Tekla-BIM 在钢构工程全生命周期造价管理的应用——以管桁架钢屋盖为例

郑惠珍

（黎明职业大学 土木建筑工程学院，福建 泉州，362000）

2019 年住建部建设市场监管司发布首条工作要点，提出要开展钢结构装配式住宅建设试点，装配式钢结构成为发展热点，而随着越来越多大型工程项目的开展，传统管理模式开始存在许多局限性，如信息数据难以共享、传递失真，管理效率低下等［1］。基于BIM 的全生命周期造价管理模式可在项目决策、设计、招投标、施工、运维、拆除等全生命周期过程中进行造价管理，实现全生命周期造价管理信息的共享，提高管理效率，降低成本等。但是目前我国工程造价咨询还缺乏全生命周期造价管理的意识［2］，基于BIM 技术的全生命周期造价管理应用研究较少［3-4］。目前基于BIM 技术的全生命周期管理研究还处在初步研究阶段，随着我国对BIM 技术及装配式建筑的不断推广，BIM 技术在装配式钢构工程的应用必将迎来全新的发展机遇。作为BIM 软件之一，Tekla 强大的3D 视图等功能［5］对于其在装配式钢构工程的全生命周期造价管理上的应用有重要意义。

1 管桁架钢屋盖Tekla3D 建模

以典型的管桁架屋顶为例，说明Tekla 在装配式钢构工程中的建模应用，其Tekla3D 模型如图1 所示。管桁架结构的Tekla 建模常用方法主要有两种，一是点坐标法；二是三维线模导入法。

图1 管桁架钢屋盖Tekla3D 模型

点坐标建模法首先通过TureTable 插件提取CAD 图纸中的坐标数据，导入到excel 中，并将excel数据修改成系统8 号节点所需的文本格式，即输入三维坐标x，y，z 格式的txt 文本，并复制到Tekla 模型文件夹中。其次打开Tekla 系统8 号节点，即创建点输入节点，在ASCII file name 中输入包含后缀的该文件名，即可在软件中生成坐标点。最后通过点的连线准确定位搭建杆件，通过Tekla 系统23 号节点（管相贯）创建节点。

三维线模导入建模法又分两种，一是直接导入参考模型辅助定位搭建杆件，二是输入DWG 辅助线参考建模或指定截面导入实体建模。前提都是CAD 图纸中要有三维线框的模型，然后将不同杆件的CAD 三维线框，通过Tekla 软件输入参考模型中的创建零件或创建参考线方式分批导入，若导入的是参考线模式还需在软件中根据参考线进行描图法建立模型。

2 全生命周期造价管理

以管桁架钢屋盖为例，Tekla3D 建模后，结合其他BIM 软件实现全生命周期造价管理应用。

2.1 决策阶段

研究表明，决策在整个工程建设中造价的影响因子为0.8［6］，起关键作用。传统做法是通过收集大量数据去研究项目经济和技术上的可行性，工作效率低，利用基于Tekla 等BIM 软件集成的全生命周期数据库，调取与案例相似的Tekla 历史模型和造价指标等进行参考，如图2 所示，并利用Tekla 软件建立3D 概念模型，便于项目各方的交流和在最短时间内做出决策，且可直接导出粗略工程量，结合案例特点和历史参考数据，利用计价软件得出估算价。

图2 形成BIM 数据库

2.2 设计阶段

2.2.1 设计概算

设计阶段主要是进行限额设计，从BIM 历史造价数据库中查找相似项目调取设计指标和限额指标，根据各指标基于Tekla 软件进行项目初步建模设计，同时由软件导出工程量并进行计价，根据限额指标优化设计方案，根据优化后的初步设计方案确定概算价。

2.2.2 施工图预算

根据设计概算建立详细的Tekla3D 模型如图1 所示，且可利用Tekla BIMsight 将设备管道等其他专业模型整合在一起进行碰撞检查，避免因前期设计深度不够导致施工过程中出现频繁变更、签证等问题。此外Tekla 可导出材料统计清单，从该清单可直观得到该管桁架屋盖所需的材料长度、重量等信息，无需再进行手工算量统计，根据材料清单，结合计价软件可编制施工图预算，如图3 所示，相比传统做法，该法避免了繁琐的手算工作和手算导致的工程量错漏问题，利于将节省出的宝贵时间用于项目全生命阶段的造价控制。

图3 基于Tekla 的施工图预算

2.3 招投标阶段

基于BIM 技术的招投标阶段，业主或其委托的咨询公司可通过设计阶段给定的Tekla 模型快速获取准确的工程量如图4 所示，依据施工图预算编制工程量清单和招标控制价等招标文件，并将Tekla 模型和招标文件一同发给投标单位。投标单位根据Tekla 模型可快速准确地导出工程量并编制投标价。相比传统做法，基于BIM 技术的招投标，为投标方节省了繁复的手算时间，利于将更多的时间用于投标策略的制定和优化。

图4 基于Tekla 的工程量清单提取

2.4 合同签订阶段

基于BIM 技术的合同签订阶段，承发包双方除按传统做法签订合同外，造价咨询公司还可依据Tekla3D 模型和合同条款，建立一个与合同价对应的基准Tekla 模型，作为工程后期变更和结算的依据。

2.5 施工阶段

利用Tekla 任务管理器可编制施工计划及绘制甘特图，该管桁架钢屋盖利用Tekla 编制的甘特图如图5 所示，任务进度可以保证项目在预算内完成，可以在整个项目不同阶段和细节上进行进度管理。详实的4D 施工动画模拟需结合其他软件如Navisworks 等进行模拟，或对Tekla 进行二次开发，在软件中创建起重机模型，通过Api 进行起重控制模拟吊装。结合Tekla Field3D 软件可进行现场管理，该软件可在任意智能手机或iPad 上安装使用，方便施工管理人员在工地移动查看和提取工程3D 模型信息进行质量控制和管理，并可结合模型云平台［7］即利用Tekla BIMSight 软件对项目实施动态管理及数据共享，进行协同管理及合作。

图5 Tekla 任务管理器

Tekla 模型记录了项目施工过程中的各种进度信息，造价咨询公司可按施工进度在模型中快速提取工程量，加快项目进度款结算与支付进程。施工中若出现变更，可直接在Tekla 模型上修改，修改完后软件可自动更新工程量。若出现多种变更方案，可分别更改各模型并进行造价对比，提高工程施工中造价变更控制能力，避免施工过程中乱签证，人为增加造价的情况。

2.6 竣工阶段

由于在施工过程中已根据变更调整了Tekla 模型，竣工时模型基本与实际工程一致，准确记录了该项目在整个施工阶段的价格等相关数据，由Tekla 最终模型直接导出结算工程量，避免传统模式到竣工阶段数据丢失、工程量核对混乱等现象发生。造价咨询公司通过Tekla 竣工模型可快速准确审核承包方递交的工程竣工结算资料，协助发承包双方更快根据合同相关约定条款进行工程竣工结算，避免经济纠纷和索赔。

2.7 运维阶段

运维阶段是建设项目所有阶段中花费成本最高的阶段，该阶段的成本控制也尤为重要，但目前国内BIM 运维软件相对较少，主要有EcoDomus 等。传统的运维模式存在数据收集困难、运维成本高等缺点，Tekla—BIM 技术在运维阶段的运用，主要是利用BIM 运维软件将竣工交付的Tekla 模型和机电设备、传感器等的实时运行数据相集成，即将Tekla 模型+GIS（地理信息系统）+BAS（楼宇自控系统）+RFID（无线射频识别技术）等BIM 技术整合在统一的BIM 运维平台上［8］，如图6 所示，在该平台上提取数据为管理人员提供建筑3D 可视化技术和建筑物性能的智能分析，便于在项目运行过程中进行实时漫游管控、报警、消防等安全管理，隐蔽设备管线监控维修、资产报表、能耗预警、环境管理和评估等，并为项目后期改造、维修提供事前成本控制的维护方案，且BIM 集成数据库保留的全生命周期的所有数据，可为后期类似工程项目提供数据参考。

图6 BIM 运维软件集成

2.8 拆除阶段

目前BIM 技术应用于拆除阶段的研究相对较少，传统的建筑工程拆除往往存在安全事故隐患高、建筑垃圾处理困难，粉尘、噪音污染等环境问题。基于BIM 技术的装配式钢构工程的拆除，可利用Tekla软件创建拆运如图7 所示，主要用于分组拆运管理及追踪拆运的构件编号和重量，如果一次指定拆运重量超出计划重量，软件还会提示最大拆运重量溢出是否继续。此外还可将Tekla 模型结合Navisworks 对拆除方案进行动画模拟及方案优化，如模拟拆除顺序，预知拆除难点及处理方案，基于BIM 和RFID 技术可对拆除现场进行实时监控［9］，便于安全管理。

图7 Tekla 软件拆运管理

从Tekla 模型中可筛选分类出可回收、不可回收利用的材料，提高构件重复利用率，减少建筑垃圾，从Tekla 中导出拆除工程量，计算出钢构可回收的拆除构件残值并确定建筑垃圾排放量，制定建筑垃圾的分类堆放及车辆的调度等计划，充分利用建筑资源，控制拆除成本。将GIS 和BIM 技术进行整合［9］，可得到拆除建筑周边环境的量化数据，采取措施控制粉尘、噪音等对周边环境的影响，实现绿色拆除。

3 结论

运用Tekla—BIM 技术的全生命周期造价管理，主要是在创建Tekla3D 可视化模型基础上，在决策、设计阶段同时基于BIM 数据库造价指标基础上进行造价管理，在招投标、施工阶段主要是对模型进行实时更新并同步导出材料统计清单等进行造价管理，运维、拆除阶段结合其他如GIS、Navisworks 等BIM 软件或者数据库进行更新管理并构建的平台进行造价管理，即全生命周期造价管理过程中数据信息的多方协同共享，是依赖于多个BIM 软件、BIM 平台或者数据库完成的，但是目前BIM 技术在我国的应用还处于初步阶段，所以未来BIM 技术的不断创新发展，也将对全生命周期造价管理带来变革。