基于Revit的機(jī)電安裝工程BIM算量研究與思考

崔樹成（鄭州中興工程監(jiān)理有限公司， 河南 鄭州 450007）

BIM 作為建筑行業(yè)一項(xiàng)革命性技術(shù)手段，越來(lái)越受到科研院校、設(shè)計(jì)、施工、咨詢等相關(guān)方的重視，業(yè)內(nèi)紛紛投入人力物力進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)和二次開發(fā)與應(yīng)用。目前 BIM在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維等建筑生命周期中都不同程度地得到應(yīng)用，尤其是在設(shè)計(jì)驗(yàn)證、可視化交底、碰撞檢測(cè)及管線綜合方面效果較為突出。

BIM 在工程造價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)主流服務(wù)提供商多在進(jìn)行研究及開發(fā)，其中工程量計(jì)量方面目前尚未形成成熟的可以直接生成并導(dǎo)出基于BIM模型且符合工程量計(jì)算規(guī)范的應(yīng)用軟件，尤其在電氣工程中由于回路眾多且無(wú)法有效快速創(chuàng)建線纜模型等問題而無(wú)法生成工程量清單。

工程計(jì)價(jià)三要素包括：量、價(jià)、費(fèi)，其中工程量計(jì)量是工程計(jì)價(jià)及造價(jià)管理的基礎(chǔ)工作。有數(shù)據(jù)表明，工程預(yù)算編制中，工程量計(jì)算耗用的工作量，約占全部預(yù)算編制工作量的 60%～70%。工程量計(jì)算的快慢，直接影響和決定工程招標(biāo)文件(工程量清單)、工程預(yù)算書等的編制，其準(zhǔn)確性將直接影響工程計(jì)價(jià)造價(jià)的準(zhǔn)確性。因此，如何解決工程BIM算量是目前 BIM 應(yīng)用的重要研究與開發(fā)方向。

機(jī)電安裝工程專業(yè)類別多，在《通用安裝工程工程量計(jì)算規(guī)范》中清單子目眾多，工程量計(jì)算量大，如解決了BIM 機(jī)電安裝工程算量問題，利用 BIM 模型，自動(dòng)生成與《通用安裝工程工程量計(jì)算規(guī)范》相一致的工程量清單，將會(huì)大大提高工程計(jì)量及造價(jià)管理的工作效率，極大減輕工程造價(jià)人員的工作量。

在眾多可構(gòu)建 BIM 模型的軟件中，Revit 是我國(guó)建筑業(yè)BIM 體系中使用最廣泛的軟件，基于 Revit 的 BIM 研究和應(yīng)用也最廣泛。筆者將結(jié)合我公司基于 Revit 的機(jī)電安裝工程 BIM 算量研究課題的開發(fā)，就有關(guān)研究方法路線、相關(guān)成果及對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 基于 Revit 的機(jī)電安裝工程BIM算量研究方法及路線

1.1 基本思路

BIM 是以建筑工程項(xiàng)目各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)建立起的三維建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。機(jī)電安裝工程BIM算量研究將基于 Revit 軟件創(chuàng)建的 BIM 模型，賦予 BIM 模型相關(guān)工程量清單信息(編碼、名稱、項(xiàng)目特征、單位)，開發(fā)與《通用安裝工程工程量計(jì)算規(guī)范》計(jì)算規(guī)則相一致的計(jì)算軟件，自動(dòng)計(jì)算工程量并導(dǎo)出與清單計(jì)價(jià)規(guī)范相一致的工程量清單。

1.2 研發(fā)路線

消防工程包含消防水系統(tǒng)(噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)等)、消防通風(fēng)排煙系統(tǒng)及消防報(bào)警與聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)容類似于房屋建筑工程中的水、暖、電等機(jī)電安裝工程內(nèi)容。如以較小的消防系統(tǒng)為切入點(diǎn)和突破口，實(shí)現(xiàn)對(duì)其水、風(fēng)、電的 BIM 工程量清單算量突破，將對(duì)最終實(shí)現(xiàn)機(jī)電工程 BIM(水、暖、電)算量具有指導(dǎo)和示范引領(lǐng)作用，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電工程 BIM 算量。

(1) 將消防工程分解為消防水、消防風(fēng)、消防電三個(gè)細(xì)分專業(yè)，按照工程量計(jì)價(jià)規(guī)范的要求，逐項(xiàng)梳理出 BIM 模型所必須包含的工程量清單信息。

(2) 將工程量清單信息與基于 Revit 的 BIM 模型進(jìn)行對(duì)比檢查，完善、補(bǔ)充、修改 BIM 族等模型。

(3) 將清單要素(編碼、名稱、項(xiàng)目特征、單位)信息賦予BIM模型。

(4) 按照《通用安裝工程工程量計(jì)算規(guī)范》的計(jì)算規(guī)則，逐個(gè)梳理并編寫開發(fā)工程量計(jì)算插件，實(shí)現(xiàn)工程量自動(dòng)計(jì)量。

(5) 開發(fā)相關(guān)軟件，自動(dòng)導(dǎo)出符合規(guī)范的工程量清單。

1.3 研發(fā)團(tuán)隊(duì)

BIM 機(jī)電安裝工程算量研究不僅涉及建模標(biāo)準(zhǔn)及軟件編程，還涉及清單規(guī)范計(jì)算規(guī)則的梳理及機(jī)電工程安裝技術(shù)等相關(guān)專業(yè)，多專業(yè)協(xié)作是完成課題研究的必要條件。本課題利用公司工程管理、工程技術(shù)和工程造價(jià)方面的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合母公司機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司信息與智能化工程院，利用其豐富的 BIM 技術(shù)和軟件編程能力，成立 BIM 機(jī)電工程算量軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

1.4 明確分工

制訂研發(fā)進(jìn)度計(jì)劃，每周召開例會(huì)檢查計(jì)劃執(zhí)行情況、解決研發(fā)過程中存在的問題、討論研發(fā)過程中的難點(diǎn)問題并提出解決思路和方案、布置下周研發(fā)工作計(jì)劃。

2 BIM機(jī)電安裝工程算量研究成果

(1) 目前，基于 Revit 的 BIM 機(jī)電安裝工程算量研究已取得重大突破，不僅能對(duì)建筑工程中的水、暖工程進(jìn)行工程量自動(dòng)計(jì)量與導(dǎo)出，對(duì)電氣工程(包括在 Revit 軟件中無(wú)實(shí)物模型只有模型線的電纜電線)也實(shí)現(xiàn)了工程量自動(dòng)計(jì)量并導(dǎo)出與《通用安裝工程工程量計(jì)算規(guī)范》相一致的工程量清單。軟件已初步實(shí)現(xiàn)4萬(wàn)余平方米建筑面積 BIM 模型的驗(yàn)證。

(2) 研究開發(fā)出相關(guān)軟件插件，快速進(jìn)行管、線建模。

(3)起草編制基于Revit的BIM機(jī)電安裝工程算量建模標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。

3 機(jī)電相關(guān)專業(yè)BIM工程量清單算量部分步驟、計(jì)算時(shí)間

某科研樓項(xiàng)目總建筑面積：44 832.58 m2；其中地下建筑面積為 1 399.51 m2；地上建筑面積為 43 433.07 m2。建筑層數(shù)：地下 1 層(局部夾層)，地上 16 層；結(jié)構(gòu)形式：框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)防類別丙類，設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 a，抗震設(shè)防烈度為 7 度。建筑類別：一類高層公共建筑。本工程機(jī)電安裝工程包括：建筑電氣系統(tǒng)(含弱電智能與信息)、給排水系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)等。

此科研樓電氣照明系統(tǒng)生成工程量清單基本步驟：快速創(chuàng)建電氣模型→配置線管設(shè)備清單→編輯清單項(xiàng)目特征→配置線纜生成線纜→驗(yàn)證線纜路由根數(shù)→生成工程量清單。

給排水專業(yè)、通風(fēng)空調(diào)專業(yè)生成工程量清單相對(duì)簡(jiǎn)單且與電氣工程相似，不再重復(fù)描述。

此科研樓機(jī)電工程工程量計(jì)算時(shí)間如下。

3.1 科研樓水暖專業(yè)優(yōu)化算法前后工程量計(jì)算時(shí)間(見表1)

表1 科研樓水暖專業(yè)優(yōu)化算法前后工程量計(jì)算時(shí)間

3.2 科研樓電氣專業(yè)各系統(tǒng)構(gòu)件工程量計(jì)算時(shí)間

科研樓電氣專業(yè)各系統(tǒng)構(gòu)件，包括電氣照明及插座系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，綜合布線系統(tǒng)，有線電視系統(tǒng)，安全防范系統(tǒng)等 F1～F16 層整體模型，燈具，開關(guān)，配電箱，煙感，電腦信息插座，電視插座，攝像頭，線管，橋架等實(shí)體構(gòu)件。其工程量計(jì)算時(shí)間，如表2 所示。

3.3 電氣專業(yè)各系統(tǒng)電線電纜(電氣照明及插座系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，綜合布線系統(tǒng)等1～12、1～16層模型)，優(yōu)化算法前后工程量計(jì)算時(shí)間

電氣專業(yè)各系統(tǒng)電線電纜，包括電氣照明及插座系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，綜合布線系統(tǒng)等，其優(yōu)化算法前后工程量計(jì)算時(shí)間如表3 所示。

表2 科研樓電氣專業(yè)各系統(tǒng)構(gòu)件工程量計(jì)算時(shí)間

表3 電氣專業(yè)各系統(tǒng)電線電纜優(yōu)化算法前后工程量計(jì)算時(shí)間

4 BIM算量工程量清單的準(zhǔn)確性

關(guān)于 BIM 算量工程量準(zhǔn)確性問題多有爭(zhēng)論，我們認(rèn)為，如果 BIM 模型足夠符合工程實(shí)際(模型深度到位)，用BIM 算量軟件計(jì)算的工程量 100% 準(zhǔn)確；與傳統(tǒng)二維 CAD圖紙算量相比，由于 CAD 圖紙深度及細(xì)節(jié)表示不到位等原因，且存在人為估算的問題，因此用 BIM 算量軟件計(jì)算的工程量更加準(zhǔn)確。

5 關(guān)于BIM機(jī)電工程算量的思考

(1) 目前工程 BIM 應(yīng)用中正向設(shè)計(jì)較少，傳統(tǒng) CAD 設(shè)計(jì)中，機(jī)電工程二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)深度不夠，管線、設(shè)備等細(xì)部做法、空間及相對(duì)位置在圖紙中未全面體現(xiàn)，各專業(yè)之間交叉矛盾也比較突出，所以利用 CAD 二維圖紙進(jìn)行BIM翻模者除應(yīng)具有較好的 BIM 建模知識(shí)外，還應(yīng)具備較好的施工專業(yè)知識(shí)與一定的造價(jià)知識(shí)。

(2) 隨著 BIM 技術(shù)的不斷推廣及相關(guān)軟件功能的不斷完善，利用 CAD 二維圖紙進(jìn)行翻模再進(jìn)行應(yīng)用將逐漸退出歷史舞臺(tái)，建筑 BIM 正向設(shè)計(jì)必將成為工程設(shè)計(jì)的主流。在設(shè)計(jì)階段按照模型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型創(chuàng)建將大大提高 BIM 模型在工程實(shí)施階段(工程造價(jià)管理、工程施工質(zhì)量管理、工程進(jìn)度管理、工程材料設(shè)備管理等)及運(yùn)維階段的應(yīng)用價(jià)值。

(3) 我國(guó)現(xiàn)有的工程量計(jì)算規(guī)則是基于二維圖紙制定的，有部分計(jì)算規(guī)則可能是為了減少造價(jià)人員的工作量，進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，按照計(jì)算規(guī)則計(jì)算的工程量不是圖紙(模型)實(shí)際工程量：如按照計(jì)算規(guī)則風(fēng)管計(jì)量中是以圖示延長(zhǎng)面積計(jì)算，未考慮風(fēng)口的扣除也未考慮風(fēng)管堵頭的計(jì)量；管道長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)對(duì)于閥門也不進(jìn)行扣減等。

隨著 BIM 算量軟件逐漸成熟，這樣簡(jiǎn)化的計(jì)算規(guī)則有可能發(fā)生變化，以實(shí)際的實(shí)物模型工程量為準(zhǔn)，這樣更符合工程實(shí)際，同時(shí)也減少了為適應(yīng)計(jì)量規(guī)則而專門研發(fā)相關(guān)計(jì)算插件。

(4) BIM 機(jī)電安裝工程算量的基礎(chǔ)是 BIM 模型的創(chuàng)建。在現(xiàn)有 BIM 應(yīng)用中，算量模型要涵蓋工程量計(jì)算規(guī)范中的所有子目構(gòu)件要素，因此如何快速便捷地進(jìn)行 BIM 模型的創(chuàng)建將成為算量軟件成功與否的關(guān)鍵。

機(jī)電工程 BIM 算量的難點(diǎn)在于建筑電氣。由于電氣工程中回路眾多，管線中的導(dǎo)線數(shù)量各有不同，手工模型創(chuàng)建難度大，效率低，解決電氣管、線模型快速創(chuàng)建是算量課題的重中之重。

(5) 我公司在電氣工程照明及配電線路的 BIM 模型創(chuàng)建中采用技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)線的快速生成，但由于生成過程中需要進(jìn)行大量計(jì)算，因此在模型較小時(shí)普通電腦設(shè)備還能滿足運(yùn)算要求，模型較大時(shí)由于運(yùn)算量成幾何級(jí)數(shù)增加，普通電腦設(shè)備計(jì)算速度較慢，因此優(yōu)化算法與提高運(yùn)算能力成為算量軟件成功與否的又一關(guān)鍵。

(6) 要實(shí)現(xiàn) BIM 機(jī)電安裝工程算量，就要求 BIM 模型深度達(dá)到清單算量的基本要求，因此制訂統(tǒng)一的 BIM 機(jī)電安裝工程算量建模標(biāo)準(zhǔn)就顯得十分必要。

(7) 不同單位、不同階段創(chuàng)建的 BIM 模型可能只是為本單位、本階段進(jìn)行服務(wù)，模型的深度與標(biāo)準(zhǔn)各不相同，因此，開發(fā)相關(guān)軟件快速將已有 BIM 模型轉(zhuǎn)化為機(jī)電安裝工程 BIM 算量所需模型將大大提升 BIM 的模型復(fù)用價(jià)值，這將是又一個(gè)需要研究的重要課題。