淺談BIM技術(shù)在建筑工程算量中的應(yīng)用

楊鐵增

（中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院有限公司，北京 100024）

對于建筑工程，工程量計算是編制工程預(yù)算的前提，也是工程造價管理的基礎(chǔ)。工程量計算具有工作量大、繁瑣、容易出錯、耗費(fèi)時間的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的工程量計算方式是根據(jù)二維圖紙計算工程量，這樣的方式容易出錯，特別是在復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處如果不能正確理解設(shè)計意圖，常常出現(xiàn)工程量計算偏差等問題。只有準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計，才能保證投標(biāo)、合同、變更、結(jié)算等造價管理工作順利進(jìn)行。所以提高效率和準(zhǔn)確性對于項目經(jīng)濟(jì)效益和降低成本至關(guān)重要。隨著數(shù)字信息技術(shù)的快速發(fā)展及不斷完善，BIM（建筑信息模型）技術(shù)的應(yīng)用對于建筑工程算量起到了深刻的變革［1］，BIM即是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)集成建設(shè)工程項目各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，又是應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化技術(shù)［2］，以建筑信息化為基礎(chǔ)的算量模式將成為發(fā)展趨勢。

1 建筑工程工程量計算現(xiàn)況分析

傳統(tǒng)的工程量計算，由設(shè)計方提供二維圖紙，造價人員根據(jù)二維圖紙手工統(tǒng)計工程量，然后套用相應(yīng)的定額，從而得到工程預(yù)算，對于特殊安裝工程比如智能化、精裝修、幕墻工程等，造價工程師只能通過手工對圖計算工程量，這種計算方式，不僅效率低下而且準(zhǔn)確性大大降低。在工程決算中，工程量的計算占70%以上，消耗了工程預(yù)算人員大量的時間和精力［3］。提高工程量計算效率成為熱門的議題，現(xiàn)階段我國工程量計算基本上采用二維圖形算量軟件或圖表結(jié)合算量，圖表結(jié)合軟件是在工程計算中采用人工輸入計算公式的方式計算工程量，它通過造價工程師對復(fù)雜構(gòu)建的理解生成相應(yīng)的公式來計算工程量，這種方式在工程量計算過程中受人為因素影響比較大，統(tǒng)計出的工程量準(zhǔn)確性也較低。圖形算法是以軸線為工程量計算定位線，對建設(shè)工程中的構(gòu)件實體輸入屬性，工程量計算通過定位的軸線而生成的平面簡圖進(jìn)行，這樣的方式使圖形工程量和定額項目較好的結(jié)合，但誤差較大?，F(xiàn)階段建筑工程造價與設(shè)計相脫節(jié)，設(shè)計師雖然已經(jīng)在設(shè)計過程中將工程量清晰的表達(dá)在圖紙中，但造價師又根據(jù)設(shè)計圖紙人工計算出工程量，使工程量計算不僅復(fù)雜而且工作量大，且容易出錯。工程量的自動提取對實現(xiàn)建筑設(shè)計與概預(yù)算一體化具有重要的意義［4］。

2 BIM模型算量的優(yōu)勢

基于BIM技術(shù)的工程量計算軟件集合了工程建設(shè)過程中的所有數(shù)據(jù)和信息，并對其進(jìn)行綜合分析和相應(yīng)處理，指導(dǎo)工程造價管理工作，與傳統(tǒng)工程量統(tǒng)計方式相比優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：

（1）BIM算量更加準(zhǔn)確

工程量計算是編制投標(biāo)報價、工程預(yù)算及成本控制的基礎(chǔ)，以往造價工程師通過手工計算或數(shù)據(jù)輸入等方式進(jìn)行工程量計算，這種方式容易受個人因素影響使工程量計算不準(zhǔn)確，基于BIM技術(shù)三維算量可以脫離人為因素影響從而得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并使業(yè)主方減少不可預(yù)計費(fèi)的投入，從而更好的控制成本。

（2）計算工程量效率高

眾所周知，在工程預(yù)算中，工程量計算占70%以上的工作量，造價工程師絕大部分時間都花費(fèi)在工程量的計算中，因為花費(fèi)時間太長，造價工程師無法及時將成果反饋各方，達(dá)不到在設(shè)計前期對建設(shè)工程成本更好管控的效果?；贐IM技術(shù)三維算量方法快速生成工程量清單，從根本上解決耗時長的問題。例如Hillwood項目，造價工程師應(yīng)用BIM算量方法節(jié)約了92%的時間，且誤差也控制在 1%的范圍內(nèi)［5］。

（3）關(guān)聯(lián)工程變更

在建設(shè)工程中工程變更是不可避免的，傳統(tǒng)的工程量計算對工程變更的應(yīng)對方式是手動檢查設(shè)計變更的部位，并對工程變更影響的部位進(jìn)行復(fù)核，其過程繁瑣、緩慢且準(zhǔn)確性差?；贐IM技術(shù)的算量軟件，造價工程師可以就工程變更對三維模型進(jìn)行修改，變更影響部位隨之自動調(diào)整，改變的數(shù)據(jù)會自動顯示在基于BIM技術(shù)的算量軟件中，并自動更新工程量清單，這種方式快捷且減少手工計算誤差，使業(yè)主方清楚了解工程變更造成的成本影響。

3 BIM模型算量的基本步驟

3.1 模型構(gòu)建

基于BIM技術(shù)三維算量的基礎(chǔ)是三維模型，模型的好壞直接影響工程量計算的準(zhǔn)確性。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計院通過協(xié)同工作方式在三維軟件上進(jìn)行相關(guān)專業(yè)的設(shè)計工作，并直接生成BIM模型，通過碰撞檢查發(fā)現(xiàn)專業(yè)之間的設(shè)計不合理或相碰撞問題及時修改模型，對于一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)構(gòu)建，方便造價師對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)有清楚的認(rèn)識，減少由于對設(shè)計意圖及工藝流程理解偏差造成的工程量統(tǒng)計偏差。

算量模型的基礎(chǔ)是設(shè)計單位提供的設(shè)計階段各專業(yè)的設(shè)計模型，但設(shè)計模型中往往缺少算量所需的必要信息，需要造價工程師在設(shè)計模型的基礎(chǔ)上添加正確數(shù)據(jù)并設(shè)置圖元參數(shù)信息，包含幾何信息和物理信息，例如土建專業(yè)構(gòu)建兩道墻體，將他們命名成2F墻體，但其中一道是結(jié)構(gòu)剪力墻，另一道是建筑填充墻，當(dāng)進(jìn)行墻體工程量統(tǒng)計時，直接按照一個類別進(jìn)行統(tǒng)計，這樣生成的工程量清單不符合我國清單和定額統(tǒng)計方法，造價工程師需要對設(shè)計方提供的設(shè)計模型修改成符合算量規(guī)范的模型，模型構(gòu)建如圖1所示。

圖1 模型構(gòu)建

3.2 BIM模型構(gòu)件分類

在工程建設(shè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)設(shè)計方提供的三維模型往往是一個整體，在工程量統(tǒng)計過程中，往往是分區(qū)域分階段進(jìn)行工程量統(tǒng)計，所以合理的三維模型分類對于工程量統(tǒng)計及工程造價管理有非常重要的作用。建筑工程中設(shè)計方提供的三維設(shè)計模型是以滿足設(shè)計方生產(chǎn)需求為根本，并沒有從工程量計算與造價方面進(jìn)行考慮與分類，造價工程師需要對設(shè)計方提供的三維模型進(jìn)行拆分及分類，將三維模型拆分成滿足工程量計算及工程造價管理的構(gòu)件，結(jié)合建筑工程特點(diǎn)，由造價工程師將設(shè)計方提供的建筑信息模型（BIM模型）按照區(qū)域、樓層、專業(yè)進(jìn)行拆分，添加工程造價信息，使工程量計算構(gòu)件與分部分項工程對應(yīng)關(guān)系。完成模型構(gòu)件與工程量計算分類的對應(yīng)關(guān)系，模型進(jìn)行分解如圖2所示。

圖2 模型分解

3.3 建立算量標(biāo)準(zhǔn)

BIM模型能夠直接提取工程量，模型構(gòu)建過程的幾何形體數(shù)據(jù)和實際建設(shè)工程項目一致，而且設(shè)計方在三維建筑構(gòu)件中設(shè)置了真實的材質(zhì)信息，為工程量統(tǒng)計提供基礎(chǔ)，但三維建筑模型提取的工程量只是建筑構(gòu)件的凈量，在我國的建筑工程概算體系是以清單或者定額規(guī)則量，建筑工程凈量不能直接使用，所以制定算量標(biāo)準(zhǔn)，將規(guī)則量與實際凈量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得三維模型提取的量就是規(guī)則量，并用于實際工程造價，通過相應(yīng)的算量標(biāo)準(zhǔn)各專業(yè)生成的工程量計算如圖3所示。

圖3 專業(yè)工程量

圖4 工程量清單

3.4 生成工程量清單

工程量的生成，不同的工程采用不同的方式，工程量清單要通過不同區(qū)域不同類型來生成不同的工程量清單，比如混凝土的量、混凝土型號對應(yīng)的不同的工程量，然后實現(xiàn)不同區(qū)域不同類型的分類，使工程量清單可以具體到每一項。

工程量凈量計算完成，要結(jié)合算量標(biāo)準(zhǔn)將其轉(zhuǎn)化為工程項目使用的工程量清單，工程量清單是工程造價中常用的方式，通過由三維計算的工程量清單進(jìn)行分類整理，生成清單分類，隨時按照不同進(jìn)度調(diào)用不同階段的工程量清單內(nèi)容，工程量清單可以滿足不同階段的生產(chǎn)要求。工程量清單可以選擇放置在BIM平臺上，使工程建設(shè)各方可以隨時調(diào)用工程量清單，這是工程結(jié)算的重要依據(jù)，通過三維算量得出的工程量清單如圖4所示，這樣可以使不同方在建設(shè)階段實現(xiàn)有據(jù)可依。從而根據(jù)工程量清單實現(xiàn)資源的合理利用和分配。

4 結(jié)語

基于BIM技術(shù)工程量計算是BIM技術(shù)在造價管理中最直接的應(yīng)用，也是最有效的應(yīng)用之一，目前基于BIM計算的工程量統(tǒng)計處于迅速普及階段，建設(shè)工程領(lǐng)域各方在BIM算量方面的應(yīng)用率不斷的提高，對于一些工程量大、相對復(fù)雜的建筑物幾乎都是應(yīng)用基于BIM技術(shù)的工程量統(tǒng)計軟件，利用BIM算量一方面可以在很短時間內(nèi)快速算出招投標(biāo)過程中工程量清單及涉及工程造價信息，另一方面可以細(xì)化單位圖元，從而提高計算深度，并可以得出每部分工程量的具體值，避免因工程量誤差問題引起各方與業(yè)主的經(jīng)濟(jì)糾紛。隨著工程信息化的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在工程算量方面不斷完善，使工程量計算變得更加準(zhǔn)確，更加快速、更加透明化。

［1］黃兆榮.BIM技術(shù)在建筑工程算量中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（35）：195-196.

［2］孫斌.BIM技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2017（03）：13-14+22+72.

［3］王宏偉.“工程量計算”軟件在工程造價中的應(yīng)用［J］.當(dāng)代建設(shè)，2002（06）：38-39.

［4］陸再林，張樹有，譚建榮.基于圖形理解的預(yù)算工程量提?。跩］.計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2002（05）：442-446.

［5］王廣斌，張洋，譚丹.基于BIM的工程項目成本核算理論及實現(xiàn)方法研究［J］.科技進(jìn)步與對策，2009（21）：47-49.