BIM模型工程量計算應(yīng)用研究

劉熙瑤 萬 坤 劉雅靜 譚海燕

中建一局集團(tuán)第一建筑有限公司 上海 201103

1 技術(shù)研究背景

隨著建筑行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，參建各方不再拘泥于單純建模，而是將重點轉(zhuǎn)向模型信息的提取與利用，力爭實現(xiàn)多專業(yè)聯(lián)動、多部門協(xié)同的綜合應(yīng)用。其中與商務(wù)部、物資部、工程部的聯(lián)動，輔助商務(wù)算量、物資對量、現(xiàn)場控量一直是重點研究方向。

BIM模型算量對比傳統(tǒng)工程量計量軟件算量的優(yōu)勢在于：模型可搭載更多工程信息，減少工程量統(tǒng)計錯誤發(fā)生的可能性；模型創(chuàng)建準(zhǔn)確，對于異形構(gòu)件、復(fù)雜節(jié)點的處理方法更靈活，工程量統(tǒng)計便利；模型三維表達(dá)效果更好，可編輯性強(qiáng)；BIM應(yīng)用軟件可掛接插件，可利用程序語言進(jìn)行二次開發(fā)，應(yīng)用潛力巨大[1-2]。

現(xiàn)已通用的BIM模型工程量計算方式主要有3種。第一種是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成商務(wù)算量模型，應(yīng)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行工程量計算。此種方式提高了BIM模型利用率，推動了多部門協(xié)同，但數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不完整，存在轉(zhuǎn)化異常、信息丟失的問題。第二種是基于BIM建模軟件進(jìn)行二次開發(fā)。此方法需要投入巨大的人力、資金進(jìn)行長時間的測試研究，一般項目很難具備二次開發(fā)條件。第三種為BIM建模軟件直接計算工程量，此方法避免了模型信息丟失，但國外BIM軟件并沒有內(nèi)置符合我國工程量清單計價規(guī)則或各省定額要求的計算規(guī)則，故工程量不能直接用于商務(wù)套價。

3種方式的優(yōu)、缺點相比較，對于工程項目來講，第3種方式的可行性、應(yīng)用效果最佳。針對軟件提取工程量不能直接用于套價的問題，項目BIM管理人員可通過對商務(wù)算量的研究學(xué)習(xí)，對計算方法進(jìn)行改進(jìn)，可提出適用于項目的算量方法，滿足BIM模型算量適應(yīng)商務(wù)工作需求。

2 工程概況

鄭州鑫苑城九號院項目規(guī)劃凈用地面積2.72萬 m2，規(guī)劃總建筑面積16.080 4萬 m2，容積率為4.49，建筑密度為44.89%，綠地率25.01%，小區(qū)住宅戶數(shù)286戶，并配套有相應(yīng)5層大型商業(yè)樓及部分小型2層商業(yè)樓（圖1）。

圖1 外立面效果圖

3 BIM模型算量解決思路

作為項目精細(xì)化管理的一環(huán)，利用BIM模型提取工程凈量作為工程量底線值，用于內(nèi)控管理。對商務(wù)廣聯(lián)達(dá)軟件計算工程量進(jìn)行校核；輔助物資部對模板、混凝土等材料用量進(jìn)行管控；工程部在施工前對現(xiàn)場實際用量做到心中有數(shù)。

為了便于工程量統(tǒng)計及工程量對比分析，提前制定BIM建模規(guī)則，創(chuàng)建Dynamo運(yùn)算節(jié)點，大大減少為準(zhǔn)確提量對模型處理的工作量。方法依據(jù)普通住宅項目總結(jié)歸納，一般住宅項目可通用，具有一定普遍性。

3.1 Revit建模規(guī)則

Revit作為中國建筑市場占有率比較高的BIM建模軟件，是工程項目創(chuàng)建BIM模型應(yīng)用較多的一款軟件。除軟件本身模型創(chuàng)建、信息統(tǒng)計能力強(qiáng)大，其內(nèi)置的開源式可視化編程插件Dynamo也可進(jìn)行模型參數(shù)化、信息自動化處理，大大提高了工作效率。

利用Revit軟件計算工程量，首先需要解決的問題是模型計算規(guī)則。由于Revit有自己嚴(yán)格的構(gòu)件扣減規(guī)則，導(dǎo)致當(dāng)繪制順序不同、搭接長度不同時，所得到的工程量會有所差異。

基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板混凝土工程量，根據(jù)定額工程量計算規(guī)則，創(chuàng)建模型時需要確定構(gòu)件創(chuàng)建標(biāo)高、構(gòu)件類型等。其中墻、柱構(gòu)件的標(biāo)高、板構(gòu)件的邊界尤為重要。構(gòu)件創(chuàng)建應(yīng)用系統(tǒng)自帶族，還是單獨創(chuàng)建族也需要根據(jù)圖紙要求、項目算量需要，經(jīng)過反復(fù)修改確定。不同類型構(gòu)件相接，必須考慮Revit構(gòu)件扣減優(yōu)先級，細(xì)部節(jié)點單獨處理。按規(guī)則建立的模型，其混凝土工程量可通過簡單設(shè)置過的明細(xì)表直接進(jìn)行統(tǒng)計。

考慮軟件計算規(guī)則的同時，還要兼顧當(dāng)?shù)氐亩~工程量計算規(guī)則，確保軟件直接統(tǒng)計出的工程量能夠與商務(wù)工作無縫對接。以鄭州鑫苑城九號院項目為例，依據(jù)《河南省房屋建筑與裝飾工程預(yù)算定額》（HA01-31-2016），分別按相應(yīng)計量規(guī)則、計算方法，提取混凝土工程量及模板用量。并基于工程量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，總結(jié)歸納出適用于《河南省房屋建筑與裝飾工程預(yù)算定額》（HA01-31-2016）的Revit建模規(guī)則。工程量數(shù)據(jù)經(jīng)過樣板模型手算對比，精確度滿足要求。

按照總結(jié)的建模規(guī)則創(chuàng)建BIM模型，基礎(chǔ)、柱、墻、梁、板的混凝土工程量可直接通過明細(xì)表統(tǒng)計。需要注意的是集水坑模型的創(chuàng)建方法。集水坑族可以選擇“基于樓板的公制常規(guī)模型”族樣板文件建立，載入項目后，會在屬性面板中顯示體積（圖2）。多個集水坑可進(jìn)行連接，體積會自動扣減，工程量在常規(guī)模型明細(xì)表中統(tǒng)計，也可以將集水坑族類型修改為“結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”，工程量將在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)明細(xì)表中同底板、承臺工程量一起統(tǒng)計。

圖2 集水坑模型及工程量統(tǒng)計

3.2 墊層工程量計算

墊層的混凝土、防水工程量計算，無論是傳統(tǒng)商務(wù)算量還是BIM模型算量，都是比較復(fù)雜的一項工作（圖3）。尤其在碰到多個集水坑嵌套、底板底面高低差、筏板出邊等問題，更增加了算量難度。如梯形集水坑側(cè)壁無論手算還是軟件計算，都很難得到準(zhǔn)確工程量。通過將Revit模型導(dǎo)入Sketch Up進(jìn)行處理，可以快速、準(zhǔn)確得到墊層各分層模型。將模型導(dǎo)回Revit生成體量，得到相應(yīng)體積、總表面積屬性信息。與基礎(chǔ)模型合并，校核墊層是否與底板完全貼合，對問題部位可做進(jìn)一步修改。

圖3 墊層模型及工程量統(tǒng)計

樓梯、陽臺、雨篷、臺階等根據(jù)當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)計量規(guī)則處理，若為按水平投影面積計量的構(gòu)件，在不需要現(xiàn)場用量時，可以不用創(chuàng)建模型，而用平面代替。

3.3 模板工程量計算

模板工程量按混凝土與模板的接觸面積計量。按照總結(jié)的建模規(guī)則創(chuàng)建BIM模型，將Revit模型提取入Dynamo，利用Dynamo進(jìn)行邏輯運(yùn)算（圖4）。無需創(chuàng)建模板實體，通過Dynamo節(jié)點、Phython Script編寫代碼，可以分別得到各類構(gòu)件底模和側(cè)模板面積。目前研究成果適用于結(jié)構(gòu)常規(guī)建筑，如鄭州鑫苑城九號院項目，對于斜面、異形構(gòu)件的模板量計量，有待結(jié)合實際工程進(jìn)一步研究。

圖4 Dynamo進(jìn)行邏輯運(yùn)算

3.4 應(yīng)用分析

依照此方法提取工程量，無需購置其他軟件、插件，節(jié)約項目軟硬件購置成本。提高BIM模型利用率，模型信息能夠得到充分利用，且避免了模型轉(zhuǎn)換帶來的信息丟失。模型編輯按區(qū)域拆分更為便捷，通過深入挖掘軟件功能，可從模型中獲取更多有效信息，省去商務(wù)管理人員校核、掛接模型的附加工作，減輕管理人員負(fù)擔(dān)。模型提取工程量可以與商務(wù)預(yù)算工程量進(jìn)行比對，查缺補(bǔ)漏，輔助項目進(jìn)行“三算對比”（表1）。通過驗證歸納總結(jié)的Revit建模規(guī)則，也可以依據(jù)當(dāng)?shù)囟~，作為普遍性標(biāo)準(zhǔn)在其他常規(guī)住宅項目中應(yīng)用。

表1 鑫宛城九號院工程量對比表 單位：m3

本方法雖有其優(yōu)勢，但目前仍不夠完善。此方法應(yīng)用Dynamo進(jìn)行邏輯運(yùn)算，Dynamo對模型繪制的精細(xì)度要求較高，數(shù)值大多輸出雙精度浮點數(shù)，構(gòu)件稍有位置偏差、細(xì)微連接問題，節(jié)點運(yùn)行就會彈出警告或運(yùn)行出錯。模型需要反復(fù)調(diào)整，對建模人員專業(yè)技術(shù)水平要求較高。軟件對計算機(jī)性能要求高，運(yùn)算速度受項目體量影響較大，當(dāng)體量過大時，可能出現(xiàn)計算崩潰，須注意及時保存。

4 結(jié)語

本方法現(xiàn)可以解決一般常規(guī)項目提取工程量的需求。處理特殊項目時，還需根據(jù)項目特點，因地制宜，以此方法為基礎(chǔ)，研究對應(yīng)解決方案。今后將以本方法為切入點，嘗試應(yīng)用于多個項目，不斷進(jìn)行方法優(yōu)化，增加輸出信息量。

此方法作為獨立算量方法，沒有形成體系，沒有平臺支撐，不能達(dá)到協(xié)同工作。日后將通過更為深入的研究，繼續(xù)提高工程量信息提取的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)方法應(yīng)用的普遍性。以此為基礎(chǔ)，不斷探究，擴(kuò)大形成體系，逐步達(dá)到協(xié)同。