曾開發(fā)

（福建省晨曦信息科技股份有限公司，福建 福州 350000）

2020 年8 月，住建部等九部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》提出通過新一代信息技術(shù)驅(qū)動推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)的變革，促進(jìn)建筑業(yè)的全面升級，通過軟件和數(shù)據(jù)形成建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的“數(shù)字化生產(chǎn)線”，就目前數(shù)字建筑以依附于BIM 的數(shù)據(jù)與信息為依托，其中項(xiàng)目建設(shè)的工程量信息是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)資源[1]。

近年來，以廣聯(lián)達(dá)、斯維爾和晨曦等為代表的科技公司開發(fā)了基于BIM 技術(shù)的工程算量軟件。就房屋建筑工程量計(jì)算來說，BIM 算量軟件有著不同的技術(shù)路線，主要包括三種：一是依據(jù)預(yù)算定額或工程量清單確定的工程量計(jì)算規(guī)則建模，目前這一技術(shù)路徑由于不能適應(yīng)BIM 模型的變化，已經(jīng)逐步失去市場價值；二是創(chuàng)建好專門的算量Revit 模型，利用算量插件，依據(jù)工程量計(jì)算規(guī)則并利用Revit 連接關(guān)系計(jì)算分部分項(xiàng)工程量[2]，目前市場應(yīng)用最廣的算量軟件主要基于這一技術(shù)路線，但是該種模型僅僅用于工程算量，不能完全適用后期施工組織編制、場地布置和施工模擬等“一模多用”的要求；三是利用設(shè)計(jì)階段通過正向設(shè)計(jì)形成的Revit 模型，在Revit 平臺中嵌入算量插件，識別構(gòu)件屬性信息（如混凝土等級等）并提取幾何信息，按規(guī)定的算量規(guī)則計(jì)算工程量。

一、基于REVIT 軟件二次開發(fā)晨曦工程算量的基本思路

目前歐特克（Autodesk）公司開發(fā)的REVIT 平臺軟件已經(jīng)應(yīng)用于80%房屋建筑工程的三維設(shè)計(jì)，不僅支持BIM 建筑設(shè)計(jì)方案，也是一款參數(shù)化建筑圖元軟件，可以支持構(gòu)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)所需的圖紙及相關(guān)明細(xì)圖表[3]，這些三維視圖以及明細(xì)表都是基于同一個基本建筑模型數(shù)據(jù)庫的信息表現(xiàn)形式，應(yīng)用REVIT 平臺研發(fā)BIM 工程算量軟件支持設(shè)計(jì)單位對基于REVIT 平臺正向設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行工程量的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)。晨曦科技基于REVIT 平臺自主研發(fā)系列工程算量軟件，通過在REVIT 軟件后臺嵌入應(yīng)用插件實(shí)現(xiàn)REVIT 提供的API 訪問REVIT 文件，利用REVIT提供的ODBC（開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）數(shù)據(jù)接口從而獲得REVIT 中的實(shí)體屬性信息和幾何信息[4]，利用插件模塊的信息統(tǒng)計(jì)功能，生成類似于工程量的清單的數(shù)據(jù)表格，并結(jié)合清單計(jì)價的特點(diǎn)，以某一地方清單工程量規(guī)則生成相應(yīng)的分部分項(xiàng)工程量清單。

二、晨曦BIM 土建算量插件的技術(shù)邏輯與代碼

晨曦BIM 系列軟件開發(fā)語言在應(yīng)用層主要為VB 和C# 兩種，數(shù)據(jù)庫采用了sever2008 格式，開發(fā)人員在編寫代碼的過程中需要嚴(yán)格按照軟件工程的要求來進(jìn)行，保證有利于后期的測試、維護(hù)和升級，軟件開發(fā)語言從邏輯上被劃分為多個部件，分別實(shí)現(xiàn)各種特定功能和子功能。為了加快了開發(fā)進(jìn)度，降低各功能模塊的藕合度，系統(tǒng)采取了普通的Dll 的插件模式，就是插件管理器，這種的設(shè)計(jì)擴(kuò)展性強(qiáng)，便于插件和主程序獨(dú)立升級，基于REVIT 平臺的插件實(shí)現(xiàn)算量功能的相關(guān)的代碼如下。

晨曦BIM 算量插件通過先在REVIT 平臺中獲取獲取模型的屬性、BIM 模型的幾何形狀后，結(jié)合實(shí)際的計(jì)算規(guī)則，按照計(jì)算式要求將獲取相關(guān)構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息，為用戶實(shí)時提供計(jì)算結(jié)果與詳細(xì)的計(jì)算過程，并在計(jì)算式中標(biāo)注數(shù)據(jù)來源，方便用戶查驗(yàn)計(jì)算結(jié)果。

三、基于REVIT 土建插件工程算量結(jié)果的比較與分析

目前G 品牌BIM 土建工程算量軟件由于入市時間較長，市場占有率最大，已經(jīng)被應(yīng)用于大量的工程項(xiàng)目實(shí)踐，對工程量的計(jì)算準(zhǔn)確度已經(jīng)被工程造價咨詢行業(yè)所認(rèn)可，本文以工程結(jié)構(gòu)中常見的構(gòu)造柱工程量計(jì)算為例，分析比較REVIT 實(shí)物量與晨曦BIM 土建算量軟件工程量。

（一）工程構(gòu)件概況

某土建工程的構(gòu)造柱截面尺寸為200×200（mm），樓層高度為5.3m，構(gòu)造柱所在位置的頂部梁高為470mm，按照BIM 建模的習(xí)慣布置構(gòu)造柱，REVIT 平臺默認(rèn)構(gòu)造柱高度為層底標(biāo)高～層頂標(biāo)高，因此在REVIT 平臺中通過識讀構(gòu)造柱數(shù)據(jù)，可以根據(jù)體積公式V=長×寬×高自動計(jì)算出其實(shí)物工程量，因此實(shí)物量為：V=0.2×0.2×5.3=0.0212（m3）。

結(jié)合工程實(shí)際做法與規(guī)范的要求，構(gòu)造柱為非主體構(gòu)件，不管是混凝土還是模板的計(jì)算高度均只計(jì)算到結(jié)構(gòu)梁底部，要求建模人員在不同的梁高下計(jì)算出不同的構(gòu)造柱頂部標(biāo)高，這樣的操作方式極大的降低建模難度，由于樓層高度超過3.6m，按照規(guī)范規(guī)定在此計(jì)算條件下需要計(jì)算其模板超高支撐工程量，但是在實(shí)際操作過程中，REVIT 軟件無法識別構(gòu)造柱上部梁的結(jié)構(gòu)高度和構(gòu)造柱支模高度，因此難以準(zhǔn)確計(jì)算其模板及模板超高支撐工程量。

（二）晨曦BIM 土建算量過程設(shè)置

為了提高建模效率與工程量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，晨曦BIM 軟件優(yōu)化了計(jì)算基礎(chǔ)條件判斷準(zhǔn)則，在建模過程中通過插入繪制的構(gòu)件名稱，將其自動對應(yīng)相應(yīng)的的算量構(gòu)件，在智能布置構(gòu)造柱后，軟件可自動判斷構(gòu)造柱的計(jì)算條件，通過識別上部梁的高度確定構(gòu)造柱的支模高度，并通過計(jì)算式表達(dá)出構(gòu)造柱的工程量計(jì)算過程，如圖1 所示。

圖1 晨曦BIM 土建算量示意圖

通過計(jì)算式可以知道，晨曦BIM 算量軟件所提供的構(gòu)造柱的混凝土及模板的計(jì)算式，不僅均自動扣除了上部梁高0.47，得出單根構(gòu)造柱混凝土工程量為0.193（m3），與REVIT 計(jì)算的實(shí)物量相差0.019（m3），差異接近10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前房地產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目工程量計(jì)算精度（±1%）的要求，因此在沒有對構(gòu)造柱上部梁構(gòu)件進(jìn)行識讀進(jìn)行計(jì)算條件判別的情況下，REVIT 計(jì)算的實(shí)物量不能反映真實(shí)的混凝土用量。一般來說材料消耗量誤差與項(xiàng)目體量大小呈現(xiàn)正比關(guān)系，單根構(gòu)造柱混凝土差異0.019m3，如果項(xiàng)目體量足夠大，構(gòu)造柱的數(shù)量也相應(yīng)比較多，單根構(gòu)造柱工程量計(jì)算結(jié)果的差異必然會隨著工程體量的增加造成很大的誤差。此外，晨曦BIM 土建算量軟件中還通過自動判斷構(gòu)造柱支模高度確定其計(jì)算條件，準(zhǔn)確計(jì)算構(gòu)造柱模板的超高支撐工程量。

（三）兩種不同BIM 算量軟件計(jì)算結(jié)果的對比

目前G 品牌BIM 土建算量軟件的市場應(yīng)用比較廣，其算量結(jié)果目前通常被作為基準(zhǔn)值來分析其他BIM 算量軟件的計(jì)算結(jié)果。本文分別利用晨曦BIM 土建算量軟件與G 品牌土建算量軟件，在設(shè)置相同的計(jì)算參數(shù)情況下（樓層標(biāo)高-1.4m～3.3m），按照 《福建省房屋建筑與裝飾預(yù)算定額》（2017 版）及《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價規(guī)范》（2013 版）中所規(guī)定的構(gòu)造柱工程量計(jì)算規(guī)則[5][6]，計(jì)算出其混凝土工程量和與之相關(guān)的模板、模板超高支撐等工程量，具體計(jì)算結(jié)果分別如圖2 和圖3 所示。

由圖2 和圖3 可以看出，兩種不同算量軟件計(jì)算出的構(gòu)造柱混凝土工程量均為0.576（m3）、模板工程量均為6.265（m2）、模板超高支撐工程量為2.45（m2），因此在計(jì)算參數(shù)設(shè)置一致條件下，工程量計(jì)算結(jié)果相同，可以認(rèn)為晨曦BIM 土建算量軟件的計(jì)算精度符合行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。此外通過觀察兩種不同土建算量軟件計(jì)算過程，在表達(dá)方式上晨曦BIM 算量軟件所表達(dá)的土建工程計(jì)算式更加接近手工算量的形式，構(gòu)件標(biāo)示清晰，便于識讀，界面友好，符合工程造價管理人員使用習(xí)慣，并且也利于后期的對量審核。

圖2 晨曦BIM 土建算量計(jì)算式

圖3 G 品牌土建算量計(jì)算式

四、結(jié)果分析

通過上述兩種基于REVIT 模型土建工程混凝土構(gòu)件工程量計(jì)算方式技術(shù)路徑的分析對比，可以知道基于在REVIT 模型提取構(gòu)件幾何尺寸利用算量插件按規(guī)則算量主要基于REVIT 軟件二次開發(fā)算量插件，通過提取REVIT 模型內(nèi)部在設(shè)計(jì)階段生成的構(gòu)件幾何尺寸信息進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，并在插件內(nèi)設(shè)置了相應(yīng)的工程量表和計(jì)算明細(xì)表，根據(jù)前置條件（如需要增加或進(jìn)行扣減處理的工程量）自動提取模型信息，并根據(jù)規(guī)則自動計(jì)算構(gòu)件工程量，甚至還能根據(jù)提取的構(gòu)件、軸網(wǎng)尺寸和標(biāo)高數(shù)據(jù)計(jì)算模板、腳手架、超高支撐和增加層數(shù)等措施項(xiàng)目工程量，只要先期創(chuàng)建的REVIT 模型準(zhǔn)確細(xì)度合理，沒有其他對建立模型的特殊要求。一般來說，只要在設(shè)計(jì)階段建立的模型精度≥LOD300 以上就可以提取構(gòu)建信息，經(jīng)過內(nèi)置插件識讀，按照規(guī)定的定額或清單工程量計(jì)算規(guī)則算量，直接使用REVIT 快速出量，根據(jù)編制人的要求形成清單量、定額量和實(shí)物工程量，有效地降低人力資源成本，提高分部分項(xiàng)工程量的計(jì)算效率與精度，為后期的計(jì)價和成本管控工作奠定基礎(chǔ)。

在REVIT 模型提取構(gòu)件幾何尺寸利用算量插件按規(guī)則算量可以直接利用設(shè)計(jì)單位通過正向設(shè)計(jì)建立的REVIT 模型，并通過模型信息算量并在此基礎(chǔ)上得出相應(yīng)的預(yù)算造價[7]，并將預(yù)算造價與設(shè)計(jì)概算進(jìn)行對比，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)概算“限額設(shè)計(jì)”的作用，根據(jù)“設(shè)計(jì)限額”的要求對REVIT 模型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證工程設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制在預(yù)定的概算指標(biāo)內(nèi)，真正實(shí)現(xiàn)在源頭控制工程造價，并為后續(xù)的工程量計(jì)算、造價確定、設(shè)計(jì)出圖、施工組織設(shè)計(jì)、材料招標(biāo)采購和項(xiàng)目數(shù)字化移交等一系列的項(xiàng)目管理過程提供有效的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)從時間、工序、空間等維度成本管理中的多算比較，進(jìn)行成本統(tǒng)計(jì)和分析，對發(fā)現(xiàn)的成本管控問題及時采取糾正措施，保證多維成本分析的效率和準(zhǔn)確性，這也是BIM 正向設(shè)計(jì)的最終目的，因此基于在REVIT 模型提取構(gòu)件幾何尺寸利用算量插件按工程量計(jì)算規(guī)則算量的技術(shù)路徑既保留了REVIT 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺功能，又彌補(bǔ)了REVIT 無法按國內(nèi)清單計(jì)價規(guī)范進(jìn)行土建工程算量的不足，具有較大的推廣應(yīng)用價值。