BIM技術在鋼筋工程量計算中的應用

張金玉

（上海城市管理職業技術學院，上海 200438）

摘要：BIM技術在建設工程項目中的應用越來越多，工程界對于BIM技術的價值有了更加深刻的理解和認識，BIM相關技術正在越來越多地應用到建設工程項目的各個階段，在鋼筋工程量計算方面，BIM技術發揮著越來越重要的作用，對于準確控制工程造價具有重要的意義。

關鍵詞：BIM技術；鋼筋工程量；平面整體表示法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0071-03

引言：

BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）的概念最早在20世紀70年代提出，對其最早的定義是：建筑信息模型集成了所有的幾何模型信息、功能要求和單元性能，將一個建筑項目整個生命期內的所有信息集成了一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等過程信息[1-2]。近年來BIM技術得到了快速的發展，在建設工程界BIM技術得以廣泛應用和推廣，BIM技術對于建筑業的技術革新作用和意義已經在全球范圍內得到了工程界人士的認可，對于BIM技術研究和應用的推廣也成為當前建筑業的一個熱點話題，在國家政策方面，BIM技術也得到了國家的鼓勵和推廣，基于BIM技術的相關應用軟件也如雨后春筍般迅速發展，并應用到建設工程領域的各個階段，得到建設工程項目各方主體的逐步認可。BIM技術相關規范在不斷頒布于完善中，在當前國內外大型項目中，如上海迪斯尼樂園項目、上海中心大廈等著名建設工程項目中，BIM技術都發揮了重要的作用，成為建設工程界學習借鑒的成功典范，可以說BIM技術的發展，為建筑業帶來了一次技術發展的革命。

一、BIM技術的特點

1.BIM技術是一種多維度的數據信息模型，基于BIM技術的建筑信息模型，將傳統2D、3D建筑信息結合時間、造價等因素，可以全方位展示建設工程項目信息，將建設工程項目以更加多維的角度展示在建設工程參與方面前。通過將建筑設計方案動態、可視化展示，使業主和施工方、監理方等都能直觀地理解設計方案，通過對建設項目的詳細了解，進行“碰撞檢查”等，確認設計方案的施工可行性，從而避免施工過程中的設計變更及索賠等事項，讓建設項目各參與方在同一信息平臺上對項目進行項目管理，達到協同工作、信息共享、高效溝通的目的，這是對于項目的順利進行是十分有利的因素。

2.BIM是可視化設計和分析技術，對建設項目的模型進行定義，在設計階段即可完成項目的三維展示，并能實現三維漫游、材質紋理、透明度、動畫等真實模型的顯示功能，通過對建設項目全方位的展示，實現在項目策劃、運行和維護的全生命周期中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。應用BIM技術對建設工程項目建模之后，建設項目的數據庫即形成，自建設項目的設計階段開始，貫穿項目的全生命周期，建設項目各參與方均能通過視覺直觀了解項目項目，彌補了傳統設計方式的不足，避免了建設項目各參與方對于建設工程項目的理解偏差。

3.BIM技術體現協同工作的過程，建設項目的順利推進需要業主、設計單位、施工單位等各方的協調和配合，BIM模型的數據庫可以覆蓋項目各階段的數據需求，保證項目各參與方在不同階段不同專業之間的協同工作，設計階段的數據模型可以無縫地傳遞給施工階段，從而實現項目各參與方的數據同步與有效協同，同時施工階段的數據模型也可以順利傳遞到建設工程項目的運營維護階段，為項目的智能維護管理及物業管理等提供便利。BIM技術為項目的整體協同工作提供了平臺，有利于提高工作效率和產品的質量，最終節約成本和資源，提升工程建設的精細化管理水平，也為項目方案優化及項目的一體化管理奠定了基礎。

二、BIM技術在建設工程項目中的作用

1.碰撞檢測與施工模擬。BIM技術為建設工程項目建筑、結構、機電等建立模型，這些模型之間可以進行各專業的碰撞檢測與施工模擬，實現在施工之前能及時進行結構構件與管線布置之間的碰撞檢測和分析，并通過模擬施工過程，及構件的動態模擬安裝，及時發現各專業的設計中存在的矛盾，從而減少施工中的施工設計變更，及時優化施工方案，調整資源配置。同時對于建設項目施工過程的動態模擬，可以更好掌握項目的施工進度，實現對于建設工程項目的主動控制，自動對比和分析計劃進度與實際進度之間的偏差，并及時調整施工方案，保證項目的順利進行。

2.工程項目的深化設計。在建設工程項目的設計階段運用BIM相關軟件，建立包含項目所有特征的虛擬建筑模型，使建筑師擁有了更加快速、高效的設計過程，由于BIM模型的可視化特征，使建筑項目全方位得以展示，能充分體現設計師的設計意圖。對于設計團隊來講，設計人員不再是各自為戰，能充分體現設計團隊的協同合作，能有效避免各專業設計之間的矛盾，有利于增強設計團隊對于建筑項目的理解，根據BIM模型碰撞檢測的分析結果，直接在軟件中對建筑、結構、水電暖及設備等專業設計進行調整、細化和完善，保證建設工程項目的設計深度。

3.4D施工項目管理。在傳統的建設工程項目的施工過程中，當發現工程設計不合理，或者根據業主需求需要變更設計時，則需要回到設計階段進行工程變更，再由施工單位根據設計變更進行施工，這樣的變更方式為施工項目管理帶來了不便，會造成工程項目進度的拖延、費用的增加等問題，不利于資源的合理有效利用。基于BIM的施工項目管理采用BIM模型承載了建設工程項目的所有數據信息，能通過3D、4D或者5D的模型直觀進行施工管理，提前預判施工方案的可行性，及時對于施工中可能出現的矛盾點進行協調修正，將BIM模型與施工現場緊密結合在一起，實現BIM模型與施工進度、材料、設備、安全、質量以及場地布置的統一管理，實現施工過程的4D可視化模擬。在上海中心大廈等國內重點項目中基于BIM技術的施工項目管理得到應用并獲得工程界的一致認可，在項目進展過程中基于BIM的信息管理系統，在項目的設計、施工、運營和維修的全過程中有效控制信息采集，支持項目管理者進行規劃、協調和控制。

4.基于BIM的項目造價管理。BIM模型承載著建設工程項目的所有數字信息，是一種信息集成工具，當前基于BIM技術的工程量計算軟件正在迅速發展，借助于數據與BIM模型的雙向鏈接，建立清晰的業務邏輯和明確的數據交換關系，實現工程造價管理的效率提升，快速完成工程量的計算以及施工過程中設計變更及變更后工程量的調整，同時，基于BIM工作平臺，可以實現工程造價的快速精細統計分析，這為工程造價管理方法帶來了新的變革，讓造價分析能力得到了質的提升，為工程造價控制領域帶來了新的技術革命。

三、BIM技術發展狀況

BIM技術的應用始于美國，美國總務管理局于2003年陸續發布了系列BIM指南，之后BIM技術開始興起，有關BIM技術的相關標準和規范逐漸完善，BIM技術也逐步應用于大型建設工程項目中。同時BIM技術在德國、日本等國家也相繼發展起來，并在全國范圍內進行應用推廣，使BIM技術的應用擴展上升到政府推進的層面，在大型重點項目中BIM技術的應用更是得到了相關各方的支持和認可，可以說BIM正在引發一次史無前例的徹底變革。BIM這種全新的理念和技術在我國的應用起步相對較晚，且受到企業項目管理模式及水平的限制，BIM在建設工程項目中的推廣和應用相對比較緩慢。然而，近年來隨著我國政府的重視，以及行業發展的需求，BIM技術的深層次研究和推廣得到了較快的發展，有關BIM的技術規范和標準也相繼出臺，在我國大型重點項目中BIM技術發揮了重要的作用。如今在我國上海等經濟技術發達地區，BIM技術的應用和推廣已經成為建筑行業的發展趨勢，上海市更是在2015年成立專門建筑信息模型技術應用推廣聯席會議辦公室，制定相關政策推動BIM技術發展三年發展計劃，力爭在2017年實現在一定規模的工程建設中全面應用BIM技術。

四、BIM技術對鋼筋工程量計算帶來的影響

1.內置鋼筋工程量計算規則，提高造價人員工作效率，鋼筋工程量一般是按照構件內鋼筋的質量計算，單位為噸，計算規則本身似乎并不復雜，但是在計算過程中需要注意的問題很多，需要根據建筑物的抗震等級等信息，依據建筑物的結構施工圖，根據圖紙上以平面整體表示法標注的鋼筋信息，以及根據構件結構類型遵守構件鋼筋的排布規則，綜合以上各方面的知識，造價人員將構件中各種鋼筋分別繪制鋼筋形狀簡圖，并根據構件在結構圖中的尺寸具體計算鋼筋簡圖中各部位鋼筋的長度，以及該類型鋼筋在構件中的數量，在計算出鋼筋的總長之后，還需要將構件內鋼筋的總長乘以該型號鋼筋的理論重量，得出鋼筋的質量并換算成單位噸，整個計算過程較為煩瑣，且要求工程造價人員具有建筑結構、平面整體表示法識圖以及施工現場鋼筋排布等方面的綜合素質，這對工程造價人員來講是一項綜合性的較高的素質要求。而基于BIM技術的鋼筋工程量計算，能將上述鋼筋工程量計算過程中所需要的各種計算規則，及構件構造要求內置在軟件中，因此，工程造價人員在計算工程量時，只需要在軟件中設置好相關信息，并通過在軟件中“抄圖”，即抄寫圖紙中構件的平面整體表示方法的集中標注和原位標注等信息，以及通過“導圖”，即將CAD圖紙，或者基于Revit軟件設計的圖紙直接導入到基于BIM的鋼筋工程量計算軟件中，通過相關的操作進行整理，便可以實現構件鋼筋工程量的計算，不再需要造價人員費心費力記憶相關標準和規范，從而將造價人員從繁重的鋼筋工程量計算中解脫出來，極大地提高了工程造價人員的工作效率。

2.構件三維顯示，直觀體現鋼筋形狀，建設項目鋼筋工程量的計算以及審核在實際操作過程中容易出現爭執，很重要的一個原因在于鋼筋計算過程中，受造價人員知識認知的限制，對于鋼筋的布置和形狀有不同的理解，而在各方溝通的過程中，對于鋼筋形狀的表述也容易出現理解上的偏差，造成溝通效率的低下。而基于BIM技術的鋼筋工程量計算軟件具有強大的3D顯示功能，不但能通過三維方式顯示構件本身的空間立體形狀，而且可以直觀展現構件內各類型鋼筋的空間形態，甚至所有鋼筋的型號以及鋼筋的紋理都可以直觀地展示出來，同時可以實現構件鋼筋的360°旋轉，讓造價人員可以全方位觀看構件內各種鋼筋之間的空間關系，鋼筋形狀在空間上的角度，以及鋼筋的綁扎搭接、焊接點個數等都表現得十分詳細，這樣對于造價人員理解以及解釋鋼筋工程量計算來講都是十分便利的，對于鋼筋工程量計算效率的提升是極大的幫助。

3.設計變更發生后，方便隨時調整工程量，構件內鋼筋的排布必須符合相關規范，保證建筑物結構的安全性、穩定性、耐久性，因此鋼筋在構件內的錨固長度，以及鋼筋的搭接長度等均必須符合規范的強制性要求，然而，在建設工程項目施工過程中，設計變更的發生往往是難以避免的情形，一旦發生設計變更，則鋼筋工程量的計算就必須相應進行調整，而受到鋼筋排布規則、鋼筋定尺長度、鋼筋錨固長度等因素的影響，設計變更導致的鋼筋工程量的調整往往不局限于本層構件的鋼筋工程量，也會影響到相鄰層鋼筋工程量的調整，因此如果采用傳統鋼筋工程量計算方式來講，每一項工程變更對于工程造價人員來講都是一個較為繁重的工作負擔，給工程造價人員提出了不小的挑戰。而在BIM技術平臺里，由于所有的計算規則已經內置在軟件的算法中，當發生變更時，只需要按照變更之后圖紙的情況對于構件模型進行重新設置，則計算機會自動完成構件內鋼筋工程量的計算調整，而且這種調整是針對整個建筑項目同時進行的，對于變更所影響的相鄰層，以及構件鋼筋的錨固形式的變化調整可以一步到位。[3]

4.內置各種鋼筋工程量報表，查看、導出鋼筋工程量簡單快捷，建設項目鋼筋工程量的計算，對于建設項目各方以及在建設工程項目的各個階段來講，往往需要以不同的方式匯總查看鋼筋工程量，按照傳統鋼筋工程量計算的方式，對于上述按照不同方法對于鋼筋工程量的匯總并不是非常容易的事情，且在匯總過程中比較容易出錯。基于BIM技術的鋼筋工程量計算平臺可以便利地解決不同類型鋼筋工程量匯總的問題，在基于BIM技術的鋼筋工程量計算軟件中，內置了多種鋼筋工程量報表，在匯總計算過鋼筋工程量之后，可以十分便利地按照各種方式隨時查看鋼筋工程量，滿足建設項目各方及各階段的鋼筋計算需求。同時，BIM模型承載的各類構件鋼筋信息，在完成鋼筋工程量計算之后可以Excel表格等方式便利隨時導出，這樣導出數據之后，即便在沒有BIM技術專業軟件的支持下，工程造價人員也可以隨時查看并利用鋼筋工程量的計算數據，提升了工程造價人員的工作效率。

五、結束語

在建筑業中推行BIM技術已經成為行業的大勢所趨，隨著建筑業在國民經濟中的快速健康發展，建設工程項目規模越來越大，建設結構形式也越來越復雜，同時對于建設工程項目造價的控制也亟待更新方法。對于建設工程項目中用量較大、價格較高的鋼筋工程量的計算，由于其特有的計算方法，以及面對工程造價人員較為難以掌握的計算規則，用手工計算鋼筋工程量已經完全不能再適應現階段的發展趨勢，BIM技術的發展，由于其龐大的數據承載性，已經特有的構件模擬等技術，為鋼筋工程量的計算帶來了巨大的便利，而且對于工程變更的應對更加輕松自如，因此，作為工程造價從業人員來講，學習、適應并掌握BIM技術在鋼筋工程量計算中的應用已經成為一項必須掌握的基本技能。

參考文獻：

[1]劉占省，趙明，徐瑞龍.BIM技術在我國的研發及工程應用[J].建筑技術，2013，44（10）：893-897.

[2]張建平，李丁，林佳瑞，顏鋼文.BIM在工程施工中的應用[J].施工技術，2012，41（16）：10-17.

[3]韓學才.BIM在工程造價管理中的應用分析[J].施工技術，2014，（18）：97-99.