基于BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目工程造價(jià)管理中的運(yùn)用分析

劉微

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 引言

BIM技術(shù)具備信息互用性、可分析性和三維可視化的特點(diǎn)，將其運(yùn)用于建筑項(xiàng)目造價(jià)管理中能夠起到協(xié)同各階段和各專業(yè)的作用，但在實(shí)際應(yīng)用中，部分人員還僅停留在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等簡(jiǎn)單應(yīng)用上，因此，文章就BIM技術(shù)在造價(jià)估算、施工過(guò)程和竣工過(guò)程的運(yùn)用方式及具體方法進(jìn)行研究。

2 基于BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目工程造價(jià)估算中的運(yùn)用

2.1 借助BIM技術(shù)收集統(tǒng)計(jì)序列

設(shè)定建筑項(xiàng)目的工程造價(jià)初始數(shù)據(jù)為R={x1,x2,…,xn}，其中n為造價(jià)信息測(cè)試數(shù)據(jù)集的序列數(shù)量[1]。開展造價(jià)管理工作，需規(guī)劃建筑項(xiàng)目進(jìn)度，評(píng)估進(jìn)程可靠性，維護(hù)施工緩解。造價(jià)估算約束參量在數(shù)據(jù)集中的描述要素為m維矢量，區(qū)分造價(jià)信息種類屬性借助模糊聚類分析技術(shù)，用數(shù)據(jù)集中的各個(gè)種類描述造價(jià)信息模糊隸屬度屬性，從而合理分配造價(jià)。借助BIM技術(shù)收集統(tǒng)計(jì)序列，而后在造價(jià)信息相互融合并處理的操作下，得到造價(jià)估算信息。其中，融合分布矩陣為：

其中，τ為描述分塊信息特征檢測(cè)時(shí)間延遲[2]。

統(tǒng)計(jì)建筑項(xiàng)目工程造價(jià)估算模型，進(jìn)行奇異值分解，所使用的公式為：

其中，V、E為描述建筑項(xiàng)目工程造價(jià)統(tǒng)計(jì)序列特征分解矩陣；A為描述建筑項(xiàng)目工程造價(jià)BIM信息的奇異值。引入關(guān)聯(lián)知識(shí)庫(kù)，融合建筑項(xiàng)目工程造價(jià)序列，所形成的矩陣為關(guān)于V、E的正交矩陣，并且E=(e1,e2,…,en)。

就BIM管理數(shù)據(jù)構(gòu)建工程造價(jià)信息參量采集模型，運(yùn)用主成分分析法，采用回歸檢驗(yàn)辦法，檢驗(yàn)BIM信息，得到工程造價(jià)子空間分布矩陣：

其中，Lm為描述建筑項(xiàng)目工程造價(jià)最初統(tǒng)計(jì)樣本信息[3]。

引入模糊聚類中心融合技術(shù)，設(shè)計(jì)建筑項(xiàng)目工程造價(jià)信息的BIM數(shù)據(jù)模型，并建立關(guān)聯(lián)知識(shí)庫(kù)。其中，BIM數(shù)據(jù)模型為：

其中，qri=rn-r1，將BIM信息作為數(shù)據(jù)載體。形成的造價(jià)序列分析模型為：

2.2 收集工程造價(jià)特征向量

降維處理不同分部工程的原始數(shù)據(jù)，設(shè)定樣本序列中包含k個(gè)待處理單元，每個(gè)單元中包含h個(gè)指標(biāo)，得到：

其中，j為描述第j個(gè)指標(biāo)；i為描述第i個(gè)樣本單元。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理得到：

其中，σfi為標(biāo)準(zhǔn)差為算數(shù)平均數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)化處理后的原始矩陣為X=(xij)m×n，計(jì)算相關(guān)系數(shù)的公式為：

用主成分方差表示第i個(gè)主成分含有的原始數(shù)據(jù)在所有信息中的比例，即主成分在指標(biāo)中的貢獻(xiàn)率，表示為：

當(dāng)方差貢獻(xiàn)率越高時(shí)，主成分綜合變量所含有的信息越充足[4]。分析主成分的過(guò)程為處理樣本信息的過(guò)程，將樣本數(shù)據(jù)的各方面表現(xiàn)反映在主成分中，加權(quán)平均處理不同主成分，得到公式：

其中，F(xiàn)e為含有絕大多數(shù)樣本數(shù)據(jù)的主成分綜合得分，即數(shù)值上反映了綜合樣本數(shù)據(jù)。

2.3 模型建立

基于BIM技術(shù)的建筑工程造價(jià)估算模型為：

其中，G為建筑項(xiàng)目工程造價(jià)估算分段回歸檢驗(yàn)約束參量，且W為描述建筑項(xiàng)目工程造價(jià)與工期間的關(guān)系量，且為描述工程造價(jià)估算擬合深度的量[5]。

3 基于BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)階段造價(jià)管理的運(yùn)用

造價(jià)估算為施工前的設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)應(yīng)用于此階段還需將估算結(jié)果呈遞給評(píng)審人員，根據(jù)展示的3D效果，業(yè)主和用戶分析施工方案的可行性，從而縮減決策時(shí)間。監(jiān)理、施工單位、業(yè)主同時(shí)作為圖紙審查和設(shè)計(jì)交底的主體，設(shè)計(jì)人員將消防管道、水電和土建方向的圖紙逐個(gè)交由相關(guān)人員審核[6]。

在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位分析功能空間、推敲建筑外形，由不同專業(yè)設(shè)計(jì)師創(chuàng)建方案模型，綜合協(xié)調(diào)后整合方案模型，交由業(yè)主審核，審核通過(guò)后存檔。初步設(shè)計(jì)階段，由設(shè)計(jì)單位初步設(shè)計(jì)模型，借助BIM技術(shù)開展分析通風(fēng)性能、地面交通和功能空間的工作，將建筑和結(jié)構(gòu)模型整合，由業(yè)主初步審核模型，審核通過(guò)后，將初步設(shè)計(jì)模型存檔。在施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位全專業(yè)、全系統(tǒng)協(xié)調(diào)管線，設(shè)計(jì)施工圖BIM模型，并借助BIM技術(shù)，就結(jié)構(gòu)體系、空間功能和材料信息的完整性予以審核，同樣生成結(jié)構(gòu)和建筑模型，整合后交業(yè)主審核，通過(guò)審核后存檔。

建立廣聯(lián)達(dá)算量模型基于內(nèi)置計(jì)算規(guī)則，手動(dòng)構(gòu)建算量模型或者軟件自動(dòng)識(shí)別掃描的CAD圖紙，建立三維模型，求出工程量。在軟件中，選定計(jì)算規(guī)則，按照樓層劃分豎向空間，識(shí)別軸網(wǎng)，建立建筑項(xiàng)目某一樓層的軸網(wǎng)，完成水平定位。其他樓層根據(jù)所建立的軸網(wǎng)，修改本樓層軸網(wǎng)，減少重復(fù)作業(yè)[7]。目前，建筑項(xiàng)目多為高層建筑，其中包含剪力墻和架柱，將混凝土強(qiáng)度、鋼筋信息和高度以及柱的尺寸信息后，算量軟件將直接輸出腳手架面積、模板面積、鋼筋重量和混凝土體積等工程量。運(yùn)用BIM技術(shù)和廣聯(lián)達(dá)算量軟件能夠快速識(shí)別復(fù)雜環(huán)境下的柱大樣，相較于用CAD圖紙進(jìn)行計(jì)算更為準(zhǔn)確高效。在建筑項(xiàng)目中包含多種鋼筋種類，其作用于梁結(jié)構(gòu)中，手動(dòng)計(jì)算梁內(nèi)鋼筋量、模板工程量和框架梁混凝土量較為麻煩，借助廣聯(lián)達(dá)算量軟件即可在輸入鋼筋信息后，直接輸出不同類別鋼筋的根數(shù)和長(zhǎng)度，以三維模型形式呈現(xiàn)在造價(jià)人員眼前。

計(jì)算工程量過(guò)程中，應(yīng)用BIM技術(shù)在軟件的支持下提取工程量，求出精準(zhǔn)結(jié)果。工程量與構(gòu)件數(shù)量存在關(guān)聯(lián)，實(shí)際施工中變更模型中的構(gòu)件，可自動(dòng)更新工程量和工程成本數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化工程概算過(guò)程，降低施工沖突。實(shí)際計(jì)算板工程量的環(huán)節(jié)，次梁需同板的體積合并計(jì)算變?yōu)橛辛喊?，套取單梁定額，依據(jù)計(jì)算需求組合工程量，通過(guò)改變模型數(shù)據(jù)具體值可自動(dòng)更新工程量。由于板負(fù)筋數(shù)量屬性存在差異，借助BIM技術(shù)提高識(shí)別準(zhǔn)確度和速度，快速得出對(duì)應(yīng)工程量。門窗洞與墻體積間需扣減，運(yùn)用BIM技術(shù)，建立墻模型，繪制門窗，依據(jù)內(nèi)置規(guī)則，扣減門窗、梁和柱體積，保證工程量與實(shí)際情況相符。裝修工程量計(jì)算包含天棚吊頂工程量、墻面裝修工程量和樓地面工程量等，因裝修構(gòu)件各不相同，精確計(jì)算墻面和地面裝飾材料價(jià)格需結(jié)合裝修樣式。

4 基于BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目工程施工階段造價(jià)管理的運(yùn)用

施工階段造價(jià)管理工作主要分成偏差分析和成本管理兩部分，其中，成本管理是預(yù)測(cè)考核成本，生成管理目標(biāo)和計(jì)劃；偏差分析是糾偏造價(jià)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中的偏差，包含費(fèi)用偏差和進(jìn)度偏差。造價(jià)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)合同價(jià)比對(duì)目前施工中的實(shí)現(xiàn)完成值，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差，并預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)糾正偏差[8]。

結(jié)合《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》中的規(guī)定，合同價(jià)格發(fā)生變化可能因提前竣工、物價(jià)變化、工程變更、現(xiàn)場(chǎng)簽證、不可抗力、施工索賠、相關(guān)法律變化等，施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)主要通過(guò)廣聯(lián)達(dá)GBQ4.0計(jì)價(jià)軟件、廣聯(lián)達(dá)CTJ2018土建計(jì)量平臺(tái)和BIM-5D軟件，能夠精準(zhǔn)配置施工資源，依據(jù)業(yè)主所給出的設(shè)計(jì)圖紙、文件等，承包人若發(fā)現(xiàn)工程變化問(wèn)題，可將工程價(jià)格增減利用BIM技術(shù)直觀展示，并調(diào)整資源利用方向和工程價(jià)格，避免造成浪費(fèi)和返工。

在施工中，施工管理人員多采用事后分析策略，依據(jù)施工管理人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出機(jī)械、材料和人工資源數(shù)量，但易發(fā)生實(shí)際值與計(jì)劃值偏差情況。借助BIM技術(shù)，準(zhǔn)確編制施工進(jìn)度，在原本設(shè)計(jì)圖紙的三維模型中引入時(shí)間信息，生成4D模型，直接計(jì)算出施工節(jié)點(diǎn)和各個(gè)施工過(guò)程的資源消耗量。引入成本信息，生成5D模型，計(jì)算定額消耗量，得出在重點(diǎn)作業(yè)過(guò)程中所需人力資源和機(jī)械資源的具體數(shù)量，將施工組織信息、成本信息和進(jìn)度信息同時(shí)加入三維模型中，避免資源投入與實(shí)際情況不匹配。

5 基于BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目工程竣工階段造價(jià)管理的運(yùn)用

工程竣工環(huán)節(jié)是合同標(biāo)的物完成，經(jīng)過(guò)施工建造，承包商給出竣工結(jié)算，在建設(shè)單位驗(yàn)收后，依據(jù)合同中的相關(guān)條款全部核算已完成的施工產(chǎn)品，并完成打款?？⒐るA段的主要工作為承包商自審所編制的竣工結(jié)算清單，提交給建設(shè)單位，并由審計(jì)人員審核所提交的各項(xiàng)資料，給出審核結(jié)果。核對(duì)工程量過(guò)程中，甲乙雙方就工程量不符構(gòu)件和結(jié)構(gòu)質(zhì)疑，依據(jù)算量模型，核驗(yàn)構(gòu)件信息是否滿足實(shí)際情況，如若發(fā)現(xiàn)不同，由軟件自動(dòng)更新相應(yīng)工程量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，建筑項(xiàng)目工程造價(jià)關(guān)乎建設(shè)甲乙雙方經(jīng)濟(jì)效益。為提升經(jīng)濟(jì)效益水平，引入BIM技術(shù)能夠發(fā)揮可視化和精確化優(yōu)勢(shì)，改變?cè)瓉?lái)依賴CAD圖紙的模式，借助算量軟件等完成工程量的自動(dòng)計(jì)算與更新。實(shí)際應(yīng)用BIM技術(shù)過(guò)程中，需立足建筑工程，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將技術(shù)作用于建筑項(xiàng)目全生命周期。