4。別墅位于庭院的西北部，庭院的正門向南，入門后西邊空地上布置了兒童游樂設施，包括滑梯和秋千；東邊空地可布置成小花園，里面有一個小池塘?；▓@的北邊位置設計了兩個停車位，并且在庭院北邊圍欄處安排了用于車輛出入的后門。在Revit模型中，各種構件族可以提前繪制完成，載入到項目場地中的坐標位置，修改參數(shù)至設計數(shù)據(jù)即可。

2.6 繪制鄉(xiāng)村風貌圖

根據(jù)鄉(xiāng)村的現(xiàn)有地理信息和空間位置，可以在Revit中繪制場地，再對場地進行規(guī)劃設計，依據(jù)坐標將不同的建筑模型放入到場地中，形成鄉(xiāng)村風貌圖。如圖5所示，某鄉(xiāng)村風貌效果圖中鄉(xiāng)村的東側為農(nóng)田，南側有兩個魚塘，西側為新建農(nóng)村住宅區(qū)，前方有停車場。住宅區(qū)的東邊規(guī)劃有運動區(qū)、兒童游樂區(qū)和文化廣場。道路合理規(guī)劃，并在道路兩旁和廣場中央種植了大樹。BIM還可以設置路徑動畫，呈現(xiàn)虛擬實景漫游效果。

3 展望

1)對于農(nóng)村住宅項目本身，BIM技術具備顯著優(yōu)勢。

從上述案例可以看出，利用BIM技術，可以將農(nóng)村住宅進行三維建模，對鄉(xiāng)村空間和鄉(xiāng)村風貌形成可視化模型。這些立體模型在設計階段就進行虛擬仿真，以此來提高設計效率，完善設計效果，避免盲目的施工。在進行設計修改時，平面圖或立面圖中的任一修改，同步聯(lián)動修改整體模型，三維圖和剖面圖可輕松查看實時效果，所以圖紙不容易出錯。而且BIM模型的參數(shù)數(shù)據(jù)可以用于項目造價分析、施工進度控制和設備碰撞檢查等，方便運用到項目建設整個過程。

同時，當可視化模型建成后，BIM技術可以對建筑模型進行日照模擬、室內(nèi)外風環(huán)境模擬、全年能耗負荷計算等各種建筑性能的分析[5]。因此，BIM技術也有助于農(nóng)村住宅向著綠色建筑方向發(fā)展，更加節(jié)能低耗、環(huán)保生態(tài),促進可持續(xù)發(fā)展[6]。

2)對于村民，更加接受和認可BIM技術。

筆者團隊在清遠市新星村進行了調(diào)查，根據(jù)50份調(diào)查報告數(shù)據(jù)顯示，84%的村民同意當只看《圖集》當中的施工圖時，因不懂專業(yè)的建筑知識，看不懂平面圖紙。當村民看根據(jù)《圖集》建成BIM模型時，76%的村民表示看得懂三維圖，可視化模型效果非常滿意。同時，部分村民還根據(jù)自己家庭的需要提出了一些建議給設計者，如一樓設置雜物間、廚房改成推拉門等細節(jié)。這些細節(jié)改進建議的修改，在BIM技術中不僅容易修改，而且平面圖和立面圖可以同時修改，避免圖紙出現(xiàn)錯誤導致施工問題。由此可見，BIM技術提供了平臺給設計者和農(nóng)民進行更容易理解的溝通平臺，使得設計出的農(nóng)村住宅更能滿足農(nóng)民心意。同時，農(nóng)村住宅的建設不僅需要實現(xiàn)農(nóng)民的期待，也需要對當?shù)氐奈幕M行傳承和發(fā)展，還需要因地制宜，考慮當?shù)氐臍夂虻茸匀粭l件、文化條件，符合當?shù)鼐用裆盍晳T[7]。因此，BIM技術在虛擬仿真建模過程中，可以及時根據(jù)各種需求調(diào)整模型的細節(jié)，比如屋頂應該采用平屋頂還是坡屋頂，大門和窗戶的類型設計等內(nèi)容。

3)BIM技術的局限性和解決方法。

本文中所提到的BIM技術應用，是基于《圖集》中的施工圖而建立模型的。而BIM對農(nóng)村住宅和鄉(xiāng)村空間規(guī)劃的正向設計，指能夠從BIM模型直接標準化出施工圖，其準確性、完整性需要建立在精準的建筑信息和地理數(shù)據(jù)上。但農(nóng)村管理不如城市細化，基礎數(shù)據(jù)信息少，完善數(shù)據(jù)需要一定的時間和成本。同時，BIM模型的建立也需要資金預算，但農(nóng)村住宅往往預算較少，也限制了BIM技術在實際農(nóng)村住宅中的正向應用。甚至在整個項目周期過程中，BIM技術雖然可以更加實時詳細的管理工程進度，但因單一的農(nóng)村住宅工程量小，所以BIM技術很少應用于此。

另外，由于BIM技術尚在發(fā)展階段，2016年國家住房和城鄉(xiāng)建設部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出大力發(fā)展BIM技術。多數(shù)高等學校的土木建筑專業(yè)于近幾年開設BIM課程[8]，而社會上的BIM培訓課程又比較昂貴，能夠熟練掌握BIM技術的土木人才供不應求。這些BIM人才往往集中在城市的公司企業(yè)。如今，需要BIM模型的工程項目很多，從而導致BIM人才往往把時間和精力用在一些大型項目上，更多地為大型項目建立可視化模型，對于農(nóng)村住宅這種小型項目無暇顧及。因此，培養(yǎng)更多的掌握BIM技術的土木建筑專業(yè)人才，特別是鄉(xiāng)村人才，將有助于更快的推動BIM技術應用到美麗鄉(xiāng)村的建設中。

4 結語

從清遠市《圖集》戶型的平面施工圖紙轉換成三維可視化模型并完成了鄉(xiāng)村風貌效果圖的案例中，可以看出BIM技術為農(nóng)村住宅和鄉(xiāng)村空間規(guī)劃的發(fā)展提供了虛擬仿真、可視化的建模途徑。雖然目前應用BIM技術的鄉(xiāng)村項目較少，但在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下，農(nóng)村住宅的建設和鄉(xiāng)村空間規(guī)劃將會越來越重要。隨著BIM技術的發(fā)展和BIM鄉(xiāng)村人才的培養(yǎng)，BIM技術也必定會更多地應用到農(nóng)村住宅建設和鄉(xiāng)村空間規(guī)劃中，加快和實現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村生態(tài)宜居的人居環(huán)境。