BIM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用研究

【摘要】文章分析了BIM技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)，選取典型裝配式建筑項(xiàng)目，分析BIM技術(shù)在項(xiàng)目成本控制各階段（設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維）的應(yīng)用情況，并評(píng)估其成本效益。研究結(jié)果表明，BIM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中具有顯著優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)變更，降低返工成本。同時(shí)，通過模擬分析，可優(yōu)化構(gòu)件尺寸和材料用量，提高材料利用率，降低材料成本。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；裝配式建筑；成本控制

【中圖分類號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0193-03

0 引言

近年來，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和建筑工業(yè)化水平的不斷提升，裝配式建筑作為一種高效、環(huán)保、可持續(xù)的建筑模式得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)成本控制方法主要依賴于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和人工計(jì)算，難以適應(yīng)裝配式建筑復(fù)雜的成本構(gòu)成特點(diǎn)，易導(dǎo)致成本失控、預(yù)算超支等問題。而裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)都存在較大差異，其成本控制面臨著新的挑戰(zhàn)。因此，探索科學(xué)的成本控制方法，對(duì)于推動(dòng)裝配式建筑的健康發(fā)展具有重要意義。建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為一種新興的數(shù)字化技術(shù)，憑借其強(qiáng)大的信息集成、協(xié)同設(shè)計(jì)、模擬分析能力，為裝配式建筑的成本控制提供新的思路。BIM技術(shù)將建筑全生命周期內(nèi)的各種信息進(jìn)行數(shù)字化集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維等各階段的協(xié)同管理，從而提高建筑施工效率，降低施工成本。本研究旨在探討B(tài)IM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用，分析其優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案[1]。

1 工程概述

深圳市某醫(yī)院改擴(kuò)建工程一期屬于公共建筑類型，建筑高度為99.90 m，共有23層地上和3層地下，標(biāo)準(zhǔn)層層高為4 m。主體結(jié)構(gòu)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中9～20層為裝配式樓層，特別是9層和11層為裝配式延續(xù)層。預(yù)制構(gòu)件包括鋼筋桁架樓承板、預(yù)制欄板和ALC內(nèi)墻條板，這些預(yù)制構(gòu)件的使用使項(xiàng)目的裝配率達(dá)到56.8%，符合深圳市裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段采用模塊組合標(biāo)準(zhǔn)化、病房平面標(biāo)準(zhǔn)化和預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，確保了工程設(shè)計(jì)的一致性。裝配式樓層采用鋁模和爬架施工工藝，而21層樓板則采用鋁木結(jié)合工藝，體現(xiàn)了施工工藝的多樣性。外圍護(hù)墻采用帶形窗和底部預(yù)制欄板做法，非預(yù)制部分采用裝配式模板工藝（鋁模一次帶出）。內(nèi)隔墻采用ALC條板，確保了墻體的裝配式施工和高效性。公共建筑全裝修范圍包括公共區(qū)域和已確定使用功能的室內(nèi)區(qū)域，滿足全裝修要求。標(biāo)準(zhǔn)病房采用裝配式模塊化裝修，實(shí)現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電與裝修的一體化設(shè)計(jì)，確保了各專業(yè)的協(xié)調(diào)和預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)與裝配式施工的要求。在設(shè)計(jì)階段按要求實(shí)施BIM應(yīng)用，提升了設(shè)計(jì)的精確性。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用

2.1 建筑投標(biāo)階段

在投標(biāo)階段，工作人員要根據(jù)招標(biāo)文件和設(shè)計(jì)圖紙，建立詳細(xì)的模型。這個(gè)模型應(yīng)包含所有預(yù)制構(gòu)件的三維幾何信息，以及相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，直觀地展示建筑的整體結(jié)構(gòu)和各構(gòu)件的布置情況，為后續(xù)成本控制工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在模型中，要將每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的詳細(xì)信息錄入，包括材料類型、規(guī)格尺寸、數(shù)量等，這些信息是后續(xù)自動(dòng)計(jì)算和成本分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[2]。通過BIM軟件的屬性管理功能，有利于管理人員科學(xué)管理這些信息，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，BIM軟件通常具備強(qiáng)大的算量功能，可根據(jù)錄入的構(gòu)件信息，自動(dòng)計(jì)算每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的工程量，利用模型的三維幾何信息，精確計(jì)算出每個(gè)構(gòu)件的體積、面積、長(zhǎng)度等工程量數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成詳細(xì)的工程量清單，全面提高算量的準(zhǔn)確性，大幅節(jié)省人工算量的時(shí)間和成本。在生成工程量清單后，根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格和歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行詳細(xì)的成本分析，幫助用戶快速生成成本估算報(bào)告，包括材料成本、人工成本、機(jī)械成本等各項(xiàng)費(fèi)用。通過成本分析，制定出合理的投標(biāo)報(bào)價(jià)策略，確保在滿足項(xiàng)目要求的前提下，實(shí)現(xiàn)成本的最優(yōu)化控制。

2.2 建筑深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中，管線布置是非常復(fù)雜的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)二維圖紙難以全面展示各專業(yè)管線的空間關(guān)系，容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，增加成本。BIM技術(shù)通過三維模型，直觀地展示各專業(yè)管線的空間位置，幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)初期就發(fā)現(xiàn)并解決潛在的管線沖突問題[3]。在操作中，工作人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，利用BIM軟件搭建建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備、給排水、暖通等各專業(yè)的三維模型，按照設(shè)計(jì)規(guī)范和施工要求，布置各專業(yè)管線，提高管線之間間距的合理性。通過BIM軟件的碰撞檢測(cè)功能，自動(dòng)識(shí)別管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱）之間的碰撞情況，生成碰撞報(bào)告，如圖1所示。

在空間碰撞檢測(cè)中，利用BIM軟件的碰撞檢測(cè)功能，自動(dòng)識(shí)別管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的碰撞點(diǎn)，生成詳細(xì)的碰撞報(bào)告。根據(jù)碰撞報(bào)告分析碰撞原因，確定碰撞部位的具體位置和影響范圍，科學(xué)調(diào)整碰撞部位，優(yōu)化管線布置，確保管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的合理空間關(guān)系。在設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化時(shí)，利用三維模型優(yōu)化管線布置和空間關(guān)系，確保設(shè)計(jì)方案的合理性，審核生成的圖紙，加強(qiáng)圖紙的完整性，減少施工返工。在裝飾深化及出圖中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，利用BIM軟件搭建裝飾構(gòu)件的三維模型，包括墻面、地面、天花板、門窗等，深化設(shè)計(jì)裝飾構(gòu)件，優(yōu)化裝飾細(xì)節(jié)和空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的裝飾效果，如圖2所示。利用BIM軟件的出圖功能，自動(dòng)生成裝飾設(shè)計(jì)圖紙，包括平面圖、立面圖、剖面圖等，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化，為裝配式建筑的成本控制提供了有力支持[4]。

2.3 施工采購(gòu)階段

在傳統(tǒng)預(yù)制件制造過程中，設(shè)計(jì)圖紙需要反復(fù)修改，信息傳遞延遲，勢(shì)必增加制造周期及施工時(shí)間和成本。而通過BIM技術(shù)，可將設(shè)計(jì)階段三維模型直接轉(zhuǎn)化為制造階段的加工圖紙，減少設(shè)計(jì)與制造之間的信息傳遞誤差，提高制造效率。模型中的預(yù)制件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際需求快速調(diào)整預(yù)制件尺寸，減少設(shè)計(jì)修改的次數(shù)，縮短制造周期。

同時(shí)，材料采購(gòu)信息準(zhǔn)確性直接影響到項(xiàng)目的成本控制，模型中集成了所有材料的信息，包括規(guī)格、數(shù)量、供應(yīng)商等，采購(gòu)人員直接從模型中獲取準(zhǔn)確的材料信息，避免信息傳遞過程中出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，并根據(jù)施工進(jìn)度實(shí)時(shí)更新材料需求，采購(gòu)人員及時(shí)調(diào)整采購(gòu)計(jì)劃，避免其受到信息滯后因素影響，從而出現(xiàn)嚴(yán)重的材料浪費(fèi)現(xiàn)象。通過BIM平臺(tái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與供應(yīng)商進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)同，確保材料信息的準(zhǔn)確傳遞，提高采購(gòu)效率。

在實(shí)現(xiàn)分包工程量審核方面，傳統(tǒng)工程量審核方式依賴人工計(jì)算和圖紙比對(duì)，不僅效率低，還容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。而應(yīng)用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)分包工程量的自動(dòng)審核，全面提高審核的準(zhǔn)確性，模型中包含所有構(gòu)件的詳細(xì)信息，會(huì)自動(dòng)計(jì)算出每個(gè)分包工程的工程量，減少人工計(jì)算的誤差。通過BIM，有利于審核人員直觀地查看每個(gè)分包工程的工程量，并與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比對(duì)，提高工程量的準(zhǔn)確性。另外，模型會(huì)根據(jù)施工進(jìn)度的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整工程量，審核人員可第一時(shí)間糾正工程量的偏差，準(zhǔn)確計(jì)算出工程建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)成本控制[5]。BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用不僅提高了設(shè)計(jì)和制造的效率，還顯著提升了材料采購(gòu)和工程量審核的準(zhǔn)確性，從而有效控制了項(xiàng)目的成本。

2.4 竣工結(jié)算成本控制

深圳市某醫(yī)院作為深圳市重要的醫(yī)療中心，承擔(dān)著繁重的醫(yī)療服務(wù)任務(wù)。隨著城市快速發(fā)展，原有醫(yī)療設(shè)施已無法滿足日益增長(zhǎng)的醫(yī)療需求。為此，醫(yī)院決定進(jìn)行改擴(kuò)建工程，以提升醫(yī)療服務(wù)水平和效率。改擴(kuò)建工程包括新建醫(yī)療大樓、改造現(xiàn)有設(shè)施、增加醫(yī)療設(shè)備等，總投資額高達(dá)數(shù)十億元。BIM技術(shù)在工程量計(jì)算中的應(yīng)用顯著提高了計(jì)算效率，項(xiàng)目采用BIM技術(shù)通過三維模型自動(dòng)生成工程量清單，精確計(jì)算每項(xiàng)工程的材料用量、人工費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用等，避免了人為因素導(dǎo)致的誤差。如在改擴(kuò)建工程中，BIM自動(dòng)計(jì)算出新建醫(yī)療大樓的鋼筋用量、混凝土用量等，提高了工程量清單的準(zhǔn)確性。

BIM技術(shù)在材料管理中的應(yīng)用有效控制了材料成本，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用BIM，實(shí)時(shí)監(jiān)控材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用情況，避免材料浪費(fèi)。BIM技術(shù)還能進(jìn)行材料需求預(yù)測(cè)，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合理安排采購(gòu)計(jì)劃，降低采購(gòu)成本。例如，在醫(yī)院改擴(kuò)建工程中，BIM預(yù)測(cè)出未來一段時(shí)間內(nèi)所需的鋼材、水泥等材料數(shù)量，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果提前采購(gòu)，避免因材料短缺造成工期延誤和成本增加。同時(shí)，BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用也起到了關(guān)鍵作用，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過BIM實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度，及時(shí)解決施工中的問題，確保工程按計(jì)劃進(jìn)行。BIM技術(shù)還能進(jìn)行施工模擬，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)優(yōu)化施工方案，減少施工時(shí)間和成本[6]。

在醫(yī)院改擴(kuò)建工程的竣工結(jié)算階段，BIM技術(shù)應(yīng)用取得顯著實(shí)際效果。首先，降低了工程成本。通過精確工程量計(jì)算和實(shí)時(shí)材料管理，BIM技術(shù)幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)避免材料浪費(fèi)和庫(kù)存積壓，減少不必要的成本支出。例如，在醫(yī)院改擴(kuò)建工程中，模型自動(dòng)生成的工程量清單和材料需求預(yù)測(cè)，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合理安排采購(gòu)計(jì)劃，避免因材料短缺或過剩導(dǎo)致的成本增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，BIM技術(shù)應(yīng)用使得材料成本降低了10%，整體工程成本減少了8%。其次，縮短了施工工期。通過實(shí)時(shí)施工進(jìn)度管理和施工模擬，BIM技術(shù)幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)及時(shí)解決施工中的問題，優(yōu)化施工方案，減少施工成本。如在改擴(kuò)建工程中，BIM模擬出不同施工方案的工期和成本，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇最優(yōu)方案，工期縮短了15%，大幅度提高工程效率。最后，提高了工程質(zhì)量。利用實(shí)時(shí)的施工質(zhì)量監(jiān)控和協(xié)同作業(yè)，BIM技術(shù)幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)糾正施工中的質(zhì)量問題，保證工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。例如，在改擴(kuò)建工程中，BIM實(shí)時(shí)監(jiān)控施工質(zhì)量，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整施工計(jì)劃，使得工程質(zhì)量提高了12%，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的成本浪費(fèi)[7]。

BIM技術(shù)在深圳市某醫(yī)院改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用，顯著提高了工程量計(jì)算和竣工結(jié)算成本控制的效率和準(zhǔn)確性。通過BIM，可以自動(dòng)生成工程量清單，精確計(jì)算出每項(xiàng)工程的材料用量、人工費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用等，避免了人為因素導(dǎo)致的誤差。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本研究以BIM技術(shù)為切入點(diǎn)，深入探討了其在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)現(xiàn)路徑。BIM技術(shù)憑借自身信息集成、協(xié)同工作、可視化模擬等優(yōu)勢(shì)，能有效解決裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)信息孤島問題，實(shí)現(xiàn)全生命周期成本管控。然而，BIM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，如BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善、專業(yè)人才缺乏、數(shù)據(jù)安全等問題，需要企業(yè)、高校等各方共同努力，才能推動(dòng)BIM技術(shù)在裝配式建筑成本控制中的深度應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉飛.BIM技術(shù)在EPC模式下裝配式建筑成本控制應(yīng)用研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2023.

[2] 李嘉斌.基于BIM技術(shù)的EPC項(xiàng)目裝配式建筑成本控制及應(yīng)用研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2022.

[3] 陳輝.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑項(xiàng)目成本控制關(guān)鍵因素研究[D].天津：天津大學(xué)，2021.

[4] 林申正，羅恒勇.BIM技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相融合的裝配式建筑成本控制研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2021，42（2）：86-89.

[5] 于添程.BIM技術(shù)在裝配式建筑建造成本控制中的應(yīng)用研究[D].武漢：武漢工程大學(xué)，2022.

[6] 楊亞楠.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑全壽命周期成本控制研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2021.

[7] 王天佑.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑成本控制應(yīng)用及案例分析[J].建材與裝飾，2020（9）：134-135.

[作者簡(jiǎn)介]李宏凱（1984—），男，甘肅華亭人，本科，工程師，研究方向：土木工程。