施工圖設計階段BIM模型的工程算量問題研究

姜泓列

摘 要：施工圖紙設計過程中，從建筑工程算量應用BIM模型角度進行分析，建立科學的評價工程算量的標準，利用對比分析、實驗驗證、歸類分析等方式進行充分研究。以此來保障BIM模型在設計施工圖紙階段的作用，從而確保可以準確、快速、直接的反應工程算量，為以后進一步應用BIM模型設計圖紙奠定基礎。

關鍵詞：施工圖設計；BIM模型；工程算量；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.090

BIM實際上是項目建設中數字表達功能特性和物理特性的一種方式，存在很多的數據庫資源，BIM理念主要就是包括造價人員在內的建設項目團隊共享資源的模型。造價施工人員可以對BIM技術進行直接利用，以及自動獲取工程算量，相比較CAD技術來說，這種技術模式下可以提升項目算量質量和效率。現階段大部分企業已經逐漸大量應用數據接口，以此來對項目工程量進行合理計算，但是實際應用BIM模型中還需要進一步明確可靠性，因此BIM模型應用在施工圖設計工程算量中還應該不斷完善和健全計算方式和手段，以便于可以直接、精確的計算工程量。

1 工程算量的基本模式

工程算量評價模式的標準實際上就是具備計算構建幾何對象的能力、計算效率、計算質量以及屬性的能力。現代化設計項目中經常出現一些復雜、不規則的幾何形體，計算能力需要在一定程度上展現幾何形體計算的能力。為了可以對工程造價進行準確估算，需要對工程算量詳細程度和準確性進行科學的衡量，也就所說的計算質量。設計幕墻的過程中，計算質量不但可以展現幕墻工程質量，也需要為估算價格提供可靠的參考依據。計算工程量效率的時候，需要分析變更工程的實際需求，不僅需要分析第一次計算的時間，也需要分析變更工程的時間，對上述兩部分時間進行相加就是工程效率指標。附帶幾何目標屬性能力可以在一定程度上充分展現幾何信息等相關內容，同時也能夠為工程造價提供合理科學的信息，如定義項目工程進度的時候合理應用階段化屬性，后期改變工程項目的時候，工程造價人員可以依據上述信息來調整工程量，以便于能夠及時確定工程算量指標[1]。

2 工程算量模式特點

現階段，國內大部分工程都是利用CAD平臺來實現工程算量的。但是實際操作中不論是三維CAD還是二維CAD技術來計算工程算量都需重新建立模型。上述軟件雖然都能夠計算CAD文件和增加計算項目的效率，但是實際操作的時候因為出現很多過于嚴格的要求，因此還需要人工方式來調整項目工程，以便于滿足計量實際標準。同時算量文件和設計文件之間沒有關聯性，需要人工方式調整和錄入所有工程變更項目，以此會降低工程算量效率和質量。此外，從現階段國內項目工程中應用CAD平臺軟件的實際情況來說，上述軟件不能有效的計算復雜、不規則的幾何形體，甚至只能利用近似的方式來計算工程體積。BIM模型相比較CAD算量軟件來說具備一定優勢。BIM模型應用在工程算量中，首先需要構建3D關聯數據庫，以便于能夠快速、準確的計算工程量，從而達到有效提高算量效率和精度的目的。BIM模型應用在工程算量中需要滿足面向對象參數化建模的需求，依據參數化的實際特點來篩選表單域中的工程信息，然后利用BIM模型軟件中統計表單的功能來對工程量進行統計。BIM模型應用在工程算量中，完成計劃的時候就可以完成算量，修改設計的時候也會修改算量，實現即時算量的目標。隨著科學技術的發展，項目信息數量在逐漸增加，極大程度上改變設計最初的需求，同時也會改變工程項目，應用這種模式以后可以有效降低響應項目變更算量的時間，有效提升算量工作的整體效率[2]。

3 BIM模型處理施工圖紙設計階段的工程算量

實際建設工程的時候不能利用歸納的方式來分析建筑結構，因為建筑具備多樣化的結構形式，以此本文合理應用歸納類比的方式來對項目進行驗證，也就是典型事例計算方式測試造價項目，以此來推導出計算效果。正式測試以前需要對應造價分類與BIM分類的關系，主要就是由于國內施工圖設計的工程造價劃分和BIM理念造價劃分存在一定差異，后者主要就是對項目和工種進行劃分，前者主要就是對功能性進行劃分。

3.1 土石方工程

土石方施工的過程中通過BIM模型可以直接測量工程量。利用BIM模型中建筑首層面積來合理計算平整場地工程量。依據建筑層高、占地面積、回填土結構體積、挖土方量來對工程量進行計算。在表單屬性中相關造價人員依據相關公式來獲得工程算量。如計算建筑中條形結構挖土方量的時候應用BIM模型，存在1.15m的挖土深度。依據國家相關標準，表單屬性中設置BIM模型的計算公式以及項目參數，以此來直接統計挖土方量。

3.2 基礎

BIM模型自身具備的表單功能，可以在一定程度上對基礎工程量進行自動統計，此外也能夠利用屬性窗口來獲得基礎工程量。大部分基礎結構都是依據一定基礎形式來建立模型的，如果設計過程中沒有一些特殊模型結構，此時利用相關軟件來進行變通設計，應該及時改變上述結構的類別屬性，從而達到可以合理區分建筑類型以及方便統計工程量數據的目的。

3.3 混凝土構件

BIM軟件模型可以設計出滿足國內工程量計算標準的混凝土板、梁、墻、柱等工程量。單個混凝土構件計算過程中應用BIM模型可以直接獲得表單中工程量。但是如果算量處理混凝土墻和板的過程中，應該及時除去預留孔洞體積。操作中若交接梁、板、柱，此時需要滿足國內計量規范規定的標準，實際操作中扣除上述三者的基本順序為，交接處工程量中計算柱工程量是最優先的，其次為計算梁的量，最后才是板工程量。連接命令修改中應用BIM軟件，此時需要依據修正構件的位置、類型，在保障連接基本順序的基礎上切實做好扣除重復工程的相關工作，并且要科學的保留主要構件工程量，修正統計參數以便于可以滿足扣除不必要項目的數據信息，防止出現降低或者虛增工程量的現象[3]。

3.4 混凝土模板

混凝土模板實際上是重要的非實體工程計量項目。在混凝土模板設置中目前還沒有BIM專用模型，一般情況下都是依據普通建模工具來建立模型，但是上述過程中會大量消耗時間，因此不適合使用這種方式處理混凝土模板工程，此時應該選擇合理的措施來建立高效的模板，利用BIM軟件插件可以有效解決上述問題，以便于保障能夠自動獲取軟件內部模板工程量，獲得和軟件內部一樣的算量效果。

3.5 鋼筋

BIM模型適合應用在混凝土梁、柱、墻、結構的鋼筋建模中，此時可以建立新的族或者鋼筋系統族來對鋼筋類型進行選擇。依據鋼筋量度差值的精確長度來對鋼筋質量的長度進行計算。

3.6 樓梯

利用BIM模型可以對樓梯實際踏面數量、踏步深度以及深度進行計算，此外也能夠獲得混凝土樓梯體積。從樓梯欄桿算量角度來說，編輯欄桿族的時候需要切實滿足設計圖示尺寸需求，然后利用表單對出欄桿長度進行統計。經過實踐分析可以發現，獲取樓梯工程量的時候應用BIM部增強性插件可以得到更加滿足實際需求的信息和數據。

3.7 墻體

計算墻體體積和面積的時候應用BIM模型可以保障計算的準確性。墻體計算中包括多樣化的建模方式。第一，在墻體中直接設置樓層結構或者建筑的標高，好似在墻體中嵌入結構構架，以便于可以有效提升建模的速度。第二，在已經知道墻體結構尺寸和位置的基礎上，依據墻體建設實際情況來構建軟件模型，對齊連接結構構件和墻體的邊線，實際操作過程中這種方式不能滿足設計基本順序需求，會提高誤差概率和降低建模效率。第二種方式目前已經很少的使用在建模中，第一種方式需要經過科學的設置才能夠對墻體工程量進行準確計算，實際操作中利用連接命令來扣除墻體施工中構件工程量。過梁嵌入箱體的時候可以利用共享嵌入族的措施來在門、窗族上方綁定過梁，然后在墻體內部合理設置已經載入的門、窗族，此時會自動扣除墻體中過梁體積，并且能夠單獨計算過梁體積。實際施工的過程中如果墻體發生變化，此時可以通過階段參數來獲得墻體工程變更的工程量，以便于能夠方便管理設計階段的施工造價。在不同階段設置BIM模型，如果墻體施工中需要刪除某階段，此時應該在屬性窗口中選擇墻體需要拆除的階段，例如第三階段，因為這種模型具備階段化屬性和表單功能，可以在表單中自動選擇階段3.此時可以不包含刪除的統計墻體體積[4]。

3.8 門窗工程

BIM模型應用在施工圖設計階段可以及時獲得門窗工程量以及相關附帶信息，主要有門窗位置、門窗墻體厚度。門窗數量、板框材面積、尺寸規格、估價信息、造價管理信息等。同時也能夠對門窗五件配件數量進行自動統計。BIM模型處理門上執手的過程中，可以依據上述模型軟件構件為門執手和門的族文件，然后利用共享嵌入族的技術來把門執手加載到門族中，此時門執手能夠通過單獨調取族的方式進行應用，模型軟件中表單統計功能。

3.9 幕墻

不管是計算曲面幕墻還是計算普通幕墻的時候，BIM模型應用在工程量計算中都能夠獲得相對準確的精度，同時也可以對出幕墻嵌板以及框材的實際數量進行自動統計。建設BIM模型的過程中，利用結合概念體量、自適應族的方式或者預置幕墻系統族等技術來隨意構建幕墻。基于概念體量建模的基礎上，創建任何形式的幕墻結構的過程中需要適當滿足不同單元板塊族文件構建中合理應用幕墻單元類型自適應族的條件，保障所有單元板塊都能夠符合內部自動驅動參數尺寸變化需求，BIM模型軟件可以自動統計單元板塊數值變化，并且能夠自動調節大小和形狀。此外也需要結合幕墻系統族和體量來構建符合情況的礦材和幕墻嵌板。完成模型建立以后，使用軟件中自帶的表單統計功能來計算工程量。

3.10 裝飾工程

BIM模型應用在裝飾工程中也可以自動計算項目工程量。BIM模型應用過程中存在很多種材料設置和結構面裝飾的方法，主要有涂刷方式、單獨設置裝飾面構造層的方式、直接在墻體或者樓板核心結構體系中裝飾構造層的方式，第一種和第三種方式不能準確計算工程量，例如構造層設置在樓板核心層上的時候，出現相同的結構樓板面積和構造層面積，計算工程量的時候不能除去墻體占據樓板上的面積。為了能夠具備滿足實際需求的裝飾工程量，可以在面模板族中建立單獨的飾面層，以此能夠合理解決建筑不能滿足柱和梁蓋面層需求的相關問題，此外，利用材料表單可以直接獲得更加準確的計算工程量。從室內裝飾工程量角度進行分析，需要配合使用房間布置插件和表單關鍵詞，以便于能夠準確、迅速、高效的計算裝飾工程量。Excel表格中導入計算工程量的的結果，為工程造價人員以后使用工程量計算結果提供參考和依據[5]。

綜合對比分析上述工程項目中應用BIM技術的實際情況，在BIM模型在施工圖紙設計階段具備獨特的優勢，第一，比較強計算能力。BIM模型為施工測量提供更加可靠的計算信息，以便于能夠優化復雜項目，保障能夠快速的計算任意幾何形式的項目。第二，比較高計算效率。優化設計BIM模型以后，造價人員能夠對工程量進行直接計算，實現同步算量和設計的目標，同時也可以自動統計和分析工程變更部分的工程量。第三，比較好計算質量。施工圖紙設計中應用BIM模型，可以提高計算精度，方便統計和估算工程造價。施工圖紙設計工程算量過程中，雖然BIM模型具備以上優勢，但是實際計算的時候也會存在不同意算量規則、構建方法和需求等相關問題，以此需要未來更加注重研究BIM模型，改變現有規則，以便于能夠滿足不同靈活性需求[6]。

4 結束語

綜上，BIM模型應用中施工圖紙設計階段工程算量中，能夠直接、準確、快速、高效的計算工程量，同時也不需要額外的軟件。隨著科學技術的進步和發展，大量推廣和應用BIM技術，對于工程造價來說這種技術具備很大作用和意義。工程造價相關人員也需要充分了解和掌握BIM技術，為了能夠在施工圖紙設計中更好的應用BIM技術，造價人員需要參與到設計建模工作中。除此之外，BIM技術應用在工程算量中，不但能夠滿足已有工程的實際需求，也能夠為計算項目工程量提供獨特的優勢，以便于能夠對既有計算方式進行改變和更新，保障能夠更加順利的進行施工圖紙的設計和應用。

參考文獻：

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[6]馬磊，嚴蒙，張守磊等.基于BIM的梭型變截面斜柱石材安裝技術[C].中國建筑學會建筑施工分會、中國工程機械工業協會施工機械化分會2014年會論文集，2014：33-35，50.