BIM模型工程量計算應用研究

劉熙瑤 萬 坤 劉雅靜 譚海燕

中建一局集團第一建筑有限公司 上海 201103

1 技術研究背景

隨著建筑行業BIM技術應用的不斷深入，參建各方不再拘泥于單純建模，而是將重點轉向模型信息的提取與利用，力爭實現多專業聯動、多部門協同的綜合應用。其中與商務部、物資部、工程部的聯動，輔助商務算量、物資對量、現場控量一直是重點研究方向。

BIM模型算量對比傳統工程量計量軟件算量的優勢在于：模型可搭載更多工程信息，減少工程量統計錯誤發生的可能性；模型創建準確，對于異形構件、復雜節點的處理方法更靈活，工程量統計便利；模型三維表達效果更好，可編輯性強；BIM應用軟件可掛接插件，可利用程序語言進行二次開發，應用潛力巨大[1-2]。

現已通用的BIM模型工程量計算方式主要有3種。第一種是通過數據轉換，生成商務算量模型，應用傳統方法進行工程量計算。此種方式提高了BIM模型利用率，推動了多部門協同，但數據轉換不完整，存在轉化異常、信息丟失的問題。第二種是基于BIM建模軟件進行二次開發。此方法需要投入巨大的人力、資金進行長時間的測試研究，一般項目很難具備二次開發條件。第三種為BIM建模軟件直接計算工程量，此方法避免了模型信息丟失，但國外BIM軟件并沒有內置符合我國工程量清單計價規則或各省定額要求的計算規則，故工程量不能直接用于商務套價。

3種方式的優、缺點相比較，對于工程項目來講，第3種方式的可行性、應用效果最佳。針對軟件提取工程量不能直接用于套價的問題，項目BIM管理人員可通過對商務算量的研究學習，對計算方法進行改進，可提出適用于項目的算量方法，滿足BIM模型算量適應商務工作需求。

2 工程概況

鄭州鑫苑城九號院項目規劃凈用地面積2.72萬 m2，規劃總建筑面積16.080 4萬 m2，容積率為4.49，建筑密度為44.89%，綠地率25.01%，小區住宅戶數286戶，并配套有相應5層大型商業樓及部分小型2層商業樓（圖1）。

圖1 外立面效果圖

3 BIM模型算量解決思路

作為項目精細化管理的一環，利用BIM模型提取工程凈量作為工程量底線值，用于內控管理。對商務廣聯達軟件計算工程量進行校核；輔助物資部對模板、混凝土等材料用量進行管控；工程部在施工前對現場實際用量做到心中有數。

為了便于工程量統計及工程量對比分析，提前制定BIM建模規則，創建Dynamo運算節點，大大減少為準確提量對模型處理的工作量。方法依據普通住宅項目總結歸納，一般住宅項目可通用，具有一定普遍性。

3.1 Revit建模規則

Revit作為中國建筑市場占有率比較高的BIM建模軟件，是工程項目創建BIM模型應用較多的一款軟件。除軟件本身模型創建、信息統計能力強大，其內置的開源式可視化編程插件Dynamo也可進行模型參數化、信息自動化處理，大大提高了工作效率。

利用Revit軟件計算工程量，首先需要解決的問題是模型計算規則。由于Revit有自己嚴格的構件扣減規則，導致當繪制順序不同、搭接長度不同時，所得到的工程量會有所差異。

基礎、墻、柱、梁、板混凝土工程量，根據定額工程量計算規則，創建模型時需要確定構件創建標高、構件類型等。其中墻、柱構件的標高、板構件的邊界尤為重要。構件創建應用系統自帶族，還是單獨創建族也需要根據圖紙要求、項目算量需要，經過反復修改確定。不同類型構件相接，必須考慮Revit構件扣減優先級，細部節點單獨處理。按規則建立的模型，其混凝土工程量可通過簡單設置過的明細表直接進行統計。

考慮軟件計算規則的同時，還要兼顧當地的定額工程量計算規則，確保軟件直接統計出的工程量能夠與商務工作無縫對接。以鄭州鑫苑城九號院項目為例，依據《河南省房屋建筑與裝飾工程預算定額》（HA01-31-2016），分別按相應計量規則、計算方法，提取混凝土工程量及模板用量。并基于工程量數據統計，總結歸納出適用于《河南省房屋建筑與裝飾工程預算定額》（HA01-31-2016）的Revit建模規則。工程量數據經過樣板模型手算對比，精確度滿足要求。

按照總結的建模規則創建BIM模型，基礎、柱、墻、梁、板的混凝土工程量可直接通過明細表統計。需要注意的是集水坑模型的創建方法。集水坑族可以選擇“基于樓板的公制常規模型”族樣板文件建立，載入項目后，會在屬性面板中顯示體積（圖2）。多個集水坑可進行連接，體積會自動扣減，工程量在常規模型明細表中統計，也可以將集水坑族類型修改為“結構基礎”，工程量將在結構基礎明細表中同底板、承臺工程量一起統計。

圖2 集水坑模型及工程量統計

3.2 墊層工程量計算

墊層的混凝土、防水工程量計算，無論是傳統商務算量還是BIM模型算量，都是比較復雜的一項工作（圖3）。尤其在碰到多個集水坑嵌套、底板底面高低差、筏板出邊等問題，更增加了算量難度。如梯形集水坑側壁無論手算還是軟件計算，都很難得到準確工程量。通過將Revit模型導入Sketch Up進行處理，可以快速、準確得到墊層各分層模型。將模型導回Revit生成體量，得到相應體積、總表面積屬性信息。與基礎模型合并，校核墊層是否與底板完全貼合，對問題部位可做進一步修改。

圖3 墊層模型及工程量統計

樓梯、陽臺、雨篷、臺階等根據當地相應計量規則處理，若為按水平投影面積計量的構件，在不需要現場用量時，可以不用創建模型，而用平面代替。

3.3 模板工程量計算

模板工程量按混凝土與模板的接觸面積計量。按照總結的建模規則創建BIM模型，將Revit模型提取入Dynamo，利用Dynamo進行邏輯運算（圖4）。無需創建模板實體，通過Dynamo節點、Phython Script編寫代碼，可以分別得到各類構件底模和側模板面積。目前研究成果適用于結構常規建筑，如鄭州鑫苑城九號院項目，對于斜面、異形構件的模板量計量，有待結合實際工程進一步研究。

圖4 Dynamo進行邏輯運算

3.4 應用分析

依照此方法提取工程量，無需購置其他軟件、插件，節約項目軟硬件購置成本。提高BIM模型利用率，模型信息能夠得到充分利用，且避免了模型轉換帶來的信息丟失。模型編輯按區域拆分更為便捷，通過深入挖掘軟件功能，可從模型中獲取更多有效信息，省去商務管理人員校核、掛接模型的附加工作，減輕管理人員負擔。模型提取工程量可以與商務預算工程量進行比對，查缺補漏，輔助項目進行“三算對比”（表1）。通過驗證歸納總結的Revit建模規則，也可以依據當地定額，作為普遍性標準在其他常規住宅項目中應用。

表1 鑫宛城九號院工程量對比表 單位：m3

本方法雖有其優勢，但目前仍不夠完善。此方法應用Dynamo進行邏輯運算，Dynamo對模型繪制的精細度要求較高，數值大多輸出雙精度浮點數，構件稍有位置偏差、細微連接問題，節點運行就會彈出警告或運行出錯。模型需要反復調整，對建模人員專業技術水平要求較高。軟件對計算機性能要求高，運算速度受項目體量影響較大，當體量過大時，可能出現計算崩潰，須注意及時保存。

4 結語

本方法現可以解決一般常規項目提取工程量的需求。處理特殊項目時，還需根據項目特點，因地制宜，以此方法為基礎，研究對應解決方案。今后將以本方法為切入點，嘗試應用于多個項目，不斷進行方法優化，增加輸出信息量。

此方法作為獨立算量方法，沒有形成體系，沒有平臺支撐，不能達到協同工作。日后將通過更為深入的研究，繼續提高工程量信息提取的準確性，增強方法應用的普遍性。以此為基礎，不斷探究，擴大形成體系，逐步達到協同。