基于BIM技术的安装工程精细化算量方法研究

来源:用户上传      作者:李晔 马瑞彦 李伟娜 李晶

　　摘要：BIM技术是近年来国内外工程领域广泛应用的重要新兴技术，其信息化模式对传统工程模式进行了全面变革，极大地提高了造价从业人员的效率。鉴于此，本文以石家庄市某工程项目的给排水系统二维图为基础，通过对国内主流的BIM算量软件的分析比选，最终选取鲁班软件来完成BIM模型的建立及工程量的计算，通过该模型导出工程量计算书，为施工图预算提供数据基础。另外，通过鲁班施工管理软件自带的碰撞测试系统，对BIM模式下系统管线的碰撞及设计方法的优化，以及采用仿真设计的方法进行现场施工和项目的养护管理工作。
　　关键词：建筑信息模型；工程量；碰撞检查
　　
　　1BIM的优势
　　随着BIM（建筑信息模型）技术在中国建筑行业的出现，BIM技术在建筑行业中的应用逐渐成为一种热潮，它是一种应用于设计、建造、管理的数字化表达方法，这种方法支持建筑工程项目集成管理环境，促使建筑工程在其整个进程中大幅度提高效率并显著减少风险。
　　1.1单一数据重复使用
　　在传统建设流程中，许多建设项目参与方也重复地采用类似的项目管理内容。同一个消息，把截然不同的参与方注入相应的电脑程序和应用软件中。而每一款程序和应用软件的数据输入和输出都是单独存在的。这样的运行方法可能会因为软件自身原因以及编程人员的人为误差造成信息在各软件中的不一致。随着设计的进展，任何一方提交的项目信息也在变化，而这种变化一旦没有完成更新或是有输入上的错误，就会形成信息内容的不统一，参与方根据过期的信息内容继续进行操作，也会导致人力资源和成本的损失。BIM技术由于将项目管理信息集成在系统的数据模型中，使资料的交换问题以及版本的不同问题大幅度降低。
　　1.2设计效率提高
　　尽管BIM设计最大的价值是通过利用工程中各参与者之间的协同工作能力来获得的，但BIM设计却可以提升传统工程设计的质量。当设计方案变化很大时，BIM软件就可以降低准备2D文件的成本。因此，在Autodesk所提供的RevitArchitecture软件里，随着建筑平面设计的变化，断面或者立面都会自动变化。在Teklastructures件里，一旦设计的形状和几何图形出现变化后，软件系统就会自动改变部分节点的基本结构，以及相应的设计属性。概念图、施工图和竣工图纸等都可以依附于功能比较丰富的BIM模块来实现。
　　1.3一致的设计平台
　　采用BIM技术的数据模型能够使项目各主要参与者在一个平台上获取信息。但目前的组织方式下，并非每个项目主要参加者可以直接从一个模块入手开展工作。如果一些参与方采用与资料模式兼容的软件，则资料模型里的数据可以非常便捷地由一方导入至另一方。比如，建筑技术人员更改设计的柱子形状后，BIM模型中的柱子数据也随之改变。
　　1.4常见的基于BIM技术的软件
　　BIM技术不是特指的某一种或某一个软件技术，由于仅仅靠一种软件技术或某一个软件技术无法有效地实现BIM的意义，国内BIM技术领先人何关培首先按照BIM技术的应用将其进行了细分。
　　建筑行业常见的软件有如下几种：
　　（1）设计类软件。BIM模块建设完成后能够实时传输到结构专家，可以通过结构设计软件对模型进行构件分析与设置，同时结构设计软件也能够把分析结果传递到模型软件中去，从而进行调整结构；调试好的模块可以再传输到工程设计专家，进行水、暖、电气等系统的设置，从而使模块之间能够通过碰撞检测软件测试空间重叠、结构碰撞、管线冲突等的情况。
　　（2）施工管理软件。BIM施工管理软件（4D应用软件）的运用可以在施工前期找到工程项目面临的潜在问题，从而有效调整施工方法，提高进度，降低返工次数。常用的软件产品有Autodesk企业的NavisworksManage软件系统，Bentley企业的ProjectWiseNavigator软件系统，Innovaya公司VisualSimulation软件系统，利用上述软件产品的现场漫游功能，形成接近现实的工地情景，让工作人员可以非常直观地掌握工作过程。
　　（3）造价管理软件。BIM费用管理工作软件系统，能够对已创建的BIM模式项目实现工作量计算和费用管理工作，并能够按照项目的进展情况给出费用管理所需信息，目前国内外使用较为普遍的费用管理工作软件系统是广联达、鲁班、清华斯维尔、博奥等，在海外常见的则有Innovaya和Solibri。
　　（4）运营管理软件。美国一项调查数据指出，一个建筑的运行管理花费远高于建设期成本，大约是建筑寿命的75%，目前在全美最具效果的运行管理是ArchiBUS。
　　2常用的算量必选软件
　　（1）广联达。广联达图形算量软件应用时先得到工程量，之后把工程量文件输入计算软件系统中，最后通过数字网站查询可以得到工程造价报告。
　　（2）清华斯维尔。清华斯维尔算量软件的优点在于可以把钢筋直接布置在建筑图上，在一个软件中实现钢筋和工程量的整合，进而导出钢筋施工图，缺点在于钢筋、构件不能很好地识别，如果预算员也能承担翻样，那就很好地突破了此技术难题，反之则会成为一项劣势。
　　（3）鲁班软件。鲁班计算结果测量软件系统包括了混凝土施工计算结果测量软件系统、钢筋混凝土计算结果测量软件系统、施工计算结果测量软件系统等。利用鲁班算量软件具备的识别二维CAD绘图功能，迅速将其转换为三维结构，并创建三维模板。鲁班算量软件能够套取的明细、定额提供粗造价文档，BIM建模数据及明细定额可一键输入鲁班造价软件，完成框图报价，让造价管理工作变得更为精细化。
　　通过上述对比研究得出，这三款计算的应用软件在技术性能方面都各有所长，而且在工程造价方面也很有竞争力，不过由于清华斯维尔和鲁班的稳定性比较好，所以基于可靠性等各种原因，最后还是选用了鲁班软件系统。

　　3基于鲁班安装软件的给排水算量
　　3.1工程项目概况
　　本文对住宅楼建筑给排水系统构建BIM算量模型，通过该模型统计管材及构配件用量，导出工程量计算书。该住宅位于石家庄市，设计使用年限50年，地上12层，地下2层。小区给排水管道工程建模分为以下几步：（1）二维图形调入；（2）转化给排水系统；（3）给排水管道设计；（4）建立标准楼层；（5）管路附件和水管的制作；（6）汇总安装工程量。
　　3.2基于鲁班安装软件算量
　　（1）项目准备。创建模板前一定要进行模型前的准备工作，如模板选取、算量模型选取、基础数据选择、楼层数据和材质尺寸的设定等。
　　（2）模型的创建。
　　①二维图纸调入。利用鲁班设置软件系统为建筑给排水工程量计算建立施工信息模块的原始文档，并对这个原始文档做出建筑给排水信息系统的相应设定，包括对管线属性、卫生器材类型等信息做出设定，以便准确地汇总设置工作量。本章以建筑给排水信息系统设置为例加以讲解。先将界面转移至给排水专业0级，利用鲁班设置界面菜单栏中“CAD转换”中的“CAD文档调入”指令实现图样输入，也可在CAD中将图样复制粘贴到鲁班设置软件系统中，将二维图纸顺利调入后，利用多层打印CAD指令将各楼层图样一次分类输入各楼层中。完成制作后，把零层地图删掉，值得注意的是，0层并非一种层次的概念，只是一种水平，是最底层“基础层”，删掉的目的是避免零层图影响建模速度和在汇总工作量时，再次估算构件量。
　　②转化给排水设备。单击该软件的转换功能“”按键，可以选定符合要求转换的二维平面系统并完成相关的设计工作，在系统自带的标准构件库中可以选取满足设计条件的三维标准器具（如图2）。
　　③给排水管道的布置。鲁班管施工软件界面的中文工具栏内，有任意布置钢管、贯通冒口和垂直立管三种管道布设方法，在属性中定义所需管道材质规格，同时根据需求选择管道布置方式合理布置管道。其中，任意布管道用于水平管道的布置，有任意布置、墙角布置、沿线布置三种方式可供选择，这三种方式在画管道时可以随时切换使用；垂直立管用于不变径立管设置，如果是主立管我们就输入工程相对标高，如果是短立管我们就输入楼层相对标高进行布置；贯通立管用于变径立管设置。
　　⑤管道配件及套管的生成。鲁班设计工具栏中管道配件产生方法有三个：楼层产生、工程生成和选择生成。施工完毕以后我们需要计算整个施工变径弯头数量，单击“工程生成”按键，全部的管道配件将会自动产生，单击三维显示按键，凡是需要有变径弯头的位置都会自动生成。“建筑制造”功用是将整体建筑的配套进行整个制造，“楼层生成”功用仅制造本层的管路配套，“选择生成”功用生产了特定的或几根管路的管路配套。
　　目前鲁班安装软件支持一键生成所有套管，套管大小根据管径自动调整，长度直接读取墙板厚度，还能批量设置预留长度，并且增加了穿墙套管、刚性防水套管、柔性防水套管、法兰套管4种全新类型，套管尺寸根据防水套管图集精确定义，点击“套管生成”按钮即可完成操作。
　　以上工作完成之后，点击“视图”→“三维显示”→“整体”，即得给排水系统三维视图。
　　（3）给排水系统工程量统计。所有图形转化完成后，计算项目工程量之前需对各构件套取相对应的清单或定额，然后形成报表。软件内拥有全国各地清单定额库，并实时更新，解决了造价区域性的障碍。
　　使用工作量统计“”命令对全部项目进行工作量汇总，还可以统计特定一层或几类建筑物的工作量，从而生成局部工作量报告。报表中的结构具体的部位、工程量和详细的计算公式，还有各构件之间的折扣率等，项目的设计书中也可以表格形式导出。
　　3.3碰撞z查
　　对管线的碰撞和交叉问题进行检测是构建施工信息模型的一项主要目的，鲁班软件的强大之处就是汇总工程量外，还能够检测管线碰撞和交叉问题，并加以修正。这也能够大大减少因工程设计失败导致施工方的回归和设计方频繁的设计变更，大大提高工程效率。
　　给排水专业的管道设计人员在实施管道综合中很多管道都布设于同一通道吊顶或设备空间中，而在有限的空间中布设了如此多的管道，必然就会产生管线冲突与交错现象。而通过对BIM技术的协同设计的运用，彻底改变了以往给排水专业管道组合的运行模式，给排水专业工程设计技术人员在可视化的BIM模式中实施管道组合之后，能够很直接地看到管道之间的相对位置情况，从而便于在设计阶段识别工程中的矛盾冲突。通过协同设计完善了给排水管道控制系统的建设流程，提高了供水领域的管路系统效率。协同设计可以广泛应用于包含供水在内的各类相关设施中的管路系统设计过程中，为设计人员节省了宝贵的时间与精力。
　　4结果与讨论
　　本文主要内容是通过鲁班设计程序对住宅楼项目的给排水控制系统进行建模过程，在模型过程中阐述了软件的几个特性和操作方法，给开发人员带来一些借鉴。掌握软件工程中涉及的方法与运用，熟悉软件的使用方法，以便有效地提升建模质量。
　　项目管理工作中往往需要进行对部分楼层、部分结构或部分物料的分项汇总，用手工统计易产生数据出错，而软件则能够在数十秒以内精确完成这些功能。由此看出，我们应该大力推广算量软件在实际工程的造价领域中的应用。
　　以鲁班安装软件为代表的BIM安装算量软件最大的优势主要有：（1）实现相连部件交接点的自动扣减。（2）对完成的工作量自动进行数据分析总结，并提供报告。（3）建模初期标准层可一键复制，非标准层可略作调整再进行复制，极大地提高工效。
　　参考文献：
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　　［3］李桐.思政教育在高职工程造价软件应用类课程中的融入――以“BIM算量与云计价”课程为例［J］.安徽电子信息职业技术学院学报，2022，21（05）：6972.
　　基金项目：河北省教育厅2022年度河北省高等学校科学研究项目“基于BIM技术的安装工程精细化算量方法研究”（项目编号：ZC2022064）
　　作者简介：李晔（1989―），女，汉族，河北石家庄人，硕士研究生，讲师，从事BIM研究。


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