建筑信息模型的结构标准与编码体系及其造价应用研究

华国飞 吴凯波 郭晓豹

中天建设集团有限公司 浙江 杭州 310008

随着国内建筑行业以及信息化技术的迅猛发展，凭借工程人员经验进行项目管理的传统模式已难以满足项目中多专业、多方协同、全寿命周期的管理需求。尤其在大型项目建造过程中，由于存在着上下游衔接不流畅、参建各方信息对接有误等问题，常常导致现场生产资源配置不合理、工期延误、返工率较高等不良后果，而建筑信息模型（building information model，BIM）结构标准及构件的分类与编码体系正是打通项目构件信息在设计、采购、生产、建造、交付、运行维护各阶段高效传递、共享的前提与基础。目前，一些发达国家已经基于本国建筑现状建立了相对配套的、成熟的构件分类及编码标准。我国根据自身国情以及行业特点也为建筑工程信息标准化发展制定了相关推荐性标准。

GB/T 7027—2002《信息分类和编码的基本原则与方法》提出信息分类应当具有科学性、系统性、可扩延性、兼容性和综合实用性等基本原则，同时将信息分类的基本方法归结为线分类法、面分类法、混合分类法3种，为后续的建筑编码体系发展奠定了理论基础；JG/T 151—2015《建筑产品分类和编码》从专业角度出发将建筑产品分为结构类产品、建筑类产品、机电类产品和人防类产品4种类型，同时提出编码结构由大类代码、中类代码、小类代码、细类代码组成，形成了清晰的层次结构，进一步细化了构件分类；GB/T 51269—2017《建筑信息模型分类和编码标准》将建筑信息模型细分为包含按功能分建筑、按形态分建筑、专业领域等在内的15个条目，同时也采用了大、中、小和细4类编码，层次分明地涵盖了建筑信息模型的众多方面。GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》对于模型精细度划分、模型内容、属性信息表等建模标准及交付物做了细致规定。

丁少华[1]结合装配式项目应用效果，设计和构建了基于BIM的装配式建筑预制构件的分类与编码体系，胡洪龙[2]明确了既有公路BIM模型拆分原则，从实际需求出发，将构件编码结构从5层扩展到6层，陆剑骏等[3]以绍兴市城市智慧快速路项目BIM全寿命周期大数据管理平台为依托，建立了适用于城市快速路工程的BIM模型构件信息分类编码方法。但以上工程中对于BIM编码的设计中仅包含单一结构或专业，且只对模型的构件属性进行了定义编码，未对工程属性、专业属性等进行设计，编码所承载的信息量小，覆盖面不广，应用效果不明显，无法形成建筑行业通用性编码规则。

针对以上问题，本文参考相关行业内的建筑构件分类和编码标准及应用工程，以鄂州花湖机场为工程案例，系统介绍了基于BIM的模型结构及编码体系设计原理及思路，重点研究构件编码体系在造价计量中的应用效果。

1 基于BIM的模型结构及编码体系设计

1.1 工程概况

鄂州花湖机场位于湖北省鄂州市鄂城区燕矶镇附近，为4E级国际机场、航空物流国际口岸、亚洲第一座专业性货运枢纽机场。鄂州花湖机场包含建筑、结构、场道、航管、桥梁、市政排水等在内的29个专业，应用BIM技术对项目进行全寿命周期的管理，搭建BIM全寿命周期大数据管理平台，实现各参建方、各专业以及各建造阶段信息的快速传递、应用和分析，是住建部首个采用BIM技术进行计量支付的试点项目。本文案例工程为机场中体量最大的转运中心主楼项目。该项目地坪板及以下采用钢筋混凝土结构，地坪板以上为钢结构及钢筋桁架楼承板结构。

1.2 模型结构与编码体系设计

1.2.1 设计原理

以国内现行相关规范及信息化技术为基本设计原理，采用以线分类法为主，面分类法为辅的混合分类法，进行BIM模型结构及编码体系的设计。

1.2.2 设计原则

在设计原理的基础上，以构件编码唯一性，项目管理平台连通性、可扩充性与可计量性为出发点，结合BIM项目管理目标及特点，对构件分类与编码体系进行设计。

1）唯一性：每个构件编码不得与自身标段及其他标段中的同类构件重复，即模型中所有构件编码存在且唯一。

2）项目管理平台连通性：指构件所含编码及属性信息可在项目各个阶段及各参与方之间进行无障碍流通，在不同平台上流转时可实现有效继承。

3）可扩充性：在项目实施阶段，如深化设计阶段时出现原数据库中不存在的构件时，可基于原定规则进行新构件的扩库。

4）可计量性：每个应计量的构件，可以根据构件编码-计价规则清单之间的映射关系在计量平台中进行清单挂接，并反映真实的工程量；无需计量的构件，则根据其编码自动映射至空白清单项目编码。

1.2.3 设计思路

对于一个完整的BIM工程模型，为了满足设计、施工、运营等阶段的应用，其模型结构标准及编码体系应使构件编码尽可能地承载各种属性信息，其中应包含工程属性、设计属性、模型属性。工程属性即构件的项目管理属性，如该构件所处的项目、单项工程、单位工程等。设计属性应包含构件的建设阶段、专业、子专业归属等。模型属性应包含构件的具体类别信息，同一类别构件还应有各自的实例属性，以保证编码唯一性。

将该体系框架按照项目、设计及构件等属性进行结构化分解，以此实现众多专业的构件定义、识别、创建和使用。该体系作为基础性标准，还应确保各BIM实施关联方、各阶段和各项任务之间对于BIM成果（模型及其信息）能够实现信息交换共享、模型整合和应用协同。

1.2.4 模型结构标准

在上述设计原则及设计思路的基础上，将模型结构标准确定为项目管理属性、设计（施工）管理属性、构件管理属性、构件实例属性4部分（表1）。

表1 模型结构示意

1.2.5 编码体系

基于既定的模型结构标准，同时参考GB/T 51269—2017《建筑信息模型分类和编码标准》中编码大类、中类、小类和细类的层次结构，并进行进一步细分。本编码体系由项目管理属性代码组、设计管理属性代码组、构件管理属性代码组、构件实例属性代码组4个代码组构成。每个代码组内分类如下：

1）项目管理属性代码组由工程（项目）代码、单项工程代码、单位工程代码、子单位工程代码顺次组成，采用2位数字表示。

2）设计管理属性代码组由阶段代码、专业代码、子专业代码、二级子专业代码顺次组成，采用2位数字表示。

3）构件管理属性代码组由构件类别代码、构件子类别代码、构件类型代码顺次组成。构件类别代码采用2位数字表示，构件子类别代码、构件类型代码采用4位数字表示。

4）构件实例属性代码组由构件实例代码组成，采用10位数字表示。

以工程设计阶段建筑专业一个普通木门构件的编码为例，不同组代码之间用半角下划线“_”连接；同一组代码中，相邻层级代码之间用英文字符“.”隔开（图1）。

图1 模型构件编码示例

2 案例应用分析

2.1 项目应用方案

设计阶段，由设计单位、咨询单位、建设单位等各参与方，构建了包含建筑、结构、航管等29个专业在内的数以万计的构件库，制定了本项目构件分类与编码标准，并上传至信息平台供其他方参考使用。

施工阶段，由施工单位对BIM模型进行深化设计，并基于既定规则对模型所有构件进行编码刷取工作，如遇未入库构件，则对其进行扩库申请，由咨询单位审核后刷取构件编码。

在工程款支付阶段，通过信息化平台实现构件编码与清单项目编码的准确映射，重点达到计量支付的目的。

在项目竣工交付阶段及运营管理阶段，借助BIM协同平台通过预制构件编码对各个构件的相关信息进行统计，并导出清单，便于建筑构件的施工及运营维护管理。

2.2 构件编码的造价应用及效果分析

2.2.1 构件编码清单挂接思路及规则

根据GB 50500—2013《建设工程工程量清单计价规范》进行计量工作，需确定同一类项目的项目编码、项目名称、项目特征、计算规则及计量单位等参数，其中清单项目编码有且唯一，该编码直接确定清单项目的所有计算参数，前9位由规范直接确定，后3位流水码则以建设单位根据清单项目特征自行确定。因此只需实现模型构件编码至清单12位项目编码的映射，即可完成清单挂接工作。

由于既定的构件编码规则中，编码中没有承载造价设计属性，无法直接映射12位清单项目编码，故可将构件编码清单挂接工作分为两步。

1）在同一个标段中，项目管理属性是一致的，而实例属性不影响项目编码映射，故设计管理及构件管理属性编码便确定了一类构件的前9位项目编码。如图2所示，蓝色的构件编码和清单项目编码（前9位）首先确定映射关系。

图2 清单挂接示意

2）通过比对该类模型构件中设置的造价设计属性与清单项目特征，来确定项目清单后3位流水码。

2.2.2 模型编码计量要点

根据合同计量清单，同一种材料在不同的工程部位以及基于不同的功能用途，会有不同的清单单价，故采用同一族类型、同一材质建模的构件，其构件命名（构件类别、构件子类别）应根据相应的承包合同计量规则作出调整。以下列举3个示例并进行简要说明。

1）桩基计量。根据计价清单及构件编码原则，应计量的结构钢筋构件类别一般命名为“钢筋”，而桩基础采用桩长的计量方式，其中结构钢筋不予单独计量，故应对桩基础钢筋与其余结构钢筋做编码结构区分，将其构件类别改为“钢筋笼钢筋”，令其映射至空白清单项。

2）基础与混凝土柱计量。根据计价清单及构件编码原则，结合图纸会审及合同单价，对基础上部混凝土柱做编码结构区分，若柱厚不大于200 mm，则构件子类别命名为“承台（独基）上部箱形混凝土柱”，编码映射至混凝土柱计价清单项；若柱厚大于200 mm，则构件子类别命名为“承台（独基）上部矩形柱”，编码映射至承台（独基）计价清单项。

3）钢结构节点板计量。根据计价清单及构件编码原则，结合合同单价，对处于不同位置、同一材质的节点板做构件编码结构区分。若节点板位于檩条，则构件子类别命名为“檩条节点板”；若节点板位于钢梁，则命名为“钢梁节点板”。两者映射至相应的檩条和钢梁清单。

2.2.3 效果分析

通过对BIM技术、编码体系及BIM信息化管理平台的综合应用，有效实现了构件信息在全产业链中的流通和共享；通过BIM模型编码与计价清单项目编码的准确映射，打破了BIM与造价应用之间的技术壁垒，实现了千万级构件的计量支付工作，创造了不菲的社会效益和经济效益。

3 结语

本文介绍了鄂州花湖机场工程的模型结构标准设计标准及模型编码体系，以编码在工程中的造价应用为切入点分析了编码设置在计量计价时的注意事项，为后续企业与项目应用编码体系提供参考。