“鄉(xiāng)村振興”背景下基于BIM 技術(shù)的傳統(tǒng)民居宜居性改造研究*
——以湖塘村傳統(tǒng)民居為例

龍 騰 倪 旻 胡玉波 楊 朔

（南昌交通學(xué)院，江西 南昌 330100）

1 引言

傳統(tǒng)民居是地域文化與自然環(huán)境共同作用下的產(chǎn)物，對(duì)歷史文化延續(xù)有著重要意義。湖塘村是江西省“歷史文化名村”之一，被國家住建部、文化部、財(cái)政部評(píng)定為“中國傳統(tǒng)村落”。湖塘村村內(nèi)有著眾多明清時(shí)期的古民居、古祠堂、古橋、古廟、古巷道，均為獨(dú)創(chuàng)一格的古代建筑，具有較高的歷史、文化、藝術(shù)與技術(shù)研究價(jià)值。由于江西傳統(tǒng)民居多以砌體結(jié)構(gòu)為主，且湖塘村受萍鄉(xiāng)市獨(dú)特的地理環(huán)境和特殊的氣候影響，許多傳統(tǒng)民居都不免出現(xiàn)殘缺破敗的情況，未能及時(shí)得到有效保護(hù)。為了更好地實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，促進(jìn)我國鄉(xiāng)村發(fā)展，如何運(yùn)用BIM 技術(shù)可視化分析特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行宜居性改造是現(xiàn)今需要深入探討研究的重要問題。

2 江西湖塘村概況

2.1 湖塘古村概況

據(jù)記載，江西省萍鄉(xiāng)市蓮花縣湖塘村已有420多年歷史，經(jīng)歷幾百年的不斷發(fā)展，至民國年間達(dá)到了鼎盛時(shí)期。湖塘村全村現(xiàn)存清朝時(shí)期的傳統(tǒng)民居15 棟，占地面積8035m2，殘存的傳統(tǒng)民居5 棟，占地面積2175m2，古祠11 棟，占地面積3254m2，古拱橋5 座。均保留了建筑的原始風(fēng)貌和濃郁的鄉(xiāng)村風(fēng)情，是贛西大地上的建筑活化石，是古老的不死的“凝固的詩”，也讓“湖塘民居”擁有建筑、歷史、民俗學(xué)等多學(xué)科的研究價(jià)值。

2.2 空間形態(tài)與現(xiàn)狀分析

湖塘三面環(huán)山，村居盆地，地勢(shì)低洼，蘆葦叢生，俗稱“湖塘”。據(jù)風(fēng)水先生說，整個(gè)湖塘村是“螃蟹型”。說法有二：一是湖塘多產(chǎn)螃蟹，而且蛇蟹相爭(zhēng)，最后蛇死蟹勝，故世居湖塘，繁衍生息，代代相傳。直到現(xiàn)在，只要天氣溫和，村中的水溝、巷道和田間曠野里常見螃蟹出沒，互相嬉戲，村民極其崇敬；二是全村地貌酷似螃蟹，故從開基以來全村住房的建筑結(jié)構(gòu)別具一格，坐東向西進(jìn)身，而大門都是橫（南）向的，整個(gè)村子的房屋布局、走向及其形態(tài)極像一只活生生的大螃蟹，這就是湖塘村古民居的建筑基調(diào)，與黃山宏村建成牛型有異曲同工之效。

湖塘村傳統(tǒng)民居建筑整體形態(tài)雖保存尚好，但大部分都處于閑置狀態(tài)，并且處于“病態(tài)”。在傳統(tǒng)民居的保護(hù)上，雖現(xiàn)存的古建筑都以“立牌”明確保護(hù)范圍，但因各種外部因素，大部分具有歷史價(jià)值的民居未能得到實(shí)質(zhì)性的保護(hù)，部分民居內(nèi)仍有居住者，但內(nèi)部環(huán)境、居住條件都令人擔(dān)憂。面對(duì)當(dāng)前現(xiàn)狀與問題，傳統(tǒng)民居保護(hù)與更新更是迫在眉睫，如圖1所示。

圖1 民居“劉復(fù)魯宅”現(xiàn)狀

3 BIM概述

3.1 BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑、運(yùn)營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用[1]。

由于采集傳統(tǒng)民居建筑信息方法具有局限性，通過應(yīng)用BIM技術(shù)更能體現(xiàn)BIM技術(shù)在模型制作方面的優(yōu)勢(shì)。采集傳統(tǒng)民居建筑信息完成之后，基于BIM 技術(shù)把歷史傳統(tǒng)民居的實(shí)際尺寸和樣貌，1:1復(fù)刻出一個(gè)與原有建筑物吻合率極高的建筑。通過該方法，可以將該傳統(tǒng)民居建筑的樣貌、歷史、文化、技藝都呈現(xiàn)出來，將BIM技術(shù)原理和現(xiàn)有電子信息手段有機(jī)結(jié)合，搭建傳統(tǒng)民居數(shù)字化保護(hù)和傳承研究的數(shù)據(jù)平臺(tái)，將各種傳統(tǒng)民居的外貌、形狀、地域、文化等具有價(jià)值的信息，都可以在數(shù)據(jù)平臺(tái)上進(jìn)行呈現(xiàn)。方便科研工作者對(duì)于傳統(tǒng)民居建筑的更新與保護(hù)，使用計(jì)算機(jī)利用BIM軟件模擬傳統(tǒng)民居三維形狀，并且可以記錄各個(gè)傳統(tǒng)民居的真實(shí)尺寸[2]。

3.2 BIM技術(shù)在傳統(tǒng)民居改造保護(hù)中的優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)作為建筑工程行業(yè)中的基礎(chǔ)信息技術(shù)手段，基于信息化、數(shù)字化手段，建立一個(gè)完整的涵蓋項(xiàng)目全壽命周期全部信息的建筑信息模型。其對(duì)信息的傳遞及共享性與傳統(tǒng)民居保護(hù)的特殊性完全吻合，使傳統(tǒng)民居的更新改造保護(hù)由傳統(tǒng)形式轉(zhuǎn)變成線上數(shù)字化形式，這是傳統(tǒng)民居更新改造發(fā)展的必然趨勢(shì)。BIM技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)民居更新改造過程中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，BIM技術(shù)具有可視化功能。傳統(tǒng)民居建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜精妙，普通CAD 二維圖紙無法直觀地顯示出傳統(tǒng)民居中內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對(duì)于“劉復(fù)魯宅”等這類具有地方文化特色的傳統(tǒng)民居建筑設(shè)計(jì)更是如此，基于BIM技術(shù)的可視化功能可實(shí)現(xiàn)二維到三維的轉(zhuǎn)化[3]。

第二，BIM技術(shù)具有虛擬模擬功能?；贐IM技術(shù)可以構(gòu)建傳統(tǒng)民居內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模型，可以在計(jì)算機(jī)軟件中模擬出復(fù)刻現(xiàn)實(shí)的三維立體模型中進(jìn)行實(shí)踐的操作，通過BIM技術(shù)獨(dú)特的虛擬模擬功能，得以在各個(gè)不同的改造更新階段實(shí)現(xiàn)具體措施的實(shí)踐操作，提高改造更新工作的效率和準(zhǔn)確性[3]。

第三，BIM技術(shù)具有信息管理功能。在傳統(tǒng)民居建筑更新改造與保護(hù)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以有效地解決傳統(tǒng)民居建筑保護(hù)進(jìn)程中的信息丟失以及冗余問題，基于BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)民居以及建筑保護(hù)進(jìn)程中的各項(xiàng)信息進(jìn)行儲(chǔ)存，建立傳統(tǒng)民居建筑信息化管理平臺(tái)，傳遞與共享傳統(tǒng)民居建筑數(shù)據(jù)，為傳統(tǒng)民居的數(shù)字化保護(hù)與傳承提供了可行的思路[4]。

4 BIM 技術(shù)在“湖塘村”傳統(tǒng)民居宜居性改造領(lǐng)域中的應(yīng)用方案

4.1 傳統(tǒng)民居建筑信息收集

基于BIM 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)民居宜居性改造，不能僅僅只關(guān)注民居結(jié)構(gòu)和外觀的修繕改造，還應(yīng)考慮空間、環(huán)境、人三者之間的關(guān)系。傳統(tǒng)民居的建筑信息收集主要由兩個(gè)方面構(gòu)成：第一，傳統(tǒng)民居建筑相關(guān)的信息資料的收集，主要包括傳統(tǒng)民居的建筑現(xiàn)有樣貌、形態(tài)、尺寸、方位等基本建筑信息資料；第二，傳統(tǒng)民居基本屬性資料的收集，主要包括傳統(tǒng)民居的構(gòu)筑物材料、技藝、年代以及歷史故事資料信息。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，通過現(xiàn)代的電子信息技術(shù)如三維激光掃描技術(shù)、無人機(jī)攝影測(cè)量等多種先進(jìn)傳感器技術(shù)進(jìn)行掃描，能夠收集到相關(guān)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)[5]。

實(shí)地考察走訪，收集了部分“湖塘村”傳統(tǒng)民居的建筑信息，通過分析收集的信息，決定選取典型傳統(tǒng)民居—“劉復(fù)魯宅”作為宜居性改造的對(duì)象。“劉復(fù)魯宅”是現(xiàn)存較為完好的明清古民居，建筑外部結(jié)構(gòu)整體保存完整，但因年代久遠(yuǎn)，內(nèi)部構(gòu)造已經(jīng)不符居住安全標(biāo)準(zhǔn)，而且每一個(gè)房間內(nèi)部堆放了許多陳年舊物，雜亂不堪。作為已經(jīng)屬于“立牌”保護(hù)的對(duì)象，在保護(hù)傳統(tǒng)建筑的同時(shí)，再使傳統(tǒng)民居發(fā)揮出其更多的作用，所以需要對(duì)其進(jìn)行宜居性改造，從而發(fā)揮其再利用的價(jià)值。

4.2 宜居性改造方案

在傳統(tǒng)民居建筑的宜居性更新改造上應(yīng)遵守以下四個(gè)原則：一是尊重當(dāng)?shù)孛褡逦幕?、地域文化的原則；二是以居民的實(shí)際需求為主導(dǎo)的原則；三是功能空間宜居性的原則；四是建筑傳統(tǒng)技藝傳承的原則[5]。在傳統(tǒng)民居宜居性改造上，不僅僅是要延續(xù)湖塘村的生命活力，還應(yīng)使其獨(dú)特傳統(tǒng)民居建筑文化特色、歷史淵源得到更好的保護(hù)與傳承，從而與歷史形成隔空對(duì)話。而在歷史文化不斷延續(xù)的過程中發(fā)揚(yáng)獨(dú)特的地域文化，才是保護(hù)更新的重要意義。

對(duì)“劉復(fù)魯宅”進(jìn)行宜居性改造，需要通過CAD 制圖軟件先繪制出其改造前CAD 平面圖，再在現(xiàn)存結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)該傳統(tǒng)民居進(jìn)行宜居性改造，并且繪制出宜居性改造后CAD平面圖。平面圖制作選用的是通用性強(qiáng)、易于操作的Autodesk 平臺(tái)的AutoCAD，考慮到傳統(tǒng)民居改造后BIM模型需要較高的精度等因素，BIM模型制作選用的是REVIT、SketchUp等軟件。

“劉復(fù)魯宅”根據(jù)其所有者的意愿，基于宜居性改造建成一座保留傳統(tǒng)民居原有風(fēng)格的民宿，改造后的該民宿將保留原有的古樣貌，計(jì)劃將原有的主臥及臥室改造成客房，客房內(nèi)配備淋浴室、洗手間等設(shè)施，布局風(fēng)格也圍繞宜居性進(jìn)行改造，給予旅客良好的居住體驗(yàn)感，完善了之前一直需求的一戶一衛(wèi)的潔具措施。并且將房子內(nèi)部布置了8間客房，極大提高了房子的空間利用率。中間原來的大廳以及后廳，改造成了書畫餐廳，旅客在用餐的時(shí)候，感受到營造出古時(shí)的氛圍，使人心情愉悅。根據(jù)改造后CAD平面圖在SketchUp軟件中繪制出改造后建筑模型，三維模型的建立有利于建筑的進(jìn)一步深度規(guī)劃、開發(fā)以及管理，并且通過對(duì)該建筑模型的繪制，上傳至云端，能夠更好保存建筑物的信息、樣貌等資料，為古建筑的保護(hù)提供有價(jià)值的參考信息。通過進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)、室內(nèi)空間、場(chǎng)地環(huán)境等的改造設(shè)計(jì)，從而使傳統(tǒng)民居的居住環(huán)境得到改善，提高宜居性的同時(shí)延續(xù)傳統(tǒng)文化血脈。

4.3 宜居性改造方案應(yīng)用下BIM模型創(chuàng)建

BIM技術(shù)從推廣到實(shí)際應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)民居宜居性改造設(shè)計(jì)的合理性、可行性研究提供了巨大的助力?；贐IM 技術(shù)創(chuàng)建BIM 三維模型，設(shè)置傳統(tǒng)民居建筑的參數(shù)，在三維建筑模型視圖下，直觀地呈現(xiàn)出傳統(tǒng)民居的主體結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地配置、空間布局等情況，從總體到細(xì)節(jié)，可有效幫助相關(guān)的設(shè)計(jì)人員提高工作效率，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的不合理問題，使圖紙的變更明顯減少，從而促進(jìn)施工場(chǎng)地優(yōu)化配置，提高宜居性更新改造工程的精細(xì)化設(shè)計(jì)水平[6]。

根據(jù)收集的傳統(tǒng)民居“劉復(fù)魯宅”建筑信息，繪制出宜居性改造前CAD圖紙（圖2），在該圖紙的基礎(chǔ)上基于宜居性改造設(shè)計(jì)方案，繪制出宜居性改造后CAD 圖紙（圖3），將改造后的CAD 圖紙導(dǎo)入SketchUp 軟件，通過該軟件建立宜居性改造后三維BIM模型（圖4），建立好三維模型結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范找不滿足要求的設(shè)計(jì)缺陷并加以修改。將SketchUp 軟件建立的三維模型導(dǎo)入REVIT軟件中，更加精細(xì)地完善相應(yīng)構(gòu)件。從模型中反饋不足至修改設(shè)計(jì)圖紙，再更新模型，形成一個(gè)閉合宜居性改造完善路線，從而提高傳統(tǒng)民居優(yōu)化的精細(xì)程度。

圖2 改造前CAD圖紙

圖3 改造后CAD圖紙

圖4 BIM三維模型

5 BIM技術(shù)在傳統(tǒng)民居宜居性改造方案中的未來展望

在BIM技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新和“鄉(xiāng)村振興”計(jì)劃亟待實(shí)施的背景下，傳統(tǒng)民居宜居性改造方案建模也將許多具有挑戰(zhàn)性的難題，積極提高精準(zhǔn)測(cè)繪工作的水平，配合先進(jìn)的無人機(jī)、激光三維掃描等技術(shù)，建立出多樣化的模型建立方式。并且需要開發(fā)REVIT等軟件的深化結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能，積極推動(dòng)技術(shù)協(xié)同化管理的進(jìn)程，從而為傳統(tǒng)民居建模共享體系提供強(qiáng)有力的保障。

BIM 技術(shù)的參數(shù)化理念和數(shù)據(jù)庫功能為傳統(tǒng)民居宜居性改造更新和研究注入了新的理念，提供了新的思路，BIM 技術(shù)中云端平臺(tái)的建立,開創(chuàng)了傳統(tǒng)民居改造和開發(fā)利用的新天地，以傳統(tǒng)民居建筑信息模型為媒介，基于激光掃描、全景攝影等先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)建筑信息數(shù)據(jù)的完善采集，對(duì)接VDP、VR、3D打印等高新技術(shù)構(gòu)建傳統(tǒng)民居保護(hù)平臺(tái)[7]。充分激發(fā)出BIM技術(shù)在傳統(tǒng)民居宜居性改造方面的潛力，促進(jìn)傳統(tǒng)民居宜居性改造方案優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)民居更新改造方面新的數(shù)字技術(shù)進(jìn)步。

6 結(jié)語

故宮博物院院長單霽翔在面對(duì)世界建筑的專訪時(shí)，曾表示：“對(duì)于文化遺產(chǎn)的保護(hù)傳承來說，保護(hù)不是目的，利用也不是目的，真正的目的是傳承，如何把祖先創(chuàng)造的燦爛文化遺產(chǎn)，完整真實(shí)地傳給子孫后代才是目的”[8]。單霽翔院長的這句話表明：有著關(guān)乎傳統(tǒng)民居更新改造與保護(hù)的兩個(gè)重要概念，一是真實(shí)，即原真性地保護(hù)，所以在傳統(tǒng)民居宜居性改造的過程中，會(huì)對(duì)勘測(cè)出建筑原有的樣貌與結(jié)構(gòu)，并對(duì)其形成的問題進(jìn)行謹(jǐn)慎分析，采用最小干預(yù)的原則，守住傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)保護(hù)的底線；二是傳承，思考如何將文化遺產(chǎn)傳承下去，而不是去靠歷史記載，最根本的是要改變這座傳統(tǒng)民居的使用者與房子之間的關(guān)系，讓居住者居住得舒適，能夠自發(fā)地進(jìn)行傳統(tǒng)民居的保護(hù)更新[9]。本文采用的改造方式更能貼切居民的實(shí)踐生活，也讓旅客在居住時(shí)融入當(dāng)?shù)孛袼椎娜粘Ｉ钪小?/p>

本文以“湖塘村”傳統(tǒng)民居宜居性改造研究為例，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬建構(gòu)與分析。在傳統(tǒng)聚落和民居的宜居性改造過程中，從基于BIM 技術(shù)出發(fā)，在“鄉(xiāng)村振興”的背景下，以改善民居生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境和保護(hù)傳統(tǒng)建筑為原則，針對(duì)“湖塘村”傳統(tǒng)民居進(jìn)行宜居性改造，通過數(shù)字化建模、可視化分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在改善傳統(tǒng)民居居住環(huán)境的同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)建筑其原有文化價(jià)值進(jìn)行保護(hù)，從而延續(xù)傳統(tǒng)文化血脈，使得本課題具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。