基于BIM技術(shù)的裝配式建筑造價管理研究

摘要：本文采用案例分析法對北京市某地塊保障性住房3＃公租房項目的BIM三維模型進行了有針對性的造價分析，探討了裝配式建筑在進行BIM建模時的操作流程以及其對造價管理工作帶來的實際效果。通過BIM模型模擬施工方案，研究潛在問題和解決方案以降低后期不利因素對項目造價的影響?；贐IM技術(shù)的裝配式建筑造價管理體系具有直觀分析項目造價組成、利于各專業(yè)單位協(xié)同作業(yè)、模擬碰撞沖突以發(fā)現(xiàn)并解決問題、優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件設(shè)計、保證計算精確度等優(yōu)點。此項研究對于推動我國建筑工程造價行業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；裝配式建筑；工程造價管理

中圖分類號：TU723.3" "文獻標識碼：A" "文章編號：２０９６-2118（2024）04-0061-04

Research on Cost Management of Prefabricated Buildings Based on BIM Technology：Taking a Public Housing Project in Beijing as an Example

ZHAO Haixia，DAI Anli

Abstract：This paper uses the case analysis method to conduct a targeted cost analysis on the BIM 3D model of the 3# public rental housing project of a certain block in Beijing，and discusses the operation process of BIM modeling of prefabricated buildings and the actual effect it brings to the cost management work.BIM model is used to simulate the construction scheme，and potential problems and solutions are studied to reduce the impact of adverse factors on the project cost in the later stage.The prefabricated building cost management system based on BIM technology has the advantages of intuitive analysis of project cost composition，conducive to cooperative work of various professional units，simulation of collision and conflict to find and solve problems，optimization of prefabricated component design，and guarantee calculation accuracy.This research is of great significance for promoting the modernization，upgrading and high-quality sustainable development of construction cost industry in China.

Keywords：BIM technology；prefabricated building；engineering cost management

0 引言

自20世紀70年代末我國改革開放以來，我國建筑產(chǎn)業(yè)被確立為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)， 2021年，全國新建裝配式建筑面積達到7.4億m2，占新建建筑比例的24.5%[1]。

目前我國新建裝配式建筑在國家和地方的政策扶持下，市場占比正在逐年攀升，但在裝配式建筑造價管理領(lǐng)域仍然存在一些問題。例如裝配式建筑因為在施工工藝和流程上與傳統(tǒng)建筑施工存在顯著差異，所以對造價管理人員在專業(yè)素養(yǎng)和技能水平上提出了更高要求。目前我國建筑行業(yè)在裝配式建筑造價管理人才儲備上存在缺口；同時，在生產(chǎn)過程中，裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件缺乏相應(yīng)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)標準，并且缺少相應(yīng)的造價定額。

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑造價模型

1.1 BIM技術(shù)

BIM（Building information modeling）技術(shù)是指建筑信息模型技術(shù)，用于建筑項目全生命周期中的數(shù)字化技術(shù)。BIM模型包括了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等。通過創(chuàng)建實時可編程的建筑三維模型來設(shè)計建筑物、指導(dǎo)現(xiàn)場施工，并協(xié)同有關(guān)參建單位基于BIM平臺共同管理運維建筑項目。

利用BIM模型可視化特點，項目在設(shè)計階段可以輔助設(shè)計人員直觀評估設(shè)計效果，對建筑各方面性能進行全面分析和規(guī)劃。在施工階段中可以輔助施工并采取具體措施如模擬管線碰撞等減少施工錯誤。而在后續(xù)的運營階段中，可以提高管理人員工作效率并打造有利于建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位等各方主體單位進行溝通和共享信息的數(shù)字化平臺。

1.2 裝配式建筑

裝配式建筑是指將建筑物的結(jié)構(gòu)和內(nèi)裝修等組成部分，通過現(xiàn)場或工廠預(yù)制再將預(yù)制構(gòu)件運送進施工現(xiàn)場進行裝配而成的建筑。

裝配式建筑因其采用大量的預(yù)制構(gòu)件，通常在工廠內(nèi)采用固定的生產(chǎn)工藝和流程進行批量制造，裝配式建筑具有質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)速度快等特點。在工廠內(nèi)制作完成后直接運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝，與傳統(tǒng)施工相比大幅縮短了施工時間。在城市項目中，裝配式建筑也減少了對工地附近現(xiàn)有建筑物的干擾。由于裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件在工廠內(nèi)進行預(yù)制，因此能有效避免工地施工環(huán)境污染和大量施工廢棄物產(chǎn)生的情況。鑒于此，裝配式建筑是我國建筑業(yè)施工技術(shù)轉(zhuǎn)型升級的重要目標之一。

1.3 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑造價模型

造價管理人員基于項目施工圖紙和有關(guān)資料，通過BIM軟件建立裝配式建筑參數(shù)化模型。直觀分析建筑模型，對建筑物進行分析以發(fā)現(xiàn)潛在問題和造價優(yōu)化空間。項目在設(shè)計階段，利用BIM平臺對預(yù)制構(gòu)件進行建模，模擬現(xiàn)場安裝情況并利用模擬碰撞等技術(shù)提高設(shè)計效率，以規(guī)避后期設(shè)計變更對造價的影響[2]；在裝配式建筑現(xiàn)場施工階段，利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場以輔助現(xiàn)場人員制定施工計劃，并針對重難點施工工藝提前采取措施，減少施工中的變更和調(diào)整以降低項目的成本。在工程量計算階段，造價管理人員可利用BIM軟件自動計算各預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量，在很大程度上減少了傳統(tǒng)人工計算方式所帶來的漏算、錯算等問題。

2 案例分析

本文以北京市某地塊保障性住房3＃公租房項目為例，使用年限分為三類，該項目設(shè)計使用年限50年。建筑地上面積為12 395.40 m2，4層以上為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，預(yù)制部件為：預(yù)制夾心外墻、預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制樓梯，該項目的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制率約為41%，住宅單體設(shè)計采用標準戶型模塊化組合，重復(fù)利用率高。地上主體BIM模型如圖1所示，部分預(yù)制構(gòu)件如圖2所示。

2.2 基于CAD圖紙的BIM建模

基于Autodesk Revit 2018為平臺，首先導(dǎo)入相應(yīng)CAD施工圖紙，再利用BIM技術(shù)進行建筑項目建模。在此過程中，首先根據(jù)平面、立面建筑施工圖在Revit中建立軸網(wǎng)和標高，其次將傳統(tǒng)CAD平面建筑施工圖按首層、標準層、頂層等分割導(dǎo)入Revit中。以軸網(wǎng)標高為基準，分割后的圖紙為參照進行建模。

2.2.1 墻體建模

以外墻為例，該項目外墻采用預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板，由厚度60 mm的預(yù)制混凝土外葉墻板、B1級厚度70 mm的硬質(zhì)聚氨酯保溫板和厚度200 mm的預(yù)制混凝土內(nèi)葉墻板組成，如圖3所示。施工優(yōu)點是實現(xiàn)了保溫裝飾一體化，并在施工過程中取消了腳手架的使用。

在進行外墻建模時，首先要在Revit平臺內(nèi)創(chuàng)建外墻模型，并按照圖紙材質(zhì)按順序依次輸入內(nèi)部構(gòu)造，由于外墻內(nèi)部構(gòu)造材質(zhì)是預(yù)制的，因此，需提前新建相應(yīng)的材質(zhì)，如圖4所示。其次依據(jù)先前導(dǎo)入的CAD施工圖紙，將外墻模型放置在軸網(wǎng)中，在建模時要注意墻體內(nèi)外方向以及每一層墻體的底標高和頂標高。在建模到標準層時，可直接將本層墻體復(fù)制粘貼到對應(yīng)標高上，利用Revit平臺這一功能，大大減少了建模工程量。

2.2.2 樓板建模

該項目除公共管井、樓梯間外均采用疊合樓板，其中預(yù)制部分厚度為60 mm、現(xiàn)澆層厚度為70 mm，管線預(yù)埋在現(xiàn)澆層中，如圖5所示。

樓板建模時，首先建立樓板構(gòu)造模型包括現(xiàn)澆層和預(yù)制層并設(shè)置各層的厚度，隨后參照圖紙在軸網(wǎng)中勾勒出樓板邊緣。需要注意，在選擇使用標準層樓板時，應(yīng)避開電梯間、樓梯間等位置。同時，根據(jù)圖紙要求對部分樓層進行相應(yīng)修改即可。

2.2.3 門窗及百葉等內(nèi)建模型建模

該項目門窗均采用廠家定制模式，故計算工程量只需統(tǒng)計門窗的型號、尺寸、數(shù)量。由于不同型號的門扇數(shù)、開啟方式和窗層數(shù)、列數(shù)、形狀上存在差異，所以需要根據(jù)圖紙單獨建立族模型。在項目中，空調(diào)板上的百葉也是同樣的原理。在放置門窗內(nèi)創(chuàng)建模型時，需注意不同標高的窗底標高和內(nèi)外方向等問題，并在放置時進行標記，以便于后期查找和修改。本項目中有許多標準層，除了頂層之外，門窗參數(shù)并沒有太多變化。

2.3 基于BIM模型計算工程量

在地上主體部分建模完成后，即可計算所需分項工程的工程量。在Revit明細表中，選取所需工程量的具體工程即可統(tǒng)計型號、厚度、高度、寬度、面積、體積等基礎(chǔ)工程量。

由圖6可知，選取材質(zhì)和體積兩個字段，明細表自動計算內(nèi)外墻內(nèi)各構(gòu)造材質(zhì)的體積工程量，并按材質(zhì)字段進行分類匯總。門窗工程量則是按類型標記和尺寸統(tǒng)計不同型號門窗數(shù)量。后期遇到工程變更，也可查找和修改相應(yīng)建模，工程量明細表也隨之變動。將工程量數(shù)據(jù)導(dǎo)出至定額軟件實現(xiàn)裝配式建筑自動化造價管理。

2.4 基于BIM模型的造價管理分析

通過對圖紙進行深化設(shè)計，使傳統(tǒng)造價管理工作變得透明化、參數(shù)化。造價管理人員可以更直觀分析項目造價組成，并拆解造價組成，對單一分項工程進行針對性研究。將相關(guān)BIM模型參數(shù)聯(lián)合其他數(shù)據(jù)整合成電子資料，方便數(shù)據(jù)存儲。

在BIM模型中，不同專業(yè)技術(shù)人員可以協(xié)同工作，將土建、電氣、預(yù)制構(gòu)件等模型耦合在一個BIM模型體系中。有效提高各專業(yè)技術(shù)人員的信息共享和交互效率，為研究各專業(yè)造價相互影響提供了一種高效可行的模式[3]。

利用BIM模型可以模擬不同裝配式建筑施工方案的造價組成，并可模擬裝配式建筑施工中可能出現(xiàn)的預(yù)制構(gòu)件的碰撞與沖突，以提前發(fā)現(xiàn)和解決可能出現(xiàn)的施工問題。

BIM模型技術(shù)也可以應(yīng)用到預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計中，有利于廠家針對裝配式建筑項目所需的預(yù)制構(gòu)件進行參數(shù)化設(shè)計，進一步對預(yù)制構(gòu)件進行優(yōu)化以減少后期施工中的返工和材料浪費現(xiàn)象，有效控制預(yù)制構(gòu)件成本。

建立BIM模型大大減少了項目中造價管理人員的工作量，與傳統(tǒng)手工計算工程量模式相比效率提升了一倍以上。在提升效率的同時，保證了計算的精度，規(guī)避了傳統(tǒng)手工計算帶來的錯誤和誤差[4]。后期出現(xiàn)圖紙變更等情形時，也只需在模型中做相應(yīng)更改即可實時計算工程量。

3 結(jié)論

本文以北京市某地塊保障性住房3＃公租房項目為例，建立了該項目的BIM三維模型，在此模型基礎(chǔ)上進行造價研究，分析了裝配式建筑在進行BIM模型建立時的操作步驟以及對裝配式建筑造價管理工作產(chǎn)生的實質(zhì)性影響。

通過BIM的可視化技術(shù)，不僅保證了計算精度，同時顯著提升了造價管理人員的工作效率，并構(gòu)建了高效協(xié)同工作體系，實現(xiàn)數(shù)字化工地協(xié)同辦公的目標。綜上所述，在BIM模型技術(shù)輔助下，將進一步推動裝配式建筑造價管理行業(yè)向數(shù)字化和智能化方向邁進。

參 考 文 獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.中共中央宣傳部舉行新時代住房和城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展舉措和成效新聞發(fā)布會[R/OL].（2022-09-15）[2023-10-30].https：//www.mohurd.gov.cn/xinwen/jsyw/202209/20220915_768000.html.

[2]華元璞.基于BIM的裝配式建筑造價精益控制研究[D].鄭州：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，2020.DOI：10.27898/d.cnki.gzhgl.2020.000005.

[3]龐嘉良.基于BIM的建筑工程造價管理應(yīng)用研究——以天香府項目為例[J].住宅與房地產(chǎn)，2022（13）：49-51.

[4]劉元元，倪小磊，董國慶.基于BIM的裝配式建筑造價分析——以南京外國語學(xué)校國際高中教學(xué)樓施工項目為例[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（19）：51-52.

編輯：劉 巖