BIM在建筑工程算量中的研究及應用簡述

郭勇

【摘要】本文首先闡述了BIM的發展歷程，分析了BIM對成本計算過程的影響，并總結了BIM在國內外工程算量中的研究和應用，最后，對基于BIM的成本計算過程中的一些關鍵問題進行了分析和討論。

【關鍵字】建筑信息模型（BIM）；三維算量模型；工程造價

0 引言

對工程項目而言，預算超支現象十分普遍，有研究表明，有多達2/3的項目的竣工決算是超過預算標準的。造成預算超支的原因很多，其中造價工程師因缺乏充分的時間來精確計算工程量和了解造價信息而導致成本計算不準確，是造成成本超支的重要原因。造價工程師在進行成本計算時，要么需手工計算工程量，要么將圖紙導入工程量計算軟件中計算，但不管哪一種方式都需要耗費大量的時間和精力。有關研究表明：工程量計算的時間在整個造價計算過程占到了50%～80%。工程量計算軟件雖在一定程度上減輕了造價工程師的工作強度，但造價工程師在計算過程中同樣需要將圖紙重新輸入算量軟件中，這種工作方式常常會因人為錯誤而增加風險。

1 建筑信息模型（BIM）

近些年來，建筑信息模型（BIM）無論是作為一種新的理念還是一種新的生產工具都得到了業內的廣泛關注。很多人認為它是近幾年出現的新事物，但實際上，BIM的思想由來已久。早在1975年，被譽為“BIM之父” 的Chuck Eastman教授就提出未來將會出現可以對建筑物進行智能模擬的計算機系統，并將這種系統命名為“Building Description System”。進入上世紀80年代后，BIM的研究受到CAD的沖擊，但學術界對BIM的研究并未中斷。1986年，美國學者Robert Aish提出了“Building Modeling”的概念，這一概念與現在業內廣泛接受的BIM概念非常接近；此后不久，Building Information Modeling的概念就被提出。但當時受計算機硬件與軟件水平的限制，BIM還只能作為學術研究的對象，無法在實踐中應用。進入21世紀以后，得益于計算機軟硬件水平的迅速發展，BIM的研究和應用取得了突破性進展。全球三大建筑軟件開發商Autodesk等都推出了自己的BIM軟件產品，并在全球多個項目上進行了試用且取得了不錯的效果。

2 基于BIM工程算量理論

BIM是一個包含豐富數據、面向對象的、具有智能化和參數化特點的建筑設施的數字化表示[1]。BIM中的構件信息是可運算的信息，借助這些信息，計算機可以自動識別模型中的不同構件，并根據模型內嵌的幾何和物理信息對各種構件的數量進行統計。以墻體的計算為例，計算機可以自動識別軟件中墻體的屬性，根據模型中有關該墻體的類型和組分信息統計出該段墻體的數量，并對相同的構件進行自動歸類。因此，當需要制作墻體明細表或計算墻體數量時，計算機會自動對它進行統計。使用模型來取代圖紙，所需材料的名稱、數量和尺寸都可以在模型中直接生成。而且這些信息將始終與設計保持一致。在設計出現變更時，如窗戶尺寸縮小，該變更將自動反映到所有相關的材料明細表中，造價工程師使用的所有材料名稱、數量和尺寸也會隨之變化[2]。使用模型代替圖紙進行成本計算的優勢顯而易見：

（1）基于BIM的自動化算量方法將造價工程師從繁瑣的勞動中解放出來，為造價工程師節省更多的時間和精力用于更有價值的工作，如：詢價、評估風險等，并可以利用節約的時間編制更精確的預算。

（2）基于BIM的自動化算量方法比傳統的計算方法更加準確。工程量計算是編制工程預算的基礎，但計算過程非常繁瑣， 造價工程師容易因人為原因造成計算錯誤，影響后續計算的準確性。BIM的自動化算量功能可以使工程量計算工作擺脫人為因素影響，得到更加客觀的數據。

（3）基于BIM的自動化算量方法可以更快地計算工程量，及時地將設計方案的成本反饋給設計師，便于在設計的前期階段對成本的控制，傳統的工程量計算方式往往因耗時太多而無法及時地將設計對成本的影響反饋給設計人員。

（4）可以更好地應對設計變更。在傳統的成本核算方法下，一旦發生設計變更，造價工程師需要手動檢查設計變更，找出對成本的影響，這樣的過程不僅緩慢，而且可靠性不強。BIM軟件與成本計算軟件的集成將成本與空間數據進行了一致關聯，自動檢測哪些內容發生變更，直觀地顯示變更結果，并將結果反饋給設計人員，使他們能清楚地了解設計方案的變化對成本的影響。

3 BIM在建筑工程算量中的研究及應用

3.1 BIM在國外建筑工程算量中的研究及應用

在國外，BIM技術已經被應用到眾多領域，并取得較大的發展。Faraj等人開發了一個基于Web的項目數據共享環境，此環境基于IFC標準建立了工程項目的面向對象數據庫，幫助用戶實現建筑工程項目的設計、預算、進度等信息的網絡集成和共享。Sheryl等人將IFC標準應用于成本預算原型系統的開發，該系統以符合IFC標準的建筑設計結果作為輸入，可依據構件的幾何尺寸及相關屬性，自動套用相應的定額進行成本預算，實現成本預算過程的智能化。Aouad等人則將IFC標準應用于形成施工預算。

3.2 BIM在國內建筑工程算量中的研究及應用

在國內，BIM技術雖然發展時間不長，但也取得了一定的成果。陳建國、周興等對工程多維管理的研究現狀和發展動態進行了分析，指出了基于BIM 模型和工程計量理論的工程量生成機理，即通過選取恰當的組件屬性值作為關鍵字，使用SQL 對數據庫中對應的建筑組件表中的記錄進行查詢統計，并采用符合我國建設工程工程量清單計價規范（GB 50500-2003）的計算方法進行計算。通過讀取數據庫內的所有組件對象記錄數據，可生成初步的工程量表。齊聰等探討了以Revit 為平臺開發工程量計算軟件的技術可行性，同時對比當前其它平臺的工程量計算軟件的優缺點，提出了一種新的基于BIM 模型的建筑軟件開發平臺模式。張劍濤等詳細介紹IFC模型中建筑信息的描述方法與獲取過程，通過對建筑各方面的信息以統一標準格式進行描述，實現建筑生命周期內不同專業、不同階段的數據交換和軟件互操作，對后期基于BIM成本預算軟件的開發具有很好的指導意義。張建平等開發了基于IFC標準和建筑設備集成的智能物業管理系統。

4 結論

近些年，BIM技術在我國取得了突飛猛進的進步和發展，但仍然處于初步探索研究階段，與國外相比，BIM技術在我國建筑工程領域中的研究和應用均處于落后地位。而在整個造價計算過程中，工程量計算只是造價工作的起點，造價工程師在計算過程中仍然起著關鍵的作用。利用BIM進行造價計算是一個循序漸進，由淺及深的過程。試用者在應用的初期可以先從簡單的功能用起，隨著對BIM軟件的熟悉，可以慢慢擴展到其它功能。此外，應用BIM進行工程量計算要有一個合理的期望。在實現自動化之前首先做到標準化。要想充分發揮BIM的作用，就需要在對建筑構件及其屬性進行標準化的定義，并要求定義的范圍可以覆蓋包括附屬構件在內的絕大部分構件， 否則BIM軟件無法按照用戶的期望輸出結果。總之，BIM在建筑工程算量中的應用。

參考文獻

[1] 趙紅紅，李建成.信息化建筑設計——Autodesk Revit[M].北京：中國建筑工業出版社，2005：1-10.

[2] 齊聰，蘇鴻根.關于Revit平臺工程量計算軟件的若干問題的探討[J].計算機工程與設計，2008，29（14）： 3760-3762.