BIM技術在裝配式建筑安裝工程算量中的應用

廖小輝 陳孜虎 王振強 梁 波 趙 偉

中冶建工集團有限公司 重慶 400084

BIM技術是一種基于多種軟件的三維建模的技術[1]，以及與此項技術相關聯，用于繪制、傳輸和分析三維模型的流程。BIM是一種對建造對象的數字化的表達方式，是由相應實體的幾何構件（如梁、板、柱等）以一定的方式組合而成的三維虛擬模型。該模型不僅包含幾何構件的基本屬性（如材質、尺寸等），還包含幾何構件之間的空間位置關系、數量和連接方式等。由此可知BIM技術不僅僅是一套三維建模軟件，還是信息管理與傳遞載體，是工程項目全生命周期內的管理決策高效的輔助手段。BIM中，“B”（building，建筑）是目標，“M”（modeling，模型）是載體，而“I”（information，信息）才是BIM技術的核心，也是BIM技術與傳統技術的重要區別。

尤其在復雜外形的異形構件方面，BIM技術能夠準確地表達復雜曲面，模型賦予的數據可以準確地表達出來，根據軟件內置的算法，能夠快速獲取異形建筑構件及安裝工程的工程量清單。仿古建筑結構中，往往存在大量的異形構件，采用傳統的技術，無法準確表達構件的精確尺寸及工程量，此時BIM技術的優勢則更加顯著[2-3]。

運用BIM模型，能夠建立更加合理的施工順序，為施工管理提供高效的技術手段，包括施工組織設計、招標采購、施工排序、成本控制與分析、構件制造與安裝等，模型中也包含設計對象的詳細信息，為項目的施工與預制構件的生產提供有力的支撐與保障。

1 工程概況

項目位于重慶市主城區，由裝配式建筑物組成，主要建筑功能為住宅，地上31層，無地下部分。住宅首層層高4.80 m，標準層層高為3.00 m，結構總高度為94.80 m。

本工程豎向構件全部采用高精度模板施工工藝。水平構件（樓板）采用鋼筋混凝土疊合樓板，空調板采用預制鋼筋混凝土空調板，樓梯采用預制混凝土樓梯，部分結構梁采用預制梁。

非承重外圍護墻采用厚250 mm蒸壓加氣混凝土自保溫外墻板，內隔墻采用厚100 mm或200 mm輕鋼龍骨硅酸鈣裝飾一體板內隔墻，內隔墻采用內隔墻與管線一體化的方式。采用全裝修，干式工法樓、地面和集成廚房、整體衛生間，管線與主體結構分離，利用BIM技術進行管線綜合設計，裝配率為78.3%。

建筑物Revit模型如圖1所示。

圖1 建筑物模型

2 建模標準

三維模型作為建筑信息的載體，是BIM技術應用的基礎，如何準確地建立模型就顯得尤為重要。不同專業設計人員的一致性表達，是三維模型信息準確傳遞的關鍵，因此需要建立一套完整的建模標準[4]。這里所研究的模型是基于Autodesk公司的Revit軟件，它是一套建筑、結構工程以及施工安裝等的建模軟件，也是應用最為廣泛的BIM建模軟件之一。管線避讓原則：大管優先，小管讓大管；有壓管讓無壓管，低壓管避讓高壓管；金屬管避讓非金屬管；臨時管線避讓長久管線；消防水管避讓冷凍水管；可彎管線避讓不易彎管線；分支管線避讓主干管線；附件少的管線避讓附件多的管線。

管線不應穿越防火卷簾，若管線穿過防火卷簾上方，土建能滿足凈高要求時，管線可從防火卷簾上方預埋套管穿結構梁通過，應標注穿梁套管類型、規格及尺寸。

管線在平面上應均勻、平行敷設，成排管道管底標高應相同，采用綜合支架安裝，優先考慮單層布置，便于安裝、檢修；必須分層布置時，應在同類管線間進行分層。

綜合管線的設計間距應該滿足相應的規范或者標準的要求。

3 模型建立

由于BIM具有良好的可視化、模擬性、協同性、優化性、出圖性等特點[5-6]，采用BIM技術能夠有效提高管理效率。依據上文中的扣減順序完成建模，梁、柱、墻、板的模型完成后，應檢查確認各部分之間的連接扣減關系是否準確。創建了結構、建筑、機電設備的模型，結構模型包括梁板柱等，建筑模型包括連續墻、結構墻、門窗等，機電設備模型包括給排水管線、暖通系統、電氣設施及配套設備機房等。該水系統、暖通模型如圖2～圖5所示。

圖2 給排水系統Revit透視模型

圖3 單層給排水Revit模型

圖4 暖通系統管線透視Revit模型

圖5 暖通系統管線單層透視模型

4 算量分析

建筑物管線模型包括給排水專業、暖通專業、電氣專業，限于篇幅這里只對給排水系統管線進行算量分析。管線模型搭建前，應對未分離管線或分離管線進行區分，建模完成后，針對線路布置、碰撞避讓進行優化，以便滿足算量的要求。使用Revit軟件的統計功能，按專業及管道類型進行分類統計，形成管道總量及分離或未分離管清單。

管線分離比例計算公式如式（1）所示：

式中：q3d——管線分離比例；

L3d——各樓層管線分離的長度，包括裸露于室內空間以及敷設在地面架空層、非承重墻體空腔和吊頂內的給排水管線長度之和；

L——各樓層給排水管線的總長度。

在本項目中，給水立管、污水立管、通氣立管、水平安裝的給排水管道、整體衛生間及廚房潔具豎向連接管道、室內消火栓管道計入分離管線，陽臺用水器具豎向連接管道計入未分離管線。

若Revit模型的設計深度符合工程實際，用Revit提取的工程量也必然是非常準確的。與平面圖紙的算量相比，由于無法準確詳細地表達細節，且采用工程量估算公式等，用Revit模型所提取的工程量會更加準確。限于篇幅，這里以A戶型電氣管線導出清單為例對比分析，A戶型管線模型如圖6所示，Revit導出清單如表1所示。

表1 A戶型（4室2廳）電氣Revit統計

圖6 A戶型管線模型

為了更具對比性，采用手工計算的方式進行管道的統計，與使用Revit軟件統計功能統計的工程量進行對比。手工計算A戶型電氣清單如表2所示。

表2 A戶型（4室2廳）電氣手工計算統計

根據Revit模型提取的工程量計算結果，使用Revit軟件建模所提取電氣專業管線的工程量，與采用手動核算工程量的對比誤差在4%以內，說明使用按照既定建模規則所建立的Revit模型提取的工程量工作是有效的。

同時，運用Revit也省去了采用其他工程量計算軟件而導致的二次建模的情況發生，為BIM正向設計的發展打下良好的基礎。

對于給排水專業和暖通空調專業，生成工程量清單與電氣專業類似，這里不再重復。

根據Revit建模計算結果可知，進行管線分離計算分為Revit計算和手工計算兩種方法，給排水專業管道工程量與手工計算工程量誤差很小，管線分離率的計算結果也十分接近。但電氣專業管線工程量尚有一定誤差，分析原因可能是由于Revit統計計算是直接按照模型中管道長度來計算的，而未計算中間連接件（線盒、彎頭）的長度。傳統手動安裝算量包含管道延長米（即到管件中心的延長線長度）的統計結果才是計算值。

在Revit計算工程量時，例如彎頭等管件本身長度也非計算值，且Revit無法對管件直接統計計算，還需要在管件族中添加管件長度參數，Revit才能進行管件長度的統計，因此也會產生一些誤差。

5 結語

通過對Revit模型建模規則和模型的準確程度的研究，為Revit軟件構建算量模型提供了指導。只要模型的深度和細節表達得足夠精確，Revit模型的算量結果就能夠滿足工程實際需求。

Revit工程算量基礎是Revit模型的精確創建；算量模型必須涵蓋工程量計算規范中的所有要素，因此如何快速完成Revit模型的創建，成為算量方法推廣應用的關鍵所在，該方面還需要更加深入的研究。

該案例中Revit工程算量的計算誤差在4%以內，一定程度上滿足工程建設的算量需求。

Revit工程算量能夠滿足某些場合的精確算量需求，為管線的數字化定制加工，提供準確的依據。