AutoCAD2020三維建模功能在建筑工程造價工程量計算中的應用

李愛軍

（廣州市宏正工程造價咨詢有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

我國建筑工程造價行業目前廣泛采用的工程量計算模式是手算+算量軟件相結合的方法。對于較規則的建筑形體，工程造價人員廣泛采用廣聯達、斯維爾、魯班及品茗BIM土建計量平臺算量，對于形狀不規則的建筑體則采用手算的方法解決。但手工計算工程量費時費力，對于一些不規則的建筑體有時不得不采用近似計算的方法，對近似計算所得結果與實際相比有多少誤差并不明確。

建筑工程造價人員廣泛接觸的是AutoCAD圖紙，因此AutoCAD軟件二維功能造價人員掌握比較熟練，但三維功能使用較少，一方面是因為造價人員接觸的基本是設計院提供的二維AutoCAD圖紙，沒有機會了解其三維功能；另一方面，由于AutoCAD三維建模功能相較其二維功能來說，掌握難度較大。從實際軟件應用來看，造價人員接觸AutoCAD居多并基本具備AutoCAD軟件的二維知識，再接觸掌握三維功能不會很困難。隨著AutoCAD版本的不斷更新，其三維建模功能也在增強。

1 AutoCAD三維功能簡述

通常認為，AutoCAD的三維設計功能相較其二維設計功能及其他三維設計軟件的三維造型功能要遜色，其實是未深入研究AutoCAD的三維功能。利用AutoCAD創建的三維模型，按照其創建方式和存儲方式，可將三維模型分為以下3種類型。

1）線型模型 該模型是對三維對象的輪廓描述。線型模型沒有表面，由描述輪廓的點、線、面組成；線型模型結構簡單，但由于線型模型的每個點和每條線均為單獨繪制，因此繪制線型模型最費時，同時，線型模型沒有面積和體積特征，無法查詢面積和體積屬性，而面積和體積屬性是工程造價工程量計算需關注的要點。

2）表面模型 該模型用來描述三維對象。表面模型不僅具有邊界，而且具有表面；每個表面由多個小平面組成，對于曲面來講，這些小平面組合起來可近似構成曲面。由于表面模型具有面的特征，因此可對其進行物理計算。表面模型可提取面積屬性，面積是工程造價工程量計算工作中最關注的要素之一。

3）實體模型 實體模型不僅具有線和面的特征，而且具有實體的特征，如體積、重心和慣性矩等。實體模型包含信息最多，用戶可分析實體的質量特性，并輸出數據以用于數控銑銷或有限元法分析。在AutoCAD中，不僅可建立基本的三維實體，如長方體、圓柱體及圓錐體等，可對其進行剖切、裝配、干涉、檢查等操作，而且可對實體進行布爾運算，并構建復雜的三維實體。

2 AutoCAD三維繪圖環境

AutoCAD的三維繪圖或設計，不一定必須在三維繪圖環境中進行，相反，有時在二維繪圖環境中進行可能更方便。事實上，在三維繪圖或設計時，時常需在三維繪圖環境和二維繪圖環境之間轉換。

如果要創建一個新圖形，可采用以下2種方法進入三維繪圖環境（也稱三維建模工作空間）：①從“工作空間”中選擇“三維建模”直接進入三維繪圖環境；②執行“新建”命令“new”，在打開的“選擇樣板”對話框中，選擇文件“acadios3D.dwt”（公制圖形）或“acad3D.dwt”（英制圖形）打開，將新建一個三維環境下的圖形。

在作圖過程中，可通過改變視點（觀察方向）的方法進入三維繪圖環境。AutoCAD的二維繪圖環境可以看作是三維繪圖環境的一個特例，即從垂直于xy平面的方向（正z軸方向）觀察的結果。如果改變視點，使視線不與xy平面、xz平面、yz平面平行即可觀察到三維立體效果。

3 AutoCAD三維坐標系

AutoCAD有2個坐標系：一個為世界坐標系（WCS）的固定坐標系；另一個為用戶坐標系（UCS）的可移動坐標系。在默認情況下，這2個坐標系在新圖形中是重合的。在三維繪圖中，可隨時建立或改變UCS。UCS是一個很重要的工作，靈活地應用UCS可給繪圖帶來很大方便，對于復雜圖形尤其重要。一旦改變或建立新的UCS，UCS的xy平面將成為當前的工作平面，輸入的坐標都是在當前UCS下的，柵格顯示、柵格捕捉、正交模式和對象追蹤也都是在當前UCS下的。

4 AutoCAD2020三維建模功能在工程造價工程量計算中的應用

在建筑工程造價工程量計算領域，梁、板、柱等規則房建主體工程量三維建模BIM算量軟件如廣聯達、斯維爾已很成熟，但遇到復雜體型的建筑構件如梯形擋土墻等件軟件通常無法處理，算量人員有時不得不采用近似處理的方法。但通過AutoCAD三維建模功能后，可精準計算這些異形構件的混凝土體積、模板面積等參數，從而達到精準計價的目的。以下以不規則體體積計算為例，介紹AutoCAD2020三維建模功能在建筑工程造價工程量計算中的應用。

4.1 不規則建筑體的建立

用以下8個三維坐標點作為角點建立一個不規則六面建筑體，角點坐標如表1所示。

表1 不規則六面體角點坐標 m

將以上坐標點展點到CAD中，各點均用三維坐標展點。將不規則六面建筑體每個面用2個封閉的三維多段線表示，共計6個面12個三維多段線（見圖1）。這里用三維多段線的原因如下：①可表達線條的三維狀態；②可用其直接轉接為三維平面。當然，一個面也可用網絡曲面的方法直接表達出來，本例采用三維平面表示。

圖1 用三維多段線表示的不規則六面建筑體

利用修改→三維操作→轉換為曲面命令將各封閉的三維多段線轉換為曲面；再利用修改→曲面編輯→造型命令將三維多段線轉換成的曲面所包圍的空間轉換為三維實體，如圖2所示。

圖2 不規則六面建筑三維實體

4.2 不規則建筑體的體積查詢

不規則建筑體的CAD三維模型建立完成后，即可利用測量工具的體積查詢按鈕查詢體積，經查詢，該不規則建筑體工程量為680.95m3。同時可利用面域/質量特性的功能查詢建筑體的質心及慣性矩等參數，其中質心可在土方調配工作中得到應用。

5 AutoCAD2020三維建模功能在建筑工程造價工程量計算中的應用總結

AutoCAD2020三維建模功能在工程造價工程量計算中的應用關鍵工作是計算建筑體的各特征點三維坐標值，然后展點到CAD軟件中，再生成建筑體的各個面（平面曲面或網絡曲面），再由各曲面所包圍的空間生成建筑實體；對于一些規則長方體、圓柱體等可直接利用CAD的三維建模功能生成實體。但對于規則建筑體如長方體、圓柱體等而言，利用三維建模功能計算建筑體工程量在速度方面的優勢不明顯。

6 結語

在建筑工程造價領域，工程量的計算時間約占整個造價工作時間的70%，因此，快速準確計算工程量是造價工作的一項重要內容。利用AutoCAD2020三維建模功能計算不規則建筑體的工程量，具有速度快、精度高及不易出錯、結果形象直觀的優點；同時，三維建模計算工程量只需掌握Auto-CAD2020三維建模功能的基礎知識即可，使用便捷。