施工图设计阶段BIM模型的工程算量问题研究

王景峰

（启迪设计集团合肥分公司，安徽 合肥230000）

0 前言

BIM模型具有较强的应用性，能够满足多种人员的使用，对构建高效的建筑工作体系具有重要的作用。工程算量作为建筑工程中的重要工作，可以借助BIM模型来完成相关建筑元素的工程算量，为建筑工程管理者提供有价值的参考信息。但是BIM模型在我国起步较晚，应用普及度较低，所以在建筑元素工程算量中存在很多问题，这些问题严重制约工程算量的计算效率，鉴于此展开对施工图设计阶段BIM模型的工程算量问题研究具有重要的现实意义。

1 工程算量的概述

随着建筑设计日趋复杂，在建筑具体的计算中需要面对多种复杂的建筑结构，传统的计算方法很难适应当前复杂的建筑物设计体系，因此需要提高计算适应性，满足当前多样化的建筑设计要求，在具体的工程计算中，不仅要考虑建筑工程的整体工程量，还要考虑具体的工程量，以此为提高估算精准性提供有利条件。

当前我国工程算量的计算多借助于建筑制图软件CAD中提供的算量软件来完成，这种算量模式相对复杂，具有应用条件限制，比如需要在预算前进行模型构建，不能根据设计图纸直接进行工程算量，需要按照相应的标准进行调整才能满足软件的算量要求，而人工调整不仅效率低，而且容易造成失误，所以这种算量模式的效率较低。此外CAD制图软件中自带的工程算量适应性较差，只适合规则图形的计算，复杂图形的计算难度较大，而BIM模型的工程算量，改变了CAD工程算量的弊端，实现设计图形的有效转换，能够通过设计模型直接进行工程量的提取，并能根据设计修改做出相应的更改，对提高工程算量效率，提高工程算量精准度具有重要的意义。

2 BIM模型体系下的各个工程要素算量探讨

2.1 土石方工程

土和石是建筑工程中最常用的原材料，需要根据建筑物具体情形进行土石方工程的计算，建筑物的外在形态具有加大的差异性，所以对于土石方工程的算量应根据建筑物的形态结构进行划分，对于规则的建筑物场地的工程算量，可以首先计算某一个相似单位的面积，然后对该面积下的回填土量、挖土方量进行计算，最后再进行整体的工程算量计算，不仅简化了计算过程，而且还保证计算的精准度。比如某一建筑物的挖基槽的土石方工程算量计算，可以在BIM模型中设置挖土深度、计算方法等参数，就能直接根据表单生成土石方工程算量。而对于相对复杂的土石方工程算量，则需要构建不同的参数，才能通过表单生成土石方工程算量。

2.2 基础及混凝土构建

BIM模型自带工程算量计算功能，因此一般工程的基础工程算量计算通过BIM模型自带的基础功能就能实现，而且还可以在BIM模型体系中选择任意位置，来获取所需的基础工程量，可见BIM模型的基础工程量的计算非常简单。此外BIM模型基础工程量计算还有适用性广的特点，一般建筑元素都能完成建模，而一些特殊的建筑元素没有固定的建模模式，则可利用BIM模型中的相应工具来进行建模变通，并改变类别属性，以此保证建筑计算工程算量的客观性，满足多项建筑元素的统计。

混凝土构建的存在形式相对于复杂，如果对单个混凝土构建进行计算，利用BIM技术可以直接计算出工程算量，但是混弄土在建筑中的存在形式是多样化的，不可能只进行理想状态下的计算，应考虑混凝土构建中的交接、洞口等问题，并按照规定的标准来完成扣除，一般情况下，最先扣除柱的用量，最后扣除板的用量，以此保证混凝土构件工程算量计算的精准度。

2.3 混凝土模板、钢筋、楼梯的工程算量

混凝土模板是辅助建筑工程的一种工程用具，对建筑物本身没有实质性的作用，但是也存在能耗问题，因此需要对其进行工程算量，BIM模型中并没有涉及此类的模型，需要重新进行混弄土模板模型的构建，但是构建难度较大，并不能达到尽快应用的目的，所以应探索新的途径来进行混弄土模板的工程算量计算。比如可以借鉴其他模型通过BIM模型插件来完成混弄土模板的构建，以此满足混凝土工程算量的计算需求。

钢筋也是建筑工程中的主要元素，但是在BIM模型中并没有体现该元素模型，加之钢筋元素多存在于基础结构、墙、梁、土柱等建筑元素中，因此应在这些元素的基础上来构建钢筋建筑元素建模，以此满足钢筋构建的工程算量计算需求。此外由于钢筋的标准不同，在进行工程算量计算的时候还应将钢筋的材质、长度等考虑在内。

楼梯中涉及大量的建筑元素，这些元素包括栏杆、楼梯的踏面、数量等，这些元素都是建筑成本中应考量的因素，利用BIM模型可以完成相关的参数设计，采用插件可以提取楼梯工程总量，以此获得较为精准的楼梯工程量算量。

3 BIM模型的工程算量问题

3.1 BIM模型的工程算量协同性差

BIM模型具有通用性的特点，适合机械、建筑等多个专业的设计，很多功能的开发也是立足于通用基础上进行的开发，这一优势使得建筑企业内部的所有部门都能参与进来，对提高企业建设效率具有重要的意义，但是也正是由于这种通用性优势，使在工程算量方面存在较大的问题。比如没有混凝土模型，难以实现对混泥土模型的工程算量，需要重建模型，而模型的重建难度较大，非专业的人员难以企及，由此可见在BIM模型工程算量中存在的不是计算问题，而更多的是应用问题，这种应用问题的产生主要是BIM模型软件功能的限制，鉴于此应不断完善建筑元素模型的构建，并规范建模者和使用者之间的冲突，以此为工程算量提供有利条件。

3.2 缺乏有效的数据转换能力

工程算量的计算应立足于建筑设计模型，通过建筑设计模型能来实现数据的转化，完成工程算量的计算，但是在很多建筑元素的工程算量计算中，很难通过建筑设计模型进行工程量的有效转化，而通过人工进行参数设置，不仅增加了计算难度，还无法保证计算质量，此外很多造价人员对设计图的洞察能力较差，无法根据设计模型来进行建筑元素的工程算量，而一些建筑元素需要进行相关的模型分层才能完成，这就导致无法利用BIM模型实现相关元素的工程算量。此外采用BIM模型进行建模内部中建模模型的工程算量方法不同，所以很难实现高度的一致性，实现数据的转化，借助于建筑设计模型直接生成算量数据，而这都导致工程算量难度增加，需要人工辅助才能得以实现相关建筑元素的工程算量。

3.3 BIM模型自身限制，导致构建方法复杂

BIM模型在建筑企业中的应用时间较短，还没有形成广泛的应用态势，在这种情况下BIM模型的运用存在很多问题，这些问题的解决需要在实践中不断摸索，才能找到相应的解决办法，但是我国BIM模型的应用缺乏时间的考量，所以BIM模型软件的发展并不完善，而这对高效的完成工程算量极其不利。这种限制性主要体现在两个方面：①BIM模型硬件配备不达标，很多建筑企业的电脑配置低，所以并不支持BIM模型的应用，有的虽然支持，但是BIM模型的应用功能受到限制，使得一些建筑元素的工程算量不能完成；②缺乏专业的BIM模型应用人才，在建筑企业中，仅仅是一些设人员在使用BIM模型，而工程算量人员很少使用，对于这个版块的功能也并不熟悉，在这种情况下缺乏专业人员的带入，导致使用者无法使用BIM模型进行建筑元素模型的构建，完成相应的工程算量。

3.4 没有形成统一的设计规范

建筑工程算量是建立在设计结构之上的算量，设计结构体系的完整，有序规则的建立对提高工程算量质量具有重要的意义，但是由于BIM模型是一个通用的设计模型体系，在设计中没有具有统一、引导意义的规则供BIM模型使用者遵循，比如模型使用者和建模者的使用目标不同，所以导致产生了应用分歧，无法借助于建筑分层来实现相应建筑元素的工程算量。对此应立足于本建筑企业来制定相应的项目管理制度，来协调好设计和工程算量之间的矛盾。但是由于工作属性的不同，想要达成具有建设意义的管理制度还有很长的一段路要走。

4 结语

建筑施工图设计中采用BIM模型进行设计，不仅可以提高设计效率，而且还可以保证工程算量计算的效率和精准度。但是BIM模型在我国运用时间短，缺乏相应的经验辅助，加之一些建筑元素的工程算量需要重新建模，导致BIM模型下的工程算量产生很多问题，一方面缺乏有效的数据转换能力以及较强的工程算量匹配性，另一方面BIM模型自身具有限制性和缺乏有效的统一规范，而这些都严重影响建筑元素的工程算量质量。针对于此，应不断地优化BIM模型功能，健全建筑元素体系，以此提高工程算量的应用效率，保证工程算量计算的精准度。