“乡村振兴”背景下基于BIM 技术的传统民居宜居性改造研究*——以湖塘村传统民居为例

龙 腾 倪 旻 胡玉波 杨 朔

（南昌交通学院，江西 南昌 330100）

1 引言

传统民居是地域文化与自然环境共同作用下的产物，对历史文化延续有着重要意义。湖塘村是江西省“历史文化名村”之一，被国家住建部、文化部、财政部评定为“中国传统村落”。湖塘村村内有着众多明清时期的古民居、古祠堂、古桥、古庙、古巷道，均为独创一格的古代建筑，具有较高的历史、文化、艺术与技术研究价值。由于江西传统民居多以砌体结构为主，且湖塘村受萍乡市独特的地理环境和特殊的气候影响，许多传统民居都不免出现残缺破败的情况，未能及时得到有效保护。为了更好地实现乡村振兴战略，促进我国乡村发展，如何运用BIM 技术可视化分析特点对传统民居进行宜居性改造是现今需要深入探讨研究的重要问题。

2 江西湖塘村概况

2.1 湖塘古村概况

据记载，江西省萍乡市莲花县湖塘村已有420多年历史，经历几百年的不断发展，至民国年间达到了鼎盛时期。湖塘村全村现存清朝时期的传统民居15 栋，占地面积8035m2，残存的传统民居5 栋，占地面积2175m2，古祠11 栋，占地面积3254m2，古拱桥5 座。均保留了建筑的原始风貌和浓郁的乡村风情，是赣西大地上的建筑活化石，是古老的不死的“凝固的诗”，也让“湖塘民居”拥有建筑、历史、民俗学等多学科的研究价值。

2.2 空间形态与现状分析

湖塘三面环山，村居盆地，地势低洼，芦苇丛生，俗称“湖塘”。据风水先生说，整个湖塘村是“螃蟹型”。说法有二：一是湖塘多产螃蟹，而且蛇蟹相争，最后蛇死蟹胜，故世居湖塘，繁衍生息，代代相传。直到现在，只要天气温和，村中的水沟、巷道和田间旷野里常见螃蟹出没，互相嬉戏，村民极其崇敬；二是全村地貌酷似螃蟹，故从开基以来全村住房的建筑结构别具一格，坐东向西进身，而大门都是横（南）向的，整个村子的房屋布局、走向及其形态极像一只活生生的大螃蟹，这就是湖塘村古民居的建筑基调，与黄山宏村建成牛型有异曲同工之效。

湖塘村传统民居建筑整体形态虽保存尚好，但大部分都处于闲置状态，并且处于“病态”。在传统民居的保护上，虽现存的古建筑都以“立牌”明确保护范围，但因各种外部因素，大部分具有历史价值的民居未能得到实质性的保护，部分民居内仍有居住者，但内部环境、居住条件都令人担忧。面对当前现状与问题，传统民居保护与更新更是迫在眉睫，如图1所示。

图1 民居“刘复鲁宅”现状

3 BIM概述

3.1 BIM技术

BIM 技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[1]。

由于采集传统民居建筑信息方法具有局限性，通过应用BIM技术更能体现BIM技术在模型制作方面的优势。采集传统民居建筑信息完成之后，基于BIM 技术把历史传统民居的实际尺寸和样貌，1:1复刻出一个与原有建筑物吻合率极高的建筑。通过该方法，可以将该传统民居建筑的样貌、历史、文化、技艺都呈现出来，将BIM技术原理和现有电子信息手段有机结合，搭建传统民居数字化保护和传承研究的数据平台，将各种传统民居的外貌、形状、地域、文化等具有价值的信息，都可以在数据平台上进行呈现。方便科研工作者对于传统民居建筑的更新与保护，使用计算机利用BIM软件模拟传统民居三维形状，并且可以记录各个传统民居的真实尺寸[2]。

3.2 BIM技术在传统民居改造保护中的优势

BIM 技术作为建筑工程行业中的基础信息技术手段，基于信息化、数字化手段，建立一个完整的涵盖项目全寿命周期全部信息的建筑信息模型。其对信息的传递及共享性与传统民居保护的特殊性完全吻合，使传统民居的更新改造保护由传统形式转变成线上数字化形式，这是传统民居更新改造发展的必然趋势。BIM技术应用在传统民居更新改造过程中的优势主要体现在以下几方面：

第一，BIM技术具有可视化功能。传统民居建筑结构复杂精妙，普通CAD 二维图纸无法直观地显示出传统民居中内部复杂结构，对于“刘复鲁宅”等这类具有地方文化特色的传统民居建筑设计更是如此，基于BIM技术的可视化功能可实现二维到三维的转化[3]。

第二，BIM技术具有虚拟模拟功能。基于BIM技术可以构建传统民居内部复杂结构的模型，可以在计算机软件中模拟出复刻现实的三维立体模型中进行实践的操作，通过BIM技术独特的虚拟模拟功能，得以在各个不同的改造更新阶段实现具体措施的实践操作，提高改造更新工作的效率和准确性[3]。

第三，BIM技术具有信息管理功能。在传统民居建筑更新改造与保护中应用BIM 技术，可以有效地解决传统民居建筑保护进程中的信息丢失以及冗余问题，基于BIM技术对传统民居以及建筑保护进程中的各项信息进行储存，建立传统民居建筑信息化管理平台，传递与共享传统民居建筑数据，为传统民居的数字化保护与传承提供了可行的思路[4]。

4 BIM 技术在“湖塘村”传统民居宜居性改造领域中的应用方案

4.1 传统民居建筑信息收集

基于BIM 技术对传统民居宜居性改造，不能仅仅只关注民居结构和外观的修缮改造，还应考虑空间、环境、人三者之间的关系。传统民居的建筑信息收集主要由两个方面构成：第一，传统民居建筑相关的信息资料的收集，主要包括传统民居的建筑现有样貌、形态、尺寸、方位等基本建筑信息资料；第二，传统民居基本属性资料的收集，主要包括传统民居的构筑物材料、技艺、年代以及历史故事资料信息。随着信息化技术的发展，通过现代的电子信息技术如三维激光扫描技术、无人机摄影测量等多种先进传感器技术进行扫描，能够收集到相关的点云数据[5]。

实地考察走访，收集了部分“湖塘村”传统民居的建筑信息，通过分析收集的信息，决定选取典型传统民居—“刘复鲁宅”作为宜居性改造的对象。“刘复鲁宅”是现存较为完好的明清古民居，建筑外部结构整体保存完整，但因年代久远，内部构造已经不符居住安全标准，而且每一个房间内部堆放了许多陈年旧物，杂乱不堪。作为已经属于“立牌”保护的对象，在保护传统建筑的同时，再使传统民居发挥出其更多的作用，所以需要对其进行宜居性改造，从而发挥其再利用的价值。

4.2 宜居性改造方案

在传统民居建筑的宜居性更新改造上应遵守以下四个原则：一是尊重当地民族文化、地域文化的原则；二是以居民的实际需求为主导的原则；三是功能空间宜居性的原则；四是建筑传统技艺传承的原则[5]。在传统民居宜居性改造上，不仅仅是要延续湖塘村的生命活力，还应使其独特传统民居建筑文化特色、历史渊源得到更好的保护与传承，从而与历史形成隔空对话。而在历史文化不断延续的过程中发扬独特的地域文化，才是保护更新的重要意义。

对“刘复鲁宅”进行宜居性改造，需要通过CAD 制图软件先绘制出其改造前CAD 平面图，再在现存结构的基础上对该传统民居进行宜居性改造，并且绘制出宜居性改造后CAD平面图。平面图制作选用的是通用性强、易于操作的Autodesk 平台的AutoCAD，考虑到传统民居改造后BIM模型需要较高的精度等因素，BIM模型制作选用的是REVIT、SketchUp等软件。

“刘复鲁宅”根据其所有者的意愿，基于宜居性改造建成一座保留传统民居原有风格的民宿，改造后的该民宿将保留原有的古样貌，计划将原有的主卧及卧室改造成客房，客房内配备淋浴室、洗手间等设施，布局风格也围绕宜居性进行改造，给予旅客良好的居住体验感，完善了之前一直需求的一户一卫的洁具措施。并且将房子内部布置了8间客房，极大提高了房子的空间利用率。中间原来的大厅以及后厅，改造成了书画餐厅，旅客在用餐的时候，感受到营造出古时的氛围，使人心情愉悦。根据改造后CAD平面图在SketchUp软件中绘制出改造后建筑模型，三维模型的建立有利于建筑的进一步深度规划、开发以及管理，并且通过对该建筑模型的绘制，上传至云端，能够更好保存建筑物的信息、样貌等资料，为古建筑的保护提供有价值的参考信息。通过进行优化结构、室内空间、场地环境等的改造设计，从而使传统民居的居住环境得到改善，提高宜居性的同时延续传统文化血脉。

4.3 宜居性改造方案应用下BIM模型创建

BIM技术从推广到实际应用，对传统民居宜居性改造设计的合理性、可行性研究提供了巨大的助力。基于BIM 技术创建BIM 三维模型，设置传统民居建筑的参数，在三维建筑模型视图下，直观地呈现出传统民居的主体结构、场地配置、空间布局等情况，从总体到细节，可有效帮助相关的设计人员提高工作效率，能够及时发现图纸设计过程中出现的不合理问题，使图纸的变更明显减少，从而促进施工场地优化配置，提高宜居性更新改造工程的精细化设计水平[6]。

根据收集的传统民居“刘复鲁宅”建筑信息，绘制出宜居性改造前CAD图纸（图2），在该图纸的基础上基于宜居性改造设计方案，绘制出宜居性改造后CAD 图纸（图3），将改造后的CAD 图纸导入SketchUp 软件，通过该软件建立宜居性改造后三维BIM模型（图4），建立好三维模型结合设计规范找不满足要求的设计缺陷并加以修改。将SketchUp 软件建立的三维模型导入REVIT软件中，更加精细地完善相应构件。从模型中反馈不足至修改设计图纸，再更新模型，形成一个闭合宜居性改造完善路线，从而提高传统民居优化的精细程度。

图2 改造前CAD图纸

图3 改造后CAD图纸

图4 BIM三维模型

5 BIM技术在传统民居宜居性改造方案中的未来展望

在BIM技术不断发展创新和“乡村振兴”计划亟待实施的背景下，传统民居宜居性改造方案建模也将许多具有挑战性的难题，积极提高精准测绘工作的水平，配合先进的无人机、激光三维扫描等技术，建立出多样化的模型建立方式。并且需要开发REVIT等软件的深化结构构件功能，积极推动技术协同化管理的进程，从而为传统民居建模共享体系提供强有力的保障。

BIM 技术的参数化理念和数据库功能为传统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 技术中云端平台的建立,开创了传统民居改造和开发利用的新天地，以传统民居建筑信息模型为媒介，基于激光扫描、全景摄影等先进测量技术，实现基础建筑信息数据的完善采集，对接VDP、VR、3D打印等高新技术构建传统民居保护平台[7]。充分激发出BIM技术在传统民居宜居性改造方面的潜力，促进传统民居宜居性改造方案优化，实现传统民居更新改造方面新的数字技术进步。

6 结语

故宫博物院院长单霁翔在面对世界建筑的专访时，曾表示：“对于文化遗产的保护传承来说，保护不是目的，利用也不是目的，真正的目的是传承，如何把祖先创造的灿烂文化遗产，完整真实地传给子孙后代才是目的”[8]。单霁翔院长的这句话表明：有着关乎传统民居更新改造与保护的两个重要概念，一是真实，即原真性地保护，所以在传统民居宜居性改造的过程中，会对勘测出建筑原有的样貌与结构，并对其形成的问题进行谨慎分析，采用最小干预的原则，守住传统文化遗产保护的底线；二是传承，思考如何将文化遗产传承下去，而不是去靠历史记载，最根本的是要改变这座传统民居的使用者与房子之间的关系，让居住者居住得舒适，能够自发地进行传统民居的保护更新[9]。本文采用的改造方式更能贴切居民的实践生活，也让旅客在居住时融入当地民俗的日常生活中。

本文以“湖塘村”传统民居宜居性改造研究为例，运用BIM技术进行虚拟建构与分析。在传统聚落和民居的宜居性改造过程中，从基于BIM 技术出发，在“乡村振兴”的背景下，以改善民居生态环境、人居环境和保护传统建筑为原则，针对“湖塘村”传统民居进行宜居性改造，通过数字化建模、可视化分析以及优化设计，可以在改善传统民居居住环境的同时对传统建筑其原有文化价值进行保护，从而延续传统文化血脉，使得本课题具有一定的现实意义。