BIM模型工程量计算应用研究

2020-04-09刘熙瑶刘雅静谭海燕

建筑施工 2020年12期

刘熙瑶万坤刘雅静谭海燕

中建一局集团第一建筑有限公司上海 201103

1 技术研究背景

随着建筑行业BIM技术应用的不断深入，参建各方不再拘泥于单纯建模，而是将重点转向模型信息的提取与利用，力争实现多专业联动、多部门协同的综合应用。其中与商务部、物资部、工程部的联动，辅助商务算量、物资对量、现场控量一直是重点研究方向。

BIM模型算量对比传统工程量计量软件算量的优势在于：模型可搭载更多工程信息，减少工程量统计错误发生的可能性；模型创建准确，对于异形构件、复杂节点的处理方法更灵活，工程量统计便利；模型三维表达效果更好，可编辑性强；BIM应用软件可挂接插件，可利用程序语言进行二次开发，应用潜力巨大[1-2]。

现已通用的BIM模型工程量计算方式主要有3种。第一种是通过数据转换，生成商务算量模型，应用传统方法进行工程量计算。此种方式提高了BIM模型利用率，推动了多部门协同，但数据转换不完整，存在转化异常、信息丢失的问题。第二种是基于BIM建模软件进行二次开发。此方法需要投入巨大的人力、资金进行长时间的测试研究，一般项目很难具备二次开发条件。第三种为BIM建模软件直接计算工程量，此方法避免了模型信息丢失，但国外BIM软件并没有内置符合我国工程量清单计价规则或各省定额要求的计算规则，故工程量不能直接用于商务套价。

3种方式的优、缺点相比较，对于工程项目来讲，第3种方式的可行性、应用效果最佳。针对软件提取工程量不能直接用于套价的问题，项目BIM管理人员可通过对商务算量的研究学习，对计算方法进行改进，可提出适用于项目的算量方法，满足BIM模型算量适应商务工作需求。

2 工程概况

郑州鑫苑城九号院项目规划净用地面积2.72万 m2，规划总建筑面积16.080 4万 m2，容积率为4.49，建筑密度为44.89%，绿地率25.01%，小区住宅户数286户，并配套有相应5层大型商业楼及部分小型2层商业楼（图1）。

图1 外立面效果图

3 BIM模型算量解决思路

作为项目精细化管理的一环，利用BIM模型提取工程净量作为工程量底线值，用于内控管理。对商务广联达软件计算工程量进行校核；辅助物资部对模板、混凝土等材料用量进行管控；工程部在施工前对现场实际用量做到心中有数。

为了便于工程量统计及工程量对比分析，提前制定BIM建模规则，创建Dynamo运算节点，大大减少为准确提量对模型处理的工作量。方法依据普通住宅项目总结归纳，一般住宅项目可通用，具有一定普遍性。

3.1 Revit建模规则

Revit作为中国建筑市场占有率比较高的BIM建模软件，是工程项目创建BIM模型应用较多的一款软件。除软件本身模型创建、信息统计能力强大，其内置的开源式可视化编程插件Dynamo也可进行模型参数化、信息自动化处理，大大提高了工作效率。

利用Revit软件计算工程量，首先需要解决的问题是模型计算规则。由于Revit有自己严格的构件扣减规则，导致当绘制顺序不同、搭接长度不同时，所得到的工程量会有所差异。

基础、墙、柱、梁、板混凝土工程量，根据定额工程量计算规则，创建模型时需要确定构件创建标高、构件类型等。其中墙、柱构件的标高、板构件的边界尤为重要。构件创建应用系统自带族，还是单独创建族也需要根据图纸要求、项目算量需要，经过反复修改确定。不同类型构件相接，必须考虑Revit构件扣减优先级，细部节点单独处理。按规则建立的模型，其混凝土工程量可通过简单设置过的明细表直接进行统计。

考虑软件计算规则的同时，还要兼顾当地的定额工程量计算规则，确保软件直接统计出的工程量能够与商务工作无缝对接。以郑州鑫苑城九号院项目为例，依据《河南省房屋建筑与装饰工程预算定额》（HA01-31-2016），分别按相应计量规则、计算方法，提取混凝土工程量及模板用量。并基于工程量数据统计，总结归纳出适用于《河南省房屋建筑与装饰工程预算定额》（HA01-31-2016）的Revit建模规则。工程量数据经过样板模型手算对比，精确度满足要求。

按照总结的建模规则创建BIM模型，基础、柱、墙、梁、板的混凝土工程量可直接通过明细表统计。需要注意的是集水坑模型的创建方法。集水坑族可以选择“基于楼板的公制常规模型”族样板文件建立，载入项目后，会在属性面板中显示体积（图2）。多个集水坑可进行连接，体积会自动扣减，工程量在常规模型明细表中统计，也可以将集水坑族类型修改为“结构基础”，工程量将在结构基础明细表中同底板、承台工程量一起统计。

图2 集水坑模型及工程量统计

3.2 垫层工程量计算

垫层的混凝土、防水工程量计算，无论是传统商务算量还是BIM模型算量，都是比较复杂的一项工作（图3）。尤其在碰到多个集水坑嵌套、底板底面高低差、筏板出边等问题，更增加了算量难度。如梯形集水坑侧壁无论手算还是软件计算，都很难得到准确工程量。通过将Revit模型导入Sketch Up进行处理，可以快速、准确得到垫层各分层模型。将模型导回Revit生成体量，得到相应体积、总表面积属性信息。与基础模型合并，校核垫层是否与底板完全贴合，对问题部位可做进一步修改。

图3 垫层模型及工程量统计

楼梯、阳台、雨篷、台阶等根据当地相应计量规则处理，若为按水平投影面积计量的构件，在不需要现场用量时，可以不用创建模型，而用平面代替。

3.3 模板工程量计算

模板工程量按混凝土与模板的接触面积计量。按照总结的建模规则创建BIM模型，将Revit模型提取入Dynamo，利用Dynamo进行逻辑运算（图4）。无需创建模板实体，通过Dynamo节点、Phython Script编写代码，可以分别得到各类构件底模和侧模板面积。目前研究成果适用于结构常规建筑，如郑州鑫苑城九号院项目，对于斜面、异形构件的模板量计量，有待结合实际工程进一步研究。

图4 Dynamo进行逻辑运算

3.4 应用分析

依照此方法提取工程量，无需购置其他软件、插件，节约项目软硬件购置成本。提高BIM模型利用率，模型信息能够得到充分利用，且避免了模型转换带来的信息丢失。模型编辑按区域拆分更为便捷，通过深入挖掘软件功能，可从模型中获取更多有效信息，省去商务管理人员校核、挂接模型的附加工作，减轻管理人员负担。模型提取工程量可以与商务预算工程量进行比对，查缺补漏，辅助项目进行“三算对比”（表1）。通过验证归纳总结的Revit建模规则，也可以依据当地定额，作为普遍性标准在其他常规住宅项目中应用。

表1 鑫宛城九号院工程量对比表单位：m3

本方法虽有其优势，但目前仍不够完善。此方法应用Dynamo进行逻辑运算，Dynamo对模型绘制的精细度要求较高，数值大多输出双精度浮点数，构件稍有位置偏差、细微连接问题，节点运行就会弹出警告或运行出错。模型需要反复调整，对建模人员专业技术水平要求较高。软件对计算机性能要求高，运算速度受项目体量影响较大，当体量过大时，可能出现计算崩溃，须注意及时保存。