BIM技術(shù)在工程管理概預(yù)算實踐性環(huán)節(jié)中的應(yīng)用分析

王紅艷 （中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司西北分公司，甘肅 蘭州 730000）

基于計算機輔助技術(shù)的BIM（建筑信息模型）是一種多維模型信息整合技術(shù)，其可以為工程設(shè)計、施工、運營、維護等各個環(huán)節(jié)提供科學(xué)的協(xié)作平臺。在建筑項目中以管理為中心，而使用BIM 技術(shù)對于解決項目過程中的管理問題有著十分重要的意義。BIM 技術(shù)其運算能力較強，能夠?qū)椖繑?shù)量進行快速分析，并將BIM 的歷史數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，對項目成本指標(biāo)進行分析，對工程進行概預(yù)算，使設(shè)計估算的精確性得以極大提高。

1 工程概況分析

1.1 項目概況

某工程項目坐落在某一線城市，整體為一棟4層寫字樓，該工程以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑地基，其中包含如電氣、人防、采暖等多種專業(yè)工程。綠色建筑設(shè)計等級是國家一星綠色建筑，工程類型為普通公共建筑。項目總投資控制指標(biāo)3999.75萬元，施工工期控制指標(biāo)為300d，施工質(zhì)量指標(biāo)達到國家和地方相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計、施工驗收標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 項目特點與實施難點

高品質(zhì)是改工程的核心內(nèi)容，其對工程設(shè)計、施工、運維管理等方面均提出較高要求。且由于各項專業(yè)工程功能復(fù)雜，地下部分限制了頂棚高度，使管道的安裝空間變得更加狹窄。同時機電一體化布設(shè)困難，對各項工作管理和協(xié)調(diào)相對較為困難，最終在各方人員多次交流與會議中達成一致目標(biāo)。以投資管理為核心的控制方式，重點是投資控制、合同管理、事前控制、信息化。在BIM 技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了整個項目的精細(xì)化管理。為提高工程投資控制水平，需要利用BIM技術(shù)，對工程進行早期設(shè)計，對管道進行全面的設(shè)計和布置，防止后期出現(xiàn)工程變更或者返工現(xiàn)象，減少額外的材料成本支出。

使用BIM協(xié)作系統(tǒng)平臺可進行可視性交流與組織經(jīng)營、投資效益的提高。通過BIM協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)了工程信息的實時對等，同時通過在線模型瀏覽，確保雙方能夠?qū)δＰ瓦M行可視化交流，并隨時討論有關(guān)節(jié)點的問題，避免網(wǎng)絡(luò)溝通方式和信息的疏漏，有效的合作交流方式確保了項目的準(zhǔn)確傳達[1]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM+成本的施工全過程咨詢模式，在前期統(tǒng)籌各項施工問題，將工作造價作為核心，根據(jù)設(shè)計方案的對比、選擇和優(yōu)化，實現(xiàn)整個工程的科學(xué)施工與造價管理。

1.3 BIM技術(shù)在整體工程中造價管理的實際應(yīng)用

在整個工程造價管理期間，需要考慮到工程實施的社會、政治與文化效果，以及該工程項目所處的法律環(huán)境等，要求造價工作人員在策劃投資估算方案設(shè)計期間實施工程概算以及施工期間的動態(tài)計算等。因此在整個工程管理期間要求使用BIM技術(shù)來實現(xiàn)各個階段的造價管理，減少成本投入和施工損失，具體流程見表1。

表1 BIM技術(shù)在工程建設(shè)各個階段的應(yīng)用

但是由于工程管理概預(yù)算一般都集中在工程設(shè)計階段，因此本文主要以設(shè)計階段的BIM 技術(shù)模型建立為主，為工程概預(yù)算編制提供一定的路徑與方法，并實現(xiàn)工程造價的科學(xué)管理。

1.4 工程設(shè)計計算造價管理分析

設(shè)計環(huán)節(jié)工程造價管理是整個工程成本核算和管理的重要環(huán)節(jié)，在施工工期、建安費用、竣工后是否能夠獲得良好的投資效益等方面，設(shè)計環(huán)節(jié)常常會對施工進度、建安費用產(chǎn)生很大的影響。優(yōu)化設(shè)計方案、提高設(shè)計質(zhì)量，對工程成本的整體控制起著重要作用[2]。由于建筑單體多、技術(shù)復(fù)雜，在工程建設(shè)中，往往會因為各設(shè)計部門、各設(shè)計單位、各業(yè)主之間的配合不到位，導(dǎo)致工程項目中的大量設(shè)計變更，這將極大地影響施工單位對項目的成本控制。

建立模型，對施工圖紙的錯誤、漏、凈高度進行檢驗。在此階段，其他輔助工程的優(yōu)化是項目成本管理的重點。這一階段的工作重點在于確定設(shè)計單位的概算是否完整、合理、準(zhǔn)確。為客戶提供價格信息，如材料、設(shè)備、選擇及提供三種以上相同等級的產(chǎn)品供業(yè)主挑選。

將BIM 技術(shù)融入工程設(shè)計階段，可提前以模型形式模擬工程實施效果，減少后續(xù)工程返工與變更所增加的額外成本，將建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、機電模型與BIM模型結(jié)合成一個三維可視化模型。利用BIM 3D 的可視化功能，對不同專業(yè)的設(shè)計圖紙進行篩選。這種方法可以有效減少在施工中出現(xiàn)的設(shè)計變更和現(xiàn)場簽證，并在工程中有效減少了重復(fù)勞動，節(jié)省了費用。

2 BIM技術(shù)在工程管理概預(yù)算中的應(yīng)用

2.1 各專業(yè)施工圖紙的錯碰漏問題檢查

從各施工圖紙設(shè)計中找尋錯誤，使用BIM 技術(shù)建立前期工程設(shè)計模型，從合理性、經(jīng)濟合理性等多個角度論證該項目的設(shè)計，同時使用BIM 技術(shù)軟件監(jiān)測機電管道部位，了解前期管道在結(jié)構(gòu)中的碰撞情況，綜合排比后優(yōu)化設(shè)計方案，在前期的碰撞測試和優(yōu)化調(diào)整中，這個項目涉及700 個不同的專業(yè)問題，通過對這些問題的分析，可以避免340 萬元的成本增長[3]，如圖1所示。

圖1 碰撞測試與檢查

2.2 優(yōu)化凈高

將該體系用于整體的整體布局和管道布局，在不提高工程造價的前提下，優(yōu)化了管道布局，提高了建筑本身的舒適性和使用效果。通過BIM 的可視性分析，對建筑內(nèi)部凈空的設(shè)計進行了核對，經(jīng)核查，確定凈空間不足區(qū)域存在2處，隨后，以此為基礎(chǔ)，制作室內(nèi)凈空計算表格，以BIM技術(shù)3D可視化功能優(yōu)化設(shè)計計劃。

2.3 輔助其他專業(yè)優(yōu)化問題

按原方案，剪應(yīng)力墻板厚度為310mm。根據(jù)有關(guān)規(guī)定進行三級地震作用下剪力墻再計算，得出下部加固段的剪力墻體厚度可為250mm，本次設(shè)計共6個單元底部兩層整體用量，節(jié)省了20%的混凝土重量，共計642m3。

在底部的加強區(qū)域內(nèi)，剪力墻的厚度轉(zhuǎn)變?yōu)?50mm，結(jié)合我國相關(guān)工程規(guī)范中對于配筋率的實際要求，約束構(gòu)件配筋量一般在0.31m2內(nèi)豎向11.4m的重量為276kg，約束構(gòu)件配筋量在0.25m2內(nèi)的豎向11.4m重量為220kg，由此可判斷該建筑剪力墻厚度減小，但是長度不變，可在單位面積內(nèi)節(jié)約約束構(gòu)件主筋大約為56kg/11.4m[4]。

而該工程普通墻體的配筋量在0.31m2內(nèi)豎向11.4m 的重量為69kg，在0.25m2內(nèi)的豎向11.4m 重量為55kg，由此在剪力墻厚度變小、長度不變的背景下，單位面積的普通墻體主筋大約節(jié)約14kg/11.4m。

在47m2的剪力墻單元區(qū)域中，約束構(gòu)件比例為65%，常規(guī)墻體為35%，即單元內(nèi)部的約束構(gòu)件平面面積約為47×0.65=30m2，而常規(guī)墻體平面面積為17m2，單位節(jié)省鋼筋重量約為5.7t。

2.4 工程項目設(shè)計階段整體造價控制

本次工程基于實際情況分析，將設(shè)計工作分為初步、方案與施工圖設(shè)計三個階段。在初步設(shè)計過程中，由于缺乏詳細(xì)的施工圖紙，因此不能精確地估算工程量，此時的工程成本仍采用建筑面積和建筑指數(shù)。由于該方法與投資估算的結(jié)果相似，因此不需要重復(fù)進行[5]。在方案設(shè)計中，重點是對技術(shù)難點進行深度處理。在施工圖設(shè)計階段，按照已有的圖紙計算出工程量，按照目前的工程量清單和定額中的人工、材料、機械消耗的標(biāo)準(zhǔn)和成本標(biāo)準(zhǔn)，計算出每一分部分項的工程量，然后計算出相應(yīng)的工程量，最后匯總計算出項目的成本，而施工圖的造價則要比初始的設(shè)計概算精確得多，如圖2所示。

圖2 BIM建模軟件查看模型的各個視圖

在設(shè)計階段還可使用BIM軟件實施一些專業(yè)直接的沖突檢查，如對排水管道實施碰撞檢查，可看出管道是否與框架梁發(fā)生碰撞。在每一個視圖過程中，可以看出是否有與實際工程不相符的情況。在設(shè)計期間盡量修改圖紙錯誤的地方，防止后期施工返工等現(xiàn)象導(dǎo)致成本增加。

3 BIM技術(shù)在工程管理概預(yù)算中應(yīng)用的擴展

設(shè)計圖制作完畢后，統(tǒng)計、計算工程項目數(shù)量，并將其轉(zhuǎn)交到工程經(jīng)濟類專業(yè)，但是目前各設(shè)計單位之間還存在著一些分歧。根據(jù)設(shè)計圖紙進行統(tǒng)計、計算和套取定額的經(jīng)驗，目前尚不能改變。因此工程經(jīng)濟專業(yè)對項目成本的控制還不能完全發(fā)揮出來[6]。但在內(nèi)蒙古鐵路設(shè)計院等工程單位實施BIM技術(shù)已有半年之久（雖然通過建立信息模型，增加了工程經(jīng)濟專業(yè)人才的配備），可大幅度減少設(shè)計人員的統(tǒng)計和計算工作量，提高總體設(shè)計水平，降低設(shè)計費用。

目前還有大部分工程設(shè)計院尚未實現(xiàn)將平面設(shè)計與BIM軟件相結(jié)合、搭建BIM協(xié)同平臺的設(shè)計方案，或者通過BIM 技術(shù)進行設(shè)計方案的審核和計算，并將已完工的設(shè)計方案和計算的項目數(shù)提交給BIM小組進行審核和查找，然后回到設(shè)計部門修改圖紙，并沒有將BIM和設(shè)計結(jié)合在一起。未來若能通過軟件集成，使設(shè)計專業(yè)與BIM相融合，可使設(shè)計方案優(yōu)化，提高設(shè)計質(zhì)量。若將BIM 的信息模型向設(shè)計方向推進，則可以使BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、最優(yōu)性等特點。

4 結(jié)語

綜上所述，為全面推進BIM 技術(shù)在工程管理概預(yù)算中的應(yīng)用，各相關(guān)部門、科研、設(shè)計、施工等都要加強技術(shù)投資，以求BIM 資料的傳遞與分類互通，并將BIM相關(guān)軟件與BIM技術(shù)有機整合在一起，產(chǎn)生技術(shù)合力，發(fā)揮出最大的技術(shù)效應(yīng)，在增進工程實施進度的同時減少無謂的成本支出。同時根據(jù)BIM 3D 建模可明確各個工序中存在的主要問題，提前解決，減少后期返工或者變更的可能性，保障工程順利開展，在提升工程建設(shè)質(zhì)量的同時增加企業(yè)經(jīng)濟收益。