施工圖設計階段BIM模型的工程算量問題研究

王景峰

（啟迪設計集團合肥分公司，安徽 合肥230000）

0 前言

BIM模型具有較強的應用性，能夠滿足多種人員的使用，對構建高效的建筑工作體系具有重要的作用。工程算量作為建筑工程中的重要工作，可以借助BIM模型來完成相關建筑元素的工程算量，為建筑工程管理者提供有價值的參考信息。但是BIM模型在我國起步較晚，應用普及度較低，所以在建筑元素工程算量中存在很多問題，這些問題嚴重制約工程算量的計算效率，鑒于此展開對施工圖設計階段BIM模型的工程算量問題研究具有重要的現實意義。

1 工程算量的概述

隨著建筑設計日趨復雜，在建筑具體的計算中需要面對多種復雜的建筑結構，傳統的計算方法很難適應當前復雜的建筑物設計體系，因此需要提高計算適應性，滿足當前多樣化的建筑設計要求，在具體的工程計算中，不僅要考慮建筑工程的整體工程量，還要考慮具體的工程量，以此為提高估算精準性提供有利條件。

當前我國工程算量的計算多借助于建筑制圖軟件CAD中提供的算量軟件來完成，這種算量模式相對復雜，具有應用條件限制，比如需要在預算前進行模型構建，不能根據設計圖紙直接進行工程算量，需要按照相應的標準進行調整才能滿足軟件的算量要求，而人工調整不僅效率低，而且容易造成失誤，所以這種算量模式的效率較低。此外CAD制圖軟件中自帶的工程算量適應性較差，只適合規則圖形的計算，復雜圖形的計算難度較大，而BIM模型的工程算量，改變了CAD工程算量的弊端，實現設計圖形的有效轉換，能夠通過設計模型直接進行工程量的提取，并能根據設計修改做出相應的更改，對提高工程算量效率，提高工程算量精準度具有重要的意義。

2 BIM模型體系下的各個工程要素算量探討

2.1 土石方工程

土和石是建筑工程中最常用的原材料，需要根據建筑物具體情形進行土石方工程的計算，建筑物的外在形態具有加大的差異性，所以對于土石方工程的算量應根據建筑物的形態結構進行劃分，對于規則的建筑物場地的工程算量，可以首先計算某一個相似單位的面積，然后對該面積下的回填土量、挖土方量進行計算，最后再進行整體的工程算量計算，不僅簡化了計算過程，而且還保證計算的精準度。比如某一建筑物的挖基槽的土石方工程算量計算，可以在BIM模型中設置挖土深度、計算方法等參數，就能直接根據表單生成土石方工程算量。而對于相對復雜的土石方工程算量，則需要構建不同的參數，才能通過表單生成土石方工程算量。

2.2 基礎及混凝土構建

BIM模型自帶工程算量計算功能，因此一般工程的基礎工程算量計算通過BIM模型自帶的基礎功能就能實現，而且還可以在BIM模型體系中選擇任意位置，來獲取所需的基礎工程量，可見BIM模型的基礎工程量的計算非常簡單。此外BIM模型基礎工程量計算還有適用性廣的特點，一般建筑元素都能完成建模，而一些特殊的建筑元素沒有固定的建模模式，則可利用BIM模型中的相應工具來進行建模變通，并改變類別屬性，以此保證建筑計算工程算量的客觀性，滿足多項建筑元素的統計。

混凝土構建的存在形式相對于復雜，如果對單個混凝土構建進行計算，利用BIM技術可以直接計算出工程算量，但是混弄土在建筑中的存在形式是多樣化的，不可能只進行理想狀態下的計算，應考慮混凝土構建中的交接、洞口等問題，并按照規定的標準來完成扣除，一般情況下，最先扣除柱的用量，最后扣除板的用量，以此保證混凝土構件工程算量計算的精準度。

2.3 混凝土模板、鋼筋、樓梯的工程算量

混凝土模板是輔助建筑工程的一種工程用具，對建筑物本身沒有實質性的作用，但是也存在能耗問題，因此需要對其進行工程算量，BIM模型中并沒有涉及此類的模型，需要重新進行混弄土模板模型的構建，但是構建難度較大，并不能達到盡快應用的目的，所以應探索新的途徑來進行混弄土模板的工程算量計算。比如可以借鑒其他模型通過BIM模型插件來完成混弄土模板的構建，以此滿足混凝土工程算量的計算需求。

鋼筋也是建筑工程中的主要元素，但是在BIM模型中并沒有體現該元素模型，加之鋼筋元素多存在于基礎結構、墻、梁、土柱等建筑元素中，因此應在這些元素的基礎上來構建鋼筋建筑元素建模，以此滿足鋼筋構建的工程算量計算需求。此外由于鋼筋的標準不同，在進行工程算量計算的時候還應將鋼筋的材質、長度等考慮在內。

樓梯中涉及大量的建筑元素，這些元素包括欄桿、樓梯的踏面、數量等，這些元素都是建筑成本中應考量的因素，利用BIM模型可以完成相關的參數設計，采用插件可以提取樓梯工程總量，以此獲得較為精準的樓梯工程量算量。

3 BIM模型的工程算量問題

3.1 BIM模型的工程算量協同性差

BIM模型具有通用性的特點，適合機械、建筑等多個專業的設計，很多功能的開發也是立足于通用基礎上進行的開發，這一優勢使得建筑企業內部的所有部門都能參與進來，對提高企業建設效率具有重要的意義，但是也正是由于這種通用性優勢，使在工程算量方面存在較大的問題。比如沒有混凝土模型，難以實現對混泥土模型的工程算量，需要重建模型，而模型的重建難度較大，非專業的人員難以企及，由此可見在BIM模型工程算量中存在的不是計算問題，而更多的是應用問題，這種應用問題的產生主要是BIM模型軟件功能的限制，鑒于此應不斷完善建筑元素模型的構建，并規范建模者和使用者之間的沖突，以此為工程算量提供有利條件。

3.2 缺乏有效的數據轉換能力

工程算量的計算應立足于建筑設計模型，通過建筑設計模型能來實現數據的轉化，完成工程算量的計算，但是在很多建筑元素的工程算量計算中，很難通過建筑設計模型進行工程量的有效轉化，而通過人工進行參數設置，不僅增加了計算難度，還無法保證計算質量，此外很多造價人員對設計圖的洞察能力較差，無法根據設計模型來進行建筑元素的工程算量，而一些建筑元素需要進行相關的模型分層才能完成，這就導致無法利用BIM模型實現相關元素的工程算量。此外采用BIM模型進行建模內部中建模模型的工程算量方法不同，所以很難實現高度的一致性，實現數據的轉化，借助于建筑設計模型直接生成算量數據，而這都導致工程算量難度增加，需要人工輔助才能得以實現相關建筑元素的工程算量。

3.3 BIM模型自身限制，導致構建方法復雜

BIM模型在建筑企業中的應用時間較短，還沒有形成廣泛的應用態勢，在這種情況下BIM模型的運用存在很多問題，這些問題的解決需要在實踐中不斷摸索，才能找到相應的解決辦法，但是我國BIM模型的應用缺乏時間的考量，所以BIM模型軟件的發展并不完善，而這對高效的完成工程算量極其不利。這種限制性主要體現在兩個方面：①BIM模型硬件配備不達標，很多建筑企業的電腦配置低，所以并不支持BIM模型的應用，有的雖然支持，但是BIM模型的應用功能受到限制，使得一些建筑元素的工程算量不能完成；②缺乏專業的BIM模型應用人才，在建筑企業中，僅僅是一些設人員在使用BIM模型，而工程算量人員很少使用，對于這個版塊的功能也并不熟悉，在這種情況下缺乏專業人員的帶入，導致使用者無法使用BIM模型進行建筑元素模型的構建，完成相應的工程算量。

3.4 沒有形成統一的設計規范

建筑工程算量是建立在設計結構之上的算量，設計結構體系的完整，有序規則的建立對提高工程算量質量具有重要的意義，但是由于BIM模型是一個通用的設計模型體系，在設計中沒有具有統一、引導意義的規則供BIM模型使用者遵循，比如模型使用者和建模者的使用目標不同，所以導致產生了應用分歧，無法借助于建筑分層來實現相應建筑元素的工程算量。對此應立足于本建筑企業來制定相應的項目管理制度，來協調好設計和工程算量之間的矛盾。但是由于工作屬性的不同，想要達成具有建設意義的管理制度還有很長的一段路要走。

4 結語

建筑施工圖設計中采用BIM模型進行設計，不僅可以提高設計效率，而且還可以保證工程算量計算的效率和精準度。但是BIM模型在我國運用時間短，缺乏相應的經驗輔助，加之一些建筑元素的工程算量需要重新建模，導致BIM模型下的工程算量產生很多問題，一方面缺乏有效的數據轉換能力以及較強的工程算量匹配性，另一方面BIM模型自身具有限制性和缺乏有效的統一規范，而這些都嚴重影響建筑元素的工程算量質量。針對于此，應不斷地優化BIM模型功能，健全建筑元素體系，以此提高工程算量的應用效率，保證工程算量計算的精準度。