基于BIM的《工程概預(yù)算》課程實(shí)踐體系構(gòu)建與探討

宗永臣 金建立 張東艷

摘? 要：《工程概預(yù)算》作為工程管理專業(yè)培養(yǎng)體系中的一門專業(yè)核心課程，其在專業(yè)實(shí)踐體系的構(gòu)建中具有非常重要的作用，通過將建筑信息模型BIM引入到課程教學(xué)，對課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和體系開展了重構(gòu)，實(shí)踐表明：建筑信息模型BIM可以有效滿足《工程概預(yù)算》課程的課上實(shí)踐、課間實(shí)踐和課外實(shí)踐三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，其應(yīng)用可以有效加深了學(xué)生對專業(yè)識(shí)圖、工程量計(jì)算、工程計(jì)價(jià)及工程組價(jià)的理解，也可快速實(shí)現(xiàn)投資估算、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算、竣工結(jié)算與決算等工程概預(yù)算全過程應(yīng)用BIM技術(shù)，提升了學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力和軟件應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：工程實(shí)踐能力;建筑信息模型BIM;《工程概預(yù)算》;實(shí)踐教學(xué)體系

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）03-0017-04

Abstract： As a professional core course in the engineering management professional training system， Engineering Budget plays a very important role in the construction of professional practice system. By introducing the building information model （BIM） into the course teaching， the practical teaching system and detail of the course was reconstructed. The results show that BIM can effectively meet the three practical links of Engineering Budget course， in-class practice， inter-class practice and extra-curricular practice， and its application can effectively deepen students' understanding of professional knowledge of drawings， engineering quantity calculation， project pricing and project group prices， and can also quickly realize the application of BIM technology in the whole process of "the project preliminary budget"， such as investment estimation， design budget， construction drawing budget， completion settlement and final accounts， which improves students' professional practical ability and software application ability.

Keywords： engineering practice ability; Building Information Modeling（BIM）; "the project preliminary budget"; practical teaching system

《工程概預(yù)算》作為工程管理專業(yè)的專業(yè)主干課程之一[1]，其由建筑工程定額和建筑工程施工圖預(yù)算及工程量清單編制與投標(biāo)報(bào)價(jià)兩種計(jì)價(jià)模式，具有工程專業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)、實(shí)踐操作要求高且知識(shí)面寬等特點(diǎn)[2，3]，對于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力非常重要。現(xiàn)階段課程開設(shè)中存在的主要問題為[4]：工程量手算提取因條文較多造成的漏量和計(jì)算繁雜，定額和清單計(jì)價(jià)知識(shí)講解過于碎片化，加之民族學(xué)生對二維平面圖紙難以工程實(shí)體化造成的識(shí)圖困難[5]，導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果易出現(xiàn)較大的錯(cuò)誤，且后期復(fù)核較為困難，嚴(yán)重打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的信心和積極性。故改變傳統(tǒng)理論教學(xué)模式和實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)模式已經(jīng)成為該課程教學(xué)改革和研究的當(dāng)務(wù)之急[6]。

一、建筑信息模型BIM簡介

建筑信息模型BIM主要包括建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電（暖通、給排水、消防）、工程管理等一系列軟件[7]，與《工程概預(yù)算》課程相關(guān)的軟件主要為“BIM土建鋼筋算量軟件”“BIM安裝算量軟件”“勝算造價(jià)計(jì)控軟件”等，通過上述軟件分別可以構(gòu)建土建、機(jī)電、給排水、電氣、暖通等不同專業(yè)的三維模型并進(jìn)行碰撞檢查，找出各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)沖突，以便及時(shí)調(diào)整或修改設(shè)計(jì)，減少后續(xù)階段的變更，爭取建設(shè)工期并控制工程造價(jià)。

建筑信息模型BIM主要具有以下優(yōu)點(diǎn)[8-11]：

1. 平面圖紙向三維轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)工程的直觀可視化

BIM利用設(shè)計(jì)好的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的平立剖圖紙，轉(zhuǎn)化為三維模型，降低了相關(guān)人員的邏輯想象能力要求和想象者立體圖形的個(gè)性化差別，并且可以實(shí)現(xiàn)人與模型的互動(dòng)，進(jìn)而增加了工程項(xiàng)目感知力，減少了決策的不可預(yù)見性。

2. 通過模型試驗(yàn)，增加了項(xiàng)目的協(xié)調(diào)性

BIM利用多專業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙構(gòu)建的同一個(gè)三維模型，可以開展有效的碰撞試驗(yàn)和凈高分析，解決各專業(yè)之間協(xié)調(diào)和交叉;同時(shí)BIM也可以協(xié)調(diào)項(xiàng)目參與各方在方案確定、使用過程的沖突、施工交底中出現(xiàn)的問題，使得協(xié)調(diào)更加高效。

3. 其它

可識(shí)別并計(jì)算施工過程的重大危險(xiǎn)部位;可開展一定范圍內(nèi)的查缺補(bǔ)漏等工作;可對各專業(yè)圖紙進(jìn)行翻模，減少對各類工程量計(jì)算規(guī)范的依賴。

鑒于BIM的上述優(yōu)勢，目前，BIM已經(jīng)在建筑工程和裝配式建筑工程[12]的項(xiàng)目策劃[13]、項(xiàng)目設(shè)計(jì)[14-15]、項(xiàng)目招投標(biāo)[16-17]、項(xiàng)目施工[18]、項(xiàng)目管理[19]等方面甚至全過程[20-21]被廣泛應(yīng)用。

二、課程實(shí)踐體系的構(gòu)建

自2017年2月，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大共識(shí)”和“北京指南”[16]等系列成果，并發(fā)布了一系列推進(jìn)新工科進(jìn)程的通知或行動(dòng)計(jì)劃，明確了當(dāng)前新工科建設(shè)的任務(wù)。其中對加強(qiáng)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)提出了明確的要求和建設(shè)性意見[22]?；谛鹿た普n程實(shí)踐環(huán)節(jié)要求，《工程概預(yù)算》課程開展了基于建筑信息建模BIM的課上實(shí)踐環(huán)節(jié)、課間實(shí)踐環(huán)節(jié)、課外實(shí)踐環(huán)節(jié)等三部分的課程實(shí)踐體系的構(gòu)建。構(gòu)建過程中針對上述實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化了建筑信息模型BIM課堂講授及應(yīng)用，加深了學(xué)生對相關(guān)專業(yè)知識(shí)的理解能力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)能力的積極性。

（一）課上實(shí)踐環(huán)節(jié)

在《工程概預(yù)算》課程中，課上實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是指建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)圖紙的識(shí)讀環(huán)節(jié)，課程體系設(shè)計(jì)時(shí)識(shí)圖環(huán)節(jié)為16學(xué)時(shí)，分別針對土建、鋼筋、給排水、暖通、電氣五部分識(shí)圖內(nèi)容，了解石方工程、地基處理與邊坡支護(hù)、樁基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結(jié)構(gòu)工程、構(gòu)建運(yùn)輸及安裝工程、木結(jié)構(gòu)工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程的詳細(xì)做法，為后期提取工程量做準(zhǔn)備。在此以結(jié)構(gòu)識(shí)圖中16G101標(biāo)準(zhǔn)圖集中鋼筋的講授為例，針對梁板柱等不同部位分別構(gòu)建了如圖1的講解體系（4學(xué)時(shí)）。

圖1的鋼筋識(shí)圖課上實(shí)踐講解體系經(jīng)過實(shí)踐顯示：通過BIM土建鋼筋算量軟件構(gòu)建的建筑信息模型即可實(shí)現(xiàn)建筑識(shí)圖又可以實(shí)現(xiàn)單一構(gòu)件工程量提取，此處工程量的提取主要目的是與鋼筋識(shí)圖和算量規(guī)則相結(jié)合，充分利用了三維建筑模型的優(yōu)勢，降低了課程講授難度尤其抽象思維的理解難度，加快了課程講授速度，但需要教師在課下實(shí)現(xiàn)建筑信息模型的構(gòu)建。根據(jù)上述體系也可以構(gòu)建土建、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的建筑模型，識(shí)讀石方工程、地基處理與邊坡支護(hù)、樁基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結(jié)構(gòu)工程、構(gòu)建運(yùn)輸及安裝工程、木結(jié)構(gòu)工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程的詳細(xì)做法，構(gòu)筑識(shí)圖與施工做法的對應(yīng)講解關(guān)系，強(qiáng)化識(shí)圖的空間構(gòu)建能力，并可通過各專業(yè)模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)各專業(yè)識(shí)圖與專業(yè)工程量提取規(guī)則的講解。針對給排水、電氣、暖通、消防等專業(yè)的安裝算量模型也可以得到構(gòu)建，構(gòu)建的模型可以強(qiáng)化相關(guān)專業(yè)識(shí)圖及工程量提取規(guī)則的講解。上述針對土建工程及安裝工程模型的實(shí)現(xiàn)，可以有效強(qiáng)化識(shí)圖及工程工程量計(jì)算規(guī)則的理解，是構(gòu)建課程實(shí)踐體系的基礎(chǔ)性知識(shí)準(zhǔn)備工作。

（二）課間實(shí)踐環(huán)節(jié)

在本課程中，課間實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是指根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)圖紙的提取工程量以及組價(jià)過程，根據(jù)講解內(nèi)容可將其設(shè)置為6個(gè)學(xué)時(shí)課程實(shí)驗(yàn)，其中演示與講解為2學(xué)時(shí)，學(xué)生獨(dú)立操作為4學(xué)時(shí)。在此針對全專業(yè)建筑模型工程量的提取、工程組價(jià)、報(bào)表輸出構(gòu)建了如圖2的講解體系。

圖2課間實(shí)踐講解體系經(jīng)過實(shí)踐顯示：針對預(yù)先構(gòu)建的模型，通過教師演示土建、鋼筋、給排水、電氣、暖通、措施項(xiàng)目等工程量的提取、工程組價(jià)、報(bào)表輸出，之后由學(xué)生自主提取全專業(yè)模型的工程量，并將提取的工程量導(dǎo)入相應(yīng)的計(jì)價(jià)軟件內(nèi)，而后調(diào)整工料機(jī)單價(jià)進(jìn)行工程組價(jià)，最后利用軟件的報(bào)表導(dǎo)出功能生成計(jì)價(jià)報(bào)表。通過上述操作讓學(xué)生了解《工程概預(yù)算》的基本流程和步驟，強(qiáng)化石方工程、地基處理與邊坡支護(hù)、樁基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結(jié)構(gòu)工程、構(gòu)建運(yùn)輸及安裝工程、木結(jié)構(gòu)工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程量的計(jì)算規(guī)則及計(jì)算，了解投資估算、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算、竣工結(jié)算與決算等《工程概預(yù)算》的差別，是構(gòu)建課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的軟件操作基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)《工程概預(yù)算》的程序性工作。

（三）課外實(shí)踐環(huán)節(jié)

課外實(shí)踐體系主要為《工程概預(yù)算》課程設(shè)計(jì)，由學(xué)生操作相關(guān)軟件開展土建模型和安裝工程模型的構(gòu)建，并應(yīng)用軟件的碰撞檢驗(yàn)及凈高分析功能解決各專業(yè)之間的矛盾和沖突，完成各專業(yè)工程量的提取并進(jìn)行工程組價(jià)和計(jì)價(jià)報(bào)表導(dǎo)出。整個(gè)課外實(shí)踐體系為兩周，十天為模型構(gòu)建，四天為模型優(yōu)化、工程量提取、工程組價(jià)、報(bào)表導(dǎo)出。其中模型構(gòu)建是整個(gè)課外實(shí)踐體系中最為耗時(shí)的環(huán)節(jié)，碰撞檢驗(yàn)是課外實(shí)踐體系最為繁瑣的環(huán)節(jié)，而經(jīng)過課上實(shí)踐體系與課間實(shí)踐體系的學(xué)習(xí)后工程量提取、工程組價(jià)、報(bào)表導(dǎo)出顯得較為簡單。

（四）課程實(shí)踐體系

在《工程概預(yù)算》的課程實(shí)踐教學(xué)過程中，借助于BIM技術(shù)，構(gòu)建了課上實(shí)踐環(huán)節(jié)、課間實(shí)踐環(huán)節(jié)、課外實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的構(gòu)建，各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系見圖3：

圖3課程實(shí)踐體系的構(gòu)建經(jīng)過實(shí)踐顯示：通過預(yù)先構(gòu)建BIM模型，課上實(shí)踐環(huán)節(jié)專注于土建、鋼筋、給排水、電氣、暖通五個(gè)專業(yè)的識(shí)圖與工程量計(jì)算規(guī)則的學(xué)習(xí)即課程實(shí)踐體系中知識(shí)性準(zhǔn)備工作，課間實(shí)踐環(huán)節(jié)則專注于工程量提取、工程組價(jià)、報(bào)表輸出的操作步驟的講解即課程實(shí)踐體系中程序性工作，而課外實(shí)踐環(huán)節(jié)則需要BIM建模、工程量提取、工程組價(jià)、報(bào)表輸出的工作即課程實(shí)踐體系中全過程性工作，三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)之間具有較好的聯(lián)系與分工，即三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)構(gòu)成了完整的工程概預(yù)算課程實(shí)踐環(huán)節(jié)[23，24]，實(shí)現(xiàn)了識(shí)圖和算量規(guī)則等基礎(chǔ)知識(shí)講解、軟件實(shí)操和工程程序等教授、實(shí)踐成果檢驗(yàn)的全過程能力提升。

三、結(jié)束語

建筑信息模型BIM技術(shù)已經(jīng)成土木工程領(lǐng)域發(fā)展的行業(yè)趨勢[25]，在國外行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)日臻成熟 ，但在我國隨著標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善已呈現(xiàn)快速推廣的趨勢。BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)明顯，其廣泛應(yīng)用必將引起行業(yè)內(nèi)的一場變革。在我校工程概預(yù)算課程實(shí)踐環(huán)節(jié)構(gòu)建實(shí)踐中，通過引入建筑信息模型BIM技術(shù)可以有效的構(gòu)建課上實(shí)踐環(huán)節(jié)、課間實(shí)踐環(huán)節(jié)和課外實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以有效提升學(xué)生BIM模型實(shí)現(xiàn)模型創(chuàng)建能力、識(shí)圖能力、工程量計(jì)提能力、工程計(jì)價(jià)能力，培養(yǎng)了學(xué)生在工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力、綜合能力等新工科工程能力，達(dá)到了課程實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求和工程造價(jià)管理應(yīng)用能力的復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)也間接實(shí)現(xiàn)了新工科的工程能力要求。當(dāng)然，現(xiàn)階段我院的工科專業(yè)教學(xué)也存在著一定的問題，如因?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)資金投入不足造成教學(xué)條件落后、課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)有待重新調(diào)整、教學(xué)模塊化的整合尚待進(jìn)一步開展等，而工程概預(yù)算課程實(shí)踐體系的構(gòu)建也正是解決現(xiàn)階段工科專業(yè)建設(shè)眾多問題的一次有益嘗試。

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