施工圖設(shè)計階段BIM模型的工程算量問題研究

王景峰

（啟迪設(shè)計集團(tuán)合肥分公司，安徽 合肥230000）

0 前言

BIM模型具有較強(qiáng)的應(yīng)用性，能夠滿足多種人員的使用，對構(gòu)建高效的建筑工作體系具有重要的作用。工程算量作為建筑工程中的重要工作，可以借助BIM模型來完成相關(guān)建筑元素的工程算量，為建筑工程管理者提供有價值的參考信息。但是BIM模型在我國起步較晚，應(yīng)用普及度較低，所以在建筑元素工程算量中存在很多問題，這些問題嚴(yán)重制約工程算量的計算效率，鑒于此展開對施工圖設(shè)計階段BIM模型的工程算量問題研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程算量的概述

隨著建筑設(shè)計日趨復(fù)雜，在建筑具體的計算中需要面對多種復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的計算方法很難適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜的建筑物設(shè)計體系，因此需要提高計算適應(yīng)性，滿足當(dāng)前多樣化的建筑設(shè)計要求，在具體的工程計算中，不僅要考慮建筑工程的整體工程量，還要考慮具體的工程量，以此為提高估算精準(zhǔn)性提供有利條件。

當(dāng)前我國工程算量的計算多借助于建筑制圖軟件CAD中提供的算量軟件來完成，這種算量模式相對復(fù)雜，具有應(yīng)用條件限制，比如需要在預(yù)算前進(jìn)行模型構(gòu)建，不能根據(jù)設(shè)計圖紙直接進(jìn)行工程算量，需要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整才能滿足軟件的算量要求，而人工調(diào)整不僅效率低，而且容易造成失誤，所以這種算量模式的效率較低。此外CAD制圖軟件中自帶的工程算量適應(yīng)性較差，只適合規(guī)則圖形的計算，復(fù)雜圖形的計算難度較大，而BIM模型的工程算量，改變了CAD工程算量的弊端，實現(xiàn)設(shè)計圖形的有效轉(zhuǎn)換，能夠通過設(shè)計模型直接進(jìn)行工程量的提取，并能根據(jù)設(shè)計修改做出相應(yīng)的更改，對提高工程算量效率，提高工程算量精準(zhǔn)度具有重要的意義。

2 BIM模型體系下的各個工程要素算量探討

2.1 土石方工程

土和石是建筑工程中最常用的原材料，需要根據(jù)建筑物具體情形進(jìn)行土石方工程的計算，建筑物的外在形態(tài)具有加大的差異性，所以對于土石方工程的算量應(yīng)根據(jù)建筑物的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，對于規(guī)則的建筑物場地的工程算量，可以首先計算某一個相似單位的面積，然后對該面積下的回填土量、挖土方量進(jìn)行計算，最后再進(jìn)行整體的工程算量計算，不僅簡化了計算過程，而且還保證計算的精準(zhǔn)度。比如某一建筑物的挖基槽的土石方工程算量計算，可以在BIM模型中設(shè)置挖土深度、計算方法等參數(shù)，就能直接根據(jù)表單生成土石方工程算量。而對于相對復(fù)雜的土石方工程算量，則需要構(gòu)建不同的參數(shù)，才能通過表單生成土石方工程算量。

2.2 基礎(chǔ)及混凝土構(gòu)建

BIM模型自帶工程算量計算功能，因此一般工程的基礎(chǔ)工程算量計算通過BIM模型自帶的基礎(chǔ)功能就能實現(xiàn)，而且還可以在BIM模型體系中選擇任意位置，來獲取所需的基礎(chǔ)工程量，可見BIM模型的基礎(chǔ)工程量的計算非常簡單。此外BIM模型基礎(chǔ)工程量計算還有適用性廣的特點，一般建筑元素都能完成建模，而一些特殊的建筑元素沒有固定的建模模式，則可利用BIM模型中的相應(yīng)工具來進(jìn)行建模變通，并改變類別屬性，以此保證建筑計算工程算量的客觀性，滿足多項建筑元素的統(tǒng)計。

混凝土構(gòu)建的存在形式相對于復(fù)雜，如果對單個混凝土構(gòu)建進(jìn)行計算，利用BIM技術(shù)可以直接計算出工程算量，但是混弄土在建筑中的存在形式是多樣化的，不可能只進(jìn)行理想狀態(tài)下的計算，應(yīng)考慮混凝土構(gòu)建中的交接、洞口等問題，并按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來完成扣除，一般情況下，最先扣除柱的用量，最后扣除板的用量，以此保證混凝土構(gòu)件工程算量計算的精準(zhǔn)度。

2.3 混凝土模板、鋼筋、樓梯的工程算量

混凝土模板是輔助建筑工程的一種工程用具，對建筑物本身沒有實質(zhì)性的作用，但是也存在能耗問題，因此需要對其進(jìn)行工程算量，BIM模型中并沒有涉及此類的模型，需要重新進(jìn)行混弄土模板模型的構(gòu)建，但是構(gòu)建難度較大，并不能達(dá)到盡快應(yīng)用的目的，所以應(yīng)探索新的途徑來進(jìn)行混弄土模板的工程算量計算。比如可以借鑒其他模型通過BIM模型插件來完成混弄土模板的構(gòu)建，以此滿足混凝土工程算量的計算需求。

鋼筋也是建筑工程中的主要元素，但是在BIM模型中并沒有體現(xiàn)該元素模型，加之鋼筋元素多存在于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、墻、梁、土柱等建筑元素中，因此應(yīng)在這些元素的基礎(chǔ)上來構(gòu)建鋼筋建筑元素建模，以此滿足鋼筋構(gòu)建的工程算量計算需求。此外由于鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)不同，在進(jìn)行工程算量計算的時候還應(yīng)將鋼筋的材質(zhì)、長度等考慮在內(nèi)。

樓梯中涉及大量的建筑元素，這些元素包括欄桿、樓梯的踏面、數(shù)量等，這些元素都是建筑成本中應(yīng)考量的因素，利用BIM模型可以完成相關(guān)的參數(shù)設(shè)計，采用插件可以提取樓梯工程總量，以此獲得較為精準(zhǔn)的樓梯工程量算量。

3 BIM模型的工程算量問題

3.1 BIM模型的工程算量協(xié)同性差

BIM模型具有通用性的特點，適合機(jī)械、建筑等多個專業(yè)的設(shè)計，很多功能的開發(fā)也是立足于通用基礎(chǔ)上進(jìn)行的開發(fā)，這一優(yōu)勢使得建筑企業(yè)內(nèi)部的所有部門都能參與進(jìn)來，對提高企業(yè)建設(shè)效率具有重要的意義，但是也正是由于這種通用性優(yōu)勢，使在工程算量方面存在較大的問題。比如沒有混凝土模型，難以實現(xiàn)對混泥土模型的工程算量，需要重建模型，而模型的重建難度較大，非專業(yè)的人員難以企及，由此可見在BIM模型工程算量中存在的不是計算問題，而更多的是應(yīng)用問題，這種應(yīng)用問題的產(chǎn)生主要是BIM模型軟件功能的限制，鑒于此應(yīng)不斷完善建筑元素模型的構(gòu)建，并規(guī)范建模者和使用者之間的沖突，以此為工程算量提供有利條件。

3.2 缺乏有效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力

工程算量的計算應(yīng)立足于建筑設(shè)計模型，通過建筑設(shè)計模型能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，完成工程算量的計算，但是在很多建筑元素的工程算量計算中，很難通過建筑設(shè)計模型進(jìn)行工程量的有效轉(zhuǎn)化，而通過人工進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，不僅增加了計算難度，還無法保證計算質(zhì)量，此外很多造價人員對設(shè)計圖的洞察能力較差，無法根據(jù)設(shè)計模型來進(jìn)行建筑元素的工程算量，而一些建筑元素需要進(jìn)行相關(guān)的模型分層才能完成，這就導(dǎo)致無法利用BIM模型實現(xiàn)相關(guān)元素的工程算量。此外采用BIM模型進(jìn)行建模內(nèi)部中建模模型的工程算量方法不同，所以很難實現(xiàn)高度的一致性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，借助于建筑設(shè)計模型直接生成算量數(shù)據(jù)，而這都導(dǎo)致工程算量難度增加，需要人工輔助才能得以實現(xiàn)相關(guān)建筑元素的工程算量。

3.3 BIM模型自身限制，導(dǎo)致構(gòu)建方法復(fù)雜

BIM模型在建筑企業(yè)中的應(yīng)用時間較短，還沒有形成廣泛的應(yīng)用態(tài)勢，在這種情況下BIM模型的運(yùn)用存在很多問題，這些問題的解決需要在實踐中不斷摸索，才能找到相應(yīng)的解決辦法，但是我國BIM模型的應(yīng)用缺乏時間的考量，所以BIM模型軟件的發(fā)展并不完善，而這對高效的完成工程算量極其不利。這種限制性主要體現(xiàn)在兩個方面：①BIM模型硬件配備不達(dá)標(biāo)，很多建筑企業(yè)的電腦配置低，所以并不支持BIM模型的應(yīng)用，有的雖然支持，但是BIM模型的應(yīng)用功能受到限制，使得一些建筑元素的工程算量不能完成；②缺乏專業(yè)的BIM模型應(yīng)用人才，在建筑企業(yè)中，僅僅是一些設(shè)人員在使用BIM模型，而工程算量人員很少使用，對于這個版塊的功能也并不熟悉，在這種情況下缺乏專業(yè)人員的帶入，導(dǎo)致使用者無法使用BIM模型進(jìn)行建筑元素模型的構(gòu)建，完成相應(yīng)的工程算量。

3.4 沒有形成統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范

建筑工程算量是建立在設(shè)計結(jié)構(gòu)之上的算量，設(shè)計結(jié)構(gòu)體系的完整，有序規(guī)則的建立對提高工程算量質(zhì)量具有重要的意義，但是由于BIM模型是一個通用的設(shè)計模型體系，在設(shè)計中沒有具有統(tǒng)一、引導(dǎo)意義的規(guī)則供BIM模型使用者遵循，比如模型使用者和建模者的使用目標(biāo)不同，所以導(dǎo)致產(chǎn)生了應(yīng)用分歧，無法借助于建筑分層來實現(xiàn)相應(yīng)建筑元素的工程算量。對此應(yīng)立足于本建筑企業(yè)來制定相應(yīng)的項目管理制度，來協(xié)調(diào)好設(shè)計和工程算量之間的矛盾。但是由于工作屬性的不同，想要達(dá)成具有建設(shè)意義的管理制度還有很長的一段路要走。

4 結(jié)語

建筑施工圖設(shè)計中采用BIM模型進(jìn)行設(shè)計，不僅可以提高設(shè)計效率，而且還可以保證工程算量計算的效率和精準(zhǔn)度。但是BIM模型在我國運(yùn)用時間短，缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗輔助，加之一些建筑元素的工程算量需要重新建模，導(dǎo)致BIM模型下的工程算量產(chǎn)生很多問題，一方面缺乏有效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力以及較強(qiáng)的工程算量匹配性，另一方面BIM模型自身具有限制性和缺乏有效的統(tǒng)一規(guī)范，而這些都嚴(yán)重影響建筑元素的工程算量質(zhì)量。針對于此，應(yīng)不斷地優(yōu)化BIM模型功能，健全建筑元素體系，以此提高工程算量的應(yīng)用效率，保證工程算量計算的精準(zhǔn)度。