基于BIM模型的大型立式泵站工程量統計方法研究

朱正龍，王 曉

(江西贛禹工程建設有限公司，江西 南昌 330000)

大型泵站的建設涉及到的項目眾多且繁雜，建設所需要的材料用量難以計算，常出現材料準備不足，耽誤工期，或者準備材料過多，導致資源浪費，造成工程成本增加。為更好地對工程成本進行管控，精準計算整個工程的工程量是必要的。

關于工程量計算在很多文獻都進行了研究，針對不同工程提出了不同的計算方法。例如，李建國等針對農村供水管網修建工程，研究其修建過程所需要的工程量，很大程度上解決了供水管網修建成本，為農村供水提供了方便[2]。彭可竹等針對電網工程造價過高的問題，為了實現管控，利用參數化技術構建電網工程參數化計量經濟模型，通過該模型對電網工程量進行自動計算[3]。李寄等人以中緬油氣長輸管道為例，針對初步設計階段與實際工程量消耗存在偏差的問題，尋找出了導致誤差產生的管道沿線的坡度和長度系數，最后以此為根據，優化計算公式，提高工程量統計準確性[4]。

本文基于前人研究經驗，結合大型立式泵站工程，提出一種基于BIM模型的大型立式泵站工程量統計方法。在本研究中主要以BIM技術為依托，建立大型立式泵站工程三維幾何模型作為載體，結合構件信息，參考計算規則和公式，通過統計得出大型立式泵站工程量。本研究主要分為兩部分，前一部分建立大型立式泵站工程BIM模型，后一比分利用統計公式自動計算工程量。本文以一個具體工程作為實例，驗證所研究方法的有效性，證明算法的統計準確度。通過本研究以期為工程造價提供可靠的依據，提高工程管理質量。

1 基于BIM的大型立式泵站工程量統計

大型立式泵站工程涉及的工程項目多，建筑結構復雜，工程量計算時經常出現造價預算超標或者不足的情況[5]。為了更好地實現對大型立式泵站工程造價的管控，進行工程量準確統計具有重要的現實意義。本文結合BIM技術，研究大型立式泵站工程量統計方法。該研究分為兩部分：BIM模型建立和工程量自動統計。

1.1 大型立式泵站BIM模型構建

為了準確地準備大型立式泵站建站所需要的材料，防止出現用料浪費或者不足的問題，本文利用BIM技術建立大型立式泵站模型，通過該模型，自動標注各個組成構件的屬性和數量，后期在統計公式的運算下，得出泵站工程量[6]。

BIM技術依托各種軟件來實現，因此選擇一種合適的軟件至關重要。BIM技術常見的一些軟件見表1。

基于表1，選擇Revit系列軟件當中Revit MEP軟件進行建模。基于Revit MEP軟件的大型立式泵站建模流程如圖1所示。

表1 BIM相關軟件

圖1 基于Revit MEP軟件的大型立式泵站建模流程

在上述Revit MEP軟件建模流程中，族構件的創建是關鍵，具體過程如下：

步驟①：拆解模型。按照大型立式泵站建造結構，將其劃分成不同的組成部件，并標注這些部件之間的連接關系。

步驟②：設置每個構建的尺寸精度、屬性。

步驟③：繪制各個構建的平面圖以及剖面圖。

步驟④：設置模型的圖面各種參數，包括幾何尺寸信息、材質信息以及注釋信息，甚至自定義信息等。

步驟⑤：基于上述步驟生成族文件。

步驟⑥：基于平面圖、剖面圖建立三維虛擬模型。

步驟⑦：將族文件與三維虛擬模型進行模型映射，即根據建筑構件細化分類和屬性取值范圍，對模型中的構件對象的屬性信息進行分類、識別、提取，最終確定同類構件的所屬分類和其應具備的清單信息，具體過程如圖2所示[9]。

圖2 模型映射基本流程

步驟⑧：模型調整與測試，即改變一些模型中的參數來檢驗模型是否隨之發生變化，以判斷所建立模型的靈活性和適應性[10]。

1.2 大型立式泵站工程量計算

基于建立好的大型立式泵站三維模型，結合構件信息，參考計算規則和公式，通過統計得出大型立式泵站工程量[11]。基于此，本文工程量計算分為兩部分：計算順序和工程量統計公式。下面針對這兩個方面進行具體分析。

1.2.1工程量計算順序

為了保證工程量計算結果的全面性、完整性以及準確性。在統計過程中需要按照一定的規則、順序來進行[12]。根據本文所研究對象——大型立式泵站，選擇定額計算順序進行計算。

基于定額的工程量計算順序過程如下：

步驟①：對工程進行分項；

步驟②：按各地定額對分項編制序號；

步驟③：從第一項開始，對照大型立式泵站工程的圖紙，羅列所有定額項目；

步驟④：判斷所列定額項目是否在施工圖中找到。若找到，將其列為待計算集合當中；否則，跳過這個項目，繼續下一個項目，直至所有序號項目都遍歷完成。

步驟⑤：參照工程量計算公式計算集合中所有項目的工程量[13]。

1.2.2工程量計算公式

根據大型立式泵站工程施工的不同部分，工程量計算公式如下：

(1)施工前的計算公式

①平整場地計算公式

S1=(A+4)·(B+4)

(1)

式中，S1—平整大型立式泵站建設場地所需要的工程量，m2；A—大型立式泵站長度，m；B—大型立式泵站寬度，m。

②基礎土方開挖計算公式

(2)

式中，S2—大型立式泵站建設所挖基坑體積，m3；A—所挖基坑上部分長度，m；B代表所挖基坑上部分寬度，m；a代表所挖基坑下部分長度，m；b代表所挖基坑下部分寬度，m[14]；H—基坑高度，m。

(2)運輸工程量計算公式

S3=H1-H2

(3)

式中，S3—大型立式泵站工程建設運送工程量，m3；H1—挖土總體積，m3；H2—回填土總體積，m3。

(3)施工過程工程量計算公式

①鋼筋工程量計算公式

S4=C·G

(4)

式中，S4—鋼筋工程量，kg；C—鋼筋下料長度，m；G—相應鋼筋每米重量，kg/m。

②混凝土基礎工程量計算公式

S5=D·E

(5)

式中，S5—混凝土基礎工程量，m3；D代表混凝土構件基礎中心線的長度，m；E代表截面積，m2。

③金屬結構工程量計算

S6=M·l·R

(6)

式中，S6—金屬結構工程量，kg；M—鋼材面積，m2；l—鋼材厚度，m；R代表單位理論重量，kg/m3。

④木結構工程量計算公式

S7=N·L

(7)

式中，S7—木結構工程量，m3；N—木結構面積，m2；L—單位面積木結構重量，kg/m2[15]。

⑤地面工程量計算公式

S8=T·K

(8)

式中，S8—地面工程量，m2；T—水平投影面積，m2；K—坡度系數。

根據施工圖紙上的設計尺寸及有關數據代入到上述計算公式中，即可實現工程量統計。

2 算例分析

為驗證基于BIM模型的大型立式泵站工程量統計方法的應用效果，以已經建好的某個大型立式泵站工程為例，與實際結果進行對比，判斷工程量統計結果是否準確。

2.1 工程概況

某個大型立式泵站工程總投資3600萬元，預計設計總加壓供水能力5萬m3/天，應急制水能力1.6萬m3/天。該工程主要作用為加壓保障××開發區二、三、四區的水量和水壓，同時通過新建的高壓泵組保證半山山地開發的供水需求，將有利于開發區充分利用管網余壓，減小加壓泵揚程，降低運行成本，既滿足平時的用水需求，增加了加壓供水規模，還可最大程度地保證了原水管網事故突發情況下的供水。工程建設完成場景如圖3所示。

圖3 大型立式泵站工程

2.2 大型立式泵站建模

選擇Revit MEP 2018版本軟件建立大型立式泵站模型，該模型建立結果如圖4所示。

圖4 大型立式泵站建模結果

2.3 構件清單

根據大型立式泵站各個組成構件的相關信息，利用Revit軟件中的modeling工具建立該工程的構件清單，構建結果如圖5所示。

圖5 構件清單

2.4 工程量統計

按照工程量計算順序，利用工程量計算公式計算所研究的大型立式泵站工程量，并與實際結果進行對比，結果見表2。

表2 工程量統計結果

從表2中可以看出，利用所研究方法統計出來的某大型立式泵站各個項目工程量與實際工程量之間的量差較小，說明所研究方法的工程量統計結果較為準確，可以應用于工程工程量計算。

3 結語

綜上所述大型立式泵站建設結構復雜，對周圍環境要求較高，施工材料用量很難準確統計。基于BIM模型的大型立式泵站工程量統計方法可以實現虛擬建模，通過虛擬模型可以預先模擬施工，提前估算工程量，為實際施工用量準備提供可靠的依據。