建筑信息模型的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)與編碼體系及其造價(jià)應(yīng)用研究

華國(guó)飛 吳凱波 郭曉豹

中天建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 杭州 310008

隨著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)以及信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，憑借工程人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行項(xiàng)目管理的傳統(tǒng)模式已難以滿足項(xiàng)目中多專業(yè)、多方協(xié)同、全壽命周期的管理需求。尤其在大型項(xiàng)目建造過(guò)程中，由于存在著上下游銜接不流暢、參建各方信息對(duì)接有誤等問(wèn)題，常常導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)資源配置不合理、工期延誤、返工率較高等不良后果，而建筑信息模型（building information model，BIM）結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)及構(gòu)件的分類與編碼體系正是打通項(xiàng)目構(gòu)件信息在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、建造、交付、運(yùn)行維護(hù)各階段高效傳遞、共享的前提與基礎(chǔ)。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)基于本國(guó)建筑現(xiàn)狀建立了相對(duì)配套的、成熟的構(gòu)件分類及編碼標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)根據(jù)自身國(guó)情以及行業(yè)特點(diǎn)也為建筑工程信息標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展制定了相關(guān)推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 7027—2002《信息分類和編碼的基本原則與方法》提出信息分類應(yīng)當(dāng)具有科學(xué)性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)延性、兼容性和綜合實(shí)用性等基本原則，同時(shí)將信息分類的基本方法歸結(jié)為線分類法、面分類法、混合分類法3種，為后續(xù)的建筑編碼體系發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)；JG/T 151—2015《建筑產(chǎn)品分類和編碼》從專業(yè)角度出發(fā)將建筑產(chǎn)品分為結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品、建筑類產(chǎn)品、機(jī)電類產(chǎn)品和人防類產(chǎn)品4種類型，同時(shí)提出編碼結(jié)構(gòu)由大類代碼、中類代碼、小類代碼、細(xì)類代碼組成，形成了清晰的層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步細(xì)化了構(gòu)件分類；GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》將建筑信息模型細(xì)分為包含按功能分建筑、按形態(tài)分建筑、專業(yè)領(lǐng)域等在內(nèi)的15個(gè)條目，同時(shí)也采用了大、中、小和細(xì)4類編碼，層次分明地涵蓋了建筑信息模型的眾多方面。GB/T 51301—2018《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于模型精細(xì)度劃分、模型內(nèi)容、屬性信息表等建模標(biāo)準(zhǔn)及交付物做了細(xì)致規(guī)定。

丁少華[1]結(jié)合裝配式項(xiàng)目應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了基于BIM的裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的分類與編碼體系，胡洪龍[2]明確了既有公路BIM模型拆分原則，從實(shí)際需求出發(fā)，將構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)從5層擴(kuò)展到6層，陸劍駿等[3]以紹興市城市智慧快速路項(xiàng)目BIM全壽命周期大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為依托，建立了適用于城市快速路工程的BIM模型構(gòu)件信息分類編碼方法。但以上工程中對(duì)于BIM編碼的設(shè)計(jì)中僅包含單一結(jié)構(gòu)或?qū)I(yè)，且只對(duì)模型的構(gòu)件屬性進(jìn)行了定義編碼，未對(duì)工程屬性、專業(yè)屬性等進(jìn)行設(shè)計(jì)，編碼所承載的信息量小，覆蓋面不廣，應(yīng)用效果不明顯，無(wú)法形成建筑行業(yè)通用性編碼規(guī)則。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文參考相關(guān)行業(yè)內(nèi)的建筑構(gòu)件分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用工程，以鄂州花湖機(jī)場(chǎng)為工程案例，系統(tǒng)介紹了基于BIM的模型結(jié)構(gòu)及編碼體系設(shè)計(jì)原理及思路，重點(diǎn)研究構(gòu)件編碼體系在造價(jià)計(jì)量中的應(yīng)用效果。

1 基于BIM的模型結(jié)構(gòu)及編碼體系設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

鄂州花湖機(jī)場(chǎng)位于湖北省鄂州市鄂城區(qū)燕磯鎮(zhèn)附近，為4E級(jí)國(guó)際機(jī)場(chǎng)、航空物流國(guó)際口岸、亞洲第一座專業(yè)性貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)。鄂州花湖機(jī)場(chǎng)包含建筑、結(jié)構(gòu)、場(chǎng)道、航管、橋梁、市政排水等在內(nèi)的29個(gè)專業(yè)，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全壽命周期的管理，搭建BIM全壽命周期大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各參建方、各專業(yè)以及各建造階段信息的快速傳遞、應(yīng)用和分析，是住建部首個(gè)采用BIM技術(shù)進(jìn)行計(jì)量支付的試點(diǎn)項(xiàng)目。本文案例工程為機(jī)場(chǎng)中體量最大的轉(zhuǎn)運(yùn)中心主樓項(xiàng)目。該項(xiàng)目地坪板及以下采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地坪板以上為鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋桁架樓承板結(jié)構(gòu)。

1.2 模型結(jié)構(gòu)與編碼體系設(shè)計(jì)

1.2.1 設(shè)計(jì)原理

以國(guó)內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及信息化技術(shù)為基本設(shè)計(jì)原理，采用以線分類法為主，面分類法為輔的混合分類法，進(jìn)行BIM模型結(jié)構(gòu)及編碼體系的設(shè)計(jì)。

1.2.2 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，以構(gòu)件編碼唯一性，項(xiàng)目管理平臺(tái)連通性、可擴(kuò)充性與可計(jì)量性為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合BIM項(xiàng)目管理目標(biāo)及特點(diǎn)，對(duì)構(gòu)件分類與編碼體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1）唯一性：每個(gè)構(gòu)件編碼不得與自身標(biāo)段及其他標(biāo)段中的同類構(gòu)件重復(fù)，即模型中所有構(gòu)件編碼存在且唯一。

2）項(xiàng)目管理平臺(tái)連通性：指構(gòu)件所含編碼及屬性信息可在項(xiàng)目各個(gè)階段及各參與方之間進(jìn)行無(wú)障礙流通，在不同平臺(tái)上流轉(zhuǎn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)有效繼承。

3）可擴(kuò)充性：在項(xiàng)目實(shí)施階段，如深化設(shè)計(jì)階段時(shí)出現(xiàn)原數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在的構(gòu)件時(shí)，可基于原定規(guī)則進(jìn)行新構(gòu)件的擴(kuò)庫(kù)。

4）可計(jì)量性：每個(gè)應(yīng)計(jì)量的構(gòu)件，可以根據(jù)構(gòu)件編碼-計(jì)價(jià)規(guī)則清單之間的映射關(guān)系在計(jì)量平臺(tái)中進(jìn)行清單掛接，并反映真實(shí)的工程量；無(wú)需計(jì)量的構(gòu)件，則根據(jù)其編碼自動(dòng)映射至空白清單項(xiàng)目編碼。

1.2.3 設(shè)計(jì)思路

對(duì)于一個(gè)完整的BIM工程模型，為了滿足設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等階段的應(yīng)用，其模型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)及編碼體系應(yīng)使構(gòu)件編碼盡可能地承載各種屬性信息，其中應(yīng)包含工程屬性、設(shè)計(jì)屬性、模型屬性。工程屬性即構(gòu)件的項(xiàng)目管理屬性，如該構(gòu)件所處的項(xiàng)目、單項(xiàng)工程、單位工程等。設(shè)計(jì)屬性應(yīng)包含構(gòu)件的建設(shè)階段、專業(yè)、子專業(yè)歸屬等。模型屬性應(yīng)包含構(gòu)件的具體類別信息，同一類別構(gòu)件還應(yīng)有各自的實(shí)例屬性，以保證編碼唯一性。

將該體系框架按照項(xiàng)目、設(shè)計(jì)及構(gòu)件等屬性進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分解，以此實(shí)現(xiàn)眾多專業(yè)的構(gòu)件定義、識(shí)別、創(chuàng)建和使用。該體系作為基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)確保各BIM實(shí)施關(guān)聯(lián)方、各階段和各項(xiàng)任務(wù)之間對(duì)于BIM成果（模型及其信息）能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換共享、模型整合和應(yīng)用協(xié)同。

1.2.4 模型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

在上述設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，將模型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)確定為項(xiàng)目管理屬性、設(shè)計(jì)（施工）管理屬性、構(gòu)件管理屬性、構(gòu)件實(shí)例屬性4部分（表1）。

表1 模型結(jié)構(gòu)示意

1.2.5 編碼體系

基于既定的模型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)參考GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》中編碼大類、中類、小類和細(xì)類的層次結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分。本編碼體系由項(xiàng)目管理屬性代碼組、設(shè)計(jì)管理屬性代碼組、構(gòu)件管理屬性代碼組、構(gòu)件實(shí)例屬性代碼組4個(gè)代碼組構(gòu)成。每個(gè)代碼組內(nèi)分類如下：

1）項(xiàng)目管理屬性代碼組由工程（項(xiàng)目）代碼、單項(xiàng)工程代碼、單位工程代碼、子單位工程代碼順次組成，采用2位數(shù)字表示。

2）設(shè)計(jì)管理屬性代碼組由階段代碼、專業(yè)代碼、子專業(yè)代碼、二級(jí)子專業(yè)代碼順次組成，采用2位數(shù)字表示。

3）構(gòu)件管理屬性代碼組由構(gòu)件類別代碼、構(gòu)件子類別代碼、構(gòu)件類型代碼順次組成。構(gòu)件類別代碼采用2位數(shù)字表示，構(gòu)件子類別代碼、構(gòu)件類型代碼采用4位數(shù)字表示。

4）構(gòu)件實(shí)例屬性代碼組由構(gòu)件實(shí)例代碼組成，采用10位數(shù)字表示。

以工程設(shè)計(jì)階段建筑專業(yè)一個(gè)普通木門(mén)構(gòu)件的編碼為例，不同組代碼之間用半角下劃線“_”連接；同一組代碼中，相鄰層級(jí)代碼之間用英文字符“.”隔開(kāi)（圖1）。

圖1 模型構(gòu)件編碼示例

2 案例應(yīng)用分析

2.1 項(xiàng)目應(yīng)用方案

設(shè)計(jì)階段，由設(shè)計(jì)單位、咨詢單位、建設(shè)單位等各參與方，構(gòu)建了包含建筑、結(jié)構(gòu)、航管等29個(gè)專業(yè)在內(nèi)的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的構(gòu)件庫(kù)，制定了本項(xiàng)目構(gòu)件分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)，并上傳至信息平臺(tái)供其他方參考使用。

施工階段，由施工單位對(duì)BIM模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并基于既定規(guī)則對(duì)模型所有構(gòu)件進(jìn)行編碼刷取工作，如遇未入庫(kù)構(gòu)件，則對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)庫(kù)申請(qǐng)，由咨詢單位審核后刷取構(gòu)件編碼。

在工程款支付階段，通過(guò)信息化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件編碼與清單項(xiàng)目編碼的準(zhǔn)確映射，重點(diǎn)達(dá)到計(jì)量支付的目的。

在項(xiàng)目竣工交付階段及運(yùn)營(yíng)管理階段，借助BIM協(xié)同平臺(tái)通過(guò)預(yù)制構(gòu)件編碼對(duì)各個(gè)構(gòu)件的相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并導(dǎo)出清單，便于建筑構(gòu)件的施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理。

2.2 構(gòu)件編碼的造價(jià)應(yīng)用及效果分析

2.2.1 構(gòu)件編碼清單掛接思路及規(guī)則

根據(jù)GB 50500—2013《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)量工作，需確定同一類項(xiàng)目的項(xiàng)目編碼、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目特征、計(jì)算規(guī)則及計(jì)量單位等參數(shù)，其中清單項(xiàng)目編碼有且唯一，該編碼直接確定清單項(xiàng)目的所有計(jì)算參數(shù)，前9位由規(guī)范直接確定，后3位流水碼則以建設(shè)單位根據(jù)清單項(xiàng)目特征自行確定。因此只需實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)件編碼至清單12位項(xiàng)目編碼的映射，即可完成清單掛接工作。

由于既定的構(gòu)件編碼規(guī)則中，編碼中沒(méi)有承載造價(jià)設(shè)計(jì)屬性，無(wú)法直接映射12位清單項(xiàng)目編碼，故可將構(gòu)件編碼清單掛接工作分為兩步。

1）在同一個(gè)標(biāo)段中，項(xiàng)目管理屬性是一致的，而實(shí)例屬性不影響項(xiàng)目編碼映射，故設(shè)計(jì)管理及構(gòu)件管理屬性編碼便確定了一類構(gòu)件的前9位項(xiàng)目編碼。如圖2所示，藍(lán)色的構(gòu)件編碼和清單項(xiàng)目編碼（前9位）首先確定映射關(guān)系。

圖2 清單掛接示意

2）通過(guò)比對(duì)該類模型構(gòu)件中設(shè)置的造價(jià)設(shè)計(jì)屬性與清單項(xiàng)目特征，來(lái)確定項(xiàng)目清單后3位流水碼。

2.2.2 模型編碼計(jì)量要點(diǎn)

根據(jù)合同計(jì)量清單，同一種材料在不同的工程部位以及基于不同的功能用途，會(huì)有不同的清單單價(jià)，故采用同一族類型、同一材質(zhì)建模的構(gòu)件，其構(gòu)件命名（構(gòu)件類別、構(gòu)件子類別）應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的承包合同計(jì)量規(guī)則作出調(diào)整。以下列舉3個(gè)示例并進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

1）樁基計(jì)量。根據(jù)計(jì)價(jià)清單及構(gòu)件編碼原則，應(yīng)計(jì)量的結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)件類別一般命名為“鋼筋”，而樁基礎(chǔ)采用樁長(zhǎng)的計(jì)量方式，其中結(jié)構(gòu)鋼筋不予單獨(dú)計(jì)量，故應(yīng)對(duì)樁基礎(chǔ)鋼筋與其余結(jié)構(gòu)鋼筋做編碼結(jié)構(gòu)區(qū)分，將其構(gòu)件類別改為“鋼筋籠鋼筋”，令其映射至空白清單項(xiàng)。

2）基礎(chǔ)與混凝土柱計(jì)量。根據(jù)計(jì)價(jià)清單及構(gòu)件編碼原則，結(jié)合圖紙會(huì)審及合同單價(jià)，對(duì)基礎(chǔ)上部混凝土柱做編碼結(jié)構(gòu)區(qū)分，若柱厚不大于200 mm，則構(gòu)件子類別命名為“承臺(tái)（獨(dú)基）上部箱形混凝土柱”，編碼映射至混凝土柱計(jì)價(jià)清單項(xiàng)；若柱厚大于200 mm，則構(gòu)件子類別命名為“承臺(tái)（獨(dú)基）上部矩形柱”，編碼映射至承臺(tái)（獨(dú)基）計(jì)價(jià)清單項(xiàng)。

3）鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板計(jì)量。根據(jù)計(jì)價(jià)清單及構(gòu)件編碼原則，結(jié)合合同單價(jià)，對(duì)處于不同位置、同一材質(zhì)的節(jié)點(diǎn)板做構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)區(qū)分。若節(jié)點(diǎn)板位于檁條，則構(gòu)件子類別命名為“檁條節(jié)點(diǎn)板”；若節(jié)點(diǎn)板位于鋼梁，則命名為“鋼梁節(jié)點(diǎn)板”。兩者映射至相應(yīng)的檁條和鋼梁清單。

2.2.3 效果分析

通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)、編碼體系及BIM信息化管理平臺(tái)的綜合應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件信息在全產(chǎn)業(yè)鏈中的流通和共享；通過(guò)BIM模型編碼與計(jì)價(jià)清單項(xiàng)目編碼的準(zhǔn)確映射，打破了BIM與造價(jià)應(yīng)用之間的技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)級(jí)構(gòu)件的計(jì)量支付工作，創(chuàng)造了不菲的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了鄂州花湖機(jī)場(chǎng)工程的模型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及模型編碼體系，以編碼在工程中的造價(jià)應(yīng)用為切入點(diǎn)分析了編碼設(shè)置在計(jì)量計(jì)價(jià)時(shí)的注意事項(xiàng)，為后續(xù)企業(yè)與項(xiàng)目應(yīng)用編碼體系提供參考。