基于BIM的裝配式建筑施工成本管理研究

張林

（重慶市黔江區城市建設投資（集團）有限公司，重慶 409000）

0.引言

根據國家統計局相關數據，我國建筑業總產值穩步提升，建筑業在我國經濟發展中的重要性愈發重要[1]。為了可持續發展，我國強調建筑應該具有綠色環保的特性[2]。裝配式施工符合國家倡導的綠色高效施工以及資源節約、環保健康的要求[3]。與傳統施工相比，裝配式施工能夠有效節約工期，減少施工過程中的損耗。2016年9月國務院辦公廳明確指出，以2026年為關鍵時間節點，爭取將裝配式建筑占新建建筑面積的比例提高到30%[4]。傳統現澆施工因其污染較大已經不再滿足綠色可持續化發展的需要，發展裝配式建筑是建筑行業轉型升級的必由之路。但目前裝配式建筑造價整體高于傳統現澆建筑造價，從而導致了我國裝配式建筑發展較為緩慢[5]。BIM技術擁有把工程項目中各個施工環節的信息匯總協調能力，利用建筑物的實際信息，為項目各參與方提供必要的信息，從而實現一體化建設[6]。將BIM技術應用于裝配式建筑，實現信息高效傳遞，促進各個階段參與方的合作，減少設計變更，有效進行裝配式建筑的成本控制[7]。

1.裝配式建筑與現澆式建筑的建造模式比較分析

現澆式建筑的建造模式在我國有很長的歷史，裝配式建筑與現澆式建筑在建造模式上存在較大差異，以下從設計、生產與施工、現場管理3方面闡述：

1.1 規劃設計階段分析

在項目初期的首先要進行的是設計階段。在現澆式建筑的建造模式中設計方在完成設計階段后，需要向施工方提供設計圖紙。除了傳統的設計出圖，裝配式建筑的建造模式中，設計方還需要根據圖紙將建筑拆解成適合預制的構件，并將預制構件的形狀尺寸、預留孔洞的位置及大小等信息提供給預制構件廠。預制構件廠需要針對每一種不同的預制構件進行開模工作。

裝配式建筑的建造模式對設計階段的準確性提出了更高的要求。在施工過程中發現設計圖紙存在的部分錯誤，對現澆式建造的施工進度與造價影響不大，可以立即對圖紙進行修改變更，但對裝配式建造而言，預制構件存在的偏差可能會導致構件與構件無法拼接，需要重新預制構件，增加造價的同時也延長了工期。

1.2 生產施工階段分析

在現澆式建筑的生產施工階段，需要大量的工人在工地現場進行綁鋼筋、搭模板、澆混凝土等工作，因為混凝土硬化達到設計強度需要一定的時間與溫度，因此整個施工過程受到天氣與氣溫的影響較大。工地現場通過專業的施工設備進行構件吊裝，整個施工過程需要的設備多工人少，混凝土已經硬化，受環境影響較小。

1.3 現場管理分析

現澆式建筑的現場工人較多，需要不同工種分配不同的工作內容，要求工程現場管理應具有較高的水平，合理安排工人的工作內容。對于裝配式建筑而言，現場進行濕作業的工人較少，大量的構件已經在完成預制，運輸至現場的指點擺放位置，嚴格按照設計要求的吊裝順序開展工作，整個過程的機械化程度較高，對現場管理人員的技術水平提出了更高的要求。

2.裝配式建筑成本分析

基于裝配式建筑的成本總體偏高的現狀，為了達到裝配式建筑的成本控制的目的，以下分析設計、生產、運輸和施工階段的成本。

2.1 設計階段成本

在設計階段，構件由預制構件廠完成生產工作，不同形狀尺寸的構件需要使用不同的模具，每劃分出一種新構件都需要制造出特定的新模具，在拆解預制構件的深化設計階段直接關系到工程造價。目前針對裝配式建筑深化設計的水平仍有待提高是其成本居高不下的原因之一。

2.2 生產階段成本

生產階段成本主要可以分為人工費、材料費。現階段存在預制構件生產人員的專業能力不足，需要進行員工培訓的問題，并且預制構件的拆解一般以鋼筋分布為依據，為保障預制構件的質量，會改變節點處使用的材料，從而增加成本。

2.3 運輸階段成本

預制構件廠一般距離施工現場有一定的距離，因此需要將構件運輸至現場。在運輸過程中需要保障構件完好，從而保障預制構件的質量。運輸具有一定體積和重量的預制構件的費用占工程總造價的比例不可忽略，控制運輸成本也是控制總成本的重要一環。

2.4 施工階段成本

裝配式建筑施工階段的主要工作內容是使用專業的設備將預制構件按一定順序吊裝拼接。與傳統施工相比，裝配式建筑的施工階段需要施工人員具有更高的專業技能，確保施工過程的安全與建筑物的質量。預制構件之間的現澆連接質量直接關系到建筑物的整體性，采用較可靠的工藝技術來加強構件之間的連接會增加施工階段的成本。

3.基于BIM技術的裝配式建筑成本控制分析

BIM 技術運用到裝配式建筑中可以為成本控制提供思路[8]。利用BIM技術的相關特點，可以準確匯總工程信息，并實時更新數據，提高施工安裝效率、盡可能避免原有設計變更，為降低裝配式建筑的造價提供可能[9]。

3.1 規劃設計階段成本控制

在規劃設計階段，可以使用BIM技術建立起建筑物的立體模型，便于設計方能夠準確且直觀的解決預制構件的拆解、關鍵節點的連接、預留孔洞的定位等問題。設計階段涉及的各個專業，可以在同一個Revit模型中得到實時準確的項目信息，避免出現不同專業溝通不及時不準確的問題，有效降低后期的返工率，達到控制造價的目的。

基于BIM技術進行預制構件庫建設與完善。現在裝配式建筑設計常見的模式是按傳統方法完成設計圖紙，再由構件廠按照該施工圖進行構件設計。存在的最大問題就是構件的標準化程度不足，無法實現預制構件的大規模生產，對不同構件要采用不同的模具，造成裝配式建筑在設計階段成本較高。在規劃設計階段依托BIM平臺建設規范化構件庫，深化設計拆解預制構件時盡可能從該構件庫中選擇標準構件，達到減少特殊預制構件數量的目的。基于BIM 技術的優越性，構建標準構件模型庫，為構件標準化和模具通用化提供可能。構件標準化是實現構件批量生產和模具重復使用的前提，因此建設并完善預制構件庫能夠實現有效成本控制。

基于BIM技術進行協同設計。在傳統設計中，各個專業使用不同的設計工具，依據不同的專業知識對同一個項目進行設計，不同專業之間存在天然的信息壁壘，相關工程信息的傳遞存在不及時、不準確的問題，導致最終的設計結果存在錯漏。這種錯誤在現澆式建筑中可能會造成局部返工，對整體影響不大，但是在裝配式建筑中大量的構件已經預制完成，構件需要按照設計順序進行吊裝拼接，并且需要精確的定位以確保工程質量，出現的設計錯誤可能會造成整體工期延遲和成本的提高。基于BIM技術的優越性，為設計的各個參與方提供一個共享資源的平臺，為便于信息傳遞，實現各個專業的協同設計提供可能，降低設計的失誤率，減少不必要的返工和成本浪費。

基于BIM技術進行深化設計，裝配式建筑在設計階段比現澆式建筑多一個深化設計的工作內容，在深化設計中需要完成預制構件的拆分、預留孔洞的定位、關鍵節點的連接設計等，對建筑物的質量與造價都具有相當的重要性。目前的裝配式建筑深化設計構件拆解工作合理性有待提高，預制構件合理拆解關系到工程的安全性和經濟性。利用BIM技術直觀的劃分預制構件，有利于構件拆解方案優化，通過Revit模型準確地向預制構件廠傳遞構件信息，盡可能降低失誤風險。在施工之前，使用BIM模型對設計成果進行碰撞檢查，預先解決設計中各專業存在的沖突碰撞，設計好預制構件的預留孔洞的位置與大小，對關鍵連接節點位置進行局部深化設計，確保建筑物的質量，避免不必要的成本損失。

3.2 生產運輸階段成本控制

將具有一定體積和重量的構件從預制構件廠安全的運輸到現場，其運輸成本占總成本的比例不小。控制好運輸成本，對成本控制具有很大幫助。

基于BIM技術提高構件生產精度。設計階段采用BIM技術建立出項目的立體模型，利用標準化的構件庫進行預制構件的拆解，形成預制構件的三維模型、詳細施工圖紙與工程量清單。在生產階段工人以導出的工程量清單為基礎進行材料的采購準備工作，可以依據BIM導出的預制構件圖紙完成準確的預制工作，降低失誤的可能性。設計方對構件進行的更改變動，都會實時進行傳遞，減少構件在生產過程中可能會產生的不必要損失。

基于BIM技術增加模具周轉次數。在生產過程中不可避免的需要使用到模具，裝配式建筑有大量的構件需要預制，模具的費用必須納入成本控制的考慮范圍。不同尺寸規格的構件需要使用到不同的模具，模具的可利用率影響生產過程的經濟性，相同尺寸規格的構件越多，模具的循環使用的次數越多，平均的成本就會降低。基于BIM技術構建出標準化的構件庫，盡可能減少特殊構件的數量，盡可能避免一次性模具的出現，控制生產階段成本。

基于BIM技術設計裝載運輸方案。預制構件廠與施工現場的距離遠近和單位裝載量直接關乎運輸成本的高低，合理設計裝載運輸方案能使運輸成本得到有效的控制。基于BIM平臺中的預制構件信息與清單，綜合考慮現場的施工進度，合理選擇運輸車輛類型與數量，實現載貨量的合理化。在BIM平臺中考慮不同運輸路線的里程、路況等信息進行模擬，選擇最優的運輸路線。若預制構件在運輸途中或裝卸過程中出現可能危及結構安全的損傷，可能需要重新進行構件預制，增加成本，嚴重影響施工的進度。因此使用BIM對預制構件在運輸途中和裝卸過程的模擬，盡可能降低構件損傷的風險，對成本控制有幫助。

3.3 施工安裝階段成本控制

預制構件的吊裝拼接效率對施工的進度與成本影響較大。利用BIM 技術預先對預制構件的施工過程進行可視化模擬，明確預制構件布置、設備安裝位置等，掌握對構件吊裝的技術難點，提高效率，降低施工安裝過程的成本。

基于BIM技術提高安裝效率。基于BIM技術進行不同施工方案模擬，選擇吊裝時構件的起吊點位置及數量，安排平行作業的不同工序，制定大型起吊設備的工作計劃。基于BIM模擬結果對比多種方案的優劣，確定出最佳的施工方案。將確定好的施工方案通過渲染軟件制作出直觀的施工動畫，向現場工人進行交底，讓現場工人對施工的方案有清晰的認知，提高施工的效率。

基于BIM技術掌握構件管理情況。依據設計階段BIM平臺中統計的構件清單，結合項目的實際施工區域，通過BIM技術合理選擇并布置塔吊，提前安排設計構件的放置位置，按構件的類型和安裝順序進行分區，減少構件進場后的再次搬運，提高施工的效率。

基于BIM技術優化安裝技術。裝配式建筑在施工安裝階段的垂直吊裝工作對工人的專業技術提出了更高的要求。目前現場工人對于大型構件的吊裝拼接技術還需要進一步掌握。在選擇了最佳施工方案后，使用BIM技術制作出直觀的施工動畫，詳細展示施工流程，并著重介紹施工過程中的關鍵點和技術難點。讓現場工人們對施工工藝與施工任務有基本的了解，對于施工難點事先給出解決辦法，對于施工關鍵點予以足夠的重視，提高施工效率，有效控制成本。

基于BIM技術設計施工吊裝方案。在裝配式建筑的施工現場，受制于預制構件的大體積與大重量無法實現人工搬運拼裝，常常需要使用專業吊裝機械。在構件吊裝提升的過程中，預制構件的實際受力與設計受力存在較大不同，在一些部位會產生較大的彎矩與內力，存在損壞預制構件的可能。因此設計施工吊裝方案是非常重要的一環。使用BIM平臺對施工吊裝的過程進行模擬，選擇最合理的吊點位置與數量，提高安裝的效率，保證施工的安全性，避免出現構件損壞或重復吊裝帶來的成本增加。

4.結語

裝配式建筑造價偏高是阻礙其廣泛應用的關鍵因素之一。隨著國家大力推動和施工技術的進步，建筑業需要實現朝著可持續發展的方向進行轉型。本文研究了裝配式建筑與現澆式建筑的建造模式區別，分析了裝配式建筑各個階段的成本影響因素，提出了基于BIM技術的裝配式建筑成本在各個階段的控制方法。