新型綠色建筑工程造價預算與成本控制的實現路徑

姜亞麗， 王軒

(陜西省建筑職工大學 專業科， 西安 710068)

0 引言

我國新型綠色建筑隨著節能環保理念的深入，在農村和城市發展迅速，綠色建筑需目的在于實現人類生存和生活和諧共生，在全壽命周期內，兼顧能源資源的節約及為居住使用(隔熱保溫，避暑降溫等)功效，提供健康循環高效的生活空間，是未來建筑發展的趨勢，新型綠色建筑設計需對陽光等自然資源做到充分利用以達到節省能源的目的，使居住者更加接近自然，為使綠色建筑質量及經濟效益得到有效提高，關于建筑設計和工程造價方面的研究已然成為重點，對其造價預算和成本控制的實現路徑進行研究，對實現節約成本及建筑質量的提高具有重要的應用價值[1]。

1 主要參數特點分析

新型綠色建筑工程造價主要包括選址、施工和材料選配等方面的工程造價，要實現節能環保功效及成本控制，在選址時需遵循可持續發展的要求，充分合理利用城市綠化景觀、周邊交通、天然采光通風情況等，在新型綠色建筑需尊重自然環境，不破壞環境基本生態平衡，在此基礎上對現場水系、地形和植物特性進行充分考慮，在工程造價預算中確保低碳環保的實現；盡量減少合成材料的使用，傳統建筑設計缺乏對實用環保材料的重視程度，導致建筑設計中消耗大量能源并對生態環境造成破壞，建筑選材需充分利用持續化、自然化的綠色材料，重視創造良好的室內外環境。新型綠色建筑工程造價及成本控制受市場和時間變化的影響較大，具有不確定性、預測難度較大等特點，易同開銷預測產生不定波動，通過對這種波動進行預測，可為工程建設提供依據，有利于新型綠色建筑最優性價比的實現[2]。

2 造價預測模型的構建

2.1 造價預測算法設計

構建工程預算估計模型，特征分解則通過單因素灰色關聯預測實現，對L做奇異值分解即L=U·S·C，U和C是正交矩陣，且C=(c1,c2,...,cn)，S作為L的奇異值，過濾綠色建筑相關冗余信息過程需滿足：

S=diag(σ1,σ2,…,σn),σ1≥σ2≥…≥σn≥0

針對輸入系統的部分冗余信息，在使用矩陣L和最佳嵌入維數m的基礎上，采用主成分分析方法，求得子空間矩陣X表達式如下[4](全部影響因素為N×m)：

δxi=xi+1-xi

(1)

(2)

2.2 預算相關參量處理

除建筑本身外，綠色建筑在實際工程中的造價預算還包括自然環境設計，廢水處理及氣候條件約束等，因此對于主成分個數的選擇需以自然環境累計方差貢獻程度為根據，針對新型綠色建筑工程開銷，完成工程造價納入影響因子數據的計算[5]，具體協方差矩陣C為式(3)。

(3)

X=[X1,X2,…,Xm]

所得到的優化方案的實際經濟為式(4)。

(4)

優化分析造價預算的相關參量并進行相關處理，求得表征造價預測模型的聯系度{Fi,FU}表示如式(5)。

μFi=aFi+bFiΔ+cFiφ

(5)

實際成本水平(Qi)需滿足最低生產質量可靠性閾值(Qth)的約束條件，材料使用效率(Ei)需滿足材料的最低成本閥值(Eth)的約束條件，人員施工成本(Ci)需滿足最大預算成本閥值(Cth)的約束條件。以上通過交叉均衡模型(基于主成分分析)的建立，實現將全部影響因素納入考慮范圍，標準歸一化處理原始數據，為新型綠色建筑工程造價預算和成本控制的最終實現提供數據基礎[6]。

3 成本控制數學模型的優化

本文針對傳統綠色建筑工程造價預算經驗模型存在缺少定量預測分析的弊端，為進一步提高預測的準確性以滿足實際需要，在造價預測的基礎上提出的分析算法以造價預算增長指數時間序列為基礎，在上述算法設計的基礎上完成成本控制數學模型的構建，對于新型綠色建筑工程項目，其成本降低額通過項目預算成本減去項目目標計算求得，根據已編制的消耗影響特征信息統計參量[7]，獲取成本特征方程如式(6)。

(λl-S)U=0

(6)

選取多個綠色建筑項目(初始條件不同)，針對其動態開銷完成在線評估，在造價影響因子主要非線性特征值獲取的基礎上，完成成本控制的數學建模(同樣采用時間序列估計法)，傳統的基于線性模型對成本控制序列進行估計研究，因缺少對交叉因子影響的考慮而降低了預測精度，為此本文采取交叉均衡設計方法，將諸多影響因子納入到考慮范圍，擬合其非線性動力系統，得到成本控制交叉因子兩點間距的表達式為式(7)。

(7)

成本預測歸集Xm通過數分離發展為Xm+1，Xk通過數分離發展為Xk+1(采用非線性預測方法)，兩向量增長變化分類的指數的計算通過成本控制模型完成，式如式(8)。

(8)

采用多因素交叉控制Xm+1的最末分量x(tn+1)，考慮到綠色建筑施工造價預測的因素較多，通過交叉均衡模型(基于主成分分析)在將這些實時數據去除相關冗余信息后轉換為輸入變量，從而實現了工程預算的高效能高準確度。通過2.1節的方法使干擾信息的冗余度得到最大程度的降低，在結合高維空間降維處理方法，實現主成分分析；工程開銷收入序列估計功效則通過進一步處理選擇因素實現[8]。

4 仿真實驗及結果分析

通過仿真實驗以測試本文所設計的新型綠色建筑工程造價預算與成本控制算法的性能，采用PC機進行數學模擬，數學仿真環境的建立通過Mat-lab編程實現，以新型綠色建筑工程造價計劃書為依據分析具體的工程造價數據，針對新型綠色建筑工程成本預算和控制的核心(主要由材料費、人工費、機械設備費構成)[9]，本文實驗以綠色建筑的不同建筑規劃為依據，將其劃分為施工建設工程子集(五個)，然后在此基礎上完成工程造價預測算法的仿真，通過多目標貼近度數學模型(即設計質量—效率—成本控制)的構建，得到新型綠色建筑的參數空間模型結果，最終實現該算法在全局效率和成本控制方面準確度的測試，具體如圖1所示。

圖1 參數空間模型

檢測結果表明本文所設計模型在應用過程中，在相空間中質量、效率及單位成本表現出了較好的細節特征，說明采用造價預算增長指數時間序列分析方法可在新型綠色建筑施工成本降低的基礎上，使成本控制效率和工程質量得到有效提高，為進一步驗證算法的精準度，又采取本文算法和傳統算法對比分析的方法，具體通過分別將兩者方法用于造價預測和成本控制，結果表明本文算法得使用能顯著提高預算精度，并降低成本，節省工程開銷三分之一左右，能夠提高建筑施工的質量和效率[10]。

5 總結

新型綠色建筑是未來的趨勢，為使綠色建筑質量及經濟效益得到有效提高，關于建筑設計和工程造價方面的研究已然成為重點，對其造價預算和成本控制的實現路徑進行研究，對實現節約成本及建筑質量的提高具有重要的應用價值，當前預算多采用經驗模型，缺少定量預測分析，為提高建筑質量，本文對其工程造價預算和成本控制進行研究，提出一種基于預算增長指數時間序列分析的算法，主要針對新型綠色建筑，從其工程造價預算特點出發，完成數學模型的構建及算法改進，進而提高預測工程造價成本的準確率，研究結果表明該模型能使成本控制效率和工程質量得到顯著提升，降低施工成本。