基于BIM的建筑面積分攤計算方法研究

王妍

摘要：傳統的建筑面積分攤計算基于二維CAD圖形進行，該方法工作量大，容易出錯。參數化的建筑信息模型（BIM）中參數屬性與幾何模型相互對應，為建筑模型的分析計算奠定了良好的基礎。本文提出了基于建筑信息模型的建筑面積分攤計算方法，在Revit軟件基礎上進行二次開發，通過對象的檢索、參數的查詢和統計計算，實現了建筑面積的自動計算，減少了人工參與，提高了計算的效率和準確率。

關鍵詞：參數化;建筑信息模型

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

在城市規劃、建筑設計、施工與運營維護過程中需要進行大量的分析計算，如規劃部門的規劃指標審核、日照分析;房地部門的面積分攤計算;施工單位的造價分析、工程量計算等。

目前國內各相關單位和部門普遍使用計算機輔助設計軟件，但是主要還是作為一種繪圖工具來使用。這些傳統的CAD軟件往往被用來繪制一些二維圖形，通過直線、折線、弧線、填充等來表達建筑元素。這些信息對于繪制建筑施工圖已經足夠了，但不能賦予更加復雜的信息，比如材料，造價等，這對建筑項目在整個生命周期中的信息交換有很大的限制，而且這些信息也不方便自動識別，對于面積分攤計算也很不方便。另外各設計院、設計師繪圖要求和方法各不相同，造成后續的審圖、三維數字城市建設等工作中必須對原有的二維圖紙進行大量的規范化的處理工作，浪費大量的人力物力。

而隨著建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）技術的應用與發展，為建筑相關信息的分析計算提供了新的方法。建筑信息模型是建筑行業信息化建設的基礎之一，是以3D技術的基礎之上集成建筑工程項目各種相關信息形成綜合的工程數據模型。而BIM模型的參數化特性也為建筑面積分攤計算提供了良好的基礎。

1基于二維CAD圖紙的建筑面積分攤計算

目前絕大部分的建筑面積分攤計算還是基于二維CAD圖紙進行。不論是一般性的房屋建筑面積計算，還是涉及了公共面積均攤的復雜面積計算，又或者是對建筑使用面積的分類統計等計算方面的問題都受到現有人工測量、人工識別、統計計算的誤差或錯誤影響，降低了建筑工程項目面積計算的準確性與高效性。

建筑全生命周期管理中的各項計算分析，需要眾多的信息。現有的建筑面積分攤計算基于建設單位提供的二維圖紙進行，這種二維圖紙為主的信息表達和流轉方式造成計算分析所依托的信息基礎是不嚴謹的，而且計算所需的各種信息難以有效提取，各項計算分析也就難以有效進行。以AutoCAD為代表的軟件繪圖較為方便，但這些二維CAD圖紙中，建筑物的表達沒有統一的規范，繪制的對象也有可能不準確。如房間的外墻可能是多義線，也有可能是線段。圖中標注為4米長度的墻，其圖形尺寸有可能不是4米，僅僅是繪圖者標注為4米。

因此建筑面積計算中，現有的根據施工圖紙、實地考查和國家測量規范對尚未施工或竣工的房屋面積進行的預先測量計算由于二維電子圖紙的局限性、人工根據電子圖紙測量產生的誤差甚至錯誤、面積分攤計算過程中人工計算的復雜性、工程人員對建筑圖紙理解的偏差性等，都降低了建筑面積計算相關工作的準確性、便捷性及智能性。

2參數化設計

最初CAD系統所構造的產品模型是點、線和圓等幾何圖素的簡單堆疊，用固定的坐標值、尺寸值定義幾何元素，輸入的圖元都有確定的位置，在修改和編輯已有圖形時，只能一個個圖元進行修改。它僅僅描述出設計產品的可視形狀，卻體現不出設計者的設計思想。

參數化，指的是對圖元建立特定的關系，當這種關系的某個基本元素發生變化，其他元素也隨之變化，參數化的重點是元素之間的關聯性。參數化設計的本質是在可變參數的作用下，系統能夠自動維護所有的不變參數，并驅動圖元的形狀和位置變化，從而可以大大提高模型的生成和修改的速度。

參數化設計是一種較新的建筑設計方法，它根據圖元本身或圖元間的參數來確定其幾何形狀或結構尺寸。用參數化背后的邏輯來構思設計，是一種新的思維方式和方法論。參數化設計的核心思想是把建筑設計的不同元素變成不同函數及其變量，通過改變這些函數及參數，設計者能夠獲得不同的建筑設計方案。

與傳統CAD二維繪圖不同的是，參數化建筑建模設計是面向對象、參數驅動的，參數改變，則對象也相應改變。在參數化建筑模型中，某一對象的位置或尺寸調整，還將引起所有相關元素自動調整。例如。調整某一樓層的層高，將驅動墻、梁、板、柱等相關構件的尺寸或位置變化。對于建筑面積分攤計算來說，參數化建模的一大好處是保持了模型和尺寸標注的一致性，大大減少了尺寸核對的工作量。

參數化建筑建模實現了可靠且內部一致的可計算的建筑信息整合，可以方便地協調所有圖形和非圖形數據，包括建筑構件、視圖、材料、日程等，使得整個建筑模型都在一個和參數相互關聯的綜合數據庫中。參數化建筑模型知道每個組件的特性和組件之間的相互作用，能夠有效地保持元素之間的一致性關系，已被證明是一種有效的嵌入領域專業知識的建筑建模手段。

3建筑信息模型

“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構件性能，將一個建筑項目整個生命周期內的所有信息整合到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。”這是建筑信息模型概念的最早提出者——美國佐治亞理工學院（Georgia Tech College）建筑與計算機專業的查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士在其20世紀70年代所出版的著作和論文中對它的描述。

美國國家BIM標準對BIM的定義是：BIM是建設項目的兼具物理特性與功能特性的數字化模型，且是從建設項目的最初概念設計開始的整個生命周期里做出任何決策的可靠共享信息資源。實現BIM的前提是：在建設項目生命周期的各個階段不同的項目參與方通過在BIM建模過程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反映出各參與方的職責。BIM是基于公共標準化協同作業的共享數字化模型。

從應用領域上看，國內外已經將BIM技術應用在建筑工程的全生命周期，包括設計階段、施工階段以及建成后的維護和管理階段。在設計階段，使用Revit等軟件建立三維參數化模型，不同專業之間可以方便共享模型數據;傳統的二維施工圖可以從三維設計模型自動生成并始終保持一致。另外，國內外不同的軟件開發商基于BIM技術，開發了不同的應用軟件，利用BIM模型可視、可計算、可交換的特性對BIM模型進行分析計算與應用，例如工程量計算、日照分析、人流模擬等。在施工階段，通過使用相應的軟件，基于三維設計模型數據，可進行施工進度管理、虛擬建造等。近期，基于BIM模型的運維軟件也大量涌現，可使相關管理者基于可視化模型和數據庫對建筑物構件和設備運行進行高效管理。

4基于BIM的建筑面積計算方法

建筑面積計算的主要目的是對建筑物相關面積量的各種計算與統計，包括房屋面積計算、面積分攤計算、各類建筑面積統計計算等，本方法主要特點之一是基于三維模型來進行建筑面積計算，從BIM軟件中提取所需建筑面積計算參數，通過一系列數據處理得到所需的建筑面積結果。相比于傳統面積計算方法，基于BIM三維參數化模型的建筑面積計算，很好地避免了由于人為理解偏差、測量錯誤、計算誤差等造成的一系列不準確的結果，從2D圖紙、人工計算到三維模型、自動提取數據計算結果的轉變，從根本上減小了誤差、提高了效率、降低了建筑面積計算工作的復雜度并且突破了傳統人工測量的局限，上升到了簡便操作的智能化建筑面積計算層面。

本文提出的基于BIM的建筑面積計算方法，主要基于Revit二次開發技術實現，采用Visual Studio在C#r吾言環境下進行軟件的二次開發。模型為Revit軟件的rvt格式文件，通過數據提取工具在Autodesk Revit平臺上，提取所需對象的屬性、參數，對相應數據進行面積計算操作，得到所需的建筑面積結果。

在Revit中，建筑模型表現為不同的實體對象，如樓層、房間、門、床等。不同的對象具有不同的屬性，即參數。如房間可以有名稱、面積、所屬單元等參數。而且面積等參數可隨著設計人員對長寬等尺寸參數的修改自動更新。參數和幾何模型是實時對應的，也保證了BIM模型中的尺寸標注與幾何對象的尺寸是對應并正確的。基于BIM模型的建筑面積計算工具從建筑物開始，從BIM模型中查詢其各個樓層，針對每個樓層，繼續查詢屬于該層的各套單元和公用部位，對于每個單元，查詢其各個房間，對于每個房間，查詢計算其面積參數，對于一些特殊的房間，如地下室、閣樓、陽臺等，需要根據三維模型計算分析其是否封閉以及凈高，以便決定該房間面積是否計算或折半計算。在查詢計算得到各房間面積后，再反向進行統計計算，依次得到各套、各樓層和整幢建筑的面積，并根據其相互關系，通過比例計算，得到分攤系數、得房率等參數后，即可方便地計算各套的建筑面積等。

根據上述方法設計的軟件系統架構如圖1所示，系統從BIM模型中查詢房間等對象后，查詢房間類型、尺寸等參數，進行面積計算后根據其類型進行分攤計算，最后進行結果顯示及輸出。

5計算實例

使用本系統對某七層公寓樓進行面積分攤計算，公寓樓3D效果圖、樓層平面圖和單套戶型結構平面圖分別如圖2、圖3和圖4所示。

在BIM軟件中，可以方便地對各個房間按預定義的類型進行標記。使用二次開發的軟件對不同區域進行面積計算后，即可按照預標記的區域類型進行分攤計算，結果如圖5所示。與傳統二維圖方法相比，在三維BIM軟件中，對區域的類型標記直觀簡便，BIM模型的參數化特性也保證了尺寸參數和面積計算的正確性。

6結論

在對現有傳統的建筑面積計算方法進行分析的基礎上，本文提出了“基于BIM的建筑面積計算方法”，論述了其設計思路及實現方案，介紹了本方案的設計與實現方式及用戶界面等。近年來，住建部等部門多次發文，推動全面提高建筑業信息化和智能化水平，房產管理部門通過BIM進行建筑面積計算，對于推動BIM在建筑全生命周期的應用有積極的意義。