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基于Bentley三维设计模型的工程算量系统开发与应用

2017-07-13 来源:世界轨道交通资讯网 浏览次数:
本文摘要:工程量计算是工程成本计算的基础,是工程招投标,设备采购等工程管理工作的重要数据支撑。传统图形算量软件无法发挥三维设计的优势,本文通过对基于Bentley三维设计模型的工程算量系统的研究,介绍了工程算量系统的设计思路、工作流程及实际应用效果,工程应用表明,该系统极大提高了工程量计算的工作效率,具有广阔的行业应用前景。

张雄 朱欢丽
(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 310014)

引言

       工程量计算是工程成本计算的基础,传统的工程量计算方法是人工读取各专业设计图纸,按设计变更内容修改全套图纸,根据工程量计算法则手工计算工程量,这种传统的手工计算方法包含大量重复低效的图纸绘制工作,容易出现漏算、误算或重复计算[1]。为了提高计算效率,市场上相继开发了一些工程量计算软件替代手工算量,这类软件的实现思路主要有两种:一是识别二维CAD图纸,软件提供一些快速翻模工具,将二维图纸快速生成简单的三维模型,并附加上计算规则;二是支持三维模型通过中间格式直接导入,导入后附加计算规则。在二维设计时代,这类算量软件基本上满足了工程量计算的需要,极大提高了造价人员的效率,但是进入三维设计时代,它们无法直接利用三维设计成果,发挥不了三维协同设计的优势。一是软件需要大量繁琐的翻模工作,当设计内容变更时需要重复翻模,在三维设计时代设计成果已经是三维模型,从三维模型中切出二维图纸再进行翻模,从流程上说,完全是多此一举,既不科学,又浪费了大量时间[2];二是即便可以通过中间格式导入三维模型,由于软件的底层架构并不支持三维模型,导入后会丢失模型的部分属性和相关关系,需要进行人工处理,一旦三维设计模型发生变更,就需要重新导入模型,重复人工处理工作。因此,本文将介绍如何基于三维设计模型进行工程量计算,简要介绍系统的设计思路和工作流程。

1工程算量系统设计

       工程算量系统包含设置计算规则、管理工程量清单、统计输出报表三大功能模块。工程算量系统在管理清单,统计工程量,输出报表时需要的规则信息记录在项目规则文件中,用户使用工程算量系统提供的可视化编辑工具管理文件。管理工程量清单模块将清单信息附加到设计模型中,这是工程量计算的前提条件,模块包括增加、修改、删除工程量清单、挂清单等核心功能,为了提高易用性,还包括清单映射、快速查询、批量挂清单等辅助功能。统计输出报表模块根据各个构件的清单信息、计算规则计算工程量,相同清单工程量合并后输出报表,根据不同专业的要求,报表是多样的,土建专业报表包括汇总表、计算书、门窗表等,安装专业报表包括模型量表、清单量表、计算书等。

1.1 项目规则定义

       以Bentley AECOsimBuilding Designer(主要用于建筑、结构、给排水,暖通等专业的三维设计,以下简称ABD)的设计模型为例,项目管理人员设置项目规则时需要记录与构件清单、工程量计算相关的信息,包括构件的DataGroup类别、显示属性、合并属性、计算方法、可扣减项目、扣减项目、分摊项目、映射清单,此外还包括模板计算方法、扣减项,脚手架计算方法、扣减项等信息。构件的计算方法包括计算公式、计量单位、精确位数;构件相交部分的计算规则由扣减项、分摊项决定;设备扫描后显示属性项,设备的归并规则由显示属性、合并属性决定;所有的规则信息与构件相关联,与DataGroup类别相匹配。
    本系统的项目规则由配置文件定义,文件采用XML文件格式存储,具有很强的可编辑性,可灵活定制规则结构和规则内容。规则文件如图1和图2所示,图1是土建算量规则文件片段,图2是安装算量规则文件片段。
图1 土建算量规则文件片段
       图1是土建规则文件片段,规则文件由管理人员统一定制,XML文件本身可编辑,但是文件格式有严格规定,为了提高编辑效率,本系统提供可视化编辑工具,管理人员在可视化界面上定制规则类别、计算公式、可扣减项目、扣减项目、模板规则、脚手架规则等。
图2 安装算量规则文件片段
         图2是安装规则文件片段,管理人员在可视化界面上定制规则类别、计算公式、计量单位、精确位数、设备显示属性、设备合并属性、扣减项目、分摊项目。

1.2管理工程量清单

       管理工程量清单包含两部分工作:一根据算量系统内置的国标清单库编辑工程量清单;二将编辑的清单附加到构件上。编辑工程量清单必须保证清单条目的编号唯一,不能有重复,否则计算过程无法识别清单信息。
    以ABD三维设计模型为例,管理清单时将清单条目全部存储在工程的总装文件中,编辑清单时识别已使用编码,保证新编清单编码的唯一性,特别在清单编辑工作由多人协同完成时,防止清单编码出现冲突。
       附加清单时获取总装文件中编辑好的清单条目列表,将选择的清单条目的编码记录到构件的DataGroup属性字段中,具体步骤如下:
1)   识别构件对象的DataGroup属性,判断该构件是否有用于记录清单编码的属性字段,如果没有该字段,则终止附加清单过程,重新检查三维模型。
2)   识别该构件清单编码属性字段是否有值,即是否已经附加清单。如果没有附加清单,继续以下步骤;如果已经附加清单,检查是否覆盖原清单,若选择覆盖原清单,继续以下步骤,否则终止附加清单。
3)   在清单管理器中选择合适的清单,如果没有合适清单,根据内置的国标清单库编辑新清单。
4)   将选择的清单条目的编码记录到目标构件的DataGroup属性中。
5)   重复1)~ 4)步骤,对所有构件逐一附加清单。
       工程项目中构件数量繁多,如果全部逐一附加清单,工作非常繁琐,所以为了提高效率,需要对同类构件批量附加清单。首先识别项目中所有构件,获取构件的所有DataGroup属性字段和属性值作为筛选条件,根据使用者选择的筛选条件找到所有匹配的目标构件,重复1)~ 4)步骤完成批量附加清单。

1.3统计输出报表

    统计输出报表包含两部分内容:一根据构件附加的清单信息计算构件工程量,二将相同清单的工程量合并,输出成报表。
    以ABD三维设计模型为例,计算工程量之前先检查模型,排除模型不能识别、模型没有附加清单、模型清单类型错误、模型重复等错误,计算步骤如图3所示。
1)   首先选择要计算的设计文件、构件类别范围,根据计算范围扫描构件。
2)   依次处理构件,识别清单编码,根据清单编码在总装文件的清单列表中获取该清单信息,主要是计算方法、扣减项、分摊项。
3)   识别构件扣减项、分摊项,根据扣减项、分摊项处理与之相交的构件。
4)   计算经过扣减、分摊处理后的构件工程量。
5)   根据构件计算方法编写构件的工程量公式。
图3工程量计算步骤

2工程算量系统工作流程

    工程算量系统的工作流程如图4所示,首先项目管理人员通过ABD工作空间(WorkSpace)的定制功能对项目构件进行定制,主要是定义构件的分类及其工程属性,确定建模规则,完成定制后设计人员在此基础上进行三维设计。其次由工程造价人员配置各类构件的计算规则,比如构件的可显示属性、计算公式、计量单位、映射清单、扣减项目、分摊项目等。再次由造价人员完成构件和工程清单的连接,可以对单个构件指定清单,也可以批量对同类构件指定清单,将构件工程量计算信息附加到三维设计模型中。最后根据模型的计算信息统计模型工程量,并依照外部工程清单格式汇总输出报表。
图 4 工程算量系统工作流程
 

3工程算量系统应用

    目前,工程算量系统完全对接三维设计平台ABD,直接使用ABD创建的三维设计模型,实现土建、安装、装饰三大板块清单工程量计算,此外还扩展了建模功能和其它应用,基本满足现有图纸类型90%的建模和工程量统计。另外算量系统依托WorkSpace高效灵活的定制功能和ABD强大的建模功能,可拓展至轨道交通、工民建、市政道路桥梁、大坝隧洞等领域。目前算量系统已在多个地铁项目中得到深入使用,图5是某地铁站点三维模型,使用算量系统对其计算工程量,与传统算量方法相比,极大提高了工程量计算效率。首先在清单管理器中编辑地铁站点清单,如图6所示,然后对模型中的构件批量附加清单,如图7所示,最后计算工程量并输出工程量报表,其中工程量汇总表如图8所示,工程量计算书如图9所示,计算书中的每条计算式可反查模型,如图10所示。
图5 某地铁站点三维模型

图6 地铁站点清单

图7 批量挂接清单

图8 工程量汇总表

图9 工程量计算书

图10 反查模型

4结语

本文介绍了华东院数字公司自主研发的工程算量系统的设计思路和工作流程,该系统基于三维设计平台ABD和三维设计模型,直接利用模型对象的几何属性和工程属性,定制项目计算规则、编写清单条目、为模型附加清单,最后统计模型工程量输出报表,真正将设计和算量融为一体。该系统在多个地铁站点的工程量计算工作中取得了良好应用效果,极大提高了工程量计算的效率和质量,促进了三维设计向工程成本控制的延伸与发展。

参考文献

[1]陈健.追梦——工程数字化技术研究及推广应用的实践与思考[M].北京:中国水利水电出版社,2016:176.
[2]陈健.追梦——工程数字化技术研究及推广应用的实践与思考[M].北京:中国水利水电出版社,2016:177.
 





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