BIM中包含的信息对编制工程量清单的影响外文翻译资料

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BIM中包含的信息对编制工程量清单的影响

Krzysztof Zima *

克拉科夫技术大学, Warszawska 24, Krak oacute; w 31-155, 波兰

摘要

文章介绍了在建筑工程的工程量清单编制过程中使用BIM技术的潜力。文章展示了在模型中收集的信息的作用。在设计阶段输入模型和收集的信息对工程量清单有很大影响。BIM模型中的信息越详细，工程量清单中的描述也就越详细，从而使成本计算更加准确。作为一个例子，本文介绍了基于选定的建筑工程设计软件向模型输入信息的过程。然后，本文介绍了输入建筑工程和元素信息的过程，以及输入的信息对土方工程、地基和墙体工程实例的工程量清单的影响。

关键词：BIM；工程量清单；建筑工程；成本估算；信息管理。

1.简介

本文旨在介绍使用BI М（建筑信息模型）的潜力，以及在模型中收集的信息，用于编制建筑工程的工程量清单。在设计阶段输入和收集到模型中的信息对工程量清单中包含的工程范围有很大影响。BIM中的信息越详细，工程量清单中的工程描述就越详细，因此成本计算也就越准确。本文介绍了在选定的建筑工程设计软件基础上向模型输入信息的过程。出发点是传统的二维建筑设计，这是建立三维BIM模型的基础。然后，本文介绍了输入建筑工程和元素信息的过程以及输入的信息对工程量清单的影响。

建模的方法对建筑工程的计算量也有很大的影响。高精度可以通过对每个建筑元素的所有层进行建模来保证，例如，在 '墙 '元素的情况下，用图形表示内部抹灰、绝缘、结构材料、内部抹灰。如果墙被建模为一个单一的块，它是不可能自动计算其各个表面的面积。这导致了一些不准确的准备工程量清单的建筑工程的抹灰 , 保温 , 基础墙体结构等。类似的不准确性实际上出现在所有的多层元素中，如墙、楼板、楼板上的地板等。

2.简短的文献回顾

应该记住，BIM中包含的信息的数量和质量主要影响到一个建筑项目的成功。正如Hola[1]所指出的，一个以特定建筑企业的标准形式构建的计算机数据库可以成为许多有价值的信息的来源，并可用于管理。正如Lesniak在[2]中所说，选择参加投标对公司来说至关重要，以便在市场上建立自己的地位。选择适当的合同的能力不仅可能决定公司的整体状况和成功，甚至它的生存。根据Dziadosz和Koiczak [3]，由于形势的不确定性，做出战略层面的决策需要高质量的信息；在战术层面的决策往往需要对许多标准进行分析，而且往往具有主观性、偏好和决策者的经验等特点，而只有操作层面才是做出决策的最佳场所，因为它具有重复性和常规。

虽然关于起飞的问题，应该注意到，确定工程量的准确性和正确性大大影响了建筑工程和建筑元素、单个工作阶段和整个建筑的成本计算质量。剥离的准确性问题还没有得到太多的关注。在波兰的文献中，工程量清单的重要性和作用已经被成本估算和成本管理所掩盖，尽管起飞的准确性同样重要。传统的取数与基于数字二维和三维文件的取数进行了讨论，即在[4]中所提到的。在设计错误的背景下，起飞的问题主要是在专业的工业出版物中提到的，例如，[5,6]。对与BIM技术和基于BIM的起飞过程可能的自动化相关的起飞问题给予了更多的关注。例如，[7]的作者描述了使用软件加速准备建筑工程的工程量清单的潜力，在[8]中，作者得出结论，工程量清单是直接从BIM中生成的，只需添加单价就能得到一个简化的建筑成本视图。然而，在许多关于基于BIM的起飞的出版物中，作者专注于加快进程，忘记了准确性。

工程量清单的质量对于建筑工程的调度也很重要。调度是建筑生产工程中一个快速发展的科学研究领域。它已经应用了人工智能的方法，如遗传算法，和群落优化算法，模拟退火，神经网络 [9]。Banach和Marcinkowski描述了起飞的重要性，特别是起飞的方法，在调度过程中，以及与计划细节水平和工程分工结构的关系 [10] 。传统的收尾（基于纸质二维文件）与基于二维数字文件和三维BIM的收尾的比较显示在[4]。在国外也可以看到类似的趋势。基于BIM的收尾工作的优势在[11,12,13]中描述。

3.在二维建筑设计的基础上制作三维建筑模型

文献中有许多BIM的定义，由各建筑行业的代表撰写。尽管不同的观点造成了许多差异，但有一个共同点--希望被称为BIM的每个模型中都应该包括的信息。

因此，BIM的制作可以分为两个阶段：三维建筑建模（对建筑几何形状进行建模），以及向模型输入信息。有几种方法可以对建筑的几何形状进行建模。简单地说，可以从头开始对建筑进行三维建模，也可以在之前的二维设计的基础上制作建筑的三维模型。本文包括对后一种方法的简短描述。

首先，应将二维设计加载到一个适当的程序中，例如。Revit, SketchUp, Archicad等。在SketchUp中，例如，建模是基于组件和组，用于连接元素。在一个模型中创建的组件以后可以加载到另一个模型中。要在另一个BIM软件中读取，该组件必须保存为相关的IFC（工业基础类）格式。除了创建元素的几何形状外，设计者根据IFC（工业基础类）分类为每个元素分配一个合适的类型。图1展示了将 '墙'（IfcWall）分类分配给一个立方体形状的图形元素。

图1. 将IFC分类分配给元素 '墙'[自有]

图2.（a）壁元件作为具有窗口开口的单个块;（b）尽可能多的块[自有]

带有复合墙的模型是由许多部件组成的。建筑物的创建方式与之前的不同，即窗户开口不是从块中 '切出来的'，而是由许多块 '勾勒 '出来的。从建筑工程起飞的角度来看，第一种方法可以减少墙体元素的表面或空间的数量，使计算更加清晰。

4.向三维模型输入信息

在设计阶段，对每个设计元素的描述是一个非常重要的过程。这些信息被导入到其他BIM程序中，最常使用的是IFC（工业基础类）格式。一丝不苟的描述可以正确解释模型中的数据。以IFC（工业基础类）格式保存的建筑构件应该被分组，形成一个分层的模型结构。分层结构也可以包括对元素的划分，如墙体、建筑基础，这样所有的元素都被分配到建筑中，虚拟建筑的各个楼层的构件可以被保存为连续的楼层。整个建筑将被分配为建筑物。构成建模建筑群的所有建筑将是一个被归类为建筑场地的组件。层次化的模型结构如图3所示。

图3. 建筑物IFC模型的分层结构[自有]

在元素层面可以进行更详细的描述。零件名称在标签字段中指定，其余项目用于元素的详细描述（图4）。

图4. 在 '组件选项 '栏中输入信息[自有]

制作模型并以IFC格式保存后，仍然可以用所谓的本地格式（符合所使用的软件的格式）或直接用IFC格式添加或修正新的信息，例如使用芬兰Datacubist Oy公司的Simplebim软件。

5. 以土方工程为例说明起飞的准确性

本文介绍了使用BIM和其中包含的信息来准备建筑工程和建筑元素的工程量清单的例子。例如，在基于BIM的工程量清单中可以非常快速和准确地计算出土方工程的数量。根据不同的建模方法和使用的软件

然而，自动计算的工程量清单是有差异的。此外，输入到模型中的信息可以用来更准确地指定建筑工程的技术和方法。本文包括工程量清单的软件辅助计算（图5），以及使用 '手工 '方法的计算。根据输入信息的详细程度，对计算出的工程量和成本进行了比较。

图5. 土方工程与土方量的属性视图[自有]

挖掘和堤坝的体积计算包括确定挖掘和堤坝的固体体积。表1列出了图5所示的一个简单的宽大挖掘的计算结果。

表1. 一个简单的宽大挖掘的土方量计算

计算方法 计算方法/公式 结果 差异率（%）

手算，详细的 v =ℎ/3 (??1 ??2 radic;??1 ??2) 688.00 m3 0,00%

手算，简化 v = ℎ/2 (??1 ??2) 712.00 m3 3.37%

计算机辅助 Revit 软件方法论（计算在该项目） 687.85m3 0.02%

计算机辅助 BIM 愿景软件方法

（程序中的计算） 688.00m3 0.00%

由于形状简单，截断金字塔的体积给出了最准确的结果。Revit软件有0.02%的误差，而BIM Vision给出了正确的结果。然而，如果是更复杂的地形，人工计算将变得越来越困难。对于图6所示的地形，所使用的应用程序的偏差达到1-2%，但计算速度要快得多。

图6. 复杂地形的土方工程的属性视图[自有]

工程量清单也受到模型中包含的信息的影响。请注意，信息并不是分配给模型中的元素，而是创造了这个元素。例如，让我们分析一个简单的带状地基形式的元素。与元素相关的信息包括，除其他外：

◾️带状地基的几何形状（长度、高度、体积、侧面积等），以及建造带状地基所需的材料数量。

◾️与整个建筑的关系。

◾️材料的类型和特性。

◾️建筑技术。

◾️与直接接触的元素的空间关系（垂直的条形基脚、两端的条形基脚、条形基脚上的支柱）。

与 '条形基脚 '元素有关的信息集包括定义该元素的许多因素。上述条形基脚的现场施工意味着使用正确的材料，在空间中的正确位置以及与其他元素的关系，正确的尺寸，使用足够的钢筋，按照时间表浇筑混凝土混合物，使用正确的混凝土混合物，等等。这些信息的例子表明了建筑的几何模型和BIM典型的参数化模型之间的区别。基于BIM的方法的优势在于使用模型中收集的信息。模型中包含的信息也必须表明技术，例如在土方工程中，成本估算师必须知道将使用什么设备，或者是否将手动进行工程。

剥离的准确性也取决于BIM中的元素建模方法。图7展示了三种可能的墙体建模方法：

◾️作为一个与尺寸有关的平均元素，作为单块建模。

◾️作为一个多层的，但又集成的元素。

◾️作为一个多层元素，其中每一层都被单独建模，并被拆开（非集成）。

图7. BIM中的墙体建模：(a)作为一个块；(b)作为一个集成的多层元素；(c)作为一个非集成的多层元素

墙体体积计算结果见表2。

表2. 墙体元素的体积和面积计算

参数 平均元素 综合多层元素 集成式多层元素

体积 20.53*0.54=11.08m3 11.077m3 2.62 1.065 2084 4.939 0.378=11.086m3

以外的区域 20.53m2 21.832m2 22.204m2

中间区域 - - 21.46m2；21.15m2；20.53m2

（剩下的领域层）

内部区域 20.53m2 18.489m2 18.98m2

平均的元素给所有的墙体层提供了相同的面积，也就是内部和外部的抹灰，结构元素和保温层。这导致了工作时间、成本和材料需求计算的错误。体积是作为一个整体来计算的，所以需要按比例划分到各个层，这使得计算变得困难，并使自动化起飞。

这使得计算变得困难，并且没有必要进行自动化取样。此外，一个元素的平均化也会引起与面积相同的计算错误。

在集成多层元素的情况下，情况类似，问题也是一样。只有非集成多层元素才允许对所有壁层的材料进行准确的剥离计算。平均元素和集成多层元素在体积计算上的差异是0.03%，非集成多层元素的差异是0.05%。

然而，面积上的差异是显著的，墙体面积的m2是最常使用的测量和工程成本计算单位。平均元件和集成多层元件之间的外部面积差异为5.96%，而非集成多层元件之间的差异为7.54%。对于内部面积，其差异分别为11.03%和8.17%。在中间区域的情况下，差异也受到计算误差的影响。这表明，由于巨大的差异，集成元件的计算只能是用于成本计算的起飞估计，而不是精确的数值。

1. 结论

输入模型的信息和起飞计算的准确性对建筑项目的计算成本有很大影响。本文所举的例子表明，关于材料和设备类型的信息可以通过改变工程技术来修改起飞项目的描述，从而改变（有时甚至是大大改变）建筑工程的成本。

文中提出的基于复合墙体模型为块状或综合多层元素的取数可以与二维取数相比较，当我们对单一墙体有一个体积或面积反映的数量时。如果所有的层都反映了

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