施工图设计阶段BIM模型的工程算量问题研究

姜泓列

摘 要：施工图纸设计过程中，从建筑工程算量应用BIM模型角度进行分析，建立科学的评价工程算量的标准，利用对比分析、实验验证、归類分析等方式进行充分研究。以此来保障BIM模型在设计施工图纸阶段的作用，从而确保可以准确、快速、直接的反应工程算量，为以后进一步应用BIM模型设计图纸奠定基础。

关键词：施工图设计；BIM模型；工程算量；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.090

BIM实际上是项目建设中数字表达功能特性和物理特性的一种方式，存在很多的数据库资源，BIM理念主要就是包括造价人员在内的建设项目团队共享资源的模型。造价施工人员可以对BIM技术进行直接利用，以及自动获取工程算量，相比较CAD技术来说，这种技术模式下可以提升项目算量质量和效率。现阶段大部分企业已经逐渐大量应用数据接口，以此来对项目工程量进行合理计算，但是实际应用BIM模型中还需要进一步明确可靠性，因此BIM模型应用在施工图设计工程算量中还应该不断完善和健全计算方式和手段，以便于可以直接、精确的计算工程量。

1 工程算量的基本模式

工程算量评价模式的标准实际上就是具备计算构建几何对象的能力、计算效率、计算质量以及属性的能力。现代化设计项目中经常出现一些复杂、不规则的几何形体，计算能力需要在一定程度上展现几何形体计算的能力。为了可以对工程造价进行准确估算，需要对工程算量详细程度和准确性进行科学的衡量，也就所说的计算质量。设计幕墙的过程中，计算质量不但可以展现幕墙工程质量，也需要为估算价格提供可靠的参考依据。计算工程量效率的时候，需要分析变更工程的实际需求，不仅需要分析第一次计算的时间，也需要分析变更工程的时间，对上述两部分时间进行相加就是工程效率指标。附带几何目标属性能力可以在一定程度上充分展现几何信息等相关内容，同时也能够为工程造价提供合理科学的信息，如定义项目工程进度的时候合理应用阶段化属性，后期改变工程项目的时候，工程造价人员可以依据上述信息来调整工程量，以便于能够及时确定工程算量指标[1]。

2 工程算量模式特点

现阶段，国内大部分工程都是利用CAD平台来实现工程算量的。但是实际操作中不论是三维CAD还是二维CAD技术来计算工程算量都需重新建立模型。上述软件虽然都能够计算CAD文件和增加计算项目的效率，但是实际操作的时候因为出现很多过于严格的要求，因此还需要人工方式来调整项目工程，以便于满足计量实际标准。同时算量文件和设计文件之间没有关联性，需要人工方式调整和录入所有工程变更项目，以此会降低工程算量效率和质量。此外，从现阶段国内项目工程中应用CAD平台软件的实际情况来说，上述软件不能有效的计算复杂、不规则的几何形体，甚至只能利用近似的方式来计算工程体积。BIM模型相比较CAD算量软件来说具备一定优势。BIM模型应用在工程算量中，首先需要构建3D关联数据库，以便于能够快速、准确的计算工程量，从而达到有效提高算量效率和精度的目的。BIM模型应用在工程算量中需要满足面向对象参数化建模的需求，依据参数化的实际特点来筛选表单域中的工程信息，然后利用BIM模型软件中统计表单的功能来对工程量进行统计。BIM模型应用在工程算量中，完成计划的时候就可以完成算量，修改设计的时候也会修改算量，实现即时算量的目标。随着科学技术的发展，项目信息数量在逐渐增加，极大程度上改变设计最初的需求，同时也会改变工程项目，应用这种模式以后可以有效降低响应项目变更算量的时间，有效提升算量工作的整体效率[2]。

3 BIM模型处理施工图纸设计阶段的工程算量

实际建设工程的时候不能利用归纳的方式来分析建筑结构，因为建筑具备多样化的结构形式，以此本文合理应用归纳类比的方式来对项目进行验证，也就是典型事例计算方式测试造价项目，以此来推导出计算效果。正式测试以前需要对应造价分类与BIM分类的关系，主要就是由于国内施工图设计的工程造价划分和BIM理念造价划分存在一定差异，后者主要就是对项目和工种进行划分，前者主要就是对功能性进行划分。

3.1 土石方工程

土石方施工的过程中通过BIM模型可以直接测量工程量。利用BIM模型中建筑首层面积来合理计算平整场地工程量。依据建筑层高、占地面积、回填土结构体积、挖土方量来对工程量进行计算。在表单属性中相关造价人员依据相关公式来获得工程算量。如计算建筑中条形结构挖土方量的时候应用BIM模型，存在1.15m的挖土深度。依据国家相关标准，表单属性中设置BIM模型的计算公式以及项目参数，以此来直接统计挖土方量。

3.2 基础

BIM模型自身具备的表单功能，可以在一定程度上对基础工程量进行自动统计，此外也能够利用属性窗口来获得基础工程量。大部分基础结构都是依据一定基础形式来建立模型的，如果设计过程中没有一些特殊模型结构，此时利用相关软件来进行变通设计，应该及时改变上述结构的类别属性，从而达到可以合理区分建筑类型以及方便统计工程量数据的目的。

3.3 混凝土构件

BIM软件模型可以设计出满足国内工程量计算标准的混凝土板、梁、墙、柱等工程量。单个混凝土构件计算过程中应用BIM模型可以直接获得表单中工程量。但是如果算量处理混凝土墙和板的过程中，应该及时除去预留孔洞体积。操作中若交接梁、板、柱，此时需要满足国内计量规范规定的标准，实际操作中扣除上述三者的基本顺序为，交接处工程量中计算柱工程量是最优先的，其次为计算梁的量，最后才是板工程量。连接命令修改中应用BIM软件，此时需要依据修正构件的位置、类型，在保障连接基本顺序的基础上切实做好扣除重复工程的相关工作，并且要科学的保留主要构件工程量，修正统计参数以便于可以满足扣除不必要项目的数据信息，防止出现降低或者虚增工程量的现象[3]。

3.4 混凝土模板

混凝土模板实际上是重要的非实体工程计量项目。在混凝土模板设置中目前还没有BIM专用模型，一般情况下都是依据普通建模工具来建立模型，但是上述过程中会大量消耗时间，因此不适合使用这种方式处理混凝土模板工程，此时应该选择合理的措施来建立高效的模板，利用BIM软件插件可以有效解决上述问题，以便于保障能够自动获取软件内部模板工程量，获得和软件内部一样的算量效果。

3.5 钢筋

BIM模型适合应用在混凝土梁、柱、墙、结构的钢筋建模中，此时可以建立新的族或者钢筋系统族来对钢筋类型进行选择。依据钢筋量度差值的精确长度来对钢筋质量的长度进行计算。

3.6 楼梯

利用BIM模型可以对楼梯实际踏面数量、踏步深度以及深度进行计算，此外也能够获得混凝土楼梯体积。从楼梯栏杆算量角度来说，编辑栏杆族的时候需要切实满足设计图示尺寸需求，然后利用表单对出栏杆长度进行统计。经过实践分析可以发现，获取楼梯工程量的时候应用BIM部增强性插件可以得到更加满足实际需求的信息和数据。

3.7 墙体

计算墙体体积和面积的时候应用BIM模型可以保障计算的准确性。墙体计算中包括多样化的建模方式。第一，在墙体中直接设置楼层结构或者建筑的标高，好似在墙体中嵌入结构构架，以便于可以有效提升建模的速度。第二，在已经知道墙体结构尺寸和位置的基础上，依据墙体建设实际情况来构建软件模型，对齐连接结构构件和墙体的边线，实际操作过程中这种方式不能满足设计基本顺序需求，会提高误差概率和降低建模效率。第二种方式目前已经很少的使用在建模中，第一种方式需要经过科学的设置才能够对墙体工程量进行准确计算，实际操作中利用连接命令来扣除墙体施工中构件工程量。过梁嵌入箱体的时候可以利用共享嵌入族的措施来在门、窗族上方绑定过梁，然后在墙体内部合理设置已经载入的门、窗族，此时会自动扣除墙体中过梁体积，并且能够单独计算过梁体积。实际施工的过程中如果墙体发生变化，此时可以通过阶段参数来获得墙体工程变更的工程量，以便于能够方便管理设计阶段的施工造价。在不同阶段设置BIM模型，如果墙体施工中需要删除某阶段，此时应该在属性窗口中选择墙体需要拆除的阶段，例如第三阶段，因为这种模型具备阶段化属性和表单功能，可以在表单中自动选择阶段3.此时可以不包含删除的统计墙体体积[4]。

3.8 门窗工程

BIM模型应用在施工图设计阶段可以及时获得门窗工程量以及相关附带信息，主要有门窗位置、门窗墙体厚度。门窗数量、板框材面积、尺寸规格、估价信息、造价管理信息等。同时也能够对门窗五件配件数量进行自动统计。BIM模型处理门上执手的过程中，可以依据上述模型软件构件为门执手和门的族文件，然后利用共享嵌入族的技术来把门执手加载到门族中，此时门执手能够通过单独调取族的方式进行應用，模型软件中表单统计功能。

3.9 幕墙

不管是计算曲面幕墙还是计算普通幕墙的时候，BIM模型应用在工程量计算中都能够获得相对准确的精度，同时也可以对出幕墙嵌板以及框材的实际数量进行自动统计。建设BIM模型的过程中，利用结合概念体量、自适应族的方式或者预置幕墙系统族等技术来随意构建幕墙。基于概念体量建模的基础上，创建任何形式的幕墙结构的过程中需要适当满足不同单元板块族文件构建中合理应用幕墙单元类型自适应族的条件，保障所有单元板块都能够符合内部自动驱动参数尺寸变化需求，BIM模型软件可以自动统计单元板块数值变化，并且能够自动调节大小和形状。此外也需要结合幕墙系统族和体量来构建符合情况的矿材和幕墙嵌板。完成模型建立以后，使用软件中自带的表单统计功能来计算工程量。

3.10 装饰工程

BIM模型应用在装饰工程中也可以自动计算项目工程量。BIM模型应用过程中存在很多种材料设置和结构面装饰的方法，主要有涂刷方式、单独设置装饰面构造层的方式、直接在墙体或者楼板核心结构体系中装饰构造层的方式，第一种和第三种方式不能准确计算工程量，例如构造层设置在楼板核心层上的时候，出现相同的结构楼板面积和构造层面积，计算工程量的时候不能除去墙体占据楼板上的面积。为了能够具备满足实际需求的装饰工程量，可以在面模板族中建立单独的饰面层，以此能够合理解决建筑不能满足柱和梁盖面层需求的相关问题，此外，利用材料表单可以直接获得更加准确的计算工程量。从室内装饰工程量角度进行分析，需要配合使用房间布置插件和表单关键词，以便于能够准确、迅速、高效的计算装饰工程量。Excel表格中导入计算工程量的的结果，为工程造价人员以后使用工程量计算结果提供参考和依据[5]。

综合对比分析上述工程项目中应用BIM技术的实际情况，在BIM模型在施工图纸设计阶段具备独特的优势，第一，比较强计算能力。BIM模型为施工测量提供更加可靠的计算信息，以便于能够优化复杂项目，保障能够快速的计算任意几何形式的项目。第二，比较高计算效率。优化设计BIM模型以后，造价人员能够对工程量进行直接计算，实现同步算量和设计的目标，同时也可以自动统计和分析工程变更部分的工程量。第三，比较好计算质量。施工图纸设计中应用BIM模型，可以提高计算精度，方便统计和估算工程造价。施工图纸设计工程算量过程中，虽然BIM模型具备以上优势，但是实际计算的时候也会存在不同意算量规则、构建方法和需求等相关问题，以此需要未来更加注重研究BIM模型，改变现有规则，以便于能够满足不同灵活性需求[6]。

4 结束语

综上，BIM模型应用中施工图纸设计阶段工程算量中，能够直接、准确、快速、高效的计算工程量，同时也不需要额外的软件。随着科学技术的进步和发展，大量推广和应用BIM技术，对于工程造价来说这种技术具备很大作用和意义。工程造价相关人员也需要充分了解和掌握BIM技术，为了能够在施工图纸设计中更好的应用BIM技术，造价人员需要参与到设计建模工作中。除此之外，BIM技术应用在工程算量中，不但能够满足已有工程的实际需求，也能够为计算项目工程量提供独特的优势，以便于能够对既有计算方式进行改变和更新，保障能够更加顺利的进行施工图纸的设计和应用。

参考文献：

[1]董爱平.基于Revit的结构平法施工图运用研究[C].第三届BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用国际技术交流会论文集，2014：499-505.

[2]阳舒华.BIM在结构施工图设计阶段的应用及案例分析[C].第二届BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用国际技术交流会论文集，2012：46-54.

[3]何永祥，潘志广，黄世超等.BIM技术在施工图绘制中的应用研究[C].第二届BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用国际技术交流会论文集，2012：106-113.

[4]王勇，张建平，李久林等.基于IFC的建筑结构施工图设计信息模型描述[C].第三届BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用国际技术交流会论文集，2014：204-213.

[5]张春影，高平，汪茵等.施工图设计阶段BIM模型的工程算量问题研究[J].建筑经济，2015，36（08）：52-56.

[6]马磊，严蒙，张守磊等.基于BIM的梭型变截面斜柱石材安装技术[C].中国建筑学会建筑施工分会、中国工程机械工业协会施工机械化分会2014年会论文集，2014：33-35，50.