基于BIM的装配式建筑技术在汉瑶民族建筑修建中调查研究

2020-02-14姜磊

价值工程 2020年1期

姜磊

摘要：本文以汉瑶民族建筑修复及新建项目对装配式建筑预制构件的需求问题为导向，论述汉瑶民族建筑对历史研究和民族文化研究具有极其重要的意义，为快速和有效地修复和新建汉瑶民族建筑，调查研究现有的汉瑶民族建筑构件形状、文化内涵及其破损情况，以BIM技术和装配式建筑技术为主要手段对现有的汉瑶民族建筑构件进行设计和预制，并将预制构件应用于汉瑶民族建筑中新建与修复中，其研究方法对民族建筑传承和发展具有极其重要意义。

Abstract： This article takes the Han-Yao ethnic building restoration and the demand for prefabricated building components for new construction projects as the guide， and discusses that Han-Yao ethnic buildings are of great significance to historical research and ethnic culture research. In order to quickly and effectively repair and build Han-Yao ethnic buildings， this paper investigates the shape， cultural connotation and damage of existing Han-Yao ethnic building components， uses BIM technology and prefabricated building technology as the main means to design and prefabricate the architectural components， and applies the prefabricated components to the new construction and restoration of Han-Yao ethnic architecture. The research method is of great significance to the heritage and development of ethnic architecture.

关键词：汉瑶民族建筑;装配式建筑;BIM

Key words： Han-Yao ethnic architecture;prefabricated architecture;BIM

中图分类号：TU17;TU741 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）01-0203-03

0 引言

汉瑶民用建筑及其他类型的建筑，都是汉瑶族先在特定的自然环境和社会历史条件下，为满足居住生活和精神生活的需要而发明、营造的，是人类文明的重要成果。其发明和营造的过程，实际上就是文化的创造与积累的过程，保护和修复汉瑶族先留下来的建筑便是对其文化的传承和发扬。随着时代的变迁，汉瑶族传统习俗的继承已赶不上新文化浪潮的冲击，特别地瑶族人口数量较少，力量较弱，民族文化面临的威胁极大。文化习俗是流动的，但是老祖宗留下的建筑是永恒的。尽管日常生活中不会经常道起我们的传统文化，但当我们在看到汉瑶民族建筑时，还是会想起华夏历史、华夏文化。另外，汉瑶民族建筑也是我国考古学和文化研究所用来发现古文化、保护古文化等的重要依据。

汉瑶民族建筑是汉瑶民族文化的载体，我们往往通过游玩汉瑶民族建筑来感受该民族、该地域的历史和文化。一个时代的汉瑶民族建筑会带有该时代的汉瑶建筑不同的工艺和技术特色，这些工艺和技术是先辈们智慧与艺术的体现。通过对汉瑶民族建筑特色的研究，我们可以想象到古时两个民族人们生活的画面，了解他们的生活习俗。无疑，这对我们文化的传承和保护是非常有益的。

随着人们生活水平的提高，大家对精神世界的追求越来越高，旅游成为当今时代男女老少生活中不可或缺的一部分。因此，汉瑶民族建筑不仅有着丰富的文化价值，还具备着庞大的商业价值。

1 汉瑶民族建筑調查研究

瑶族是中国最古老的民族之一，广泛分布在亚、欧、美、澳等各大洲，民族主体在中国，分布在广西、湖南、广东、云南、贵州和江西五省（区）的130多个县里，其中以广西为最多。由于瑶族的分支遍布各地，受当地的天气和地理条件的影响，不同地区的瑶族人民通过当地的地理条件，创造出各式当地独有的瑶族特色建筑体系。此次调研以恭城瑶族自治县为中心，延伸到恭城瑶族自治县附属拥有汉瑶民族建筑特色的乡镇。

调研对象包括恭城自治县以及附属的拥有着汉瑶民族建筑文化的传统村落，传统村落中能感受瑶族历史文化的冲击，以及汉瑶民族建筑与现代建筑强烈反差的美。经过走访了多个拥有瑶族文化特色的乡镇，可以发现恭城和其附属乡镇中，汉瑶民族建筑元素多以木和石、青砖、青瓦这四种材料构成，这也是汉瑶民族建筑的建筑风格与现代建筑的反差。

木元素的构建，如木质的枫格、罩楼、雀替、簪头、月坊、檩条椽子等构件。枫格是一种廊道上的装饰，罩楼类似现代的雨棚，起遮阳挡雨的作用，雀替和月坊主要是梁下和屋面下起到装饰的木质雕花彩画。簪头是一种在在门框上两根突出的木柱，柱头一般雕刻着各样的图案，起到辟邪保平安等寓意，还能起到加固的作用。这些木质的汉瑶民族建筑文化元素，流传到现代还与现代元素结合，建成了仿汉瑶民族建筑元素的建筑。

大多数汉瑶民族建筑多以木料为主要构材，凡一座建筑物皆因其材料而产生其结构法，更因此结构而产生其形式上的特征。汉瑶民族建筑多以立柱四根，上施梁枋，牵制成为一“间”，前后横木为枋，左右为梁。此种构架制的特点，在使建筑物上部的一切荷载均由构架负担;承重者为其立柱与其梁枋，不借力于高墙厚壁的垒砌。建筑物中所有墙壁，无论其为砖石或为木板，均为“隔断墙”，非负重之部分。以斗拱为结构的关键，并为度量单位在木构架的横梁及立柱间过渡处，施横材方木相互垒叠，前后伸出作“斗拱”，与屋顶结构有密切关系，其功用在以伸出的拱承受上部结构的荷载，转纳于下部的立柱上，故为大建筑物所必用。部分汉式建筑采用砖墙做支撑，其构件预制化的技术更为成熟可行。除结构构件之外，汉瑶民族建筑的装饰构件也有基本统一的特点。翼展是屋顶的装饰构件，其在中国建筑中，至迟自殷代始，已极受注意，历代匠师不殚烦难，集中构造之努力于此。另有崇厚阶基、玲珑木质、柱础、门饰、花窗等装饰构件都有其自身的绝对特点可普遍生产。

预制构件是指采用预先成型方法制造的各种构件并在专业工厂完成，然后运输到现场进行吊装。构件种类包括有外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、预制梁、预制柱等;现场大量的装配作业，比原始现浇作业大大减少;采用建筑、装修一体化设计、施工，理想状态是装修可随主体施工同步进行;设计的标准化和管理的信息化，构件越标准，生产效率越高，相应的构件成本就会下降，配合工厂的数字化管理，整个装配式建筑的性价比会越来越高，符合绿色建筑的要求，节能环保。

2 装配式建筑与BIM技术结合

2.1 汉瑶民族建筑的BIM技术设计和施工

BIM的三维模型可视化性能很好地解决了二维图纸设计效率低，表现方式、信息储存、工作模式局限性等的问题。BIM的引进使得人们可以对装配式建筑进行三维设计、协同设计、深化设计，进行生产管理监控，进行模拟施工、施工优化、施工管理等。两者结合，可以很好地对装配式建筑全过程进行管控，使装配式建筑的可操作性大大提高。目前，国内对两者的研究已经达到了全生命周期结合应用，相信在不久的未来，有国家政策的支撑，自身的优越性以及实际的可行性，装配式建筑可以普遍地出现在我们的眼前。同样地，汉瑶民族建筑更为珍贵，更需要先进的技术，先进的理念来修建、维护。通过BIM的后期运维功能还可以有效地对汉瑶民族建筑的破坏进行管控，避免运营过程中发生多次破坏。

2.2 汉瑶民族建筑的装配式建筑施工过程

将汉瑶民族建筑构件预制化，则会避免在更换修复上时间、资源浪费和施工程序繁琐的发生。只要事先做出各类构件的模具，平时在工厂加以制作储备，在被破坏时可立即更换，不会影响景区得正常营业，方便快捷，并可完全恢复原貌。即便是汉瑶民族建筑需要重建，通过对各构件精心的设计和预制生产，整个施工过程也会像堆积木一样方便快捷。

汉瑶民族建筑构件预制化应用的流程大致为：对建筑构件取样测量→绘制三维模型效果图→制作预制构件模具→制作构件→养护构件→运输构件→安装构件→使用监控。

具体地，在某些阶段中可结合BIM技术进行模拟或管控。首先，用测量工具对构件进行详细的测量记录，接着用CAD或REVIT软件进行绘制模型效果图，然后根据构件所需的材质，制作相应的模具，再用模具生产相应的构件，构件制作完毕后养护数日就可随时运输到现场进行安装使用了。在生产、安装和运维过程均可使用BIM技术加以模拟或管控，提前检测、感知整个过程，以达到安全、高效、可行的目的。

3 案例操作

3.1 特殊构件扫描，点云收集

利用手持三维激光扫描仪对相应的汉瑶民族建筑特有构件如雕花、雀替、月枋等特殊形状构件进行扫描获取相关构件的点云数据，再将点云数据导入REVIT RECAP中，使用REVIT RECAP软件将点云数据格式转换为后缀名为RCP格式REVIT支持的导入格式文件。然后通过REVIT新建建筑项目，将RCP格式的点云数据导入REVIT中并进行构件轮廓勾勒。最后将点云数据删除得到构件BIM模型。并将特殊构件模型与之相关汉瑶民族建筑常规构件组合形成模块化组件。其中点云导入REVIT软件中图形如图1所示。

3.2 汉瑶民族构件建模，REVIT软件建模

将汉瑶民族建筑构件结构材质重新设计：使用REVIT软件将梁模型重新设计为轻钢梁模型，柱也设计为轻钢材质，既将整体结构模型重新设计为轻钢结构，使建筑轻量化、装配化更利于装配式建筑施工。

将汉瑶民族建筑构件重新模块化设计：使用REVIT软件将汉瑶民族建筑构件重新组合设计使其模块化;如将外墙由砌砖变为轻质的复合保温墙体外墙采用贴花并预制窗在墙上使其成为一整体且构件尺寸采用统一规格，便于构件工厂生产流水化以及安装式的装配化，提高生产与施工效率。REVIT建模的结果如图2所示。

3.3 汉瑶民族构件碰撞检查，导入VR观看模拟施工过程

将模块化组件模型组合并碰撞检查：将汉瑶民族建筑构件模块化设计后将模型组件组合在一起并使用碰撞检查功能检查模型在空间上是有重复交错等问题。以避免构件生产后的施工组装时出现接口尺寸不一，构件重合等设计错误问题而带来的施工不便。

汉瑶民族装配式建筑模型的展示：将整体建好的装配式汉瑶民族建筑模型渲染漫游视频并将模型与VR结合让体验者得到沉浸式的体验。模型建成后，使用FUZOR软件与REVIT软件联动，将REVIT模型导入FUZOR中并使用FUZOR对仿汉瑶民族建筑模的环境进行编辑，最后调整漫游机位，渲染漫游视频并导出仿汉瑶民族建筑模型的渲染视频。当有VR相关设备如HTC-VIVE时，只需使用FUZOR软件接入相关VR设备打开软件VR功能即可沉浸式观看装配式汉瑶民族建筑模型。具体如图3所示。

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