AutoCAD2020三维建模功能在建筑工程造价工程量计算中的应用

李爱军

（广州市宏正工程造价咨询有限公司，广东 广州 510663）

0 引言

我国建筑工程造价行业目前广泛采用的工程量计算模式是手算+算量软件相结合的方法。对于较规则的建筑形体，工程造价人员广泛采用广联达、斯维尔、鲁班及品茗BIM土建计量平台算量，对于形状不规则的建筑体则采用手算的方法解决。但手工计算工程量费时费力，对于一些不规则的建筑体有时不得不采用近似计算的方法，对近似计算所得结果与实际相比有多少误差并不明确。

建筑工程造价人员广泛接触的是AutoCAD图纸，因此AutoCAD软件二维功能造价人员掌握比较熟练，但三维功能使用较少，一方面是因为造价人员接触的基本是设计院提供的二维AutoCAD图纸，没有机会了解其三维功能；另一方面，由于AutoCAD三维建模功能相较其二维功能来说，掌握难度较大。从实际软件应用来看，造价人员接触AutoCAD居多并基本具备AutoCAD软件的二维知识，再接触掌握三维功能不会很困难。随着AutoCAD版本的不断更新，其三维建模功能也在增强。

1 AutoCAD三维功能简述

通常认为，AutoCAD的三维设计功能相较其二维设计功能及其他三维设计软件的三维造型功能要逊色，其实是未深入研究AutoCAD的三维功能。利用AutoCAD创建的三维模型，按照其创建方式和存储方式，可将三维模型分为以下3种类型。

1）线型模型 该模型是对三维对象的轮廓描述。线型模型没有表面，由描述轮廓的点、线、面组成；线型模型结构简单，但由于线型模型的每个点和每条线均为单独绘制，因此绘制线型模型最费时，同时，线型模型没有面积和体积特征，无法查询面积和体积属性，而面积和体积属性是工程造价工程量计算需关注的要点。

2）表面模型 该模型用来描述三维对象。表面模型不仅具有边界，而且具有表面；每个表面由多个小平面组成，对于曲面来讲，这些小平面组合起来可近似构成曲面。由于表面模型具有面的特征，因此可对其进行物理计算。表面模型可提取面积属性，面积是工程造价工程量计算工作中最关注的要素之一。

3）实体模型 实体模型不仅具有线和面的特征，而且具有实体的特征，如体积、重心和惯性矩等。实体模型包含信息最多，用户可分析实体的质量特性，并输出数据以用于数控铣销或有限元法分析。在AutoCAD中，不仅可建立基本的三维实体，如长方体、圆柱体及圆锥体等，可对其进行剖切、装配、干涉、检查等操作，而且可对实体进行布尔运算，并构建复杂的三维实体。

2 AutoCAD三维绘图环境

AutoCAD的三维绘图或设计，不一定必须在三维绘图环境中进行，相反，有时在二维绘图环境中进行可能更方便。事实上，在三维绘图或设计时，时常需在三维绘图环境和二维绘图环境之间转换。

如果要创建一个新图形，可采用以下2种方法进入三维绘图环境（也称三维建模工作空间）：①从“工作空间”中选择“三维建模”直接进入三维绘图环境；②执行“新建”命令“new”，在打开的“选择样板”对话框中，选择文件“acadios3D.dwt”（公制图形）或“acad3D.dwt”（英制图形）打开，将新建一个三维环境下的图形。

在作图过程中，可通过改变视点（观察方向）的方法进入三维绘图环境。AutoCAD的二维绘图环境可以看作是三维绘图环境的一个特例，即从垂直于xy平面的方向（正z轴方向）观察的结果。如果改变视点，使视线不与xy平面、xz平面、yz平面平行即可观察到三维立体效果。

3 AutoCAD三维坐标系

AutoCAD有2个坐标系：一个为世界坐标系（WCS）的固定坐标系；另一个为用户坐标系（UCS）的可移动坐标系。在默认情况下，这2个坐标系在新图形中是重合的。在三维绘图中，可随时建立或改变UCS。UCS是一个很重要的工作，灵活地应用UCS可给绘图带来很大方便，对于复杂图形尤其重要。一旦改变或建立新的UCS，UCS的xy平面将成为当前的工作平面，输入的坐标都是在当前UCS下的，栅格显示、栅格捕捉、正交模式和对象追踪也都是在当前UCS下的。

4 AutoCAD2020三维建模功能在工程造价工程量计算中的应用

在建筑工程造价工程量计算领域，梁、板、柱等规则房建主体工程量三维建模BIM算量软件如广联达、斯维尔已很成熟，但遇到复杂体型的建筑构件如梯形挡土墙等件软件通常无法处理，算量人员有时不得不采用近似处理的方法。但通过AutoCAD三维建模功能后，可精准计算这些异形构件的混凝土体积、模板面积等参数，从而达到精准计价的目的。以下以不规则体体积计算为例，介绍AutoCAD2020三维建模功能在建筑工程造价工程量计算中的应用。

4.1 不规则建筑体的建立

用以下8个三维坐标点作为角点建立一个不规则六面建筑体，角点坐标如表1所示。

表1 不规则六面体角点坐标 m

将以上坐标点展点到CAD中，各点均用三维坐标展点。将不规则六面建筑体每个面用2个封闭的三维多段线表示，共计6个面12个三维多段线（见图1）。这里用三维多段线的原因如下：①可表达线条的三维状态；②可用其直接转接为三维平面。当然，一个面也可用网络曲面的方法直接表达出来，本例采用三维平面表示。

图1 用三维多段线表示的不规则六面建筑体

利用修改→三维操作→转换为曲面命令将各封闭的三维多段线转换为曲面；再利用修改→曲面编辑→造型命令将三维多段线转换成的曲面所包围的空间转换为三维实体，如图2所示。

图2 不规则六面建筑三维实体

4.2 不规则建筑体的体积查询

不规则建筑体的CAD三维模型建立完成后，即可利用测量工具的体积查询按钮查询体积，经查询，该不规则建筑体工程量为680.95m3。同时可利用面域/质量特性的功能查询建筑体的质心及惯性矩等参数，其中质心可在土方调配工作中得到应用。

5 AutoCAD2020三维建模功能在建筑工程造价工程量计算中的应用总结

AutoCAD2020三维建模功能在工程造价工程量计算中的应用关键工作是计算建筑体的各特征点三维坐标值，然后展点到CAD软件中，再生成建筑体的各个面（平面曲面或网络曲面），再由各曲面所包围的空间生成建筑实体；对于一些规则长方体、圆柱体等可直接利用CAD的三维建模功能生成实体。但对于规则建筑体如长方体、圆柱体等而言，利用三维建模功能计算建筑体工程量在速度方面的优势不明显。

6 结语

在建筑工程造价领域，工程量的计算时间约占整个造价工作时间的70%，因此，快速准确计算工程量是造价工作的一项重要内容。利用AutoCAD2020三维建模功能计算不规则建筑体的工程量，具有速度快、精度高及不易出错、结果形象直观的优点；同时，三维建模计算工程量只需掌握Auto-CAD2020三维建模功能的基础知识即可，使用便捷。