Excel与AutoCAD在工程计量中的应用

黄大圣

（湖南德江监理有限公司 常德 415000）

1 前言

工程项目投资的控制与管理贯串于工程项目建设的各个阶段，从建设项目初步设计开始到工程竣工结算，各阶段投资控制均需进行工程量的计算。尤其是施工阶段，从计量申报到批准支付耗时最多的是工程量计算，故传统工程量计算方法有待改进。

随着计算机应用的普及，各类工程计量的专业软件被应用于部分工程量的计算，大大提高了计量工作的效率，但大部分计量专业软件仅适用于规则形体，对于不规形体，如水利工程中的异形流道、扭曲挡土墙等复杂形体不适用。这里以施工阶段工程量的计算与审核为例，介绍Excel与AutoCAD在工程计量中的应用。

2 传统工程量计算的方法与特点

传统手工工程量计算方法是将数据与运算符直接连接，使用的计算工具以计算器为主。使用这种方法数据代表的含意不明显，工程量审核人员要搞清计算式中数据与图中尺寸的对应关系，必须完全领会工程量计算式编写人员的意图，对于复杂结构体的计量审核，审核所花时间比重新计算更多。

3 Excel与AutoCAD计算工程量的方法与特点

采用Excel与AutoCAD计算工程量有三种方法，即单独使用Excel与AutoCAD计算法和Excel与AutoCAD联合计算法。现举例说明如下。

3.1 Excel计算工程量

3.1.1 简单结构工程量的计算

如门窗工程量的计算，按表1的格式在Excel工作表中制表并输入门窗的尺寸，在G3单元格内输入计算公式便得该栏的计算结果。用句柄填充单元复制G3列，计算其余门窗面积。

由表1可见，表内每一横栏代表同一规格的门窗，横行为乘运算，纵行为求和运算，对不同规格，同一单价的各工程量进行累加，表中各数据与图纸中尺寸的对应关系明确，整个计算过程无需使用计算器，修正数据时计算结果便会自动修正。

表1 门窗工程量计算表

3.1.2 复杂结构工程量的计算

若复杂结构由简单结构组成，可将复杂结构分解为简单结构，如T型梁和矩型箱涵体积的计算，可采用表2的格式。

在结构分解时应注意，遇实体时各组合结构相加，遇空洞、孔时应在件数前取负号，这样可使公式编写简单，表2中公式横行为乘运算，纵行为加运算。尽管几何体复杂，但只要按图编写名称及部位，各尺寸与图纸便对应关系明确，在表格设计时力求计算公式编写一致。

表2 简单结构组合而成的复杂结构的计算

对于复杂的渐变结构，同样可以采用Excel计算，如水电站出水流道，其顶面和边墩均按曲线变化，只要曲线可表示为沿轴线变化的函数（常见的顶面为圆弧、两边墩为椭圆弧）每一过水断面均为同类的几何图形（本例为矩形）。为了使流道扣空计算准确，对此类流道扣空可采用表3的计算方法。

表3假设x为沿流道长度方向，y为流道宽度方向，因边墩对称，故总宽度为2f(x)，z为流道高度方向，且高度和宽度均可用X的函数表示，在此△X可根据计算精度要求取的较小。

表3 符合曲线方程的渐变流道体积计算

3.1.3 钢筋工程量的计算

用Excel计算钢筋工程量采用表4格式非常方便。为了避免每种规格的钢筋输入单位长度的重量，此处直接用直径和钢材比重计算重量。

此外Excel应用于线性结构的工程量统计计算尤为方便，如固结灌浆、帷幕灌浆、水泥土搅拌桩、高压喷射水泥搅拌桩、振冲桩等，对于此类工程量的计算，只需将现场签认的班报表的数据逐根输入后用累加法进行统计。

3.2 AutoCAD 计算工程量

3.2.1 AutoCAD 计算图形面积

AutoCAD封闭图形可以查询面积，立体图形可以查询体积，现代设计均采用AutoCAD制图，故用AutoCAD进行工程量计算更简单更直观。图1是某厂房上部框架柱的工程量计算，从图1可以看出，若采用传统方法，组成工程量的几何图形有矩形、梯形、三角形，且矩形的断面大小各不一样，故传统方法计算式较长，数据与图形的对应关系很不直观，如采用AutoCAD计算，只需用AutoCAD画出图形（或直接用设计图的电子版），然后用“BO”命令创建多段线或面域，用“LIST”命令选择该图形（也可从菜单进入或点击相应工具按钮完成上述操作），便可显示图1的面积，该面积乘以厚度便得到了该图纸的体积。

表4 钢筋工程量的计算

AutoCAD面积计算法已广泛用于土方的断面计算，替代了传统的手工坐标格累加法，全站仪、GPS与成图软件的有机结合，提高了测量精度，大大减少了土方工程量的计算工作。

为了让不会使用AutoCAD的审核人员审核纸质文档中的工程量，图中尺寸的标注必须齐全。

3.2.2 AutoCAD 计算图形体积

水利工程异形断面应用很广，如各类水工建筑物的进出水口、建筑物与设备（水泵、水轮机）相连的过渡段均采用渐变结构。对于复杂形体的体积计算，传统方法为平均断面法，因手工计算量大，计算人员取用的断面少，如扭曲八字的计算，手工计算时大部分仅取首末2个断面，有时这种计算带来的误差很大。

对于简单的几何体如长方体、圆柱体、球体、圆环体、棱锥体、楔体，AutoCAD可以直接创建三维图形，且这些几何体均可以采用计算器手工精确计算。

AutoCAD创建立体，除简单图形可直接创建外，对其他较为复杂的实体，主要通过拉伸、旋转、扫掠、放样等方法创建不同的单一实体，然后通过实体编缉（交、并、差等）得到各种不同的复杂实体，其中放样创建实体适合水利工程大多数异形断面（创建实体的具体方法请参见AutoCAD制图的相关书籍）。

实体创建后，用MASSPROP[查询工具栏的“面域/质量特性（M）”]命令可查询实体体积。

在电子文档中直接计算实体工程量比较直观，但将创建的立体打印成纸质文档时，不很直观，且对不会使用AutoCAD的计量人员无法审核。故对一些可采用平面图形计算的工程量尽量采用平面图形计算。

3.3 AutoCAD与Excel联合使用计算工程量

从上面的实例得知，AutoCAD、Excel都可用于工程量计算，但AutoCAD断面法用于单一几何形体的面积计算最为直观，且能与竣工图保持一致，利用数字化竣工图作计量图形，可减少计量计算式的编写或在Excel中再次输入计量数据。

因AutoCAD计算立体图形打印的纸质文档不直观，除复杂的异形断面外，在大多数情况下用AutoCAD计算单一几何体的平面面积，对于体积、质量的计算和工程量的分类累加求和采用Excel表格计算更为方便。

表5是笔者在工程监理过程中使用并通过多次修改后得到的通用计量表格，现对表5的使用方法介绍如下。

表5 ××年××期工程中间（分类分项工程）计量表（承包[ ] 期中（类项）计 号）

图1 厂房框架

本表即可作为期中支付的中间计量表，也可作为合同完工结算计量表，因中间计量时各实体的计量线不是以结构轮廓线来计算，而是以本期进度线为计量分界线，故在某些情况下不能采用各期中间计量的累加作为分项工程的完工结算量，该工程量应在该分项工程完成且对应的单元工程全部验收合格，以测量的建基面、设计图、合同和计价规范为依据计算所得的工程量。《水利水电工程施工合同和招标文件示范文本》（GF—2000—0208）33.3条约定“监理人有权通过对以往历次已签证的月进度付款证书的汇总和复核中发现的错、漏或重复进行修正或更改；承包人亦有权提出此类修正或更改”由此可见中间计量支付属临时支付。故按进度线分割后计算工程量的中间计量不作为完工结算资料归档。而在某一分部（分类）分项工程完成后，如及时的对该分项工程进行计量，可提高计量效率，减少计量分歧，对工期长的跨年度工程尤为重要，根据这一原则，该计量表以2类名称和2类文号加以区分，第一类为“××年××期工程中间计量表”，其编号为“（承包[] 期中计 号）”；第二类为“分类分项工程计量表”，其编号为“（承包[] 类项计 号）”。只有分部（分类）分项工程计量文件才能作为组成完工结算的计量文件。

表5中A列为“项目编码”，当属招标工程量清单内项目时，按招标文件工程量清单编码，对于招标清单外项目，根据增加项目主要特征按工程量清单计价规范（水利工程按GB 50501—2007，建筑、装饰装修、安装、市政、园林绿化工程按GB 50500—2008）结合合同增加项目编码。

图2 箱函横断面

表5中B列为“项目名称”，指与项目编码对应的名称，有时同一编码对应的项目名称包括若干部位或分解为不同的几何体进行计算，分解出的这些项目称为子项目，在项目名称编写时应引入这些部位或几何体的特征名。在工程量计算时，对于由多个子项目组成的分项工程，需对工程量列所含子项求和。

表5中C列为“设计/计量图号”，该栏斜线上注明计量实体的设计图号，斜线下为用于计算工程量的图号，如受纸张大小和列宽限制，该栏可只注计量图号，而将设计图号注写在计量图中（该格式为推荐注写格式）。

表5中D列“桩号/高程”是广义的桩号或高程，如计算大坝（堤防）坝（堤）身工程量时为桩号，计算闸墩、柱等水平投影面体积时输入高程，计算梁的体积时为轴线，为了让该栏的数据参与运算，输入的数据要求为数值型，如桩号1+500在单元格中输入1500。

表5根据现行项目计量的实际操作程序除设置了监理审核栏外，还为业主设置了工程量签认栏，监理审核人和业主审核人能对每一分项工程（包括列入该表计算的子项目）的工程量进行审核修改，且这些修改只能填写在自己的栏内。

表5中E列“断面积”的法线方向与桩号/高程的递增方向一致，该断面可能是纵断面，也可能是横断面、水平面及其他能简化计算的断面，该列数值来源于AutoCAD计算结果，在操作时将AutoCAD中查询的结果复制粘贴在该单元格内。对于有厚度（长度）以体积或质量表示的工程量由Excel连乘得到，申报单位计算结果放入K列，监理单位、业主单位审核量分别放入L、M列对应单元格内。对于由AutoCAD直接计算实体体积（或质量）的实体，其计算结果直接放入相关单位的工程量对应列。

表5中F列“距离/长度/高度”与D列对应，也是广义的，有时可能是厚度、宽度。一般情况下可通过D列计算，但当D列为轴线号或其他情况时，应根据图纸直接输入。

表5中G列对于梁板柱等均一断面时可以不设置该列，对于渐变或与基础面有关的实体需设置该列。

表5中H列为备用列，可以引入系数及其他数据，对于不需要该列的可以删除。

表5中N、O列是质量控制的一项措施，中间计量时只有验收合格的单元（检验批）工程才能计量支付，对于分项工程只有当该分项工程所包含的单元（水利工程质量评定项目划分中无分项工程）或分项（按其他行业标准验评的项目）工程验收合格时才能计量。

因表5尺寸特征中各列的名称为广义名称，在使用该表时应根据计算实体的几何特征，调整名称或表格结构，如上述钢筋计量表其结构完全不同，使计量文件更直观。

4 结语

Excel和AutoCAD是工程技术人员必会的计算机应用模块，现代工程施工图纸几乎全部使用AutoCAD制图，这已为采用Excel和AutoCAD计量省出了大量制图的基础工作，Excel和AutoCAD计量图表反应的是数据特征，审核极为直观，采用AutoCAD图形和电子表格自动计算，其计算精度高、计算结果唯一，计量分歧易得到解决，采用计量图作工程竣工图，可保证计量文件与工程实体的一致性。笔者根据这些年来的使用经验推荐出了表5的计量通用格式。