BIM在建筑工程算量中的研究及應(yīng)用簡述

郭勇

【摘要】本文首先闡述了BIM的發(fā)展歷程，分析了BIM對成本計(jì)算過程的影響，并總結(jié)了BIM在國內(nèi)外工程算量中的研究和應(yīng)用，最后，對基于BIM的成本計(jì)算過程中的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析和討論。

【關(guān)鍵字】建筑信息模型（BIM）；三維算量模型；工程造價(jià)

0 引言

對工程項(xiàng)目而言，預(yù)算超支現(xiàn)象十分普遍，有研究表明，有多達(dá)2/3的項(xiàng)目的竣工決算是超過預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)的。造成預(yù)算超支的原因很多，其中造價(jià)工程師因缺乏充分的時(shí)間來精確計(jì)算工程量和了解造價(jià)信息而導(dǎo)致成本計(jì)算不準(zhǔn)確，是造成成本超支的重要原因。造價(jià)工程師在進(jìn)行成本計(jì)算時(shí)，要么需手工計(jì)算工程量，要么將圖紙導(dǎo)入工程量計(jì)算軟件中計(jì)算，但不管哪一種方式都需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。有關(guān)研究表明：工程量計(jì)算的時(shí)間在整個(gè)造價(jià)計(jì)算過程占到了50%～80%。工程量計(jì)算軟件雖在一定程度上減輕了造價(jià)工程師的工作強(qiáng)度，但造價(jià)工程師在計(jì)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(cuò)誤而增加風(fēng)險(xiǎn)。

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(chǎn)工具都得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。很多人認(rèn)為它是近幾年出現(xiàn)的新事物，但實(shí)際上，BIM的思想由來已久。早在1975年，被譽(yù)為“BIM之父” 的Chuck Eastman教授就提出未來將會出現(xiàn)可以對建筑物進(jìn)行智能模擬的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并將這種系統(tǒng)命名為“Building Description System”。進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，BIM的研究受到CAD的沖擊，但學(xué)術(shù)界對BIM的研究并未中斷。1986年，美國學(xué)者Robert Aish提出了“Building Modeling”的概念，這一概念與現(xiàn)在業(yè)內(nèi)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(dāng)時(shí)受計(jì)算機(jī)硬件與軟件水平的限制，BIM還只能作為學(xué)術(shù)研究的對象，無法在實(shí)踐中應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以后，得益于計(jì)算機(jī)軟硬件水平的迅速發(fā)展，BIM的研究和應(yīng)用取得了突破性進(jìn)展。全球三大建筑軟件開發(fā)商Autodesk等都推出了自己的BIM軟件產(chǎn)品，并在全球多個(gè)項(xiàng)目上進(jìn)行了試用且取得了不錯(cuò)的效果。

2 基于BIM工程算量理論

BIM是一個(gè)包含豐富數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮?、具有智能化和參?shù)化特點(diǎn)的建筑設(shè)施的數(shù)字化表示[1]。BIM中的構(gòu)件信息是可運(yùn)算的信息，借助這些信息，計(jì)算機(jī)可以自動識別模型中的不同構(gòu)件，并根據(jù)模型內(nèi)嵌的幾何和物理信息對各種構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。以墻體的計(jì)算為例，計(jì)算機(jī)可以自動識別軟件中墻體的屬性，根據(jù)模型中有關(guān)該墻體的類型和組分信息統(tǒng)計(jì)出該段墻體的數(shù)量，并對相同的構(gòu)件進(jìn)行自動歸類。因此，當(dāng)需要制作墻體明細(xì)表或計(jì)算墻體數(shù)量時(shí)，計(jì)算機(jī)會自動對它進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。使用模型來取代圖紙，所需材料的名稱、數(shù)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(shè)計(jì)保持一致。在設(shè)計(jì)出現(xiàn)變更時(shí)，如窗戶尺寸縮小，該變更將自動反映到所有相關(guān)的材料明細(xì)表中，造價(jià)工程師使用的所有材料名稱、數(shù)量和尺寸也會隨之變化[2]。使用模型代替圖紙進(jìn)行成本計(jì)算的優(yōu)勢顯而易見：

（1）基于BIM的自動化算量方法將造價(jià)工程師從繁瑣的勞動中解放出來，為造價(jià)工程師節(jié)省更多的時(shí)間和精力用于更有價(jià)值的工作，如：詢價(jià)、評估風(fēng)險(xiǎn)等，并可以利用節(jié)約的時(shí)間編制更精確的預(yù)算。

（2）基于BIM的自動化算量方法比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更加準(zhǔn)確。工程量計(jì)算是編制工程預(yù)算的基礎(chǔ)，但計(jì)算過程非常繁瑣， 造價(jià)工程師容易因人為原因造成計(jì)算錯(cuò)誤，影響后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。BIM的自動化算量功能可以使工程量計(jì)算工作擺脫人為因素影響，得到更加客觀的數(shù)據(jù)。

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

（4）可以更好地應(yīng)對設(shè)計(jì)變更。在傳統(tǒng)的成本核算方法下，一旦發(fā)生設(shè)計(jì)變更，造價(jià)工程師需要手動檢查設(shè)計(jì)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(qiáng)。BIM軟件與成本計(jì)算軟件的集成將成本與空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了一致關(guān)聯(lián)，自動檢測哪些內(nèi)容發(fā)生變更，直觀地顯示變更結(jié)果，并將結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)人員，使他們能清楚地了解設(shè)計(jì)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(yīng)用

3.1 BIM在國外建筑工程算量中的研究及應(yīng)用

在國外，BIM技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到眾多領(lǐng)域，并取得較大的發(fā)展。Faraj等人開發(fā)了一個(gè)基于Web的項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享環(huán)境，此環(huán)境基于IFC標(biāo)準(zhǔn)建立了工程項(xiàng)目的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，幫助用戶實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、預(yù)算、進(jìn)度等信息的網(wǎng)絡(luò)集成和共享。Sheryl等人將IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于成本預(yù)算原型系統(tǒng)的開發(fā)，該系統(tǒng)以符合IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑設(shè)計(jì)結(jié)果作為輸入，可依據(jù)構(gòu)件的幾何尺寸及相關(guān)屬性，自動套用相應(yīng)的定額進(jìn)行成本預(yù)算，實(shí)現(xiàn)成本預(yù)算過程的智能化。Aouad等人則將IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于形成施工預(yù)算。

3.2 BIM在國內(nèi)建筑工程算量中的研究及應(yīng)用

在國內(nèi)，BIM技術(shù)雖然發(fā)展時(shí)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(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)進(jìn)行了分析，指出了基于BIM 模型和工程計(jì)量理論的工程量生成機(jī)理，即通過選取恰當(dāng)?shù)慕M件屬性值作為關(guān)鍵字，使用SQL 對數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的建筑組件表中的記錄進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，并采用符合我國建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范（GB 50500-2003）的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。通過讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)的所有組件對象記錄數(shù)據(jù)，可生成初步的工程量表。齊聰?shù)忍接懥艘訰evit 為平臺開發(fā)工程量計(jì)算軟件的技術(shù)可行性，同時(shí)對比當(dāng)前其它平臺的工程量計(jì)算軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新的基于BIM 模型的建筑軟件開發(fā)平臺模式。張劍濤等詳細(xì)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(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行描述，實(shí)現(xiàn)建筑生命周期內(nèi)不同專業(yè)、不同階段的數(shù)據(jù)交換和軟件互操作，對后期基于BIM成本預(yù)算軟件的開發(fā)具有很好的指導(dǎo)意義。張建平等開發(fā)了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)和建筑設(shè)備集成的智能物業(yè)管理系統(tǒng)。

4 結(jié)論

近些年，BIM技術(shù)在我國取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步和發(fā)展，但仍然處于初步探索研究階段，與國外相比，BIM技術(shù)在我國建筑工程領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用均處于落后地位。而在整個(gè)造價(jià)計(jì)算過程中，工程量計(jì)算只是造價(jià)工作的起點(diǎn)，造價(jià)工程師在計(jì)算過程中仍然起著關(guān)鍵的作用。利用BIM進(jìn)行造價(jià)計(jì)算是一個(gè)循序漸進(jìn)，由淺及深的過程。試用者在應(yīng)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(kuò)展到其它功能。此外，應(yīng)用BIM進(jìn)行工程量計(jì)算要有一個(gè)合理的期望。在實(shí)現(xiàn)自動化之前首先做到標(biāo)準(zhǔn)化。要想充分發(fā)揮BIM的作用，就需要在對建筑構(gòu)件及其屬性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的定義，并要求定義的范圍可以覆蓋包括附屬構(gòu)件在內(nèi)的絕大部分構(gòu)件， 否則BIM軟件無法按照用戶的期望輸出結(jié)果?？傊珺IM在建筑工程算量中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙紅紅，李建成.信息化建筑設(shè)計(jì)——Autodesk Revit[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005：1-10.

[2] 齊聰，蘇鴻根.關(guān)于Revit平臺工程量計(jì)算軟件的若干問題的探討[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29（14）： 3760-3762.