基于BIM的建筑面积分摊计算方法研究

王妍

摘要：传统的建筑面积分摊计算基于二维CAD图形进行，该方法工作量大，容易出错。参数化的建筑信息模型（BIM）中参数属性与几何模型相互对应，为建筑模型的分析计算奠定了良好的基础。本文提出了基于建筑信息模型的建筑面积分摊计算方法，在Revit软件基础上进行二次开发，通过对象的检索、参数的查询和统计计算，实现了建筑面积的自动计算，减少了人工参与，提高了计算的效率和准确率。

关键词：参数化;建筑信息模型

中图分类号：TP391 文献标识码：A

在城市规划、建筑设计、施工与运营维护过程中需要进行大量的分析计算，如规划部门的规划指标审核、日照分析;房地部门的面积分摊计算;施工单位的造价分析、工程量计算等。

目前国内各相关单位和部门普遍使用计算机辅助设计软件，但是主要还是作为一种绘图工具来使用。这些传统的CAD软件往往被用来绘制一些二维图形，通过直线、折线、弧线、填充等来表达建筑元素。这些信息对于绘制建筑施工图已经足够了，但不能赋予更加复杂的信息，比如材料，造价等，这对建筑项目在整个生命周期中的信息交换有很大的限制，而且这些信息也不方便自动识别，对于面积分摊计算也很不方便。另外各设计院、设计师绘图要求和方法各不相同，造成后续的审图、三维数字城市建设等工作中必须对原有的二维图纸进行大量的规范化的处理工作，浪费大量的人力物力。

而随着建筑信息模型（Building Information Model，简称BIM）技术的应用与发展，为建筑相关信息的分析计算提供了新的方法。建筑信息模型是建筑行业信息化建设的基础之一，是以3D技术的基础之上集成建筑工程项目各种相关信息形成综合的工程数据模型。而BIM模型的参数化特性也为建筑面积分摊计算提供了良好的基础。

1基于二维CAD图纸的建筑面积分摊计算

目前绝大部分的建筑面积分摊计算还是基于二维CAD图纸进行。不论是一般性的房屋建筑面积计算，还是涉及了公共面积均摊的复杂面积计算，又或者是对建筑使用面积的分类统计等计算方面的问题都受到现有人工测量、人工识别、统计计算的误差或错误影响，降低了建筑工程项目面积计算的准确性与高效性。

建筑全生命周期管理中的各项计算分析，需要众多的信息。现有的建筑面积分摊计算基于建设单位提供的二维图纸进行，这种二维图纸为主的信息表达和流转方式造成计算分析所依托的信息基础是不严谨的，而且计算所需的各种信息难以有效提取，各项计算分析也就难以有效进行。以AutoCAD为代表的软件绘图较为方便，但这些二维CAD图纸中，建筑物的表达没有统一的规范，绘制的对象也有可能不准确。如房间的外墙可能是多义线，也有可能是线段。图中标注为4米长度的墙，其图形尺寸有可能不是4米，仅仅是绘图者标注为4米。

因此建筑面积计算中，现有的根据施工图纸、实地考查和国家测量规范对尚未施工或竣工的房屋面积进行的预先测量计算由于二维电子图纸的局限性、人工根据电子图纸测量产生的误差甚至错误、面积分摊计算过程中人工计算的复杂性、工程人员对建筑图纸理解的偏差性等，都降低了建筑面积计算相关工作的准确性、便捷性及智能性。

2参数化设计

最初CAD系统所构造的产品模型是点、线和圆等几何图素的简单堆叠，用固定的坐标值、尺寸值定义几何元素，输入的图元都有确定的位置，在修改和编辑已有图形时，只能一个个图元进行修改。它仅仅描述出设计产品的可视形状，却体现不出设计者的设计思想。

参数化，指的是对图元建立特定的关系，当这种关系的某个基本元素发生变化，其他元素也随之变化，參数化的重点是元素之间的关联性。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数，并驱动图元的形状和位置变化，从而可以大大提高模型的生成和修改的速度。

参数化设计是一种较新的建筑设计方法，它根据图元本身或图元间的参数来确定其几何形状或结构尺寸。用参数化背后的逻辑来构思设计，是一种新的思维方式和方法论。参数化设计的核心思想是把建筑设计的不同元素变成不同函数及其变量，通过改变这些函数及参数，设计者能够获得不同的建筑设计方案。

与传统CAD二维绘图不同的是，参数化建筑建模设计是面向对象、参数驱动的，参数改变，则对象也相应改变。在参数化建筑模型中，某一对象的位置或尺寸调整，还将引起所有相关元素自动调整。例如。调整某一楼层的层高，将驱动墙、梁、板、柱等相关构件的尺寸或位置变化。对于建筑面积分摊计算来说，参数化建模的一大好处是保持了模型和尺寸标注的一致性，大大减少了尺寸核对的工作量。

参数化建筑建模实现了可靠且内部一致的可计算的建筑信息整合，可以方便地协调所有图形和非图形数据，包括建筑构件、视图、材料、日程等，使得整个建筑模型都在一个和参数相互关联的综合数据库中。参数化建筑模型知道每个组件的特性和组件之间的相互作用，能够有效地保持元素之间的一致性关系，已被证明是一种有效的嵌入领域专业知识的建筑建模手段。

3建筑信息模型

“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等过程信息。”这是建筑信息模型概念的最早提出者——美国佐治亚理工学院（Georgia Tech College）建筑与计算机专业的查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士在其20世纪70年代所出版的著作和论文中对它的描述。

美国国家BIM标准对BIM的定义是：BIM是建设项目的兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源。实现BIM的前提是：在建设项目生命周期的各个阶段不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反映出各参与方的职责。BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。

从应用领域上看，国内外已经将BIM技术应用在建筑工程的全生命周期，包括设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段。在设计阶段，使用Revit等软件建立三维参数化模型，不同专业之间可以方便共享模型数据;传统的二维施工图可以从三维设计模型自动生成并始终保持一致。另外，国内外不同的软件开发商基于BIM技术，开发了不同的应用软件，利用BIM模型可视、可计算、可交换的特性对BIM模型进行分析计算与应用，例如工程量计算、日照分析、人流模拟等。在施工阶段，通过使用相应的软件，基于三维设计模型数据，可进行施工进度管理、虚拟建造等。近期，基于BIM模型的运维软件也大量涌现，可使相关管理者基于可视化模型和数据库对建筑物构件和设备运行进行高效管理。

4基于BIM的建筑面积计算方法

建筑面积计算的主要目的是对建筑物相关面积量的各种计算与统计，包括房屋面积计算、面积分摊计算、各类建筑面积统计计算等，本方法主要特点之一是基于三维模型来进行建筑面积计算，从BIM软件中提取所需建筑面积计算参数，通过一系列数据处理得到所需的建筑面积结果。相比于传统面积计算方法，基于BIM三维参数化模型的建筑面积计算，很好地避免了由于人为理解偏差、测量错误、计算误差等造成的一系列不准确的结果，从2D图纸、人工计算到三维模型、自动提取数据计算结果的转变，从根本上减小了误差、提高了效率、降低了建筑面积计算工作的复杂度并且突破了传统人工测量的局限，上升到了简便操作的智能化建筑面积计算层面。

本文提出的基于BIM的建筑面积计算方法，主要基于Revit二次开发技术实现，采用Visual Studio在C#r吾言环境下进行软件的二次开发。模型为Revit软件的rvt格式文件，通过数据提取工具在Autodesk Revit平台上，提取所需对象的属性、参数，对相应数据进行面积计算操作，得到所需的建筑面积结果。

在Revit中，建筑模型表现为不同的实体对象，如楼层、房间、门、床等。不同的对象具有不同的属性，即参数。如房间可以有名称、面积、所属单元等参数。而且面积等参数可随着设计人员对长宽等尺寸参数的修改自动更新。参数和几何模型是实时对应的，也保证了BIM模型中的尺寸标注与几何对象的尺寸是对应并正确的。基于BIM模型的建筑面积计算工具从建筑物开始，从BIM模型中查询其各个楼层，针对每个楼层，继续查询属于该层的各套单元和公用部位，对于每个单元，查询其各个房间，对于每个房间，查询计算其面积参数，对于一些特殊的房间，如地下室、阁楼、阳台等，需要根据三维模型计算分析其是否封闭以及净高，以便决定该房间面积是否计算或折半计算。在查询计算得到各房间面积后，再反向进行统计计算，依次得到各套、各楼层和整幢建筑的面积，并根据其相互关系，通过比例计算，得到分摊系数、得房率等参数后，即可方便地计算各套的建筑面积等。

根据上述方法设计的软件系统架构如图1所示，系统从BIM模型中查询房间等对象后，查询房间类型、尺寸等参数，进行面积计算后根据其类型进行分摊计算，最后进行结果显示及输出。

5计算实例

使用本系统对某七层公寓楼进行面积分摊计算，公寓楼3D效果图、楼层平面图和单套户型结构平面图分别如图2、图3和图4所示。

在BIM软件中，可以方便地对各个房间按预定义的类型进行标记。使用二次开发的软件对不同区域进行面积计算后，即可按照预标记的区域类型进行分摊计算，结果如图5所示。与传统二维图方法相比，在三维BIM软件中，对区域的类型标记直观简便，BIM模型的参数化特性也保证了尺寸参数和面积计算的正确性。

6结论

在对现有传统的建筑面积计算方法进行分析的基础上，本文提出了“基于BIM的建筑面积计算方法”，论述了其设计思路及实现方案，介绍了本方案的设计与实现方式及用户界面等。近年来，住建部等部门多次发文，推动全面提高建筑业信息化和智能化水平，房產管理部门通过BIM进行建筑面积计算，对于推动BIM在建筑全生命周期的应用有积极的意义。