基于BIM協(xié)同設(shè)計的建筑方案經(jīng)濟性分析研究

張鵬

摘要：近幾年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)中的滲透朝著更加縱深的方向發(fā)展，各行各業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展態(tài)勢處于良好的狀態(tài)，在這樣的背景下建筑信息化也步入到更加新的格局中，從宏觀的建筑行業(yè)管理，到微觀的建筑設(shè)計，再到建筑施工企業(yè)的部門管理，都可以有效地發(fā)揮信息技術(shù)的效能。本文關(guān)注的是BIM協(xié)同設(shè)計技術(shù)方案在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，分析其在建筑方案經(jīng)濟性分析中的價值，并且探討應(yīng)該如何更好地發(fā)揮BIM協(xié)同設(shè)計在建筑方案經(jīng)濟性分析中效能的問題，希望可以確保建筑信息化的發(fā)展程度朝著更加理想的方向進展。

關(guān)鍵詞：BIM協(xié)同設(shè)計;建設(shè)方案;經(jīng)濟性分析

傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計工作，是依靠人力來開展的，經(jīng)驗導向模式傾向嚴重，很顯然處于當前的發(fā)展新形勢下，僅僅依靠這樣的方式去進行建筑設(shè)計方案的確定，是遠遠不夠的。在此方面可以嘗試將BIM協(xié)同設(shè)計方案納入其中，以確保建筑方案經(jīng)濟性分析朝著更加精細化的方向發(fā)展和進步，因此，樹立正確的價值觀，確保將其貫徹執(zhí)行到建筑工程經(jīng)濟分析實踐中去，顯得尤為必要。

一、BIM協(xié)同設(shè)計在建筑方案經(jīng)濟性分析中的價值分析

（一）BIM協(xié)同設(shè)計的內(nèi)涵和特點

這里提及的協(xié)同設(shè)計，可以將其看作一種基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計溝通交流機制，也可以看作為設(shè)計流程的組織管理模式。也就是說，在BIM技術(shù)架構(gòu)中，確保形成協(xié)同性的設(shè)計格局。詳細來講述，BIM協(xié)同設(shè)計的內(nèi)容包括：基于CAD文件之間的外部參照，可以使得不同工種之間的數(shù)據(jù)能夠進入到可視化共享的格局;可以借助網(wǎng)絡(luò)即時消息和視頻會議的方式，使得設(shè)計團隊成員之間的交互處于跨地域跨空間的狀態(tài)，便于更好地進行成果交流，方案評審和設(shè)計變更工作;在網(wǎng)絡(luò)資源庫的建立背景下，設(shè)計人員可以獲得更加統(tǒng)一性的設(shè)計標準和規(guī)范，引導實際的設(shè)計行為朝著更加合規(guī)的方向發(fā)展;在網(wǎng)絡(luò)管理軟件的幫助下，確保項目組成員以特定的角色滲透其中，這樣成果會展現(xiàn)出實時性和唯一性的特點，這對于引導設(shè)計流程管理朝著理想方向發(fā)展而言，是很有必要的;結(jié)合設(shè)計行業(yè)的特殊性，開發(fā)出更加多的協(xié)同工作軟件。需要看到的是協(xié)同是BIM的核心所在，同一個構(gòu)架元素，只要完成一次輸入，各種工種共享元素數(shù)據(jù)就能夠從不同角度，實現(xiàn)對應(yīng)構(gòu)件元素的生成，這不是簡單的文件參照，而是給與協(xié)同設(shè)計提供了底層支撐，對應(yīng)協(xié)同設(shè)計技術(shù)含量的提升有很大效用。

（二）BIM協(xié)同設(shè)計在建筑方案經(jīng)濟性分析中的價值分析

建筑方案經(jīng)濟性分析的初衷，是確保實際建筑設(shè)計方案有著比較高的性價比，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑企業(yè)有限資源的優(yōu)化配置，繼而實現(xiàn)成本管理效率和質(zhì)量的不斷提升。尤其是對于當前的建筑企業(yè)而言，在建筑方案經(jīng)濟性分析方面的投入，會成為其項目管理素質(zhì)的重要權(quán)衡指標之一，需要引起高度重視。BIM協(xié)同設(shè)計有可視化的特點，可以將建筑設(shè)計方案中各個方面資源消耗情況以可視化的方式呈現(xiàn)出來，并且在提出對應(yīng)修改意見之后，可以自動生成對應(yīng)的成本管理方案，也就是BIM協(xié)同設(shè)計可以使得建筑工程師、暖通工程師、造價工程師一起進行設(shè)計工作的優(yōu)化和協(xié)同，由此站在更加全生命周期的角度，去選擇更加理想的經(jīng)濟方案，繼而確保建筑工程在施工之前就能夠進入到成本管控的狀態(tài)[1]。

二、基于BIM協(xié)同設(shè)計的建筑方案經(jīng)濟性分析

（一）結(jié)合工程實際情況，建立初步模型

以某設(shè)計院新建辦公類建筑工程中圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造工程為例，在此過程中需要使用Revit系列軟件，這種軟件的特點在于：參數(shù)化模型特點明顯，大數(shù)據(jù)承載能力比較強，很適合在建設(shè)項目全生命周期中進行使用。以此為基礎(chǔ)，進行建模工作，設(shè)計人員和后期運營人員都是設(shè)計院的，這樣可以更加全面地考量生命周期成本的問題。以BIM協(xié)同設(shè)計機制為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對應(yīng)模型的構(gòu)建，希望可以對于建造成本和運維成本實現(xiàn)全面控制和管理。詳細來講述，主要的步驟為：建筑工程師團隊會初步設(shè)計對應(yīng)方案，以圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造為例，對于外墻選擇的是水泥砂漿，礦渣空心磚和水泥砂漿找平;對于內(nèi)墻使用的是建筑保溫砂漿，輕骨料連鎖砌塊和水泥砂漿;對于地面采用的是水泥砂漿，鋼筋混凝土和超細無機纖維保溫噴涂;屋面采用的是水泥砂漿，改性瀝青卷材防水，找坡層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層和外墻抹灰;窗戶使用的是斷橋鋁合金真空和真空玻璃。在結(jié)構(gòu)層編輯的時候，可以依照墻體的做法，確定插入選項，定義不同層次的功能，材質(zhì)，厚度，并且還可以進行順序的調(diào)整，在建筑模型詳細設(shè)計參數(shù)被納入之后，就可以得出初步的設(shè)計方案，由此建筑信息模型就完成了[2]。

（二）關(guān)注能耗和成本，進入初始方案的分析狀態(tài)

在建筑設(shè)計方案進行評估的過程中，需要關(guān)注能耗的問題，需要關(guān)注成本的問題，因此這兩個維度也成為初始方案經(jīng)濟性分析的重點和難點。在此過程中BIM協(xié)同設(shè)計可以很好地發(fā)揮自身的效能，因此必須要確保可以有效的將其使用進去。

1.初始方案能耗分析

基于上述信息管理模型，使用BIM協(xié)同設(shè)計方案，建筑師團隊會在此基礎(chǔ)上建立BIM模型，這個模型可以與能耗軟件實現(xiàn)兼容，這樣可以使得模型的功能朝著更加有效的方向發(fā)展，實際的使用價值也可以迅速轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。建筑工程師團隊在完成實際建筑信息模型構(gòu)建之后，暖通工程師還需要參與其中，對于實際建筑設(shè)計方案多方面的性能進行評估[3]。在能耗分析的過程中，建模往往需要消耗很長的時間，為了規(guī)避此方面時間的消耗，可以讓暖通工程師直接將之前建筑師使用的信息模型導出，以通用文件格式就可以，在此基礎(chǔ)上使用能耗分析軟件Ecotect來進行動態(tài)能耗模擬分析，在此軟件的幫助下，熱環(huán)境分析功能可以得到很好的發(fā)揮，由此得出的總體建筑全年總能耗為655 045千瓦小時。與當?shù)毓╇姴块T進行探討之后，確定實際電價之后，最終初步設(shè)計方案每年的能耗費用為32.87萬元。

2.初步方案的成本分析

在對于初步方案的能耗進行分析之后，接下來就需要對于初步方案的成本進行分析。從理論上來講述，BIM技術(shù)的核心在于解決建設(shè)項目全生命信息在各個專業(yè)，各個階段之間的流轉(zhuǎn)和共享。在協(xié)同設(shè)計的過程中，造價工程師需要將建筑信息模型作為基準，實現(xiàn)不同明細表的建立，這樣可以迅速的了解實際初步設(shè)計方案的成本情況。以窗明為節(jié)點，造價師關(guān)注的字段有寬度參數(shù)，高度參數(shù)，面積參數(shù)和合計參數(shù)，在排序方面是以類型升序的方式來進行的。在這樣的造價分析的過程中，發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計方案中存在成本考慮不完善的問題，主要集中體現(xiàn)在只考慮了改變外保溫和采取性能好的窗戶，設(shè)定土建成本不會發(fā)生變化，此時可以依照工程量，對于外圍護結(jié)構(gòu)的投資規(guī)模進行界定，最終的成本為286.45萬元[4]。

三、發(fā)揮BIM協(xié)同設(shè)計在建筑方案經(jīng)濟性分析中的效能

結(jié)合上述對于初步方案的能耗和成本分析，發(fā)現(xiàn)存在對應(yīng)的遺漏點，接著以BIM協(xié)同設(shè)計機制為基礎(chǔ)，對于建筑方案進行優(yōu)化，繼而選擇更加理想的設(shè)計方案。本次工程中，團隊實現(xiàn)了兩個優(yōu)化方案的設(shè)計，如下為實際的選擇過程：

（一）實現(xiàn)優(yōu)化方案能耗的分析

建筑工程師以協(xié)同設(shè)計平臺為基礎(chǔ)，將優(yōu)化后的建筑信息模型上傳到共享平臺上，暖通工程可以直接進行軟件導入，就可以將第二個方案和第三個方案的能耗信息呈現(xiàn)出來。接著對于兩個優(yōu)化的方案進行比較，其中第二個方案采暖負荷比較低，在夏季變化處于比較小的狀態(tài)，全年總能耗比初始方案降低了18.23%，方案三注重陽光間的使用，增加了夏季制冷負荷，能耗比方案一降低34.23%，相當于每年可以節(jié)省21.23萬元。

（二）實現(xiàn)優(yōu)化方案成本的分析

使用Revit軟件對于實際方案模型進行修改，其關(guān)鍵點在于實現(xiàn)項目信息的修改，工程量明細表軟件也有自動生成的功能，可以很快的統(tǒng)計出對應(yīng)的變更結(jié)果，使得人工重新統(tǒng)計浪費的人力物力得到了控制。對于造價師而言，需要對于優(yōu)化后的兩個方案進行對比，確保統(tǒng)計出工程量，然后步入比較的狀態(tài)。

（三）對于方案全生命周期經(jīng)濟性進行對比

除了上述兩個因素，還需要對于不同方案的全生命周期經(jīng)濟性進行對比。在此過程中需要將關(guān)注點放在如下幾個方面：其一，確定實際的計算公式。初步投資直接取外圍結(jié)構(gòu)造價計算結(jié)果，運行費用以年度能耗費用為基準，使用折舊費公式來進行計算，年度維修費用占據(jù)折舊費的10%，殘值依照公式來衡量，費用年值需也需要依照公式來計算。其二，選擇最優(yōu)方案，依照上述公式可以得出初步投資、年運行費用、折舊費用、年維修費用、經(jīng)營成本、殘值、費用年值等參數(shù)的界定，然后進行橫向比較，最終發(fā)現(xiàn)方案三的費用年值是最低的，因此建筑師決定選擇方案三作為全生命周期內(nèi)最經(jīng)濟的方案[5]。

四、結(jié)語

綜上所述，在建筑設(shè)計方案經(jīng)濟性分析的過程中，要使用更加先進的技術(shù)手段，這樣才能夠確保實際的分析效果和質(zhì)量處于更加理想的狀態(tài)。BIM協(xié)同設(shè)計機制，可以使得實際的結(jié)果迅速的可視化，不同專業(yè)參與人員可以迅速的反饋對應(yīng)的信息，在實際信息交互中，實現(xiàn)平面圖，實現(xiàn)立體圖，實現(xiàn)刨面圖中更加微觀信息的解讀，這樣可以使得實際的溝通成本得以降低，使得實際的設(shè)計效益和質(zhì)量朝著更高的方向發(fā)展。當然，要想切實發(fā)揮BIM協(xié)同設(shè)計在實際建筑方案經(jīng)濟性分析中的效能，還需要確保具備良好的軟件硬件設(shè)備環(huán)境，確保對應(yīng)的工程師都能夠熟悉實際的協(xié)同系統(tǒng)，繼而更好地參與其中，發(fā)揮其在提升建筑設(shè)計方案經(jīng)濟性分析中的積極效能。

參考文獻：

[1]金天根.基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計[J].智能城市，2020，6（3）：46-47.

[2]曾旭東，周鑫，張磊.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的正向設(shè)計應(yīng)用探索[J].西部人居環(huán)境學刊，2019，34（6）：119-126.

[3]李良琨.基于可持續(xù)性的BIM+VR技術(shù)在住宅建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].邯鄲：河北工程大學碩士論文，2020.

[4]王祥偉.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段應(yīng)用研究[D].青島：青島理工大學碩士論文，2018.

[5]代蕓.BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].西安：西安建筑科技大學碩士論文，2017.

作者簡介：張 鵬（1983—），男，山東東明人，大學本科，2006年7月畢業(yè)于山西財經(jīng)大學統(tǒng)計學專業(yè)，經(jīng)濟師，主要從事工程經(jīng)濟研究。