BIM技术在装配式建筑安装工程算量中的应用

廖小辉 陈孜虎 王振强 梁 波 赵 伟

中冶建工集团有限公司 重庆 400084

BIM技术是一种基于多种软件的三维建模的技术[1]，以及与此项技术相关联，用于绘制、传输和分析三维模型的流程。BIM是一种对建造对象的数字化的表达方式，是由相应实体的几何构件（如梁、板、柱等）以一定的方式组合而成的三维虚拟模型。该模型不仅包含几何构件的基本属性（如材质、尺寸等），还包含几何构件之间的空间位置关系、数量和连接方式等。由此可知BIM技术不仅仅是一套三维建模软件，还是信息管理与传递载体，是工程项目全生命周期内的管理决策高效的辅助手段。BIM中，“B”（building，建筑）是目标，“M”（modeling，模型）是载体，而“I”（information，信息）才是BIM技术的核心，也是BIM技术与传统技术的重要区别。

尤其在复杂外形的异形构件方面，BIM技术能够准确地表达复杂曲面，模型赋予的数据可以准确地表达出来，根据软件内置的算法，能够快速获取异形建筑构件及安装工程的工程量清单。仿古建筑结构中，往往存在大量的异形构件，采用传统的技术，无法准确表达构件的精确尺寸及工程量，此时BIM技术的优势则更加显著[2-3]。

运用BIM模型，能够建立更加合理的施工顺序，为施工管理提供高效的技术手段，包括施工组织设计、招标采购、施工排序、成本控制与分析、构件制造与安装等，模型中也包含设计对象的详细信息，为项目的施工与预制构件的生产提供有力的支撑与保障。

1 工程概况

项目位于重庆市主城区，由装配式建筑物组成，主要建筑功能为住宅，地上31层，无地下部分。住宅首层层高4.80 m，标准层层高为3.00 m，结构总高度为94.80 m。

本工程竖向构件全部采用高精度模板施工工艺。水平构件（楼板）采用钢筋混凝土叠合楼板，空调板采用预制钢筋混凝土空调板，楼梯采用预制混凝土楼梯，部分结构梁采用预制梁。

非承重外围护墙采用厚250 mm蒸压加气混凝土自保温外墙板，内隔墙采用厚100 mm或200 mm轻钢龙骨硅酸钙装饰一体板内隔墙，内隔墙采用内隔墙与管线一体化的方式。采用全装修，干式工法楼、地面和集成厨房、整体卫生间，管线与主体结构分离，利用BIM技术进行管线综合设计，装配率为78.3%。

建筑物Revit模型如图1所示。

图1 建筑物模型

2 建模标准

三维模型作为建筑信息的载体，是BIM技术应用的基础，如何准确地建立模型就显得尤为重要。不同专业设计人员的一致性表达，是三维模型信息准确传递的关键，因此需要建立一套完整的建模标准[4]。这里所研究的模型是基于Autodesk公司的Revit软件，它是一套建筑、结构工程以及施工安装等的建模软件，也是应用最为广泛的BIM建模软件之一。管线避让原则：大管优先，小管让大管；有压管让无压管，低压管避让高压管；金属管避让非金属管；临时管线避让长久管线；消防水管避让冷冻水管；可弯管线避让不易弯管线；分支管线避让主干管线；附件少的管线避让附件多的管线。

管线不应穿越防火卷帘，若管线穿过防火卷帘上方，土建能满足净高要求时，管线可从防火卷帘上方预埋套管穿结构梁通过，应标注穿梁套管类型、规格及尺寸。

管线在平面上应均匀、平行敷设，成排管道管底标高应相同，采用综合支架安装，优先考虑单层布置，便于安装、检修；必须分层布置时，应在同类管线间进行分层。

综合管线的设计间距应该满足相应的规范或者标准的要求。

3 模型建立

由于BIM具有良好的可视化、模拟性、协同性、优化性、出图性等特点[5-6]，采用BIM技术能够有效提高管理效率。依据上文中的扣减顺序完成建模，梁、柱、墙、板的模型完成后，应检查确认各部分之间的连接扣减关系是否准确。创建了结构、建筑、机电设备的模型，结构模型包括梁板柱等，建筑模型包括连续墙、结构墙、门窗等，机电设备模型包括给排水管线、暖通系统、电气设施及配套设备机房等。该水系统、暖通模型如图2～图5所示。

图2 给排水系统Revit透视模型

图3 单层给排水Revit模型

图4 暖通系统管线透视Revit模型

图5 暖通系统管线单层透视模型

4 算量分析

建筑物管线模型包括给排水专业、暖通专业、电气专业，限于篇幅这里只对给排水系统管线进行算量分析。管线模型搭建前，应对未分离管线或分离管线进行区分，建模完成后，针对线路布置、碰撞避让进行优化，以便满足算量的要求。使用Revit软件的统计功能，按专业及管道类型进行分类统计，形成管道总量及分离或未分离管清单。

管线分离比例计算公式如式（1）所示：

式中：q3d——管线分离比例；

L3d——各楼层管线分离的长度，包括裸露于室内空间以及敷设在地面架空层、非承重墙体空腔和吊顶内的给排水管线长度之和；

L——各楼层给排水管线的总长度。

在本项目中，给水立管、污水立管、通气立管、水平安装的给排水管道、整体卫生间及厨房洁具竖向连接管道、室内消火栓管道计入分离管线，阳台用水器具竖向连接管道计入未分离管线。

若Revit模型的设计深度符合工程实际，用Revit提取的工程量也必然是非常准确的。与平面图纸的算量相比，由于无法准确详细地表达细节，且采用工程量估算公式等，用Revit模型所提取的工程量会更加准确。限于篇幅，这里以A户型电气管线导出清单为例对比分析，A户型管线模型如图6所示，Revit导出清单如表1所示。

表1 A户型（4室2厅）电气Revit统计

图6 A户型管线模型

为了更具对比性，采用手工计算的方式进行管道的统计，与使用Revit软件统计功能统计的工程量进行对比。手工计算A户型电气清单如表2所示。

表2 A户型（4室2厅）电气手工计算统计

根据Revit模型提取的工程量计算结果，使用Revit软件建模所提取电气专业管线的工程量，与采用手动核算工程量的对比误差在4%以内，说明使用按照既定建模规则所建立的Revit模型提取的工程量工作是有效的。

同时，运用Revit也省去了采用其他工程量计算软件而导致的二次建模的情况发生，为BIM正向设计的发展打下良好的基础。

对于给排水专业和暖通空调专业，生成工程量清单与电气专业类似，这里不再重复。

根据Revit建模计算结果可知，进行管线分离计算分为Revit计算和手工计算两种方法，给排水专业管道工程量与手工计算工程量误差很小，管线分离率的计算结果也十分接近。但电气专业管线工程量尚有一定误差，分析原因可能是由于Revit统计计算是直接按照模型中管道长度来计算的，而未计算中间连接件（线盒、弯头）的长度。传统手动安装算量包含管道延长米（即到管件中心的延长线长度）的统计结果才是计算值。

在Revit计算工程量时，例如弯头等管件本身长度也非计算值，且Revit无法对管件直接统计计算，还需要在管件族中添加管件长度参数，Revit才能进行管件长度的统计，因此也会产生一些误差。

5 结语

通过对Revit模型建模规则和模型的准确程度的研究，为Revit软件构建算量模型提供了指导。只要模型的深度和细节表达得足够精确，Revit模型的算量结果就能够满足工程实际需求。

Revit工程算量基础是Revit模型的精确创建；算量模型必须涵盖工程量计算规范中的所有要素，因此如何快速完成Revit模型的创建，成为算量方法推广应用的关键所在，该方面还需要更加深入的研究。

该案例中Revit工程算量的计算误差在4%以内，一定程度上满足工程建设的算量需求。

Revit工程算量能够满足某些场合的精确算量需求，为管线的数字化定制加工，提供准确的依据。