建设项目建立数字模型的构想

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提要：工程建设项目通过建立完整的数字模型，完成整个项目从规划到实施直至维护的相关工作，并为整个建设项目形成一整套信息完整、准确的数字档案。使数字模型在整个建设项目管理全过程实现无纸化办公。

关键词：建设项目；数字模型；构想

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、建筑领域图形算量的现状

（一）对于建设项目工程造价控制是全过程的，从可行性研究阶段工程造价的预测开始到工程实际造价的确定和竣工后的经济评价为止的整个建设期间。设计阶段设计单位同时要编制设计概算，建设准备阶段业主要确定项目的标底，承包单位要计算投标价，项目实施中的项目技术、成本管理，直到工程竣工后结算的编制等等。

（二）目前，微机算量在以上每个过程中均得到广泛应用，微机算量关键的步骤就是建立工程项目的数字模型即输入建筑各个构件的数据，此项工作相当繁琐且工作量大。整个模型的输入通常从建筑各个标准层轴网的输入开始，接着布置建筑各构件，到整个建筑标准层的布置组装。整个过程中包括大量的构件数据输入和布置。对于整个图形算量来说，此项工作占去大量的时间和精力，而且容易出现较大的计算失误。

二、设计单位设计软件的应用情况

（一）我国的建筑工程CAD技术出现在80年代，目前各个设计院计算机出图率已经相当高，几乎所有建筑、结构及水暖电施工设计图均使用各类计算机辅助设计系统进行设计出图。建筑设计的最初阶段要建立整个建筑的模型，之后由模型生成建筑平面、立面、剖面图及各类详图，再对生成的设计图进行二维编辑，最终形成正式的施工设计图。

（二）目前各设计院建筑结构常用的设计软件主要包括天正建筑设计系统和PKPM系列CAD系统等计算机辅助设计软件。PKPM系列CAD系统是国内建筑设计领域应用较广、用户较多的一套计算机辅助设计系统，该计算机辅助设计系统率先推出集“建筑”、“结构”、“设备”、“概预算”、“施工管理”于一体的集成化CAD系统。软件从建筑设计方案开始，建立建筑物整体的公用数据库（模型），其平面布置、柱网轴线等全部数据都可直接用于结构设计，可自动为上部结构及各种基础提供数据文件，可为设备软件自动提供设备条件图，又为图形算量提供各类建筑构件的基础数据，从而大大提高了工作效率，并做到各专业数据共享，协调一致。

三、施工单位图形算量的情况

（一）无计算机算量软件的单位，通过预算人员辨识纸质设计图，利用统筹计算的方式，对各类工程量进行逐一计算汇总。如计算门窗数量可通过门窗数量表核对逐个门窗的类型、尺寸及所在位置（内外墙及墙厚）进行核对加以计算汇总，最终得出整个建筑物的门窗数量，分别计算汇总出各类墙体所要扣减的构件，再分内外墙及不同墙厚计算出各类不同墙厚、不同墙体材料的墙体体积，通过计算墙体扣减构件及门窗洞口体积，最终才得出整个建筑物的墙体数量；而钢筋混凝土构件的计算更为复杂，首先分不同构件、不同混凝土强度等级、不同部位，计算各类构件的混凝土体积，同时还要按模板接触面积计算各类现浇构件的模板数量，再对各构件的钢筋进行逐根画简图、列式计算，汇总后才能完成整个钢筋混凝土构件的数量计算。算量业务本身计算规则很难记忆，手工列式计算工作量大、效率低、出错率高。以上只是整个算量的部分工作，不难看出手工计算极其复杂和繁琐，预算人员工作量大，计算过程需要整体统筹，而且计算失误较多，为下一步套价带来许多不确定因素。

该算量方法的缺点是：算量过程非常繁杂，重复性劳动极大，容易出错；由于手工算量所有计算都是由手工求得，这就使得低级计算错误和算量人员理解偏差等造成的错误很难避免，有时虽然可以通过复核等途径发现错误，但是由于更改局部工程量后会引起相应汇总量的变化，从而会造成汇总表格的重新调整，甚至会影响到以后的取费、组价。

（二）图形算量简化了大量手算的过程，可以大幅度提高算量效率，越来越多的受到预算人员的关注。目前在各施工单位比较常用的图形算量和套价软件主要是广联达公司的预算软件，用户须按照图纸提供的信息定义好建筑物轴网、各种构件的材质，尺寸等属性，同时定义好构件立面的楼层信息，然后将构件沿着定义好的轴线画入或布置到软件中相应的位置，最后在汇总过程中软件将会自动按照相应的规则进行扣减计算，并得到相应的报表。由于软件内置了各种计算规则，所以能够同时满足清单环境下招标人、投标人的不同需求。另一方面，如果按照施工流水段进行了划分，通过软件可以得到各施工段的工程实物量、劳动用工及机械台班，以指导施工项目进行材料的采购、资源配置等工作。也可以导入CAD电子文件后，进行详细定义的编辑后，作为图形算量的数字模型。

随着设计方面的技术革新，采用平面整体标注法进行设计的图纸已占工程设计总量的90％以上，钢筋的工程量的计算也由原来的按构件详图进行计算，转化为按新的规范进行计算，学习规范并按规范进行钢筋工程量的计算也成为现在造价工作者的一项必备的技能。

在新时期，钢筋工程量的计算的难度加大，并且时间要求紧，成为困扰广大造价工作者的一项工作。更需要使用计算机软件工具来提高工作效率。通过对平法、规范及各种图集的深入分析、整理、研究，在一定程度上提高了计算钢筋工程量的计算效率。但这只是减轻预算人员劳动强度的一个方面。能否从根本上将预算人员的工作强度逐步减轻，方便图形算量软件的应用，是一个不断改进的过程。

（三）但此类过程如同将整套设计图纸进行重新手工输入和编辑，如果在工作任务量大、时间紧的情况下，也不能满足工作的需要。同时此项工作一般只能在一台计算机上进行操作，不能适应同时由多台计算机共同协作进行输入。

四、PKPM系列CAD系统工程量计算概述

（一）PKPM系列CAD系统的STAT程序概预算软件模块可以直接运用本系统中的建筑和结构软件形成的数据自动、快速、准确地完成工程量计算统计。利用PKPM用户已经完成的建筑模型、结构模型，以及PKPM各模块计算和施工图结果为对象，对概予算所需的各种工程量作快速、自动、高效的工程量统计工作。用户也可利用软件本身提供的建模功能，根据其它非PKPM施工设计图进行快速高效输入建筑模型，对非PKPM设计的工程进行工程量统计（如同广联大软件的操作过程）。

（二）PKPM系列CAD系统的STAT程序模块可以读取本系统建筑软件APM或结构软件PMCAD建模数据，可以直接统计输出建筑面积、层数、层高等基本情况；可自动区分外墙、内墙、弧墙和墙厚，自动统计砌体工程量。在建筑模型基础上用自动计算与人机交互相结合的方式可以完成门窗、楼地面、屋面防水及保温、装修等工程量统计。随时可以用图形方式输出各建筑模型各标准层的各种几何量，如房间面积及周长，墙体体积及面积，门窗表等等。根据PMCAD输入的柱、梁、墙、楼板等结构布置信息，软件可以自动统计混凝土、模板、脚手架工程量。根据PKPM系列软件的结构计算和施工图结果统计详细的钢筋用量，包括框架梁、连续梁钢筋、柱钢筋、楼板钢筋、剪力墙钢筋、圈梁构造柱钢筋、基础钢筋等。对于非PKPM设计的工程，软件也可用交互方式，快速输入梁、柱、板钢筋，然后作自动统计。读取PKPM系列基础设计模块JCCAD、EF、ZJ和BOX的有关数据，做场地平整和基础土石方工程量统计，考虑放坡、土壤类别情况，还可统计出基础的混凝土、模板、砌体、钢筋等工程量。在以上各类工程量统计中，还可以根据用户不同的工程量计算规则，对系统的工程量计算规则进行必要的修改，达到用户所需不同的计算结果。并将工程量计算结果直接导入套价程序，输出工程概预（结）算成果。

五、PKPM系统图形算量的特点

（一）PKPM系列中概预算、建筑、结构、设备所有软件都在同样的CFG支撑系统下工作，做到各个部分数据信息共享。建筑设计提供的材料、做法、填充墙等信息又可生成结构分析所需的荷载信息及图形算量模块的基础信息。

（二）丰富的自动统计内容：STAT程序模块利用PKPM用户已经完成的建筑模型、结构模型，以及PKPM各模块计算和施工图结果为对象，对概予算所需的各种工程量作快速、自动、高效的统计工作。用户也可利用软件本身提供的建模功能，根据施工图快速高效输入建筑模型，对非PKPM设计的工程进行工程量统计。

（三）读取建筑软件APM或结构软件PMCAD建模数据，可输出建筑面积、层数、层高等基本情况；可自动区分外墙、内墙、弧墙和墙厚，自动统计砌体工程量。

在建筑模型基础上用自动计算与人机交互相结合的方式完成门窗、楼地面、屋面防水及保温、装修等工程量统计。也可随时用图形方式输出各标准层各种几何量，如房间面积及周长，墙体体积及面积，门窗表等等。

根据结构设计模块输入的柱、梁、墙、楼板等结构布置信息，自动统计混凝土、模板、脚手架工程量。根据PKPM系列软件的结构计算和施工图结果统计详细的钢筋数量。对于非PKPM设计的工程，软件可用交互方式，快速输入梁、柱、板钢筋，然后作自动统计。

六、建筑数字模型信息共享的构想

（一）工程量计算是项目经济管理、工程造价控制等基本工作的核心任务，正确、快速是这一核心任务的首要工作要求，其精确度和快慢程度将直接影响预算的质量与速度。改进工程量计算方法，对于提高概预算质量，加速概预算速度，减轻概预算人员的工作量，增强审核、审定透明度都具有十分重要的意义。

（二）各类图形算量软件，主要是从施工图计算工程量，也就是说帮助预算人员快速从图纸中计算出工程量。图形算量软件的主要技术问题是如何识别数字模型和识别什么样的数字模型。目前的作图法和识别CAD图的方法，计算出的工程量比较准确，但仍然存在预算人员的输入准确性及速度等问题。

（三）综上所述，我们可否构想由同一个单位不同的专业人员，通过一套系统的、兼容的图形输入软件，对一个项目进行正确的数字建模，整个数字模型既作为设计图的出图平台，也可作为图形算量的基础数据。不断简便预算人员的算量程序，也可为多个算量单位及概预算审核单位提供准确的数字信息。通过一个相同的数字模型，可以完成不同的工作任务。如概预（结）算编制、工程施工项目管理，甚至可作为三维立体数字档案。为整个项目的规划、设计、施工及维护提供准确的信息。

（四）另外单个计算机的能力是很有限的，而用不同的图形平台进行数据交换需要数据转换，及其不方便，而且存在数据转换不准确等弊病。用计算机网络将计算机连接起来，由多台计算机形成一个整体，可根据不同的分工，利用相互兼容的图形平成同一个数字模型的建立。将会成倍的提高计算机的能力。也将给我们使用共享信息带来了很多方便，如：数据和资源共享(在一台机器上可以使用其它机器上已完成的数字模型进行不同任务的工作)，数据备份(在一台机器可以备份其它机器上的模型信息)等等。使用网络后，各个不同地域的单位共同办公和“在家办公”成为现实。最终使计算机的应用达到一个新的水平。

七、信息共享在项目管理中的应用

（一）传统的工程建设项目管理组织模式，是一种线性管理组织模式，是一种随着管理层次的下降，管理部门（人员）数量逐渐扩大，从而形成一个形似金字塔结构的组织管理模式。信息沟通也逐步分散，信息上传能力逐步减弱，信息传递的准确性也逐步降低，各职能部门之间的信息传递也不畅。管理人员不能及时看到各岗位工作成果，工作考核缺乏量化目标和结果，从而造成底层项目管理工作人员存在消极怠工等现象。面对这个问题，建立一个信息共享的平台，成为解决这类问题一个便捷的途径。通过平台应用数字模型可以直观显示各岗位工作完成情况，并可对各岗位进行工作任务安排，各部门之间通过平台可以传递公用信息。从而解决传统型项目组织结构中项目团队中存在的信息流通与部门之间协同工作的问题。

（二）各部门之间通过网络（局域网），在不同的计算机终端，以同一个数字模型，进行不同性质的工作，这样各个不同的部门或单位，可以在同一个数字模型完成不同的工作任务，并使整个项目的数字模型信息更趋完善。如设计单位各个不同专业设计人员以一个数字模型，完成不同专业的设计任务，并不断完善不同专业数字模型的内容。施工单位在设计完备的数字模型上进行项目施工管理，包括进度控制、成本控制、技术管理等工作，如按照施工流水段的划分，通过软件可以得到各施工段的工程实物量、劳动用工、材料数量及机械台班等数据，以指导施工项目进行材料采购、资源配置等工作；项目管理单位也可以以自己的方式利用同一个数字模型进行项目的总体进度、资金管理，甚至通过三维显示整体的施工进度、资源配置等重要信息。总之，各个不同的单位以不同的方法，利用同一个数字模型，完成整个项目从规划到实施直至维护的整套工作，形成一个读取、归纳、分析、协调和处理各种类型项目信息的团队，并为整个建设项目形成一整套信息完整、准确的数字档案。使建设项目全过程无纸化办公成为现实。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.PKPM软件用户使用手册

[2]北京广联大软件公司.广联大软件用户使用手册