石海军 刘彩霞 周航宇
中国十九冶集团有限公司深圳分公司 广东省深圳市 518052
摘要：美丽乡村建设是统筹城乡区域发展、提升新农村建设水平的重要抓手，是优化农村居住条件、提高农民幸福指数的重要途径，是建设生态文明、改善生态环境的重要载体，是建设社会主义新农村实践的又一重大创新。美丽乡村建设需要大量的前期规划以保证安全使用、经济合理、人与自然和谐共处的愿望，同时也需要完整的大数据平台进行三维模拟以保证前期规划和后期的高效运维。引入BIM技术能够为美丽乡村建设和管理提供支撑，建立BIM技术在美丽乡村中的实施体系，为塑造美丽乡村建设提供技术参考。
关键词：美丽乡村；BIM技术；实施体系
党的十八大强调，要“扎实推进社会主义文化强国建设”；同时指出：必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，努力建设美丽中国，实现中华民族的永续发展。国务院为全面实施乡村振兴战略的建设，在2018年1月2日颁发了《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》，目标是到2020年，乡村振兴取得重要进展，制度框架和政策体系基本形成。早在2016年8月23日住建部颁发了《2016～2020年建筑业信息化发展纲要》，明确提出大力推进BIM等信息技术的集成应用能力，建立美丽乡村集成管理信息系统，逐步形成数字化、网络化、智能化的美丽乡村全过程运营服务能力。可以说BIM技术与美丽乡村建设已密不可分。
1 新农村建设的概述
1.1传统新农村建设存在的问题
传统的新农村建设布局配置不合理，使得农村的整体入居环境质量不高。基础设施和公共服务设施建设相对滞后，布局配置不完善，部分村庄电线杆和通信杆林立，电线、通信和网线乱拉乱接，生活垃圾随意堆积，生活污水随便排放等现象，严重的影响了村容村貌及人与自然和谐共处的期望。
传统的新农村住宅基地面积偏大、建筑密度低、空间分散、功能混杂、结构不明确，部分新建住宅的尺度、色彩、形式大都与村庄传统的住宅风貌不协调，居民的传统乡土特色正在消失，无法完全真实展现中国农村传统文化的底蕴。
1.2建设美丽乡村的意义
美丽乡村建设是党中央在社会经济发展的新形势下提出的历史性任务，是落实科学发展观，统筹城乡发展，解决三农问题的重大战略举措。全面推进美丽乡村建设是深入推进“千村示范万村整治”工程，全面提升村庄整治、新社区建设、农房改造和农村生态环境建设水平的内在要求。美丽乡村建设是从其选址、布局和构成、单栋建筑的空间、结构和材料等方面的统筹规划，体现了因地制宜、就地取材和因材施工的营建思想，展现了自然与人工的有机统一。
2 BIM技术在美丽乡村建设的价值体现
BIM技术是辅助项目全过程实施的技术，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述。利用可视化和可模拟性等特点将工程提前在计算机中模拟建造，将项目全过程中可能出现的问题提前检查、提前解决，形成一套完整的实施方案。同时，BIM技术创造了一个集成化的管理环境，在项目管理过程中减少风险。
利用BIM技术提高美丽乡村住宅设计质量，避免施工过程的返工，使美丽乡村建设真正做到规划先行。BIM针对特殊部位和复杂节点可以可视化展现施工方案、施工场地规划，有效提高建造效率，为节约土地资源提供充足的依据。实现分段、分层的施工控制和造价控制，有利于资金的节约和统筹安排。建设方、施工方、监理方等参与方可以通过BIM模型直观便捷地看到产品和服务，保证工程建设各方协调与沟通及时有效。本文架构了BIM技术在三门县海游街道石岩村建设“美丽乡村”一期项目中的具体实施体系。
3 BIM技术在三门县海游街道石岩村建设“美丽乡村”一期项目中的实施体系
三门县海游街道石岩村建设“美丽乡村”项目位于浙江省三门县海游街道石岩村老村区块，一期项目预计建造64幢小康楼，如图1所示。单幢小康楼的总建筑面积782.50平方米，占地面积185.14平方米，结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，地上3层，地下1层。建筑高度10.95米（檐口高度），其中地上建筑面积589.92平方米，地下建筑面积192.58平方米。
图1 浙江三门县美丽乡村
3.1 施工图设计阶段
每幢小康楼的施工图设计阶段均分为土建施工图设计和安装施工图设计两个部分，两部分内容实施的时间按照一期项目64幢小康楼的整体施工进度计划进行安排策划。
3.1.1 模型的创建
（1）创建小康楼结构模型
根据小康楼土建设计施工图纸创建真实比例结构模型，如图2所示。这一过程不仅是建立小康楼的三维模型，更是在建模过程中，检查图纸在二维设计过程中不易发现的问题，通过模型与设计院进行沟通，并根据反馈信息修改小康楼结构模型。
图2 小康楼结构模型
（2）创建小康楼建筑模型
根据小康楼土建设计施工图纸创建真实比例建筑模型，如图3所示。这一建模过程可以发现结构设计与建筑设计施工图纸中存在的问题，通过模型与设计院进行沟通，可以及时弥补和完善施工图纸中存在的问题与不足。
图3 小康楼建筑模型
（2）创建小康楼安装管线模型
根据安装管线施工图纸在小康楼的结构中创建管线模型，如图4所示的卫生间排污管线模型。不同专业的模型可以同时在同一个中心文件中建立，并不会因为专业繁多而降低工作效率，模型创建也是查漏补缺的过程，是对管线排布质量控制的第一步。
图4 小康楼卫生间排污管线模型
3.1.2碰撞检查
小康楼内部碰撞检查。将施工图设计阶段的小康楼结构模型、建筑模型和安装管线模型进行整合，借助软件自动检查安装的管线模型与结构、建筑模型的碰撞问题和各专业管线间的碰撞问题。施工单位根据软件生成的碰撞报告在BIM平台上和业主、设计方共同沟通交流，制定合理的管线布局方案并修改调整模型，形成施工图设计阶段整体BIM模型和过程报告，并按照相应信息模型交付标准提供给业主及其他各参与方。
3.1.3施工方案模拟
有效协同三维可视化功能再加上时间维度，可以进行进度模拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。
3.1.4复杂节点深化
深化设计是利用BIM三维可视化功能，对复杂的技术节点利用科学的手段进行深化，使得整个技术节点具备可操作、可协调、可沟通。根据施工图纸和细部节点图创建真实比例的复杂节点模型，本项目的复杂节点大多在小康楼的外观外观装饰EPS线条及阳台栏杆处。通常，二维图纸往往无法表述清楚三维的架构关系，利用BIM模型可以更深层次地进行复杂节点的深化设计，对外观EPS线条装饰排版以及管线位置、连接方式、施工方式等具体的细节进行全面的深化。深化后将模型转化为轻量化BIM模型作为技术交底、辅助施工的依据。
3.1.5工程量提取
施工图设计整体模型的建立完成后，软件可以自动生成并导出提取各分项工程工程量，为项目各类成本控制指标作数据支撑，并且BIM模型与工程量数据联动，模型的改动对应工程量的变更。
3.2施工阶段
项目进入施工阶段后，BIM技术负责跟进项目施工的准确性、材料计划、进度计划的合理性，通过方案模拟、实体反向扫描等手段控制施工质量，确保项目顺利实施。
3.2.1预制构件生产
小康楼建筑施工图上的预制混凝土成品装饰压顶是按照构件标准在工厂完成制作、养护、检验等全过程流程，再将合格的预制混凝土成品装饰压顶运输到现场，进行安装。在预制构件生产过程中，将施工图设计阶段BIM模型转为轻量化模型，并上传至协同管理云平台。通过手持终端对每个预制混凝土成品装饰压顶的生产进行进度跟踪，实时反馈到平台上。
3.2.2施工图施工
复杂节点可视化交底：施工过程中，实施人员通过协同平台移动端打开云端BIM轻量化模型，展示复杂节点的三维模型，向技术人员进行复杂节点可视化交底。
结构施工模拟：将施工组织计划相关信息与云平台BIM轻量化模型进行挂接，模拟项目施工过程，检查施工过程中容易影响工期的因素，及时调整施工组织计划，保证施工进度。
施工方案模拟：基于BIM模型，模拟现场施工方案，如现场平面布置、材料堆放、卸料平台搭设、临边防护等，对施工班组进行施工方案可视化交底。
施工阶段模型深化：根据现场实际施工信息和各专项管线的详细信息及设备信息等施工阶段过程数据，分阶段对施工图设计模型进行调整和深化，以满足竣工阶段模型交付标准的要求。
协调平台管理：施工现场创建安全稳定的私有云服务器，并且将协同管理平台部署于服务器上。所有项目参与方在平台上进行管理作业，保证各参与方之间及时沟通，管理者可以实时地了解项目整体建造情况。
安装管线施工模拟：将各专业管线施工组织计划与BIM模型进行挂接，模拟各个专业管线的施工顺序，检查是否存在不同专业施工面冲突、施工空间不足等问题，各专业施工管理人员基于协同平台进行沟通，并提出优化方案。
虚拟漫游：借助沉浸式虚拟现实技术（VR），使漫游体验更加真实。通过三维模型虚拟漫游真实的空间。操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。将施工BIM数据模型渲染转化为VR显示器可接受的数据，项目参与方通过沉浸式VR场景查看虚拟的房间室内场景，检测室内各专业施工之间的关系，获取项目中所有构件的真实逻辑关系。对已完工的小康楼，可以使用专业的VR摄像机对已完工的小康楼进行720°全景摄影，将数据转化为VR头戴显示器可用的场景，管理者或参观人员只要带上VR眼镜，不需要进入施工现场就可以查看每幢小康楼的室内及整个项目的实际样子，便于管理者或是技术人员在业内进行项目监控。
3.3竣工阶段
基于施工过程深化后的施工BIM模型，挂接各专业设计施工图、施工深化图、现场施工记录照片、施工过程数据、其他施工阶段信息等资料，形成竣工阶段BIM数据模型，提交给运维单位进行运维方面的技术应用，为后续美丽乡村建设应用提供数据支持。
4 结语
建筑行业引入BIM技术已经成为了不可逆转的趋势，在BIM的理念中，前期设计的可行性、全面性是支撑整个项目有序进行的基础，在项目建设过程中运用计算机手段辅助施工、运维是保证项目建造质量和良好运营的条件。所以，BIM技术在美丽乡村建设中的应用应该是步步紧扣的，而不是零散的应用点。在项目的每个阶段系统地运用BIM技术是保证在项目的前端控制项目的质量、成本和工期，避免中途的修改与变更。并且形成BIM应用体系后可以减少各方、各阶段的重复建模工作，真正做到信息集成和协同工作，为项目带来最大化效益。
论文作者:石海军,刘彩霞,周航宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/16
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