Excel與AutoCAD在工程計量中的應用

黃大圣

（湖南德江監理有限公司 常德 415000）

1 前言

工程項目投資的控制與管理貫串于工程項目建設的各個階段，從建設項目初步設計開始到工程竣工結算，各階段投資控制均需進行工程量的計算。尤其是施工階段，從計量申報到批準支付耗時最多的是工程量計算，故傳統工程量計算方法有待改進。

隨著計算機應用的普及，各類工程計量的專業軟件被應用于部分工程量的計算，大大提高了計量工作的效率，但大部分計量專業軟件僅適用于規則形體，對于不規形體，如水利工程中的異形流道、扭曲擋土墻等復雜形體不適用。這里以施工階段工程量的計算與審核為例，介紹Excel與AutoCAD在工程計量中的應用。

2 傳統工程量計算的方法與特點

傳統手工工程量計算方法是將數據與運算符直接連接，使用的計算工具以計算器為主。使用這種方法數據代表的含意不明顯，工程量審核人員要搞清計算式中數據與圖中尺寸的對應關系，必須完全領會工程量計算式編寫人員的意圖，對于復雜結構體的計量審核，審核所花時間比重新計算更多。

3 Excel與AutoCAD計算工程量的方法與特點

采用Excel與AutoCAD計算工程量有三種方法，即單獨使用Excel與AutoCAD計算法和Excel與AutoCAD聯合計算法。現舉例說明如下。

3.1 Excel計算工程量

3.1.1 簡單結構工程量的計算

如門窗工程量的計算，按表1的格式在Excel工作表中制表并輸入門窗的尺寸，在G3單元格內輸入計算公式便得該欄的計算結果。用句柄填充單元復制G3列，計算其余門窗面積。

由表1可見，表內每一橫欄代表同一規格的門窗，橫行為乘運算，縱行為求和運算，對不同規格，同一單價的各工程量進行累加，表中各數據與圖紙中尺寸的對應關系明確，整個計算過程無需使用計算器，修正數據時計算結果便會自動修正。

表1 門窗工程量計算表

3.1.2 復雜結構工程量的計算

若復雜結構由簡單結構組成，可將復雜結構分解為簡單結構，如T型梁和矩型箱涵體積的計算，可采用表2的格式。

在結構分解時應注意，遇實體時各組合結構相加，遇空洞、孔時應在件數前取負號，這樣可使公式編寫簡單，表2中公式橫行為乘運算，縱行為加運算。盡管幾何體復雜，但只要按圖編寫名稱及部位，各尺寸與圖紙便對應關系明確，在表格設計時力求計算公式編寫一致。

表2 簡單結構組合而成的復雜結構的計算

對于復雜的漸變結構，同樣可以采用Excel計算，如水電站出水流道，其頂面和邊墩均按曲線變化，只要曲線可表示為沿軸線變化的函數（常見的頂面為圓弧、兩邊墩為橢圓弧）每一過水斷面均為同類的幾何圖形（本例為矩形）。為了使流道扣空計算準確，對此類流道扣空可采用表3的計算方法。

表3假設x為沿流道長度方向，y為流道寬度方向，因邊墩對稱，故總寬度為2f(x)，z為流道高度方向，且高度和寬度均可用X的函數表示，在此△X可根據計算精度要求取的較小。

表3 符合曲線方程的漸變流道體積計算

3.1.3 鋼筋工程量的計算

用Excel計算鋼筋工程量采用表4格式非常方便。為了避免每種規格的鋼筋輸入單位長度的重量，此處直接用直徑和鋼材比重計算重量。

此外Excel應用于線性結構的工程量統計計算尤為方便，如固結灌漿、帷幕灌漿、水泥土攪拌樁、高壓噴射水泥攪拌樁、振沖樁等，對于此類工程量的計算，只需將現場簽認的班報表的數據逐根輸入后用累加法進行統計。

3.2 AutoCAD 計算工程量

3.2.1 AutoCAD 計算圖形面積

AutoCAD封閉圖形可以查詢面積，立體圖形可以查詢體積，現代設計均采用AutoCAD制圖，故用AutoCAD進行工程量計算更簡單更直觀。圖1是某廠房上部框架柱的工程量計算，從圖1可以看出，若采用傳統方法，組成工程量的幾何圖形有矩形、梯形、三角形，且矩形的斷面大小各不一樣，故傳統方法計算式較長，數據與圖形的對應關系很不直觀，如采用AutoCAD計算，只需用AutoCAD畫出圖形（或直接用設計圖的電子版），然后用“BO”命令創建多段線或面域，用“LIST”命令選擇該圖形（也可從菜單進入或點擊相應工具按鈕完成上述操作），便可顯示圖1的面積，該面積乘以厚度便得到了該圖紙的體積。

表4 鋼筋工程量的計算

AutoCAD面積計算法已廣泛用于土方的斷面計算，替代了傳統的手工坐標格累加法，全站儀、GPS與成圖軟件的有機結合，提高了測量精度，大大減少了土方工程量的計算工作。

為了讓不會使用AutoCAD的審核人員審核紙質文檔中的工程量，圖中尺寸的標注必須齊全。

3.2.2 AutoCAD 計算圖形體積

水利工程異形斷面應用很廣，如各類水工建筑物的進出水口、建筑物與設備（水泵、水輪機）相連的過渡段均采用漸變結構。對于復雜形體的體積計算，傳統方法為平均斷面法，因手工計算量大，計算人員取用的斷面少，如扭曲八字的計算，手工計算時大部分僅取首末2個斷面，有時這種計算帶來的誤差很大。

對于簡單的幾何體如長方體、圓柱體、球體、圓環體、棱錐體、楔體，AutoCAD可以直接創建三維圖形，且這些幾何體均可以采用計算器手工精確計算。

AutoCAD創建立體，除簡單圖形可直接創建外，對其他較為復雜的實體，主要通過拉伸、旋轉、掃掠、放樣等方法創建不同的單一實體，然后通過實體編緝（交、并、差等）得到各種不同的復雜實體，其中放樣創建實體適合水利工程大多數異形斷面（創建實體的具體方法請參見AutoCAD制圖的相關書籍）。

實體創建后，用MASSPROP[查詢工具欄的“面域/質量特性（M）”]命令可查詢實體體積。

在電子文檔中直接計算實體工程量比較直觀，但將創建的立體打印成紙質文檔時，不很直觀，且對不會使用AutoCAD的計量人員無法審核。故對一些可采用平面圖形計算的工程量盡量采用平面圖形計算。

3.3 AutoCAD與Excel聯合使用計算工程量

從上面的實例得知，AutoCAD、Excel都可用于工程量計算，但AutoCAD斷面法用于單一幾何形體的面積計算最為直觀，且能與竣工圖保持一致，利用數字化竣工圖作計量圖形，可減少計量計算式的編寫或在Excel中再次輸入計量數據。

因AutoCAD計算立體圖形打印的紙質文檔不直觀，除復雜的異形斷面外，在大多數情況下用AutoCAD計算單一幾何體的平面面積，對于體積、質量的計算和工程量的分類累加求和采用Excel表格計算更為方便。

表5是筆者在工程監理過程中使用并通過多次修改后得到的通用計量表格，現對表5的使用方法介紹如下。

表5 ××年××期工程中間（分類分項工程）計量表（承包[ ] 期中（類項）計 號）

圖1 廠房框架

本表即可作為期中支付的中間計量表，也可作為合同完工結算計量表，因中間計量時各實體的計量線不是以結構輪廓線來計算，而是以本期進度線為計量分界線，故在某些情況下不能采用各期中間計量的累加作為分項工程的完工結算量，該工程量應在該分項工程完成且對應的單元工程全部驗收合格，以測量的建基面、設計圖、合同和計價規范為依據計算所得的工程量。《水利水電工程施工合同和招標文件示范文本》（GF—2000—0208）33.3條約定“監理人有權通過對以往歷次已簽證的月進度付款證書的匯總和復核中發現的錯、漏或重復進行修正或更改；承包人亦有權提出此類修正或更改”由此可見中間計量支付屬臨時支付。故按進度線分割后計算工程量的中間計量不作為完工結算資料歸檔。而在某一分部（分類）分項工程完成后，如及時的對該分項工程進行計量，可提高計量效率，減少計量分歧，對工期長的跨年度工程尤為重要，根據這一原則，該計量表以2類名稱和2類文號加以區分，第一類為“××年××期工程中間計量表”，其編號為“（承包[] 期中計 號）”；第二類為“分類分項工程計量表”，其編號為“（承包[] 類項計 號）”。只有分部（分類）分項工程計量文件才能作為組成完工結算的計量文件。

表5中A列為“項目編碼”，當屬招標工程量清單內項目時，按招標文件工程量清單編碼，對于招標清單外項目，根據增加項目主要特征按工程量清單計價規范（水利工程按GB 50501—2007，建筑、裝飾裝修、安裝、市政、園林綠化工程按GB 50500—2008）結合合同增加項目編碼。

圖2 箱函橫斷面

表5中B列為“項目名稱”，指與項目編碼對應的名稱，有時同一編碼對應的項目名稱包括若干部位或分解為不同的幾何體進行計算，分解出的這些項目稱為子項目，在項目名稱編寫時應引入這些部位或幾何體的特征名。在工程量計算時，對于由多個子項目組成的分項工程，需對工程量列所含子項求和。

表5中C列為“設計/計量圖號”，該欄斜線上注明計量實體的設計圖號，斜線下為用于計算工程量的圖號，如受紙張大小和列寬限制，該欄可只注計量圖號，而將設計圖號注寫在計量圖中（該格式為推薦注寫格式）。

表5中D列“樁號/高程”是廣義的樁號或高程，如計算大壩（堤防）壩（堤）身工程量時為樁號，計算閘墩、柱等水平投影面體積時輸入高程，計算梁的體積時為軸線，為了讓該欄的數據參與運算，輸入的數據要求為數值型，如樁號1+500在單元格中輸入1500。

表5根據現行項目計量的實際操作程序除設置了監理審核欄外，還為業主設置了工程量簽認欄，監理審核人和業主審核人能對每一分項工程（包括列入該表計算的子項目）的工程量進行審核修改，且這些修改只能填寫在自己的欄內。

表5中E列“斷面積”的法線方向與樁號/高程的遞增方向一致，該斷面可能是縱斷面，也可能是橫斷面、水平面及其他能簡化計算的斷面，該列數值來源于AutoCAD計算結果，在操作時將AutoCAD中查詢的結果復制粘貼在該單元格內。對于有厚度（長度）以體積或質量表示的工程量由Excel連乘得到，申報單位計算結果放入K列，監理單位、業主單位審核量分別放入L、M列對應單元格內。對于由AutoCAD直接計算實體體積（或質量）的實體，其計算結果直接放入相關單位的工程量對應列。

表5中F列“距離/長度/高度”與D列對應，也是廣義的，有時可能是厚度、寬度。一般情況下可通過D列計算，但當D列為軸線號或其他情況時，應根據圖紙直接輸入。

表5中G列對于梁板柱等均一斷面時可以不設置該列，對于漸變或與基礎面有關的實體需設置該列。

表5中H列為備用列，可以引入系數及其他數據，對于不需要該列的可以刪除。

表5中N、O列是質量控制的一項措施，中間計量時只有驗收合格的單元（檢驗批）工程才能計量支付，對于分項工程只有當該分項工程所包含的單元（水利工程質量評定項目劃分中無分項工程）或分項（按其他行業標準驗評的項目）工程驗收合格時才能計量。

因表5尺寸特征中各列的名稱為廣義名稱，在使用該表時應根據計算實體的幾何特征，調整名稱或表格結構，如上述鋼筋計量表其結構完全不同，使計量文件更直觀。

4 結語

Excel和AutoCAD是工程技術人員必會的計算機應用模塊，現代工程施工圖紙幾乎全部使用AutoCAD制圖，這已為采用Excel和AutoCAD計量省出了大量制圖的基礎工作，Excel和AutoCAD計量圖表反應的是數據特征，審核極為直觀，采用AutoCAD圖形和電子表格自動計算，其計算精度高、計算結果唯一，計量分歧易得到解決，采用計量圖作工程竣工圖，可保證計量文件與工程實體的一致性。筆者根據這些年來的使用經驗推薦出了表5的計量通用格式。