綠色低碳背景下EPC裝配式建筑項(xiàng)目成本管理研究＊

周文瑞，唐克靜，胡立群，湯飛，聶劍寒

（湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北十堰 442000）

0 引言

我國(guó)在2020年提出“雙碳”目標(biāo)，裝配式建筑在實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)的同時(shí)，能保證建筑質(zhì)量，節(jié)約建筑成本，因此成為建筑行業(yè)向工業(yè)化發(fā)展的重要方式。工程總承包（Engineering Procurement Construction，EPC）模式是未來(lái)施工方式的發(fā)展趨勢(shì)，是建筑行業(yè)由勞動(dòng)密集型走向技術(shù)密集型的重要標(biāo)志。因此，綠色低碳背景下EPC 裝配式建筑項(xiàng)目成本管理的研究具有重要價(jià)值。侯方舒［1］結(jié)合雙碳背景對(duì)裝配式建筑成本管理進(jìn)行研究，運(yùn)用DEMATEL-ISM 模型分析建筑成本管理的關(guān)鍵影響因素的重要度和關(guān)聯(lián)度。王東［2］以?xún)?nèi)蒙古的某項(xiàng)目為例，探究EPC 模式下裝配式建筑的精益成本管理方法。姚靜等［3］分析裝配式建筑成本管理的影響因素，提出BIM 技術(shù)的應(yīng)用方式。但目前裝配式建筑成本管理發(fā)展并不成熟，區(qū)域差異性較大，必須提出切實(shí)可行的建議和政策，才能應(yīng)對(duì)雙碳對(duì)建筑工業(yè)化提出的新要求。

建筑業(yè)屬于碳排放量高的行業(yè)，節(jié)能改造在建筑行業(yè)勢(shì)在必行。我國(guó)已明確了加快推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的建議，建筑業(yè)應(yīng)做好節(jié)能減排工作，促進(jìn)裝配式建筑的可持續(xù)性發(fā)展。為更好地解決建筑項(xiàng)目中節(jié)能減排的難點(diǎn)問(wèn)題，在保證質(zhì)量目標(biāo)的前提下節(jié)約項(xiàng)目成本，本文探究EPC 模式下的綜合館鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑進(jìn)行成本管理的實(shí)施路徑，主要采取全過(guò)程應(yīng)用BIM（建筑信息模型）技術(shù)、基于TEKLA（鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件）的模型輕量化技術(shù)、BIM5D工程量統(tǒng)計(jì)3 種成本管理的技術(shù)方法與手段達(dá)到節(jié)省造價(jià)的目的。本研究的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新對(duì)建筑的全壽命周期成本管理具有積極的作用。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程介紹

H市濱湖國(guó)際會(huì)展中心二期項(xiàng)目集展廳、會(huì)議廳及重型機(jī)械服務(wù)展覽等功能為一體，采用屋面整形空間桁架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目難點(diǎn)在于無(wú)柱空間的跨度最高達(dá)到了192 m，跨度在同類(lèi)展覽館中屬于最大；總建筑面積達(dá)13.15 m2，占地約15.84萬(wàn)m2。屋面張弦空間桁架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 屋面張弦空間桁架結(jié)構(gòu)

1.2 項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)

本工程質(zhì)量目標(biāo)為發(fā)現(xiàn)并解決80%以上單專(zhuān)業(yè)施工潛在的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)并解決90%以上多專(zhuān)業(yè)協(xié)作產(chǎn)生的問(wèn)題；成本目標(biāo)為采用成本管理手段在解決單專(zhuān)業(yè)問(wèn)題方面創(chuàng)造效益超過(guò)200萬(wàn)元，利用BIM 技術(shù)在解決專(zhuān)業(yè)協(xié)作、深化設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)等問(wèn)題方面創(chuàng)造效益超過(guò)600萬(wàn)元。

1.3 項(xiàng)目重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

該項(xiàng)目空間造型復(fù)雜，綜合館鋼結(jié)構(gòu)屋面的張弦空間桁架結(jié)構(gòu)跨度為192 m，為國(guó)內(nèi)同類(lèi)型場(chǎng)館的最大跨度，層高為9 m，屬于超高層高，施工難度大。此外，項(xiàng)目涉及的專(zhuān)業(yè)種類(lèi)多，包括結(jié)構(gòu)、金屬屋面、幕墻、室內(nèi)外機(jī)電等10多個(gè)專(zhuān)業(yè)。鋼結(jié)構(gòu)和幕墻造型為異形，需要各專(zhuān)業(yè)協(xié)作和交叉施工的情況較多，并且二期管網(wǎng)與一期管網(wǎng)存在對(duì)接的問(wèn)題。為解決項(xiàng)目難度大造成的成本增大問(wèn)題，本項(xiàng)目利用BIM5D技術(shù)和機(jī)器人檢測(cè)耐磨地面的平整度，控制地面的整體質(zhì)量，以達(dá)到節(jié)約成本的目的。

2 EPC模式下成本管理的實(shí)施途徑

2.1 全過(guò)程應(yīng)用BIM技術(shù)

將BIM 應(yīng)用技術(shù)引入建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行全過(guò)程把控，從方案設(shè)計(jì)階段開(kāi)始引入BIM，解決策劃、方案論證、空間管理、系統(tǒng)分析等復(fù)雜問(wèn)題，布置建筑平面的同時(shí)將綠色建筑的要素考慮在內(nèi)。在初步設(shè)計(jì)階段，創(chuàng)新性地應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改。首先選取初步的數(shù)據(jù)，生成總平面圖和各種平立剖面圖，優(yōu)化各個(gè)采暖方案、空調(diào)方案等；其次通過(guò)BIM 技術(shù)特有的可視化功能對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，提高觀感效果（綜合館鋼結(jié)構(gòu)模型如圖2所示）。在施工圖階段，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行綜合管線的設(shè)計(jì)和工程量統(tǒng)計(jì)，滿足不同空間布局的需求。建模的過(guò)程中各部門(mén)協(xié)同工作，解決精細(xì)化建模中的各類(lèi)問(wèn)題。項(xiàng)目以項(xiàng)目經(jīng)理部為中心，以項(xiàng)目技術(shù)部為執(zhí)行部門(mén)，具體負(fù)責(zé)項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用及實(shí)施。BIM 團(tuán)隊(duì)共分為土建、機(jī)電、精裝、鋼結(jié)構(gòu)工作小組，負(fù)責(zé)BIM 模型的創(chuàng)建、維護(hù)及深化工作，確保BIM 的應(yīng)用及落實(shí)。項(xiàng)目BIM 實(shí)施流程是將BIM 總包單位（技術(shù)部、工程部、商務(wù)部等）與各分包單位、設(shè)計(jì)單位聯(lián)系在一起，BIM 總包是協(xié)調(diào)工作的紐帶，也是BIM 具體工作開(kāi)展與落地實(shí)施的承擔(dān)方。

2.2 基于TEKLA的模型輕量化

在鋼結(jié)構(gòu)模型與土建模型的整合中，進(jìn)行基于TEKLA 模型輕量化導(dǎo)入建筑建模軟件（Autodesk Revit，REVIT）的專(zhuān)項(xiàng)研究，表1 為T(mén)EKLA 模型輕量化導(dǎo)入REVIT 的4 種方法的比較，分別計(jì)算4 種轉(zhuǎn)換方式的耗時(shí)。由表1 可知，采用方法4 的模型最小，耗時(shí)最短，并且能實(shí)現(xiàn)模型分解，滿足機(jī)電安裝管綜鏈接模型的需求。利用模型可視化的特點(diǎn)，輔助編制綜合館鋼結(jié)構(gòu)施工方案等各專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)項(xiàng)方案。通過(guò)TEKLA 深化模型節(jié)點(diǎn)，輸出鋼結(jié)構(gòu)圖紙并上報(bào)設(shè)計(jì)審查，審查通過(guò)后的圖紙可直接用作工廠構(gòu)件加工圖紙。

表1 TEKLA模型輕量化導(dǎo)入REVIT的4種方法比較

2.3 BIM5D工程量統(tǒng)計(jì)

在項(xiàng)目前期，模型搭建完成后，利用BIM 技術(shù)輔助商務(wù)部門(mén)進(jìn)行5D 工程量統(tǒng)計(jì)，一方面可驗(yàn)證商務(wù)算量的準(zhǔn)確性，提升算量精度；另一方面可驗(yàn)證BIM算量的可行性［4］。首先，確定算量插件。調(diào)研基于Revit軟件的算量插件，在確保算量準(zhǔn)確的情況下，選擇斯維爾插件作為算量軟件，該軟件能避免不同平臺(tái)間相互導(dǎo)入引起的構(gòu)件丟失情況。其次，統(tǒng)一圖紙來(lái)源。圖紙版本與設(shè)計(jì)溝通信息的同步性是BIM 算量與商務(wù)算量對(duì)比的基礎(chǔ)條件，為保證圖紙信息的一致性，指定唯一的人員負(fù)責(zé)資料來(lái)源，并且負(fù)責(zé)項(xiàng)目各部門(mén)的資料（新版圖紙、答疑等）同步工作，避免因圖紙差異導(dǎo)致的返工。最后，確定模型標(biāo)準(zhǔn)。確定軟件后，依據(jù)插件算量規(guī)則，重新優(yōu)化模型搭建標(biāo)準(zhǔn)，將各扣減規(guī)則與參數(shù)規(guī)則調(diào)整一致，確保搭建后的BIM 模型能滿足算量要求。進(jìn)行BIM 模型算量前，在同一清單模板下先進(jìn)行商務(wù)及BIM 算量的清單算量，完成后對(duì)比清單工程量，同時(shí)查找漏項(xiàng)，根據(jù)對(duì)比結(jié)果分析差異［5］，將差異率大于1%的列項(xiàng)提取出來(lái)，找出差異原因，得到分析結(jié)論。

以地庫(kù)部分機(jī)電工程為例，根據(jù)算量結(jié)果，對(duì)比BIM 算量與商務(wù)算量的覆蓋率及總價(jià)差異率（結(jié)果見(jiàn)表2）。

表2 機(jī)電BIM算量與商務(wù)算量的覆蓋率及總價(jià)差異率（地下車(chē)庫(kù)部分）

表2中的數(shù)據(jù)表明，此類(lèi)地下車(chē)庫(kù)業(yè)態(tài)類(lèi)建筑在使用功能、平面布置相近的情況下，如果機(jī)電清單的工程量總價(jià)為1 000 萬(wàn)元，通過(guò)BIM 模型計(jì)算出的總價(jià)則為620 萬(wàn)元左右，總價(jià)與商務(wù)造價(jià)的差異率為0.29%。完成算量后，統(tǒng)計(jì)BIM 建模人工日，確定在地下車(chē)庫(kù)業(yè)態(tài)下建模、算量的速度。在后期項(xiàng)目中，若將BIM 模型作為商務(wù)算量模型，前期統(tǒng)計(jì)的BIM 建模、算量時(shí)間可用于輔助項(xiàng)目部把控BIM 介入的時(shí)間，即可達(dá)到減少項(xiàng)目商務(wù)人員配置、精細(xì)化企業(yè)成本管控、提升模型利用率的目的。此外，更新模型搭建標(biāo)準(zhǔn)，形成適于BIM5D 應(yīng)用的模型搭建標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)地下車(chē)庫(kù)算量，BIM 建模人員共3 人，從開(kāi)始建模到完成算量耗時(shí)29 d，即面積為5.15 萬(wàn)m2的地下車(chē)庫(kù)業(yè)態(tài)，通過(guò)BIM 算量，人均每天完成面積（包含建筑、結(jié)構(gòu)、粗裝修）為51 500÷29÷3=591 m2/d。

根據(jù)測(cè)算，本項(xiàng)目由于實(shí)施裝配式綠色建造，施工階段電能消耗可節(jié)約12%～18%，用電量減少約19 200 kW·h/萬(wàn)m2；項(xiàng)目施工用水可節(jié)約13%～20%，用水量減少約730 m3/萬(wàn)m2；木材用量可節(jié)約24 m3/萬(wàn)m2。測(cè)算項(xiàng)目各階段全壽命周期的碳排放量中，生產(chǎn)階段的碳排放量最大，占比為88%；運(yùn)輸階段的碳排放量占11%；施工階段的碳排放量相對(duì)較小，僅占1%。生產(chǎn)階段碳排放量大主要是由鋼屋面建造和鋼筋消耗引起，因此生產(chǎn)階段是預(yù)制構(gòu)件碳減排的重點(diǎn)階段。

3 雙碳背景下裝配式建筑成本管理對(duì)策與建議

通過(guò)以上技術(shù)方法的案例分析可知，采用項(xiàng)目全過(guò)程應(yīng)用BIM 技術(shù)、基于TEKLA 的模型輕量化技術(shù)、BIM5D 工程量統(tǒng)計(jì)等技術(shù)方法能降低工程造價(jià)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)雙碳的目標(biāo)。在實(shí)施建筑成本管理的過(guò)程中，以下建議有助于技術(shù)方法的落實(shí)。

3.1 加強(qiáng)設(shè)計(jì)體系集成化

設(shè)計(jì)體系集成化是未來(lái)預(yù)制裝配式構(gòu)建設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。設(shè)計(jì)體系集成化的核心是以建筑系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修一體化協(xié)同設(shè)計(jì)，消除專(zhuān)業(yè)壁壘造成的錯(cuò)漏，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，提高體系的精細(xì)度，為裝配式建筑的成本管理提供基礎(chǔ)。同時(shí)，將問(wèn)題反饋給廠商，提升設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，降低預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的成本費(fèi)用。政府層面也需要大力推行建筑標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立。

3.2 強(qiáng)化構(gòu)件拆分與深化設(shè)計(jì)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式不同，所需要的預(yù)制構(gòu)件類(lèi)型和規(guī)格也不同，差異化程度越大，對(duì)構(gòu)件拆分的深化設(shè)計(jì)要求越高。如果深化設(shè)計(jì)能力不足，不能將建筑構(gòu)件合理拆分，尺寸不準(zhǔn)確，會(huì)給廠商的生產(chǎn)造成巨大的麻煩，尺寸錯(cuò)誤的構(gòu)件只能作廢處理，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，BIM 模型應(yīng)盡可能降低構(gòu)件差異化，避免構(gòu)件在拆分中產(chǎn)生與現(xiàn)場(chǎng)工序不銜接的問(wèn)題，優(yōu)化后期的成本管理。設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)，提高個(gè)人技能，強(qiáng)化構(gòu)建拆分與深化設(shè)計(jì)的能力，提升設(shè)計(jì)院的專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)。合理的構(gòu)件拆分與深化設(shè)計(jì)，能為參建各方提供便利和帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 合理選擇裝配率與預(yù)制率

裝配率與預(yù)制率是裝配式建筑的專(zhuān)用指標(biāo)，也是影響成本管理的重要因素。裝配率的高低關(guān)聯(lián)預(yù)制構(gòu)件的使用比例。綜合項(xiàng)目中往往都有對(duì)裝配率的最低要求，但如果裝配率和預(yù)制構(gòu)件的使用率較高，就需要對(duì)工廠的生產(chǎn)能力提出更高的要求。因此，企業(yè)不應(yīng)盲目追求高裝配率，而是要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，考慮參建各方主體的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)毓S的產(chǎn)能，在確保裝配式建筑安全性和質(zhì)量的前提下，選擇合理的預(yù)制率和裝配率，將成本降到最低。裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)廠商應(yīng)應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高企業(yè)產(chǎn)能，使產(chǎn)能能夠輻射周邊的裝配式建筑項(xiàng)目。

3.4 提高構(gòu)件生產(chǎn)能力

構(gòu)件廠商的生產(chǎn)能力是裝配式建筑成本管理最重要的影響因素。裝配式建筑的構(gòu)件龐雜、形態(tài)各異，對(duì)精度處理的要求很高，工廠需要高質(zhì)量地完成多種拆分、生產(chǎn)線生產(chǎn)、存放、運(yùn)輸?shù)攘鞒?。我?guó)尚未出臺(tái)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行規(guī)范化生產(chǎn)，很多構(gòu)件廠商構(gòu)件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，存在生產(chǎn)車(chē)間深化設(shè)計(jì)能力不足、生產(chǎn)線與工序存在差異、生產(chǎn)工人技術(shù)不成熟、過(guò)分依賴(lài)與外包勞務(wù)隊(duì)合作等亟待解決的問(wèn)題。要優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)輸階段的成本管理，就必須提高工人工作的效率及熟練程度，精確控制構(gòu)件尺寸，嚴(yán)格把控構(gòu)件質(zhì)量，降低返工率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效運(yùn)行。工廠應(yīng)能根據(jù)預(yù)制板的大小，運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理，明確材料消耗量。此外，以安裝為主的室外現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)能達(dá)到無(wú)粉塵的要求，并且裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)應(yīng)多用節(jié)能環(huán)保材料，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，達(dá)到綠色環(huán)保和節(jié)能減排的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

雙碳目標(biāo)的推行，對(duì)建筑行業(yè)裝配式建筑的發(fā)展提出了新的要求，綠色減排成為裝配式建筑發(fā)展的目標(biāo)。在現(xiàn)代化高速發(fā)展的時(shí)代，BIM 應(yīng)用技術(shù)在裝配式建筑項(xiàng)目成本管理全過(guò)程中具有突出的優(yōu)勢(shì)。本文以H 市濱湖國(guó)際會(huì)展中心二期項(xiàng)目為例，進(jìn)行綠色低碳背景下EPC 裝配式建筑項(xiàng)目成本管理研究，結(jié)合精益管理的思想，提出設(shè)計(jì)體系集成化、強(qiáng)化構(gòu)件拆分深化設(shè)計(jì)、合理選擇預(yù)制率與裝配率、提高構(gòu)件工廠生產(chǎn)能力等措施，提高工程效率，降低工程成本。希望通過(guò)對(duì)項(xiàng)目成本管理的研究與不斷改進(jìn)創(chuàng)新，促進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與成本管理實(shí)踐工作的結(jié)合，更好地推動(dòng)低碳建筑的發(fā)展。