引言

    建设项目至少需要进行招标清单和控制价、工程预算（审核）、工程结算（审核）等三轮造价计算，除了传统工程量计算和组价方式带来的效率低下问题，由于图纸版本较多而产生重复计算和反复核对，也导致造价计算的精度难以提高，并不利于全过程造价信息的积累和运用。随着计算机技术的快速发展，建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）成为实践应用工具。技术条件的成熟使得以信息化为基础的精益造价管理成为新趋势。

1          基于BIM的工程量计算实现途径分析

    在我国，计算工程量基本是依据二维蓝图，桩基工程、钢结构、钢筋、精装修、幕墙工程、智能化等特殊安装工程只能以手工对图算量为主；混凝土结构、建筑结构、水电风等安装工程可以使用我国企业自主研发的算量软件构建三维模型，并利用软件进行工程量的自动计算和统计。在算量软件中导入图纸并翻成三维模型相比手工计算减少了部分繁琐的工作量，但仍需耗费大量时间。

BIM是一个包含丰富数据、面向对象、具有智能化和参数化特点的建筑设施数字化表示技术。利用BIM技术进行工程量计算的基本思路是：BIM中的构件信息是可运算的，计算机可以自动识别模型中构件的几何属性和物理属性，根据模型中构件的类型和组分信息对构件进行分类，并根据模型中构件的运算规则对各种构件计算工程量并自动加以统计。当前利用BIM技术进行造价管理的技术实现手段主要有三种：

1）应用程序接口（Application  Progr amming Interface，API），由BIM软件提供应用软件程序接口，通过API从BIM模型中获取信息与造价软件集成，也可以逆向操作把造价软件中数据传到BIM中，但API的变化需要基于API的应用程序做相应升级。

2）开放数据库互联（Open Database Connectivity，ODBC），是一套与具体数据库管理系统无关的数据库访问方法，导出的数据可以和不同类型的应用进行集成，这种方法需要对所访问的BIM数据库的结构有清晰的了解，所以目前采用ODBC方式时通常选择一种通用的BIM软件（如Revit）作为集成对象。

3）BIM设计软件输出构件工程量，多数BIM设计软件（如Revit）都可以直接计算工程量并以某种格式输出（如Excel），再由造价工程师手汇总计算，其中IFC标准普遍使用于BIM中以实现不同软件平台间的互通，但不一定符合国情，效率较低。

我国算量软件，如广联达和鲁班，均于2014年推出了从Revit 导入BIM模型的API，但依然存在设计模型无法直接利用的障碍，需要造价工程师花费时间调整模型。

BIM设计软件直接输出构建工程量然后进行统计计算的方式主要障碍在于，Revit、Bently和Craphisoft等国外主流设计软件的工程量信息不符合我国国标《建设工程工程量清单计价规范》（GB50500-2013）和其他建设定额对建筑物构件分类、编码和工程量计算规则的规定。

基于以上情况，要想将BIM设计软件中的构件体量信息传递到造价管理阶段，可以选择开放数据库互联（ODBC）这一途径，读取BIM设计软件数据库信息，随后以BIM设计软件为载体开发符合我国国标的计算、统计工程量的功能。为此需要完成构件编码体系、工程量计算规范等准备工作。首先，仔细研究13版清单规范，可知其工程量计算遵循“按设计图示尺寸计算”的原则，与Revit系列软件自带的构件尺寸、体量输出功能有相同的基础。其次，应按照13版清单规范建立建筑构件分类与命名体系，赋予独立编码后内置于BIM设计软件中。

2   Revit自带的工程量计算规则分析

Revit 软件能够提取构件尺寸，输出构件体量，但与本文所需的13版清单工程量计算规则仍存在不符的问题。本文选取张江某办公楼项目5号楼作为案列，分别使用鲁班土建算量软件和Revit 2013软件进行建模，并导出工程量进行对比，对比结果如表1所示。

表1  张江某地块5#楼BIM模型导出

工程量汇总结果对比

本文在以上过程中找出了一部分Revit自动生成构件工程量的规律，并分析了Revit与鲁班软件所导出工程量存在较大差异的主要原因：

1）Revit软件的构件体量计算与造价行业计算规则不符，如构件搭接部分的体积处理；

2）由于设计师的绘图惯例，Revit模型中构件的分类和命名方法使其无法按照13版清单的规则合并汇总同类构件，比如Revit无法区分内外墙、无法识别有梁板和无梁板等；

3）造价BIM模型需要计算的部分工程实体或措施项目在设计BIM模型中没有体现，如内外脚手架、机电支架；

4）部分与价格有关的信息在设计BIM模型的构件属性中缺失，如混凝土标号。

本文分析的Revit软件生成构件工程量的规律包括柱、梁、墙、板四类构件独立的工程量计算规则,以及彼此搭接时的计算规则.比如:Revit2013中,当某块楼板和另一块楼板边缘重叠时,软件不扣除重叠部分,均按照两块楼板各自的完整体积生成工程量。

总之, Revit2013中,墙和楼板按设计师的实际绘图尺寸生成工程量,两者搭接时的重叠部分均不减少各自的工程量;柱按照实际绘图尺寸生成工程量,柱和任何构件搭接时,重叠部分的体积同样不影响各自的工程量;墙和楼板的工程量取决于两者的绘图顺序,若墙和楼板搭接,则各自的构建体量均不扣减重叠部分体积;而梁与其他构件搭接时,均将梁的工程量扣减掉重叠部分体积;其余构件互相搭接时,各自的工程量均不扣减重叠部分体积. Revit计量构件扣减时的优级如表2。

表2   Revit计量构件扣减时的优级表

经过上述分析,本文认为造价管理阶段BIM模型承接Revit模型造价信息的思路是: Revit设计信息识别提取→插件处理计算→13版清单项目列项+生成构件工程量(导入Excel).其中“Revit设计信息识别提取”即插件自动读取设计BIM模型中所有构件的IFC属性信息。为将设计BIM模型中每一类需要统一计量的构件明确区分,构件的IFC属性信息(也可称清单信息)需包含以下4个方面:建筑构件细化分类/构件名称/所属族、几何特征、材料信息、施工信息.通过上述信息就可以使得某个建筑构件所属的工程清单项目列项唯一确定,这也决定了应对设计单位提出的建模要求。

3   混凝土框架结构的定义与编码

为建立构件IFC属性信息与13版清单项目的映射关系，作为工程清单项目列项的支持，本文以GB50500-2013为依据，分类整理了每类建筑构件的所属分类和其应具备的清单信息，集合称之为“属性集”，每一项信息都有准确的属性名称，并对应一定的取值范围。本文选取土建专业现浇混凝土构件和电气构件为典型分部工程，编制了每类构件的“建筑构件细化分类表”、“建筑构件细化分类与属性集映射关系表”和“建筑构件属性集及其取值范围”。以混凝土现浇柱为例，三类柱的分类名称、属性和属性的取值范围见表3。

4   基于Revit的工程量计算插件开发

4.1  Revit算量规则的改造

依据对Revit软件自动生成构件工程量规则的识别和分析，部分生成规则需要开发插件对其进行改造，以符合工程量计算规则。以现浇混凝土矩形柱的改造过程为例详细说明插件对Revit的改造方法，如表4所示。

所以，Revit插件需求可以概括为：首先识别混凝土柱（矩形、异形）IFC属性信息（或称清单信息）；其次判断搭接，若柱和墙无搭接，则直接汇总Revit生成工程量（同强度且同截面大小的构件为一项），若柱和墙有搭接，则将柱的工程量扣减与墙体重叠部分，即Revit生成的柱体积-搭接部分体积=柱的工程量，然后汇总同强度且同截面大小的为一项。

4.1 Revit工程量计算插件开发过程

    本文根据以上分析整理了一套插件开发需求，并且重点完成构件搭接时重叠体积的提取和同属性构件汇总两项功能。

表3 建筑构件细化分类与属性映射关系及其取值范围

表4  插件改造Revit现浇混凝土矩形柱的计算规则的方法

概括来说，本研究进行ODBC的开发，实现对基于Revit软件生成的模型进行工程量计算。首先进行建筑构件定义与编码，然后将Revit中构件属性及取值范围与之相对应，最后进入Revit后台，编写相应的代码。具体步骤如下：

    1)内置构件属性集（经扩展后包含清单信息目录的完备集）：

    2)内置构件属性集——13版清单项目的映射：

3)工程量计算：读取Revit模型中结构构件属性信息：搭接节点工程量的计算：构件工程量的计算：同一清单项目构件工程量的汇总。

4)软件运行成果：输出excel汇总表；符合清单格式（5大内容）；可按建筑部位查看明细（明细表）。

4.3 插件成果展示

以现浇混凝土矩形为例。插件运行及输出结果如表5所示。本位以张江某地块2#楼为插件运行案例进行了现浇混凝土矩形柱和现浇混凝土有梁板的计算，插件运行结果与工程量清单中的工程量相比，误差小于2%。

5   结  语

   本文从理论上分析了设计阶段BIM模型与算量软件对接的三种途径及各自优缺点，使用ODBC原理进行基于Revit的工程量计算插件开发。

   本文开发的插件从理论和应用两方面论证了设计BIM模型与造价管理对接的可能性和准确性，但需要指出的是本文以混凝土框架结构这一比较简单的构件为例进行开发，尚未涉及由设计师三维建模精度和建模习惯导致的构件差异性。将常见的建模习惯转化为标准化数据录入工程量计算插件可以减少上述差异。