朱雙穎 ZHU Shuang-ying;陳喚 CHEN Huan
(①昆明學(xué)院,昆明650241;②信永中和工程管理有限公司昆明分公司,昆明 650000)
BIM從2003年進(jìn)入我國(guó),在我國(guó)的建筑工程領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)信息化革命。BIM技術(shù)通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物將傳統(tǒng)二維轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型。在建設(shè)工程及設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段全壽命周期創(chuàng)建和管理建筑信息,全過(guò)程應(yīng)用三維、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的模型涵蓋了幾何信息、空間信息、地理信息、各種建筑組件的性質(zhì)信息及工料信息。在設(shè)計(jì)方面,BIM技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在三維建模、光照能耗、圖紙優(yōu)化上,目前也正向著綠色建筑、綠色能耗分析等方面投入應(yīng)用。而在工程造價(jià)方面,BIM技術(shù)也在建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程造價(jià)控制方面有著重要的意義。王貴美指出:BIM在精益成本管理關(guān)鍵在于基于BIM信息平臺(tái),完整儲(chǔ)存并及時(shí)更新工程總承包項(xiàng)目所涉及的信息資料,為全壽命周期成本管理提供必要的信息環(huán)境。趙洪巖主張BIM在施工成本的管理中能夠深化設(shè)計(jì)、施工模擬并能通過(guò)BIM5D軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、資源和成本管理。來(lái)進(jìn)瓊認(rèn)為BIM與集成項(xiàng)目交易模式結(jié)合,相互補(bǔ)充,使各參與方間的信息和資源完全共享,并能將不同格式信息進(jìn)行集成處理和識(shí)別,優(yōu)化工程造價(jià)管理過(guò)程。BIM技術(shù)強(qiáng)大的建模和數(shù)據(jù)處理能力更能提高造價(jià)管理中工程計(jì)量的精細(xì)化和準(zhǔn)確性。
建筑工程造價(jià)全壽命周期管理主要運(yùn)用于工程概念設(shè)計(jì)到運(yùn)維的項(xiàng)目全壽命周期,是貫穿建筑工程全過(guò)程的管理工作。主要從項(xiàng)目的決策階段、設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段,運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行全壽命周期管理也主要是這幾個(gè)階段入手。在決策階段,造價(jià)工作人員可以根據(jù)已建的BIM模型、信息、成本,對(duì)擬建建筑模型進(jìn)行模擬,進(jìn)而計(jì)算出更為準(zhǔn)確的投資估算,為投資決策和資金籌措提供依據(jù)。在設(shè)計(jì)階段,BIM技術(shù)將土建、水電、給排水圖紙進(jìn)行整合,進(jìn)行碰撞檢查,提供更為準(zhǔn)確的圖紙,便于工程量的精確計(jì)算,為工程造價(jià)控制提供準(zhǔn)確的依據(jù)。在招投標(biāo)階段,依托于可視化的BIM模型,能明確各類(lèi)資源及其消耗量,也能準(zhǔn)確地控制招標(biāo)控制價(jià)為招標(biāo)方相關(guān)工作的開(kāi)展提供了極大便利。在施工階段,可以將BIM三維模型與動(dòng)態(tài)施工結(jié)合起來(lái),根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃,基于BIM模型準(zhǔn)確提取相應(yīng)工程的工程量,便于施工組織、管理、采購(gòu)及成本的核算。在運(yùn)用維護(hù)階段,由于BIM模型中可以添加各種設(shè)備、設(shè)施的位置、型號(hào)等信息,便于精準(zhǔn)地計(jì)算更新、維護(hù)費(fèi)用。而在整工程造價(jià)全壽命周期管理中,工程計(jì)量則是最重要的環(huán)節(jié),BIM技術(shù)融入工程造價(jià)全過(guò)程管理的關(guān)鍵的一步是將設(shè)計(jì)中精細(xì)化的BIM模型按工程造價(jià)計(jì)量方式進(jìn)行工程量的映射,以便BIM模型能按我國(guó)工程量清單計(jì)量模式進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)。目前BIM技術(shù)在精細(xì)化工程計(jì)量中已有了一些實(shí)踐,但將BIM技術(shù)直接應(yīng)用于建筑工程計(jì)量管理,仍存在一些阻礙。更不用提直接利用Revit構(gòu)建的BIM模型進(jìn)行工程量計(jì)算。本文就BIM技術(shù)在精細(xì)化工程計(jì)量管理中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究,以期為BIM在精細(xì)化工程計(jì)量管理提供參考。
隨著B(niǎo)IM技術(shù)在工程造價(jià)領(lǐng)域的深入發(fā)展,BIM以其三維模型為基礎(chǔ),在集成項(xiàng)目管理中諸多工程信息后,能直觀、便捷地計(jì)算工程項(xiàng)目的工程量。隨著B(niǎo)IM技術(shù)市場(chǎng)認(rèn)可度的不斷提高,目前常用BIM計(jì)算在工程項(xiàng)目的精細(xì)化計(jì)量運(yùn)用主要有以下兩個(gè)方面:
①用軟件自身平臺(tái)建立三維模型的算量軟件。
這類(lèi)方法主要是軟件自身設(shè)有適合清單及定額價(jià)格模式的算量平臺(tái),在算量平臺(tái)進(jìn)行建模后,自主算量,到后期直接利用軟件之間的應(yīng)用程序接口,使工程量數(shù)據(jù)與計(jì)價(jià)軟件對(duì)接,進(jìn)行計(jì)價(jià)計(jì)算后,再通過(guò)自己的平臺(tái)統(tǒng)計(jì)相應(yīng)報(bào)表。如廣聯(lián)達(dá)BIM、魯班、雪飛翔軟件等。幾款軟件均以二維CAD為開(kāi)發(fā)平臺(tái),具有將二維圖紙生成三維模型的功能,并能將鋼筋與工程量整合,通過(guò)直觀的三維模型后統(tǒng)計(jì)工程量最終形成工程造價(jià),基本滿(mǎn)足目前市場(chǎng)上工程造價(jià)的管理需求。這幾類(lèi)軟件均是在建立符合IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑成本模型基礎(chǔ)上,對(duì)計(jì)量計(jì)價(jià)所需的表達(dá)方式進(jìn)行分析,建立IFC數(shù)據(jù)自動(dòng)利用的算法。但幾種軟件均無(wú)法與Revit軟件進(jìn)行交互,無(wú)法使用在Revit軟件建立BIM模型,需要重新建模。工具軟件和平臺(tái)類(lèi)軟件在數(shù)據(jù)交互過(guò)程中無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。平臺(tái)數(shù)據(jù)和建筑信息模型相對(duì)剝離,與真正的建筑信息模型還有一定差距。另外幾款軟件之間也不互通,在同一個(gè)項(xiàng)目造價(jià)咨詢(xún)管理中,所有管理人員均只能使用同一款軟件。
②在BIM圖形軟件和后期的計(jì)價(jià)計(jì)量軟件之間建立應(yīng)用程序接口。
這類(lèi)方法主要是通過(guò)程序接口,提取BIM模型中的數(shù)據(jù)再與造價(jià)軟件對(duì)接,進(jìn)而進(jìn)行計(jì)算。廣聯(lián)達(dá)BIM5D、算量魯班都可以將Revit構(gòu)建的BIM模型轉(zhuǎn)化成計(jì)量計(jì)價(jià)軟件所需要的中間文件,再導(dǎo)入計(jì)量軟件中,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。但運(yùn)用這種方法時(shí),由于BIM模型軟件與計(jì)量計(jì)價(jià)軟件需要中間文件作為媒介,在進(jìn)行互換時(shí),不但建模和族命名等的規(guī)則受到嚴(yán)格的控制,即使在與造價(jià)軟件匹配的情況下,但也會(huì)有一些數(shù)據(jù)丟失的情況。再加上Revit平臺(tái)中構(gòu)建BIM模型的構(gòu)件族庫(kù)信息與計(jì)量計(jì)價(jià)規(guī)則未事先進(jìn)行映射,模型導(dǎo)入算量平臺(tái)后,需要根據(jù)現(xiàn)行計(jì)量計(jì)價(jià)規(guī)則進(jìn)行大量修改;對(duì)于一些異形構(gòu)件、復(fù)雜造型更是無(wú)法識(shí)別,需要二次建模;對(duì)于有設(shè)計(jì)變更的情況,更需要重新導(dǎo)入變更后的模型,并且計(jì)量軟件與Revit軟件交互性不強(qiáng),反向?qū)隦evit軟件的能力有限或者根本不能導(dǎo)入。
雖然目前整個(gè)工程造價(jià)行業(yè)對(duì)于用軟件自身平臺(tái)建立三維模型的算量軟件、在BIM圖形軟件和后期的計(jì)價(jià)計(jì)量軟件之間建立應(yīng)用程序接口這兩種BIM技術(shù)計(jì)量運(yùn)用比較普遍和成熟,但隨著軟件在項(xiàng)目中的大量使用,軟件的不足之處也越發(fā)凸顯,這些直接使用算量軟件或Revit與算量軟件互通的程序接口起建模功能遠(yuǎn)不如Revit軟件本身,基于Revit軟件進(jìn)行精細(xì)化工程量計(jì)算,不僅可以減少模型的重復(fù)建立、一鍵出量。也可以在初期對(duì)算量造價(jià)信息進(jìn)行控制。故基于Revit軟件平臺(tái)進(jìn)行BIM模型工程量的直接計(jì)算,是有著非常大的計(jì)量?jī)?yōu)勢(shì),也是精細(xì)化計(jì)量發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
在對(duì)Revit軟件及現(xiàn)行工程造價(jià)計(jì)價(jià)計(jì)量規(guī)范進(jìn)行研究后,發(fā)現(xiàn)利用Revit本身建模能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn),可以?xún)?yōu)化BIM技術(shù)目前在工程項(xiàng)目精細(xì)化計(jì)量的運(yùn)用,完善工程造價(jià)管理模式,做到與設(shè)計(jì)銜接更為密切、管理更為精細(xì)、使用更為便捷的管理模式。當(dāng)然在對(duì)一些工程進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),直接使用Revit統(tǒng)計(jì)工程量也存在一些問(wèn)題,需要在技術(shù)上進(jìn)行完善和調(diào)整,才能事半功倍。
該方法通過(guò)開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接(ODBC)訪問(wèn)BIM數(shù)據(jù)庫(kù),在bim軟件平臺(tái)集成算量模塊。這一理論的關(guān)鍵是研究BIM模型與工程清單映射的方法,以解決BIM技術(shù)在項(xiàng)目工程計(jì)量中的運(yùn)用問(wèn)題。在BIM平臺(tái)上建立這種映射是關(guān)鍵,國(guó)內(nèi)也有大量學(xué)者對(duì)這些方法進(jìn)行了研究,如,李潔主張建立Revit軟件建立工程量清單與BIM模型的映射關(guān)系,二次開(kāi)發(fā)插件創(chuàng)建清單XML文件,將清單屬性寫(xiě)入模型共享參數(shù),使Revit模型具有工程項(xiàng)目清單算量機(jī)制。周冀偉建議一方面基于IFC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM模型構(gòu)件計(jì)量信息擴(kuò)展,以適應(yīng)于清單計(jì)量的要求,另一方面,基于BIM模型適應(yīng)的清單計(jì)量規(guī)則的角度出發(fā),研究制定了相應(yīng)的BIM計(jì)量規(guī)則,實(shí)現(xiàn)了計(jì)量規(guī)則的統(tǒng)一。這類(lèi)方法相較于市場(chǎng)運(yùn)用廣的前兩種方法,可以真正意義上實(shí)現(xiàn)“一模多用”,提高工作效率,在BIM模型構(gòu)建成功后,即可獲得工程量數(shù)據(jù),避免二次建模,也不存在因模型的反復(fù)轉(zhuǎn)化而造成的數(shù)據(jù)丟失,更加靈活、快捷。
在對(duì)一些工程實(shí)例進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),基于Revit平臺(tái)BIM技術(shù)精細(xì)化計(jì)量需要注意如下問(wèn)題:
①項(xiàng)目編號(hào)、命名、分類(lèi)劃分及屬性描述不一致。Revit是面向圖元對(duì)象,修改以圖元為基礎(chǔ),而工程量清單考慮施工工藝和施工過(guò)程。比如在Revit中無(wú)法單獨(dú)創(chuàng)建閥門(mén)及一些軟接頭,但是工程量清單卻考慮其工程量;再比如Revit中屬性信息也同工程量清單項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目特征描述不一致等。需要提前將進(jìn)行統(tǒng)一。
②以Revit為主的BIM模型構(gòu)建軟件的計(jì)算規(guī)則工程量不符合我國(guó)工程量清單計(jì)算規(guī)則,Revit能反映構(gòu)件的幾何形狀,但扣減關(guān)系與清單計(jì)價(jià)規(guī)則存在一定差異,如:工程量清單風(fēng)管按照設(shè)計(jì)圖示規(guī)格以展開(kāi)面積計(jì)算,以“10m2”為計(jì)量單位。不扣除檢查孔、測(cè)定孔、送風(fēng)口、吸風(fēng)口等所占面積。風(fēng)管展開(kāi)面積不計(jì)算風(fēng)管、管口重疊部分面積。而Revit明細(xì)表統(tǒng)計(jì)工程量,風(fēng)管管道工程量扣除檢查孔、測(cè)定孔、送風(fēng)口、吸風(fēng)口、彎頭、三通等所占面積,只是單純統(tǒng)計(jì)風(fēng)管管道工程量;彎頭、三通另外統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)。再如,工程量清單給排水、消防水管道按設(shè)計(jì)管道中心長(zhǎng)度,以10m為計(jì)量單位,不扣除閥門(mén)、管件及各種組件所占長(zhǎng)度。Revit明細(xì)表統(tǒng)計(jì)同風(fēng)管一樣,只是單純統(tǒng)計(jì)管道長(zhǎng)度,不計(jì)算彎頭、三通長(zhǎng)度,這樣在建模前,需要對(duì)族庫(kù)在項(xiàng)目開(kāi)展前進(jìn)行必要的修改。
③BIM模型中的計(jì)算精度與清單計(jì)算不一致。Revit是布爾運(yùn)算直接計(jì)算出圖形面積或者體積,計(jì)算的是實(shí)物量,有些卻和工程量清單計(jì)量規(guī)則不符。比如在《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》(2013版)中工程量清單對(duì)現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件的計(jì)算中“按設(shè)計(jì)圖示尺寸以體積計(jì)算,不扣除構(gòu)件內(nèi)鋼筋、預(yù)埋鐵件及單個(gè)面積≤0.3m2的柱、垛以及孔洞所占體積。中有些孔洞的扣除直接忽略,不進(jìn)行扣減”,而在Revit中只是直接反映建筑物的實(shí)體工程量,不能反映扣減關(guān)系。需要在項(xiàng)目開(kāi)展前對(duì)進(jìn)行族編輯,將族庫(kù)與清單規(guī)則進(jìn)行映射。
由于在直接使用基于Revit平臺(tái)BIM技術(shù)精細(xì)化計(jì)量會(huì)存在一些問(wèn)題,技術(shù)上要通過(guò)匹配圖元信息、設(shè)置算量插件設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)規(guī)則等一些技術(shù)措施,具體如下:
3.3.1 將圖元的類(lèi)型及屬性信息與工程量清單項(xiàng)目名稱(chēng)及特征匹配
BIM建模時(shí)構(gòu)件族名稱(chēng)命名不規(guī)范,未添加設(shè)計(jì)圖紙描述構(gòu)件信息或未按圖示名稱(chēng)進(jìn)行命名,材質(zhì)、構(gòu)件尺寸、構(gòu)件型號(hào)規(guī)格未按照?qǐng)D紙要求設(shè)置,在統(tǒng)計(jì)工程量時(shí)無(wú)法按工程量清單項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目特征進(jìn)行分類(lèi)匯總。部分構(gòu)件為構(gòu)建模型或常規(guī)模型創(chuàng)建,模型映射無(wú)法識(shí)別。
建模前應(yīng)制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),族命名(與圖紙保持一致)。在滿(mǎn)足現(xiàn)有BIM標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的前提下,命名規(guī)則與工程量清單項(xiàng)目名稱(chēng)及項(xiàng)目特征建立映射;對(duì)于異形構(gòu)件的創(chuàng)建更是要提前思考構(gòu)件根據(jù)清單計(jì)量規(guī)則所需輸出工程量特性,提前考慮異性構(gòu)件創(chuàng)建方式,盡量選擇能與工程量清單對(duì)應(yīng)的族構(gòu)件進(jìn)行創(chuàng)建,這樣可以保證模型在模型構(gòu)建前就提前避免了信息不匹配帶來(lái)的計(jì)算差異,可以提前對(duì)計(jì)算進(jìn)行修正(如圖1)。
將圖元的類(lèi)型及屬性信息與工程量清單項(xiàng)目名稱(chēng),能為計(jì)算規(guī)則統(tǒng)一、精度統(tǒng)一奠定基礎(chǔ)。
3.3.2 采用與清單規(guī)則相匹配的Revit算量插件
周冀偉指出BIM計(jì)量是對(duì)構(gòu)件信息的整合和管理,模型構(gòu)件的合理劃分和創(chuàng)建是計(jì)量工作的前提。對(duì)BIM計(jì)量規(guī)則的改進(jìn)可通過(guò)建模規(guī)則的改進(jìn)和規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)。奚程翀也通過(guò)對(duì)比分析不同構(gòu)件清單規(guī)則與建模的差異原因分析,提出BIM建模應(yīng)遵循一定的規(guī)則,應(yīng)對(duì)BIM算量模型建模規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)于計(jì)量規(guī)則的統(tǒng)一,也可以在BIM模型上擴(kuò)展計(jì)量維度,目前主要有兩種方式。第一種是前述利用與Revit有互通接口的造價(jià)軟件,將設(shè)計(jì)模型和工程造價(jià)計(jì)量模塊分開(kāi),在BIM模型中提取相關(guān)的構(gòu)件屬性信息,再導(dǎo)入到造價(jià)軟件中,進(jìn)行處理。第二種是基于Revit的算量插件,也是在Revit平臺(tái)上直接對(duì)BIM建模模型上直接統(tǒng)計(jì)工程量重要保證,在Revit軟件中直接計(jì)算工程量,需要將BIM模型與造價(jià)信息相關(guān)聯(lián),構(gòu)件扣減規(guī)則匹配工程量清單規(guī)則,這樣才能保證工程量的計(jì)量結(jié)果可隨著模型變化而變化。相比第一種,第二種方式實(shí)現(xiàn)了“一模多用”,跳過(guò)了不同軟件之間文件數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的步驟(如圖2)。
3.3.3 將模型精度及扣減原則、預(yù)留長(zhǎng)度與清單計(jì)量規(guī)則進(jìn)行匹配
建模時(shí),除了嚴(yán)格按照?qǐng)D紙準(zhǔn)確建模,對(duì)所需統(tǒng)計(jì)工程量的構(gòu)件均需全部創(chuàng)建模型外,構(gòu)件的材質(zhì)、尺寸、規(guī)格型號(hào)必須與清單計(jì)量規(guī)則對(duì)應(yīng)。對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的問(wèn)題清單反饋設(shè)計(jì)進(jìn)行澄清及回復(fù)。
BIM建筑工程模型是多專(zhuān)業(yè)構(gòu)配件集成的模型。各專(zhuān)業(yè)模型整合在一起存在必要的碰撞檢查,要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化的,故在建模前需提前確定各自的避讓原則。不僅如此,對(duì)于材料的預(yù)留問(wèn)題,也需要提前明確。如在設(shè)計(jì)圖紙中噴淋末端支管、衛(wèi)生間衛(wèi)生器具及洗漱器具連接的末端支管、各種井、閥門(mén)、設(shè)備末端支管長(zhǎng)度一般不會(huì)在設(shè)計(jì)圖中明確表示,而是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體安全情況而確定,對(duì)于此類(lèi)情況,在BIM建模前,需提前與造價(jià)人員、設(shè)計(jì)人員溝通末端支管布置原則,確定末端支管長(zhǎng)度及連接方式。
對(duì)某項(xiàng)目的地下室項(xiàng)目的水電專(zhuān)業(yè)用BIM技術(shù)精細(xì)化工程計(jì)量管理模式與工程造價(jià)算量軟件結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析,考察BIM技術(shù)精細(xì)化工程計(jì)量模式的準(zhǔn)確性。用偏差率表示某個(gè)分部分項(xiàng)工程的用兩種方法計(jì)算的量差,再用加權(quán)平均計(jì)算某類(lèi)分部分項(xiàng)工程的總偏差率,偏差率公式、和加權(quán)平均偏差率公式如下:
再分別按照根據(jù)同種計(jì)量單位通過(guò)加權(quán)平均計(jì)算相應(yīng)計(jì)量單位總的量差:
某類(lèi)分部分項(xiàng)工程偏差率=
其中:an——偏差率;
Kn——各分部分項(xiàng)工程量。
經(jīng)過(guò)比較,按構(gòu)件個(gè)數(shù)計(jì)量的分部分項(xiàng)工程量無(wú)偏差,按面積、長(zhǎng)度的計(jì)量的分部分項(xiàng)工程在嚴(yán)格遵守建模規(guī)范和圖紙規(guī)范構(gòu)建BIM模型時(shí),偏差率不大,本項(xiàng)目工程對(duì)比后偏差率在3%以?xún)?nèi)。只要建模時(shí)遵守建模規(guī)范、遵循管管線(xiàn)避讓原則;在管道交叉處理盡量保證滿(mǎn)足凈距最??;遵循管線(xiàn)縱向排布等原則,偏差可以進(jìn)一步縮小。(表1)
表1 部分給水分部分項(xiàng)工程偏差率計(jì)算表
本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目精細(xì)化計(jì)量的運(yùn)用研究,進(jìn)而分析目前BIM技術(shù)的使用情況及問(wèn)題,提出基于Revit軟件的BIM技術(shù)在精細(xì)化工程計(jì)量的管理模式,實(shí)現(xiàn)BIM模型中直接輸出工程量清單計(jì)量計(jì)價(jià)規(guī)則所匹配的工程量,工程造價(jià)在BIM模型平臺(tái)精確計(jì)量,解決了不同軟件轉(zhuǎn)化對(duì)工程造價(jià)計(jì)量的影響。對(duì)基于BIM技術(shù)精細(xì)化工程計(jì)量管理模式研究尚處在研究階段,目前對(duì)裝飾裝修及安裝工程已經(jīng)基本完成計(jì)量規(guī)則的統(tǒng)一,后續(xù)還要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)工程精細(xì)化工程計(jì)量管理模式研究,實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)對(duì)建筑工程精細(xì)化工程計(jì)量。