BIM技术案例应用：铁路房屋建筑BIM工程量自动统计研究

基于铁路房建BIM正向设计实践，探索提高正向设计效率的工程量统计方式

铁路沿线房屋建筑工程量庞大,传统二维设计方式下铁路房屋建筑工程量统计依靠设计者逐项手工计算,面对数量极大的铁路沿线站房,工程量统计耗时耗力。随着BIM技术的发展,信息模型在工程量统计方面展现出一定的优势,主要是利用模型构件通过筛选构件名称生成明细表,根据明细表数据验核工程量的准确度,这种通过翻模核算工程量的方式仍然存在诸多问题。一方面,在实际操作过程中,由于模型拆分及构件参数没有统一标准,明细表构建很难统一规范,每个项目都需要根据本项目的模型构件参数预先创建大量明细表;另一方面,明细表数据的提取仍然通过人工读取,自动化程度较低。在BIM正向设计的大趋势下,为了控制设计院出图时间,保障项目的有序开展,提高统计效率是铁路房屋建筑BIM工程量统计亟待解决的问题。

    工程量统计整体思路

提高当前工程量统计效率,需要解决的关键问题是明细表构建的标准化和明细表数据自动提取。通过标准化的明细表构建,能够在项目开展前预先创建明细表,节约项目时间成本;实现明细表数据自动提取,能够缩减后期数据整理周期。标准化的明细表构建首先需要将明细表的创建规则标准化,然后置入到企业样板文件中,明细表创建规则的标准化则需要基于构件的标准化。按照铁路标准进行构件划分并统一为构件添加编码,然后通过编码筛选创建明细表,能够实现这一目标。明细表数据自动提取可以通过软件二次开发来实现。

提高工程量统计效率整体思路

    构件划分及编码

利用信息模型进行铁路房屋建筑工程量统计,需要重点把握的关键技术有两方面,一是构件分类原则,二是编码方法及编码管理。构件分类与编码可以提高铁路工程量统计中数据生成、组织、交互与存储的效率,是实现铁路房屋建筑标准化设计的基础。

    基于铁路EBS标准的构件划分

统一的构件划分是构件标准化的前提,中国铁路BIM联盟2014年发布了《铁路工程实体结构分解指南》(1.0版),即EBS标准,为铁路工程构件分解提供了依据,为实现基于BIM的工程计价奠定基础。EBS标准中并未包含房建专业,房屋建筑可以参照该标准进行构件划分,建立构件结构树,在企业内实现构件划分的统一。

铁路工程实体结构分解编码的核心功能在于实现铁路工程实体的分类、检索、信息传递,应用于铁路建设管理信息化。为了实现这一目标,首先要将各专业模型划分至专业最小构件单元。专业最小构件单元是指目前本专业设计阶段所能交付的最小模型单元,是指设计阶段本专业需要进行BIM设计的最小单元,包含了几何实体和信息模型,交付的承接者是指设计专业间的操作者及最终用户。专业最小构件单元划分需要具备稳定性、实用性、兼容性、逻辑性和可扩展性,还应当遵循3个原则,一是应考虑设计阶段建模效率,二是应能满足统计工程量的需求,三是应尽量满足施工阶段现场精细化管理的需要。

基于科学适用的构件划分,还可以用于企业构件库管理。BIM模型构件作为工程设计企业BIM技术应用过程中的重要资源,体现了企业BIM应用的成熟度和竞争力,BIM构件库的系统性和完备性对于建筑企业BIM模型的创建和应用,以及BIM建模的效率起到了非常重要的作用,构件划分的合理性是保障构件库系统性和完备性的基本条件。

    构件编码

为了保证构件的识别具有唯一性,需要在企业或项目层对构件统一编码。信息编码的规范与否直接影响构件的应用效果和效率,这是BIM构件标准化的核心内容。编码赋予构件后,后续还可以被应用于模型构件层级管理,即在应用平台上让用户方便地根据工程专业、设施设备的类型等属性快速定位到某些相应的构件上,极大地提升业务工作效率。

EBS标准未包含铁路房屋建筑相关专业,可以参照其编码原则进行构件编码。EBS编码采用层次码,以编码集合中的层级分类为基础,将编码对象编码成为连续且递增的组(类)。位于较高层级上的每一个组(类)都包含并且只能包含它下面较低层级全部的组(类)。EBS层级码一般为两位,在EBS层级码中,第一层级为专业代码,其余层级代码均为“01~99”的两位数,代码含义及层级数量根据各专业特点确定。层级码采用最后一位序号码的方式保证构件在自定义编码下的唯一性和可复用性。参照EBS编码规则,对房建各专业构件进行编码。

构件编码组成示例

参照EBS标准制定的构件编码具有一定的灵活性和扩展性,可以根据工程需要进行扩充。为了确保编码的有效应用,建议在企业或项目构件库中统一添加。

以构件“烧结普通砖基础240mm”为例,其EBS编码为“2101010303”。该编码中“21”表示建筑专业,第一个“01”为砌体工程,第二个“01”表示一般墙体,第一个“03”为基础墙,第二个“03”表示墙体种类为240mm厚烧结普通砖。

    样板文件中明细表的标准化创建

利用Revit模型进行工程量输出,主要是通过创建各种明细表对建设项目中的工程量按工经专业要求进行精准统计。筛选条件决定了明细表数据输出的准确性,在企业级别规范明细表的筛选条件,有利于明细表的标准化,实现一劳永逸。

以往设计单位创建明细表大都是通过族类型或名称进行筛选,由于建筑工程的复杂性,族类型和名称很难统一规定,明细表的规范性无法得到保障。而EBS编码可以在企业级甚至行业内确立标准,因此基于模型构件添加的EBS编码筛选创建明细表,有利于嵌入明细表的样板文件推广应用。

为了提高正向设计效率,可以直接在样板文件中创建所有明细表。正向设计利用企业族库构件完成模型建立后,可直接根据需要读取相应的工程量。

在实际操作过程中,由于设计阶段BIM模型精度一般最多达到LOD300,满足施工图出图要求即可。为了提高设计效率,部分建筑构件并不需要建立模型,部分工程量在建立明细表的时候,可以利用相关的构件数量间接统计,如不锈钢票槽的数量可以利用售票窗数量间接计算。

    二次开发：明细表自动读取

Revit没有集中的工程量统计功能,直接利用现有软件进行工程量统计存在诸多问题。铁路房屋建筑设计过程中,各专业需要向工经专业提交工程量资料,在目前的Autodesk平台软件下,需要设计人员读取明细表数据,手动填写工程量表,在国铁沿线房屋建筑工程量较大的情况下,无疑带来不小的工作量,并且容易出错。基于软件二次开发实现明细表自动读取能够减轻设计人员工作量,并且保证了数据的准确性。中铁一院在BIM正向设计软件开发中,增加了工程量统计模块,该模块的开发思路是,通过插人工程量表，将明细表中指定的数据与数量表相关联,实现明细表与工程量表的实时联动。

在项目开始前,各专业负责人根据项目特征创建项目样板文件,在样板文件中预置本工程的数量表,并根据工经专业要求在Excel中绘制标准格式的工程量表,在二次开发软件中通过数据关联功能,选取本地工程量加工表,将明细表对应单元格与工程量表相应的空格关联起来。设计模型完成后,明细表数据将自动关联到对应的工程量表中,该表内嵌在Revit模型文件中,也可以导出Excel格式文件提交给工经专业。

基于铁路EBS标准的构件划分及编码,建立标准化的构件库,再将以EBS编码为筛选条件的明细表置入样板文件中,通过软件二次开发实现明细表自动读取,能够大量节省设计人员的工作量,极大程度上确保统计数据的准确性。基于构件编码实现工程量的自动统计,有利于庞大工程量进入计算机信息化时代,从而大大提高统计效率,具有潜在价值

内容来源：

铁路BIM联盟成员单位——中铁第一勘察设计院集团有限公司

刘玉玉.铁路房屋建筑BIM工程量自动统计研究[J].铁道标准设计.

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