基于BIM 的裝配式建筑全壽命周期成本控制研究

程 旭

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

針對傳統施工所帶來的高耗能、環境污染等問題，裝配式建筑具有綠色、低碳、環保節能、施工速度快、質量好、安全性強的優勢。但由于我國裝配式規模較小，其構件的生產廠商數量較少，且分布區域較為集中，在不同地區采用裝配式施工方式會增加預制構件的運輸成本。而縮短裝配式建筑與施工地區距離，又會因為新建工廠額外增加費用，增加整體成本。在設計和施工階段，裝配式建筑與傳統建筑不同，對設計、施工人員具有全新的要求和標準，裝配構件設計是否合理、能否保證構件的無縫銜接性、施工人員能否改變傳統施工模式對預制構件進行裝配，都會在無形之中影響成本的控制。因此，分析裝配式建筑成本，并以BIM 技術作為重要技術支撐，對裝配式建筑全壽命周期進行可控性研究具有重要意義。

1 裝配式建筑與傳統建筑對比的優勢

1.1 裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑的區別

裝配式建筑因其結構形式不同，可分為裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構和裝配式木結構。他們的特點都是由設計單位設計，將各部品部件在工廠進行生產，然后再將質量驗收合格的各構件運輸到施工現場，最后在現場用安裝機械吊裝就位。通過不同構件的特點，采用可靠的連接方式連接成為整體，實現建筑物的功能需求。無論哪種結構形式的裝配式建筑，對比傳統施工方式都將在建造過程中減少現場勞動力，縮短工期，并且減少施工現場噪聲和垃圾，減少大量現場濕作業，減小能源消耗，提高施工質量，節能環保。傳統建筑向裝配式建筑發展，是由粗放型向集約型施工方式轉變的必經之路，也更加符合我國可持續發展的理念。但是，裝配式建筑對比與傳統建筑有優勢的同時，也還存在著一些需要切實解決的問題。比如在各階段造價成本的控制問題、構件標準化生產問題、構件運輸問題、現場安裝精度問題以及后期運營維護及拆除回收問題，這些都需要在全壽命周期過程中進行切實考慮。因此，裝配式建筑在設計、生產、運輸、安裝等方面都有較高的技術要求，投入的成本相對于傳統建筑也會較高。

1.2 裝配式建筑的特點

裝配式建筑的特點：一是構件的規范化設計、生產，預制構件需要在工廠進行模塊化生產，就需要設計人員遵循標準進行規范化的設計。標準化的設計不僅可以使預制工廠模板的使用率提高，進行批量生產，避免模板的頻繁更換，提高生產效率，還可以大量減少模板制作，有效降低構件在生產階段的成本。二是高效的裝配化施工，在施工階段裝配式建筑可以解決傳統現澆混凝土建筑支模、鋼筋綁扎、澆筑混凝土、養護、拆模等施工工序，節約大量的時間成本和人力。三是裝配式裝修一體化，裝配式裝修可以減少現場大量的濕作業，不僅安全而且節能環保。墻面裝修可以直接使用裝配式墻板在主體結構上進行固定，簡化批膩子、刷漆的工序；架空地面模塊系統可以有效實現管線分離，避免日后維修維護難的問題。四是可以全面實現信息化管理，裝配式建筑在建造始初到竣工驗收全階段可以實現設計、生產、運輸、安裝的信息化組織管理，可以實現質量、工期、成本的有效控制，可以實現不同部門同一階段、同一部門不同階段之間的信息共享和傳遞，科學、合理、有效地實現全壽命周期的信息化管理。

2 裝配式建筑的全壽命周期成本控制

2.1 裝配式建筑全壽命周期成本

裝配式建筑全壽命周期的階段不同于傳統建筑，從項目的可行性建議開始到拆除回收，中間經歷了五個成本控制階段。第一個階段是規劃設計階段，規劃設計階段也是整個項目成本控制的重中之重。此階段我們需要重點關注的就是設計成本，在此階段項目設計的意義會直接影響后序階段的成本控制，所以我們不能忽略設計階段的成本控制意義。第二個階段是構件的生產運輸階段，主要發生的是裝配式主體構件的建造成本，包括構件的生產成本和運輸成本兩大部分。第三個階段是施工階段，包括預制構件吊裝費用和部分節點現澆費用，是裝配式主體建筑的安裝成本。第二、三階段也是裝配式建筑與傳統建筑全壽命周期階段和成本控制區別最大的地方，建造成本和安裝成本也占據了整個項目造價的絕大部分。第四階段是運營維護階段，是在運營和使用過程中對其建筑物進行日常管理和維護，產生的主要是運行成本和維護、維修的成本費用。最后一個階段是拆除回收階段，裝配式建筑的拆除成本與傳統建筑差異明顯，拆除回收利用率也大大增加[1]。通過項目的五大階段我們能夠看出全壽命周期過程時間跨度之長，各階段之間也有著千絲萬縷的聯系，成本控制也是一環扣一環，相互影響、相互制約。

2.2 裝配式建筑全壽命周期成本的控制要點

裝配式建筑在全壽命周期的各個階段主體多，有不同的參與方，全壽命周期成本的控制需要多方的參與，每個階段都有其獨立性又有其聯系性，這就意味著總項目成本不僅僅是各階段成本的一個簡單累計疊加，而是需要從整個項目的全壽命周期角度去進行綜合控制和管理。從全壽命周期來看，裝配式建筑成本控制的要點有以下幾個方面：一是資源管控，在規劃設計初期就要對生產成本、運輸成本進行資源管控和監督，施工圖設計人員要對后續構件生產、運輸等過程做到心中有數，盡可能地避免不必要的資源浪費而帶來的成本增加。二是風險控制，在全壽命周期要不斷對工程質量、進度、成本進行風險評估，以合同、成本計劃和變更等資料為依據進行實際成本和計劃成本對比，出現問題及時糾偏，保證項目成本控制在合理范圍內。三是協同，全壽命周期不同階段建立信息共享互通，保證在設計階段構件可視化，提高生產階段的構件生產效率，利于運輸安裝階段的快速運輸，精準吊裝，便于運營回收階段的正常運營維護和回收利用[2]。

3 BIM 技術在裝配式建筑全壽命周期成本控制中的應用

3.1 BIM 技術在裝配式建筑成本控制中的應用優勢

BIM 技術作為一種在建筑設計、施工、造價等多領域綜合處理建筑數據的工具，具有模擬、可視、優化、仿真等多個優勢，可以對裝配式建筑全壽命周期進行數據分析、可視化管理，可以實現全階段信息共享和傳輸。通過可視化管理，可以使建筑物由二維轉化為三維，由靜態轉化為動態，形象立體的展示裝配式建筑從設計到使用的全階段過程，使得參建各方的探討、決策更加有效、精準。通過BIM 技術的應用可以改變參建各方相對獨立的狀態，使得設計過程中能夠及早預見生產、運輸、安裝、施工中可能出現的節點安裝、碰撞檢查等問題。通過BIM 技術解決所提供的多方協同，可以改變原有信息不能互通，生產效率降低，安裝速度減慢，工期增加的現象。BIM 技術對數據有強大的處理能力，可以高效地對構件信息進行處理，有存儲信息和建模互通的操作功能，支持信息再利用，信息共享，可以在成本控制方面進行預測和分析，大大提高工作效率和質量，提高工程造價精度[3]。BIM 技術解決了給排水安裝管線與建筑結構容易出現的碰撞問題，大大減少了施工變更次數。BIM5D 技術又在實現工程進度管理的基礎上實現了成本的動態控制，更加準確地對整個項目進行了全方位分析和優化，從而控制了投資成本。

3.2 BIM 技術在裝配式建筑設計階段成本控制中的應用

裝配式建筑在設計階段具有設計專業多，專業與專業之間存在交叉等特點，并且在原有建筑設計的基礎上增加了對構件進行深化設計。所以建筑設計成本費用要較現澆混凝土建筑設計費用有所增加。雖然整個規劃設計成本在總建筑成本上占比不大，但是規劃設計階段對后期全壽命周期總成本的控制和影響是非常大的，所以我們要非常重視規劃設計階段對后期建設的成本控制和管理。生產構件的標準化率低直接造成裝配式建筑成本增加，因此構件的標準化設計將對裝配式建筑成本的降低起到至關重要的推動作用。應用BIM 技術能夠通過模型的建立將建筑結構、裝飾裝修和水電安裝專業的設計進行匯集，建設標準化的構件模型庫，提高生產的標準化和通用性，提高重復利用率，盡可能多地滿足更多裝配式建筑的生產要求，降低構件成本。除此之外，設計階段利用BIM 技術的模型數據還能為生產構件廠進行對接和更新，為構件生產提供了更加便利的數據平臺，減少了在構件生產中的錯誤，控制了生產階段的成本。在設計階段，設計人員應盡可能詳盡地完善各節點、預埋件和連接件的設計，對各專業進行碰撞檢查，減少施工階段變更次數，節約時間和經濟成本。

3.3 BIM 技術在裝配式建筑生產、運輸階段成本控制中的應用

預制構件生產是裝配式建筑非常重要的一個環節，直接影響安裝環節和整個建筑的使用。由于構件種類繁多，模具的使用量就非常的龐大，并且不同建筑構件設計各不相同，這就導致開模次數增加，成本增加。通過BIM 技術的應用，可以在優化模具使用率上起到至關重要的作用，提高模具的互通性和重復使用性，延長模具的使用周期，就可節約生產階段的建造成本。并且通過BIM 技術的應用，原材料需用計劃一目了然，供應商與構件廠之間實現了數據互通，構件的生產精度也達到了更高的水平，保證了構件的生產順利進行。除此之外，BIM 技術在構件生產環節可以結合RFID 技術管理構件生產和構件存儲，并且可以對運輸和吊裝過程進行管理，從而實現成本的管控[4]。預制構件擔負著裝配式建筑的建造使命，而構件運輸環節將承接著構件生產和施工安裝階段的重要紐帶。由于預制構件量重體大，如何保證有效裝載、合理裝載，BIM 技術為該階段的裝載方案和運輸方案提供了大量的數據支撐，有效降低了因運輸而導致的構件損耗，并且有效地縮短了運輸次數，降低了成本。

3.4 BIM 技術在裝配式建筑施工階段成本控制中的應用

裝配式建筑的施工包括預制構件的安裝和部分節點的現澆，構件堆放位置、構件吊裝距離，吊裝順序和吊裝點的確定都將直接影響本階段的成本控制和施工進度。BIM 技術可以通過虛擬建模，在施工前對物料堆放進行模擬，優化施工場地布置、塔吊布置和裝配式構件堆放的合理性，實現資源的合理配置，從而減少二次搬運，避免了因重復吊裝和二次吊裝帶來的成本增加，提升了構件吊裝效率和安裝效率。BIM5D技術還可以對整個項目的進度和資金進行動態管控，實時監測施工進度，大大優化施工流程，能夠及時發現在施工過程中可能存在的問題和風險，及時調整各項進度安排和成本計劃，提前謀劃解決方案。BIM 技術可以在施工階段更加便捷地處理設計與實際施工之間不統一的問題，利于將變更及時關聯于模型，使造價人員通過完整的工程量數據分析建筑成本，使決策者更加清晰地掌握相關數據，及時調整資金籌措和投入計劃。預制構件的安裝技術、安裝效率和施工吊裝方案直接影響建筑施工階段成本的控制，BIM 技術的可模擬性能夠對施工方案進行優化，同時BIM 技術的三維可視化可以實現與現場施工人員之間的交底，確保施工過程人員現場的精準安裝，從而提高施工效率，減少施工過程中的成本[5]。

3.5 BIM 技術在裝配式建筑運營維護階段成本控制中的應用

運營維護階段是全壽命周期中一個相對時間比較長的階段，此階段最易發生的是維修工作，最易造成的是不必要的成本浪費。利用 BIM 技術，通過信息技術平臺使工作人員高效地進行管理和維護，減少不必要的成本浪費，實現智能化管理，將會達到減少浪費的目的。

3.6 BIM 技術在裝配式建筑拆除回收階段成本控制中的應用

裝配式建筑拆除回收階段將比現澆混凝土建筑有更大的回收利用空間，科學合理的拆除，不但可以降低拆除風險，提高拆除效率，還可以為資源的二次利用帶來更大的增值空間。BIM 技術的應用可以實現拆除模擬，減少拆除過程可能出現的不利因素而造成的成本增加，實現資源的最大化利用空間，實現拆除階段的成本控制和回收階段的利益最大化。

4 結語

作為建筑行業發展的必經之路，裝配式建筑全壽命周期成本管控的成效將直接影響裝配式建筑的發展，BIM 技術與裝配式建筑的完美結合，使建筑信息在全壽命周期階段實現信息共享，使參建各方實現協同工作，高效地提高了建筑質量和縮短了施工工期，減少了風險的發生，有效地降低了建筑成本，實現了成本管控。