基于BIM設計模型在工程造價中的應用及問題研究

曹穎

東南大學/土木工程學院 江蘇 南京 210000

引言

隨著未來建筑越來越偏向于復雜化、智能化和規(guī)模化發(fā)展，工程造價咨詢的服務需要更加專業(yè)化和更具自身特色。工程項目中的數(shù)據(jù)能夠在項目各參與方之間準確、流暢和及時地傳輸，是工程能夠順利進展的重要因素。但對于傳統(tǒng)的工程造價來說，因缺少信息平臺，造價數(shù)據(jù)無法充分傳遞，造成造價方和項目各參與方的溝通問題，從而影響工程造價的效率與質(zhì)量，甚至于影響整個項目的進展情況。

新興技術BIM在工程造價具有十分顯著優(yōu)勢，是未來研究和發(fā)展的重要方向。若造價人員能直接利用BIM設計模型獲取工程量，可以大幅度提高工程計量效率和質(zhì)量。因此，如何將BIM設計模型與BIM造價模型實現(xiàn)有效連接，保證建筑信息之間的數(shù)據(jù)無障礙流轉，是亟待解決的重要問題。

1 現(xiàn)狀分析

BIM 技術是一門新興的技術，最早發(fā)源于美國，發(fā)展至今逐漸形成了較為完善的 BIM 技術理論體系。BIM中的B代表building的縮寫，表示一個建筑項目的建造過程，BIM中的I代表information，指的是建筑信息，BIM中M代表modeling，指的是一個建模的過程?？偨Y來說，BIM是一種基于物理的功能的數(shù)學表達，是一種支持和表現(xiàn)各自職責的協(xié)同工作，是項目全壽命周期中的所有決策的可靠依據(jù)。BIM 技術擁有全面化、可視化、全程化與參數(shù)化的四個特點，是建筑信息的綜合數(shù)據(jù)庫，可以確保建筑各種非幾何與幾何信息能夠立體呈現(xiàn)[1]。

由此可見，BIM以建筑信息為核心，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺和計算機軟件將建筑中各個構件的信息進行拆分重組，最終形成一個參數(shù)化和可視化的建筑模型。BIM軟件使用的是面向?qū)ο蟮膮?shù)化建模方法，通過BIM軟件構建的BIM設計模型，依托建筑物幾何三維，以構件實體為基本單元的建筑對象，不僅包含構件的尺寸數(shù)據(jù)、空間位置和不同構件的空間關系，還包括工程項目的基本信息如名稱、建設單位等[2]。根據(jù)上述概念，在項目全壽命周期的不同的階段，各參與方可以共享同一個BIM模型，如果造價咨詢?nèi)藛T能將已有BIM設計模型轉換成BIM造價模型，從中直接獲取工程量，那么工程算量的效率和質(zhì)量將得到大幅度的提升。

2 應用方法及優(yōu)劣勢分析

2.1 應用方法

現(xiàn)如今主要有兩種方法可以解決如何利用BIM設計模型進行工程算量的問題。一種方法認為，將BIM設計模型導出到外部算量軟件中，主要通過相關接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉換后導出外部平臺進行計量。另一種方法認為，將BIM設計模型所使用的軟件作為平臺，利用相關插件直接在其基礎上進行自動化的工程算量。

2.1.1 將BIM設計模型導出外部算量軟件：將BIM設計模型導出外部算量軟件是指通過研發(fā)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉移的數(shù)據(jù)接口，將BIM設計模型直接導出到現(xiàn)有的算量軟件中進行計算，但其導出的子信息模型計算的數(shù)據(jù)需要注意其準確性和可靠性。例如廣聯(lián)達BIM和魯班BIM軟件，通過數(shù)據(jù)接口將Revit中的BIM設計模型文件更改格式后導出至外部算量平臺完成計算。其作為一種模型文件格式轉換類型的軟件，本身不具備算量的功能，而是需要借助外部其他算量平臺完成計算[3]。

2.1.2 BIM設計模型直接作為算量平臺：將BIM設計模型直接作為算量平臺是指以BIM軟件群作為平臺，對其進行BIM設計模型構建映射后實現(xiàn)工程計量的工作，例如晨曦BIM算量軟件。通過以BIM軟件群為平臺進行二次深化開發(fā)，一般對BIM軟件有較好的兼容性，可以貫穿項目全壽命周期的各個階段，保證項目工程計量的完整性和連續(xù)性。軟件支持CAD翻模功能和智能布置功能，使得工程量數(shù)據(jù)與設計模型數(shù)據(jù)聯(lián)動，可以達到快速完成計量工作并且實現(xiàn)項目全壽命周期的數(shù)據(jù)共享。支持自動套用清單定額功能，可以按照實物出量也可以自動關聯(lián)做法出量，哪怕是異形或者特殊構件也能得到適配的計算模式，但自動關聯(lián)做法出量可能需要手動篩選劃分工程量的歸屬。支持構件調(diào)整和模型檢查功能，可以幫助快速調(diào)整模型，保證工程算量的準確與可靠。

2.2 應用優(yōu)勢

基于BIM設計模型進行工程算量有著顯著的優(yōu)勢，具體有以下三點。

2.2.1 利用BIM設計模型的計算效率高。BIM設計模型是建筑物可視化和參數(shù)化的體現(xiàn)，能夠顯示真實信息，轉換為BIM造價模型后，不僅可以輔助大型復雜項目進行設計優(yōu)化，還可以直接提取模型中任何構件的數(shù)據(jù)信息，節(jié)約了重復建模的時間，將造價人員從煩瑣的計算中解脫出來，可以在保證其準確率的情況下大大的節(jié)約工程造價人員的工作時間，有利于工程造價人員將精力投入工程造價管理中更需要人工完成的工作，為精細化管理創(chuàng)造條件。

2.2.2 利用BIM設計模型后計算質(zhì)量好。BIM軟件聯(lián)數(shù)據(jù)庫，通過利用模型的參數(shù)化特點可以對所需構件進行篩選統(tǒng)計，對模型中的構件能夠?qū)崿F(xiàn)精細化管理，有助于提高工程造價的準確性；BIM技術是建筑信息的集成與協(xié)同，相較于現(xiàn)行的在工程造價計價階段使用自有物資查詢網(wǎng)的價格來講，BIM數(shù)據(jù)庫中包含的物料人工價格信息與市場實施聯(lián)動，這樣才能保證工程造價的準確性，防止出現(xiàn)“三超”現(xiàn)象。

2.2.3 利用BIM設計模型后及時性強。設計師對于設計的深化或修改可直接聯(lián)動工程量，實現(xiàn)設計與造價的同步更新且響應速度快，有利于工程造價效率的提高。施工過程中如果出現(xiàn)的設計變更可以直接在BIM設計技術在模型上進行修改，然后聯(lián)動BIM造價模型，快速對工程造價進行調(diào)整，不會再像以往一樣去手動尋找變更位置，重新調(diào)整計算工程量。依托BIM設計模型的工程造價工作可以保證工程量計算的準確性，控制工程設計變更的可靠性，提高項目策劃的可行性，有利于造價數(shù)據(jù)的積累和共享，支持不同緯度的多算對比。

2.3 應用劣勢

基于BIM設計模型進行工程算量存在著一些問題，具體有以下四點。

2.3.1 軟件體量大，運行不穩(wěn)定。因不同的使用者對于BIM軟件有著不同的需求，為滿足大部分需求軟件占用的空間和資源越來越多，必然會運行困難，若在使用過程中軟件不穩(wěn)定或運行錯誤，容易造成轉換的過程中丟失數(shù)據(jù)，十分不利于工作計量的效率。

2.3.2 模型構建的方法不利于工程出量。BIM設計建模的主要目的在于滿足視覺效果和圖紙要求，例如外墻的建立，但對于使用模型的造價人員來說，這種方法并不能滿足工程算量的要求。例如設計師使用貫通多層的墻體不僅效率高，視覺效果也能達到要求，但該模型卻不能直接統(tǒng)計出不同樓層外墻的工程量或是不同混凝土標號的外墻工程量。因兩者目標不一所致，建立的模型在某些方面對于部分工程量的統(tǒng)計十分不方便。

2.3.3 算量規(guī)則不統(tǒng)一。如今現(xiàn)行的工程量計算規(guī)則制定的時間較早，計算規(guī)則的制定在手工計算的背景下，考慮化繁為簡，遵循細編粗算。但BIM設計模型中構件的屬性卻真實自然數(shù)據(jù)，和現(xiàn)行計算規(guī)則中約定的不一致，若為了現(xiàn)行計算規(guī)則而改變BIM設計模型，則不利于BIM技術的價值發(fā)揮，若為了和BIM設計模型統(tǒng)一而更改現(xiàn)行的計算規(guī)則，顯然也是不合適的。二者存在一定的矛盾關系，必然會影響應用BIM設計模型流轉導出的工程量。

2.3.4 模型之間數(shù)據(jù)流通不穩(wěn)定，BIM設計模型無法實現(xiàn)直接導入外部算量軟件進行利用，而是需要通過數(shù)據(jù)轉換接口，但目前技術下數(shù)據(jù)轉換接口不穩(wěn)定，轉換的效果不理想，可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或運行錯誤的各類問題，轉換后還需要額外核查模型的工程量，造成工作量的增加。

3 應用步驟及問題分析

3.1 應用步驟

選取某住宅項目中一棟高層建筑為例，從實際項目分析BIM設計模型轉換為BIM造價模型的應用步驟。各階段使用的相關軟件如下：建模階段使用軟件為Autodesk公司旗下的Revit軟件，文件格式轉換階段使用廣聯(lián)達GFC插件，工程算量階段使用廣聯(lián)達土建圖形算量軟件，工程計價階段使用廣聯(lián)達計價軟件。其具體步驟總結為：將現(xiàn)存的Revit模型進行工程設置及模型檢查→將Revit模型轉換成GFC格式→格式轉化成功后導入廣聯(lián)達圖形算量軟件中→將導入的模型進行合法性檢查及修正→套取構件的相應做法后匯總計算，并查看報表。

3.1.1 將Revit模型進行工程設置及模型檢查等：檢查模型中構件命名規(guī)范，構件命名的原則應包含構件基本信息，利于結構反查識別。Revit模型中各構件所包含的建模信息要滿足造價管理各階段的要求。

3.1.2 將Revit模型轉換成GFC格式：廣聯(lián)達公司的GFC插件可以實現(xiàn)將Revit模型轉換后導入廣聯(lián)達圖形算量模型中進行使用，如此就可以實現(xiàn)BIM模型的連續(xù)應用，既一次建模，多次利用，大大減少了后續(xù)工程管理人員的建模時間，實現(xiàn)設計人員和造價人員的角色互換和對接，利用該插件實現(xiàn)了將工程造價管理逐步引入到BIM體系中。

3.1.3 將GFC文件導入到廣聯(lián)達BIM圖形算量軟件中：第一步在圖形算量軟件中新建工程，填寫工程信息和概況，設置樓層數(shù)和每層的層高，設置工程量計算規(guī)則，根據(jù)工程設計設定層高和各構件的混凝土編號等。第二步導入GFC文件，選擇需要導入的樓層和構件，設置“導入設置”，將GFC文件導入到圖形算量軟件中，如有發(fā)生變化的圖元應進行檢查。第三步根據(jù)工程設計對構件套取相應的定額或者清單做法，批量計算工程量，并匯總出最終工程量出具相關報表。

3.1.4 套取構件的相應做法后匯總計算，并查看報表：根據(jù)工程設計對構件套取相應的定額或者清單做法，批量計算工程量，并匯總出最終工程量出具相關報表。軟件可以按照構件種類進行匯總工程量也可以按樓層匯總工程量。不同的消耗量在最終報表中可以隨時查看，軟件提供的報表種類涵蓋了人工、材料、機械等等消耗量，根據(jù)使用者的不同需求提供相應的造價信息，信息一目了然方便使用和對于工程量的控制。完成工程量計算過程后可以導出GCL文件為后續(xù)的計價工作做準備。

3.2 問題分析

通過將BIM設計模型直接導入設計BIM模型的相關實踐發(fā)現(xiàn)，直接使用設計模型導出工程量會出現(xiàn)較高的計算誤差。究其原因，造價BIM模型和設計BIM模型的最初的用途不同，自然兩者所對應的要求和標準有一定的差異。其一，BIM造價模型所需要的數(shù)據(jù)在BIM設計模型中沒有體現(xiàn)，例如鋼筋的平法標注無法體現(xiàn)，結構及節(jié)點大樣無法體現(xiàn)，裝飾做法無法體現(xiàn)。其二，BIM造價模型中需要區(qū)分的做法在BIM設計模型中無法區(qū)分，例如在BIM設計模型中，內(nèi)外墻無法區(qū)分，混凝土標號無法無分，人防與非人防區(qū)域無法區(qū)分等等。其三，BIM設計模型與造價模型的計算規(guī)則無法統(tǒng)一，例如在BIM設計模型中無法考慮防水材料卷邊高度和超高模板等。

3.3 具體差異分析

結構部分工程量差異分析：本工程基礎和墊層部分的工程量未有差異，混凝土梁板柱存在差異。引起差異的原因主要是Revit源于國外，其默認計算規(guī)則與我國的工程量清單計量規(guī)則不一致造成的，廣聯(lián)達的默認計算規(guī)則是柱通長計算，梁遇到柱斷開，墻體和樓板均計算至柱梁的外皮，而Revit的默認計算規(guī)則是板優(yōu)先，例如板剪切梁和柱。顯然這種連接邏輯并不符合工程實際。

混凝土模板部分工程量差異分析：Revit是通過在構件族類型參數(shù)中添加參數(shù)和公式來計算模板的工程量，相較之下，廣聯(lián)達在實操性方面具有明顯優(yōu)勢，更加方便快捷。而在計算中可能發(fā)生構件界限有交叉，柱模板伸入到了板中，梁模板伸入了柱中的情況，因計算規(guī)則不一致導致扣減優(yōu)先級不一致，模板工程量伴隨著構建工程量會出現(xiàn)誤差。

建筑裝飾部分工程量差異分析：Revit在繪制樓板和墻體等構件時，工程量是在構建屬性的編輯類型中添加相應做法面層，通過材質(zhì)明細表來獲取的，因而墻體的保溫和裝飾面層，樓地面的裝飾層工程量的是依附于墻體和樓板的工程量的，必然會產(chǎn)生工程量的差異。

4 對策研究

我國工程造價的發(fā)展已有一定的時間，而BIM卻是一門新興技術，其在工程造價方面的應用較少，應用標準也不統(tǒng)一，要想實現(xiàn)BIM在工程造價領域內(nèi)成功推廣應用，仍需要不少的努力。面對BIM設計模型轉換為BIM造價模型的應用中存在的問題，我們需要做到四個統(tǒng)一。

4.1 統(tǒng)一建模標準

目前尚未有一套通用的BIM建模標準，最多是企業(yè)通過實踐整理后應用于內(nèi)部的一套標準，僅用以保證企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)的流通與銜接。而只有擁有通用的BIM建模標準，才能使得BIM信息平臺做到真正意義上的統(tǒng)一，打破信息孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與兼容。

4.2 統(tǒng)一構件分類編碼

為了解決信息的共享與傳遞，必須對建筑工程中所有構件進行編碼。有了明確的編碼標準，就像是有了可以溝通交流的語言，對于構件的分類檢索和管理十分有利，可以確保信息并不局限在項目建設的某一個階段，而是在項目的全壽命周期中進行流通與傳遞。

4.3 統(tǒng)一計算規(guī)則

構件分類和編碼標準的統(tǒng)一，是基礎標準的落實，但是其并不能解決精細化算量的問題，應用BIM設計模型進行工程計量還是會出現(xiàn)誤差，主要原因就是計算規(guī)則的不統(tǒng)一問題。只有計算規(guī)則統(tǒng)一，才能真正打通設計階段與造價階段存在的障礙，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的流轉，真正提高工程計量的準確性。

4.4 統(tǒng)一工作流程

在應用BIM設計模型實現(xiàn)算量的過程中，企業(yè)需要制定統(tǒng)一的工作流程標準，確保信息數(shù)據(jù)能準確無誤地輸入到BIM模型當中，按照統(tǒng)一的建模標準進行建模，對相應構件進行分類編碼，應用統(tǒng)一的計算規(guī)則，最后從BIM設計模型中轉換出我們需要的數(shù)據(jù)。

5 結束語

BIM在工程造價方面的應用價值是毋庸置疑的，但在應用的過程中也確實存在一些問題。如何更加有效地用BIM設計模型，保障BIM數(shù)據(jù)的兼容性、流通性和數(shù)據(jù)生存壽命，降低數(shù)據(jù)從設計階段流轉到造價階段的差異率，是當下亟待解決的問題。我國BIM技術的應用起步較晚，仍處在初級階段，為了發(fā)揮BIM技術的最大價值，造價人員需要更好學習BIM技術，利用BIM模型，推動規(guī)則的制定，打破BIM設計模型和BIM造價模型存在的壁壘，使得BIM設計模型中的數(shù)據(jù)信息更有效地為造價咨詢企業(yè)利用， 推動工程造價行業(yè)信息化應用水平更上一層樓。