基于BIM模型的大型立式泵站工程量統(tǒng)計方法研究

朱正龍，王 曉

(江西贛禹工程建設(shè)有限公司，江西 南昌 330000)

大型泵站的建設(shè)涉及到的項目眾多且繁雜，建設(shè)所需要的材料用量難以計算，常出現(xiàn)材料準(zhǔn)備不足，耽誤工期，或者準(zhǔn)備材料過多，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，造成工程成本增加。為更好地對工程成本進(jìn)行管控，精準(zhǔn)計算整個工程的工程量是必要的。

關(guān)于工程量計算在很多文獻(xiàn)都進(jìn)行了研究，針對不同工程提出了不同的計算方法。例如，李建國等針對農(nóng)村供水管網(wǎng)修建工程，研究其修建過程所需要的工程量，很大程度上解決了供水管網(wǎng)修建成本，為農(nóng)村供水提供了方便[2]。彭可竹等針對電網(wǎng)工程造價過高的問題，為了實現(xiàn)管控，利用參數(shù)化技術(shù)構(gòu)建電網(wǎng)工程參數(shù)化計量經(jīng)濟(jì)模型，通過該模型對電網(wǎng)工程量進(jìn)行自動計算[3]。李寄等人以中緬油氣長輸管道為例，針對初步設(shè)計階段與實際工程量消耗存在偏差的問題，尋找出了導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的管道沿線的坡度和長度系數(shù)，最后以此為根據(jù)，優(yōu)化計算公式，提高工程量統(tǒng)計準(zhǔn)確性[4]。

本文基于前人研究經(jīng)驗，結(jié)合大型立式泵站工程，提出一種基于BIM模型的大型立式泵站工程量統(tǒng)計方法。在本研究中主要以BIM技術(shù)為依托，建立大型立式泵站工程三維幾何模型作為載體，結(jié)合構(gòu)件信息，參考計算規(guī)則和公式，通過統(tǒng)計得出大型立式泵站工程量。本研究主要分為兩部分，前一部分建立大型立式泵站工程BIM模型，后一比分利用統(tǒng)計公式自動計算工程量。本文以一個具體工程作為實例，驗證所研究方法的有效性，證明算法的統(tǒng)計準(zhǔn)確度。通過本研究以期為工程造價提供可靠的依據(jù)，提高工程管理質(zhì)量。

1 基于BIM的大型立式泵站工程量統(tǒng)計

大型立式泵站工程涉及的工程項目多，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程量計算時經(jīng)常出現(xiàn)造價預(yù)算超標(biāo)或者不足的情況[5]。為了更好地實現(xiàn)對大型立式泵站工程造價的管控，進(jìn)行工程量準(zhǔn)確統(tǒng)計具有重要的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合BIM技術(shù)，研究大型立式泵站工程量統(tǒng)計方法。該研究分為兩部分：BIM模型建立和工程量自動統(tǒng)計。

1.1 大型立式泵站BIM模型構(gòu)建

為了準(zhǔn)確地準(zhǔn)備大型立式泵站建站所需要的材料，防止出現(xiàn)用料浪費(fèi)或者不足的問題，本文利用BIM技術(shù)建立大型立式泵站模型，通過該模型，自動標(biāo)注各個組成構(gòu)件的屬性和數(shù)量，后期在統(tǒng)計公式的運(yùn)算下，得出泵站工程量[6]。

BIM技術(shù)依托各種軟件來實現(xiàn)，因此選擇一種合適的軟件至關(guān)重要。BIM技術(shù)常見的一些軟件見表1。

基于表1，選擇Revit系列軟件當(dāng)中Revit MEP軟件進(jìn)行建模?；赗evit MEP軟件的大型立式泵站建模流程如圖1所示。

表1 BIM相關(guān)軟件

圖1 基于Revit MEP軟件的大型立式泵站建模流程

在上述Revit MEP軟件建模流程中，族構(gòu)件的創(chuàng)建是關(guān)鍵，具體過程如下：

步驟①：拆解模型。按照大型立式泵站建造結(jié)構(gòu)，將其劃分成不同的組成部件，并標(biāo)注這些部件之間的連接關(guān)系。

步驟②：設(shè)置每個構(gòu)建的尺寸精度、屬性。

步驟③：繪制各個構(gòu)建的平面圖以及剖面圖。

步驟④：設(shè)置模型的圖面各種參數(shù)，包括幾何尺寸信息、材質(zhì)信息以及注釋信息，甚至自定義信息等。

步驟⑤：基于上述步驟生成族文件。

步驟⑥：基于平面圖、剖面圖建立三維虛擬模型。

步驟⑦：將族文件與三維虛擬模型進(jìn)行模型映射，即根據(jù)建筑構(gòu)件細(xì)化分類和屬性取值范圍，對模型中的構(gòu)件對象的屬性信息進(jìn)行分類、識別、提取，最終確定同類構(gòu)件的所屬分類和其應(yīng)具備的清單信息，具體過程如圖2所示[9]。

圖2 模型映射基本流程

步驟⑧：模型調(diào)整與測試，即改變一些模型中的參數(shù)來檢驗?zāi)Ｐ褪欠耠S之發(fā)生變化，以判斷所建立模型的靈活性和適應(yīng)性[10]。

1.2 大型立式泵站工程量計算

基于建立好的大型立式泵站三維模型，結(jié)合構(gòu)件信息，參考計算規(guī)則和公式，通過統(tǒng)計得出大型立式泵站工程量[11]。基于此，本文工程量計算分為兩部分：計算順序和工程量統(tǒng)計公式。下面針對這兩個方面進(jìn)行具體分析。

1.2.1工程量計算順序

為了保證工程量計算結(jié)果的全面性、完整性以及準(zhǔn)確性。在統(tǒng)計過程中需要按照一定的規(guī)則、順序來進(jìn)行[12]。根據(jù)本文所研究對象——大型立式泵站，選擇定額計算順序進(jìn)行計算。

基于定額的工程量計算順序過程如下：

步驟①：對工程進(jìn)行分項；

步驟②：按各地定額對分項編制序號；

步驟③：從第一項開始，對照大型立式泵站工程的圖紙，羅列所有定額項目；

步驟④：判斷所列定額項目是否在施工圖中找到。若找到，將其列為待計算集合當(dāng)中；否則，跳過這個項目，繼續(xù)下一個項目，直至所有序號項目都遍歷完成。

步驟⑤：參照工程量計算公式計算集合中所有項目的工程量[13]。

1.2.2工程量計算公式

根據(jù)大型立式泵站工程施工的不同部分，工程量計算公式如下：

(1)施工前的計算公式

①平整場地計算公式

S1=(A+4)·(B+4)

(1)

式中，S1—平整大型立式泵站建設(shè)場地所需要的工程量，m2；A—大型立式泵站長度，m；B—大型立式泵站寬度，m。

②基礎(chǔ)土方開挖計算公式

(2)

式中，S2—大型立式泵站建設(shè)所挖基坑體積，m3；A—所挖基坑上部分長度，m；B代表所挖基坑上部分寬度，m；a代表所挖基坑下部分長度，m；b代表所挖基坑下部分寬度，m[14]；H—基坑高度，m。

(2)運(yùn)輸工程量計算公式

S3=H1-H2

(3)

式中，S3—大型立式泵站工程建設(shè)運(yùn)送工程量，m3；H1—挖土總體積，m3；H2—回填土總體積，m3。

(3)施工過程工程量計算公式

①鋼筋工程量計算公式

S4=C·G

(4)

式中，S4—鋼筋工程量，kg；C—鋼筋下料長度，m；G—相應(yīng)鋼筋每米重量，kg/m。

②混凝土基礎(chǔ)工程量計算公式

S5=D·E

(5)

式中，S5—混凝土基礎(chǔ)工程量，m3；D代表混凝土構(gòu)件基礎(chǔ)中心線的長度，m；E代表截面積，m2。

③金屬結(jié)構(gòu)工程量計算

S6=M·l·R

(6)

式中，S6—金屬結(jié)構(gòu)工程量，kg；M—鋼材面積，m2；l—鋼材厚度，m；R代表單位理論重量，kg/m3。

④木結(jié)構(gòu)工程量計算公式

S7=N·L

(7)

式中，S7—木結(jié)構(gòu)工程量，m3；N—木結(jié)構(gòu)面積，m2；L—單位面積木結(jié)構(gòu)重量，kg/m2[15]。

⑤地面工程量計算公式

S8=T·K

(8)

式中，S8—地面工程量，m2；T—水平投影面積，m2；K—坡度系數(shù)。

根據(jù)施工圖紙上的設(shè)計尺寸及有關(guān)數(shù)據(jù)代入到上述計算公式中，即可實現(xiàn)工程量統(tǒng)計。

2 算例分析

為驗證基于BIM模型的大型立式泵站工程量統(tǒng)計方法的應(yīng)用效果，以已經(jīng)建好的某個大型立式泵站工程為例，與實際結(jié)果進(jìn)行對比，判斷工程量統(tǒng)計結(jié)果是否準(zhǔn)確。

2.1 工程概況

某個大型立式泵站工程總投資3600萬元，預(yù)計設(shè)計總加壓供水能力5萬m3/天，應(yīng)急制水能力1.6萬m3/天。該工程主要作用為加壓保障××開發(fā)區(qū)二、三、四區(qū)的水量和水壓，同時通過新建的高壓泵組保證半山山地開發(fā)的供水需求，將有利于開發(fā)區(qū)充分利用管網(wǎng)余壓，減小加壓泵揚(yáng)程，降低運(yùn)行成本，既滿足平時的用水需求，增加了加壓供水規(guī)模，還可最大程度地保證了原水管網(wǎng)事故突發(fā)情況下的供水。工程建設(shè)完成場景如圖3所示。

圖3 大型立式泵站工程

2.2 大型立式泵站建模

選擇Revit MEP 2018版本軟件建立大型立式泵站模型，該模型建立結(jié)果如圖4所示。

圖4 大型立式泵站建模結(jié)果

2.3 構(gòu)件清單

根據(jù)大型立式泵站各個組成構(gòu)件的相關(guān)信息，利用Revit軟件中的modeling工具建立該工程的構(gòu)件清單，構(gòu)建結(jié)果如圖5所示。

圖5 構(gòu)件清單

2.4 工程量統(tǒng)計

按照工程量計算順序，利用工程量計算公式計算所研究的大型立式泵站工程量，并與實際結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。

表2 工程量統(tǒng)計結(jié)果

從表2中可以看出，利用所研究方法統(tǒng)計出來的某大型立式泵站各個項目工程量與實際工程量之間的量差較小，說明所研究方法的工程量統(tǒng)計結(jié)果較為準(zhǔn)確，可以應(yīng)用于工程工程量計算。

3 結(jié)語

綜上所述大型立式泵站建設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對周圍環(huán)境要求較高，施工材料用量很難準(zhǔn)確統(tǒng)計。基于BIM模型的大型立式泵站工程量統(tǒng)計方法可以實現(xiàn)虛擬建模，通過虛擬模型可以預(yù)先模擬施工，提前估算工程量，為實際施工用量準(zhǔn)備提供可靠的依據(jù)。