简介：BIM的应用不仅可以减少造价人员手工核算的时间，而且可以使计算出来的工程量结果更加准确，最终的造价预算更加贴近实际工程量。在大型、复杂的项目中，BIM应用的优势更加明显。下面以上海中心大厦项目为例，介绍如何利用BIM技术在工程量计算上节省精力，提高造价管理水平。
项目介绍
一座伟大的建筑拔地而起，让世界瞩目，让国人骄傲，它就是位于中国上海小陆家嘴核心区的上海中心大厦。它气势磅礴，主体建筑结构高度580米，总高度632米，总建筑面积57.4万平方米（其中地上建筑面积38万平方米）。建成后，上海中心大厦将与金茂大厦、上海环球金融中心等高层建筑组成和谐的超高层建筑群；它绿色，在建筑设计和运营阶段均以绿色建筑为目标，成为国内首个全建筑生命周期同时满足中国三星级绿色建筑要求和美国LEED绿色建筑体系高级别认证的超高层建筑； 它是现代化的，拥有国际标准的24小时甲级写字楼环境、超五星级酒店及配套设施，以及集观光、购物、娱乐、餐饮、休闲功能于一体的商业文化城和特色会议设施；它是经典的，上海中心大厦将在优化城市规划、改善城市空间、提升上海金融中心综合配套功能、促进现代服务业集聚等方面发挥重要作用，成为上海的标志性建筑和上海金融服务业的重要载体。
以BIM智慧突破经典
632米的总高度对于中国来说确实是一个巨大的挑战。那么在设计上，应该从哪些方面考虑，在体量和形式上应该如何设计？这是设计单位必须要考虑的问题。作为建筑设计及施工图设计的指定单位，Gensler和同济大学建筑设计院（集团）有限公司想从技术的角度去解读其建筑理念，从而更好地把握经典建筑的内核。在这里，BIM的智慧优势就充分体现出来了。
上海中心大厦的设计灵感回溯历史与未来，旨在将历史与未来有机地结合起来。旋转形态犹如中国水墨画，简洁、立体、浑然一体，也表达了对未来的思考。旋转是万物形成的本源，这种形态连接了时间和空间，超越了时空，是一种未来的形态。如此简单而又复杂的超高层建筑，最大的挑战就是风阻问题，而这样的旋转，正是以力来对抗力，与较为规整的建筑相比，可以减少约32%的风阻，与自然形成一种和谐的关系。
不难看出，这样的外观对建筑的功能和建造方式都产生了一定的影响。“我们利用BIM进行了突破，采用了双层表皮的概念：内层表皮是一个很规则的几何形状，外层表皮则是旋转而成。”Gensler上海办公室高级设计师吴鹏说，“BIM平台在这里发挥了很大的作用，建筑的外观设计完全基于数字化平台，传统的二维平台无法满足异形建筑各种细节的连接，尤其对于这种超大体量的建筑来说更是难上加难。而BIM在设计阶段的参数化应用，完美解决了这个复杂的几何问题。”
Gensler 公司副总裁、亚洲区设计总监夏俊是上海中心大厦项目的总设计师，他在整个设计流程和协调过程中，也充分利用了BIM来解决项目本身的很多具有挑战性的问题。从设计角度来说，幕墙就是其中之一，旋转的形式决定了它的结构和幕墙玻璃必须轻便，悬挂在整个建筑的外侧，不与楼面直接相关，并且用直玻璃做出双曲面的空间形态，在实现视觉效果的同时，还要考虑可施工性。BIM在这里帮助设计师完成精准的定位，并且把这个定位放到BIM平台上，让所有的专业人员都可以共享这个计算和设计的结果，帮助他们选择更优的幕墙设计方案。
BIM在整个设计过程中扮演着非常重要的角色，除了建筑设计，它为施工图设计也提供了很多好处。同济大学建筑设计院项目管理部副主任陈继良说：“BIM是施工图设计的好帮手。”
对于异形建筑，用常规的设计方法根本无法准确定位这些异形点，而且上海中心大厦是一栋非常复杂的建筑，特别是设备层和避难层，由于结构原因，设备层中间穿插着很多杆件，通过二维设计基本无法解决这个设计难题，所以利用BIM通过三维设计完成了整个设备层的设计，有效避免了杆件之间的相互碰撞。陈继良介绍，上海中心大厦项目主要以AutoCAD为绘图基础，以Autodesk Revit软件为基本建模方式，并利用Autodesk Navisworks和Autodesk Ecotect进行碰撞检测和CFT模拟将其串联起来，从而实现了高效绘图，减少返工，节省材料。
BIM所带来的无处不在的高精度计算与高灵活性的适应性，通过设计阶段数字化设计的新语境，完成了建筑的新范式。
掌握BIM，手头重新规划
从规划到施工，都需要一个深化设计的过程来支撑施工的顺利进行。如果说在设计阶段，BIM将想象中的概念变成了视觉的形式，那么在施工中，我们可以看到BIM更为实际的作用，将视觉化的概念变成了现实。可见BIM是整个施工阶段的重要筹码。
上海中心大厦项目中的BIM应用，是集建模、测试、计算、仿真、数据集成等工作于一体的三维建筑信息管理项目，这项工作覆盖了建筑的全生命周期，包括项目设计、深化设计、生产制造、施工管理乃至后期的运营管理。
从整个项目来看，碰撞检测是必不可少的，也是非常重要的一个环节。最初，施工技术人员采用传统方式将建筑结构图与二维图纸叠加，而BIM技术则利用软件对综合管线进行碰撞检测，利用Autodesk Revit系列软件进行三维管线建模，快速找出模型中所有碰撞点，并出具碰撞检测报告。在深化设计过程中，选用Autodesk Navisworks系列软件实现管线碰撞检测，从而更好地解决传统二维设计中无法避免的错、漏、碰撞、碰撞等问题。根据结果对管线进行调整，使其符合设计施工规范，体现设计意图，满足业主要求，保持维护维修空间的要求，使最终模型呈现零碰撞。同时，借助BIM技术的三维可视化功能，可直观展示各专业的安装顺序、施工方案和最终效果。
“一旦有了完整、正确的模型，我们就可以将其运用到施工管理的诸多环节，比如施工的物流配送等。”余晓明说。在上海中心大厦项目中，通过BIM实现的预制设计，是在深化设计阶段钢结构清单计算规则，以BIM模型为基础，导入到Autodesk Inventor软件中，经过必要的数据转换、机械设计、分类标注、材料统计等工作，将BIM模型转化为预制设计图，指导工厂生产加工，在保证管道高质量生产的同时，减少现场加工工作量。然后利用BIM模型进行工作面的划分，再利用BIM的材料统计功能，对单个工作区域的材料进行分类统计，要求材料供应商根据统计结果对管道及配件进行包装，并送至材料配送中心。BIM模型的准确分类统计，大大减少了材料发放、审核的管理工作，有效控制了使用过程中的差错，减少了人员、材料不必要的运输成本。
BIM协同绿色接力
早在项目规划建设阶段，上海中心大厦的建设理念就已形成，即垂直城市和绿色建筑理念。这里的绿色不仅是一个概念，更是从设计到建设到未来运营的一个标准。顾建平介绍，上海中心大厦以体现人文关怀、强化节本增效、保障便捷功能等绿色建筑技术特点，以室内环境达标率100%、最大限度利用非传统水源、可回收材料利用率超过10%、绿色建造、智能物业管理为建设目标，志在成为国内首个在建筑设计、运营阶段，全生命周期满足中国三星级绿色建筑要求和美国LEED绿色建筑体系高级别认证要求的超高层建筑。
上海中心大厦项目不同于一般的建筑工程，该项目为超高层城市综合体，建筑体量大，构件种类繁多，专业分包多，各构件之间扣减关系错综复杂，不同功能房间装修各异，精细计算难度大，造价咨询难度大。
应用BIM计算项目工程量
（1）土建工程量计算
上海中心大厦项目建筑体量大、楼层多、专业工种多、土建构件间扣减关系复杂，房间装修各异，工程量统计繁琐，传统手工计算清单分类汇总十分麻烦。为了更高效的管理基础造价数据钢结构清单计算规则，我们尝试改变传统工程量计算工作模式，引入BIM技术，利用BIM软件替代传统手工计算清单工程量计算模式。具体来说：
①造价建模人员将土木工程量计算所需的构件清单名称、属性特征等信息输入模型中；
②成本建模人员根据定价规范及合同清单，设置、编辑计算规则、部件分类、部件属性及对应的清单子项；
③BIM软件根据设定自动汇总计算，输出工程量计算结果，结果直观，可直接使用。
（2）钢筋工程量计算
钢筋工程手工计算一直以来都是费时费力的事情，除了反复看图纸，造价人员还要不断翻阅图集核对钢筋锚固、搭接长度、钢筋节点，计算不同类型接头的数量。现在，BIM钢筋计算软件可以解决这个问题。具体来说：
①在软件中设置相应的设计规范、计算规则、楼层、标高、抗震等级、混凝土等级等相应属性；
②对照施工图，在BIM钢筋算量软件中输入各类构件的属性，将电子CAD图纸导入BIM钢筋算量软件识别生成图形，或者通过对构件的点、线、面进行绘制、排列生成图形，形成整体模型，这样可以清晰显示细部节点、锚固搭接等；
③钢筋工程模型建立后，软件将根据设置自动汇总统计钢筋工程量。
（3）机电安装工程量计算
将各机电安装系统的电子施工图导入BIM工程量计算软件，识别并生成各系统的图形元素，或者通过绘制、排列构件的点、线、面等生成各系统的模型。建模过程中，根据上海中心大厦项目特点，将建模人员分工，按照系统、楼层面积进行分工；上海中心大厦项目在地面上分为8个区域，机电安装建模团队每个成员负责一个系统，分工完成一个区域。然后将各系统的模型整合起来，形成区域机电安装模型，以此方式完成整栋建筑。这样就解决了机电安装系统多、楼层多、建筑体量大、工期紧的问题。
为保证测量结果的准确性，将机电安装模型导入Naviswork软件进行检查浏览，对施工图中深度不足的部分在软件中以特殊颜色标注，整理图纸问题清单，及时反馈给业主，设计单位、咨询单位回复后及时修正工程量，确保工程量清单的准确性。
（4）钢结构工程量计算
对于钢结构工程量的计算，目前常用的还是手工计算清单的方式。在计算过程中，造价人员要反复看图纸，核对钢结构设计规范、节点；而对于钢结构施工方案、二维图纸的信息，只能通过想象来判断三维结构和连接形式；对于图纸上没有详细看懂的部位和节点，只能到施工现场才能看到直观生动的结构。而使用Tekla软件创建的钢结构BIM模型，可以快速直观地处理上述问题。这是因为BIM软件将抽象、孤立的信息组合成可视化的三维模型，可以直观地呈现复杂的刚性和非刚性钢结构工程。
BIM模型可以将墙体钢板、钢柱、钢梁、巨柱、钢桁架等构件有机地结合起来，直观形象地体现出各类构件的连接节点。通过编辑模型共享的长度、宽度、厚度、钢材比重等参数，可以实现工程量计算所需要的各类钢板、截面的重量、面积等，使工程量计算统计做到精准、细致。
