建设工程项目投资控制贯穿整个建设过程中, 策划及设计阶段对建设工程项目投资的影响最大。但是前期对建设项目的成本估算也最粗略、误差最大, 最主要的原因是工作量大、时间紧迫, 而造价人员时间、精力有限, 无法从细节上保证投资估算和设计概算的准确性。如何利用现代化技术提高前期成本估算的效率对项目控制而言意义重大。

BIM技术具有操作可视化、信息完备性、信息的协调性、信息的互动性等特点, 利用BIM技术, 可以通过相关的造价信息以及BIM数据模型来更加准确快速地确定投资估算和设计概算。不仅使估算结果数值更准确, 对于全寿命周期而言, 更准确的投资估算和设计概算更有利于方案比选、限额设计以及方案优化, 后期也会减少因预算超支引起的设计变更。消耗在成本估算上的时间减少, 更有利于施工进度控制。在进行多方案比选时还可以通过BIM来进行方案的造价对比, 选择更合理的方案, 有利于造价控制。

但就应用BIM技术解决实际工程的成本估算问题而言, 国内多是在施工图预算阶段, 国外虽有一些前期成本估算的软件, 但在国内并不适用。本文以某工程的设计概算为例, 分别利用Autodesk Revit 2014和广联达土建算量的传统方法对工程土建部分工程量进行计算, 对比分析工程量及造价差异并分析原因, 总结BIM技术在设计概算中的实际工程应用中的关键点及价值。

该建筑为某园林工程的配套茶室, 占地824m², 地上1层, 无地下室, 建筑高度4.85m, 屋顶为坡屋顶, 结构:钢筋混凝土基础、钢结构。案例对比采用的两款软件分别为Autodesk Revit 2014 (以下简称Revit 2014) 和广联达土建算量软件, 计价采用该茶室所在地区的概算定额。

现下流行的计价操作思路和流程可分两种:按照平面设计图纸重新建立算量模型, 或使用软件的识图功能将由BIM导出的Auto CAD二维图转成三维模型, 这两种方法的本质都是通过在二维平面图上添加楼层、标高等参数重新生成三维模型, 而不是利用原有BIM模型, 人为地在BIM过程中独立出造价管理, 这会导致效率的降低和BIM价值的流失。

现行的例如广联达、斯维尔、鲁班、比目云等开发的5D算量管理软件, 虽然通过插件可以实现与Revit模型对接, 但导入模型后信息有缺失, 而且还要进行模型映射对构件进行属性匹配, 既需要时间也需要另购买软件。本文利用Revit明细表功能直接从Revit模型中提取工程量, 并对其精确性进行分析。将差异率在±3% (根据CIFE的调研结果) 以内的视为可接受范围。

茶室初步设计阶段Revit模型如图1所示。两种条件下计算结果如表1所示。对比两者的计算结果可知, 工程量的差异主要在墙、柱、板相互连接的构件, 以及墙面、楼地面的装饰面积上, 主要原因是两款软件的默认扣减规则不同, 但差异在可接受的范围内 (引起差异的具体原因及解决方法将在后文详细分析) 。总体而言, 利用Revit直接提取工程量可以在保证精度的前提下, 缩短算量时间, 提高工作效率。

垫层及基础的工程量完全相同, 楼板工程量有1.87%的差异, 砌体墙的工程量有0.7%的差异。造成差异的原因是在Revit中构件的默认扣减规则与国内工程量计算规则存在差异。比如, 默认连接规则是楼板剪切墙、楼板与墙剪切柱与梁, 在Revit 2014里可以通过切换连接顺序改变其默认的连接关系, 而且可以随时切换。图2为改变连接顺序前的三维视图, 可以明显的看出, 板伸入到了钢梁里。但由于切换连接顺序是只对实心构件有效, 本茶室的钢梁与钢柱均为空心钢管, 只能通过编辑墙轮廓和板边界线来修改重叠部分, 手动修改难免会有误差, 故而墙和楼板的量出现了差异, 但差异率均在3%以内, 完全可以满足初步设计阶段概算的精度要求。

墙面保温及装饰、楼地面、天棚均是在添加墙及楼板时赋予相应的面层, 可以通过材质明细表提取其工程量, 因其依附于墙和楼板而存在, 墙和楼板的量有差异, 相应面层的量也必然会有差异, 但差异率都在±3%以内, 在可接受范围内。

金属屋面为弧形坡屋面, 如图3, 左外边线标高4.85米, 右内边线标高3.25米。在广联达土建算量软件中需要先定义板再布置屋面, 由于屋面的为弧形坡屋面, 板需要分割再通过三点定义标高修改为坡形板, 由于时间的限制不可能定义为无数小块, 分割的块数影响计算的精度, 某几个点的标高并不能完全按照图纸, 如图4可以看出板之间有小空隙。但在Revit中可以直接定义曲线屋面, 修改其标高, 不用分割, 所以Revit得到的屋面结果更准确。有一部分圆形钢柱顶部是附着于金属屋面底的, 屋面标高的误差会导致钢柱长度的差异。在该计量软件中无法直接定义钢梁和钢柱, 是用混凝土柱和梁来代替的, 取其长度。钢梁钢柱的长度有差异, 表面积自然会有差别, 金属屋面差异0.08%, 钢梁差异0.09%, 钢柱差异1.81%, 钢结构表面积差异0.58%, 这些差异均小于3%, 并不影响概算的准确性。

在混凝土模板的计算方面, 广联达土建算量更简便, 可以直接得到各构件模板的面积, 在Revit中, 需要对相关构件的族参数进行编辑、添加模板参数及公式, 才可在明细表中得到模板面积。模板的差异来源于楼板模板, 原因还是楼板的绘制。但差异小于3%, 不影响概算的准确性。

在每个构件都采用相同单价的情况下, 两种方法得到的造价差额为2889.1元, 采用某计量软件所得工程量计算出的成本为1174313.9元, 采用Revit所得成本的差异率为0.25%, 远小于3%, 此差异完全可以接受。

BIM技术在设计概算编制中应用, 其算量精度在可接受范围内, 而且对于异形构件而言, 结果更为准确。由于BIM技术的应用, 设计概算编效率大幅提升: (1) Revit模型在设计阶段由设计人员建立, 造价人员不需要在其他计量软件里再建立算量模型, 虽然从Revit模型中提出工程量数据会需要对参数做一些编辑 (如模板工程量) 、检验、输出, 但与另建立模型相比, 仍节省了大量时间; (2) 由于工程本身的复杂性和时间的紧迫性, 往往多个人同时完成同一工程项目设计图纸绘制, 难免会出现平立剖面之间存在信息矛盾的问题, 这也给造价人员建立算量模型带来了阻碍, 增加了沟通的时间和成本, 但采用Revit可以避免这一问题, Revit可以进行碰撞检查、实现多专业协同; (3) 当组件参数、位置等随着设计深入或变更而发生变化时, 软件可以自动更新并统计变动的工程量, 不需要再对另建的模型进行修改, 节省时间。

由于Revit默认的扣减规则与算量规则不完全统一, 直接从Revit模型提取工程量时需要对构件参数进行编辑。基于上述案例分析, 总结如下关键点:

(1) 创建墙、板构件时, 需要按照装修做法对构件添加相应面层并赋予其材质, 否则无法得到装饰部分的面积。

(2) Revit默认连接规则是楼板剪切墙、楼板与墙剪切柱与梁。若实际工程为混凝土梁柱, 选中构件点选“切换连接顺序”即可修改计算规则;若实际工程为钢结构, 则需要通过编辑墙轮廓和板边界线来修改重叠部分。

(3) 模板需要对相关构件的族参数进行编辑、添加模板参数及公式, 才可在明细表中得到模板面积。

(4) 装饰装修工程量可通过材质明细表直接提取。

当然, 想要从根本上解决这些问题, 还需要通过编程来设置软件的运算规则或开发本地化功能插件包, 以更好适应我国工程造价行业算量规则, 提高算量效率与算量精度。

本文通过理论分析和案例对比, 阐述了BIM技术在设计概算编制中的应用价值, 详细分析利用Revit模型统计工程量的可行性。但要在我国工程造价管理中真正实现BIM技术的应用仍面临一些问题。首先, BIM技术自身的推广面临着一些问题:例如BIM的算量规则与国内工程量计算规则不完全一致, 要实现BIM技术的有效应用, 先需解决本地化问题;而且体量模型和成本信息不能实现有效的关联。这些问题有待在BIM技术的实践和推广中得以解决。