一體化建造模式下的裝配式建筑經濟效益分析

劉誠

摘要：隨著經濟社會的發展，裝配式建筑在我國建筑行業轉型的進程中得到了廣泛推廣，現代建筑行業也逐步形成了一體化建造模式。BIM技術和 EPC總承包模式是實現裝配式建筑一體化建造的關鍵路徑。EPC總承包模式在建筑工程管理中發揮著較大優勢，通過將BIM技術與裝配式建筑融合，可以實現對裝配式建筑全生命周期的精細化管控，提升項目經濟效益水平。文章旨在結合BIM技術和裝配式建筑特征，明確在一體化建造模式下的裝配式建筑經濟效益相關評價指標，從成本、質量、工期及社會環境影響等維度全面系統地分析裝配式建筑的經濟效益表現，以期為相關工程建設提供參考。

關鍵詞：一體化建造模式；裝配式建筑；BIM技術；經濟效益

一、引言

我國建筑行業已經進入高速發展期，但與此同時也面臨著一些挑戰。現代建筑行業倡導將綠色發展理念貫穿于建筑工程全生命周期中，裝配式建造模式因符合可持續發展要求，越來越廣泛地應用于各類建筑工程。一體化建造模式主要基于“三個一體化”的理論，通過信息集成技術，將生產力和生產關系有機結合，不僅滿足項目工程管理高效協同的要求，也使得項目管理與技術之間無縫銜接，成了裝配式建筑的主要建設方式。

二、一體化建造模式下的裝配式建筑構成要素

（一）裝配式建筑

裝配式建筑是我國建筑工程現代化發展進程中所形成的新型建造模式。這種建造模式在建筑工程施工中呈現綠色、節能、環保等特征，已逐步成為未來建筑行業發展的主要趨勢。裝配式建筑有著特殊的工藝流程，首先，需要根據工程項目實際情況，精準計算工程結構的各項指標并向工廠提供構件參數從而進行標準化的預制生產；其次，將工廠生產完成的預制構件運輸到施工現場，通過機械設備吊裝及可靠的連接方式進行集成化的組裝拼接。裝配式建造模式與傳統現澆混凝土建造模式相比，可以節約大量人力成本投入，減少污染物排放，有效提升資源利用率，并且避免施工現場過于混亂而出現施工安全問題。裝配式建筑可以實現綠色高效施工，為現代建筑行業健康發展提供了切實可行的技術指引。

（二）BIM技術

作為一種全新的信息化技術形式，建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）在建設工程領域逐漸普及并取得了一定的成績。通過BIM平臺創建信息共享中心，能有效記錄建筑工程全生命周期所涉及的各項信息，為建筑工程的決策、設計、施工、運維等方面提供可靠的參考資料。

BIM技術的特征，一是可視化。可視化是指“所見即所得”。以往建筑工程一般通過二維畫面進行設計，但是平面化的設計無法形成立體空間，難以全面展示建筑工程的全貌，可能會影響設計合理性，經常導致工程后期施工與前期設計存在著一定的偏差。BIM技術可以實現將二維的CAD圖轉化為三維的建筑信息模型，使建筑、結構、水電等專業的施工圖集成到了一個三維立體的建筑信息模型中。BIM技術可以動態展示建筑工程的施工全過程，便于發現建筑結構不合理的設計，從而在設計初期就加以修正，大量減少后期因設計錯誤引起的變更。

二是協調性。在建筑工程的全生命周期管理過程中，以往各單位、各部門之間難以形成良好的信息互通渠道，信息和資料的傳遞時常受到阻礙，效率很低，例如：設計部門和施工部門之間無法及時有效進行信息溝通，由于信息不對稱最終影響施工效果。而BIM技術打通了信息傳遞的瓶頸，為信息的傳遞搭建了互聯互通的橋梁，信息溝通的渠道更暢通，方法更高效。

三是模擬性。BIM作為建筑信息的載體，可以對建筑功能、施工工藝等方面進行模擬。在設計階段，BIM技術可以進行日照模擬、節能模擬等模擬實驗，以確定相關參數。在工程實施階段，可以利用BIM技術進行進度、成本、質量、安全和施工全過程的管理，并結合4D模擬技術和5D模擬技術，實現項目的目標控制。在運維階段，利用BIM技術可以進行各種緊急情況下的應急處置方式模擬，例如：火災情況下人員安全疏散模擬以及地震情況下人員逃生模擬等。

四是優化性。建筑工程全生命周期的設計、施工、運營等過程本身就是一個個不斷優化的過程。在前期設計階段，通過BIM技術不僅可以直觀地看到建筑物的外觀和材料，還可以作出成本、質量、工期的最優選擇分析，提高投資回報率。現代建筑物結構復雜多變，BIM技術不僅可以提供建筑物實際的幾何信息、物理信息，還可以呈現建筑物發生變化以后的信息，為復雜項目的優化提供基礎。

五是可出圖性。當對建筑物實行可視化展示、協調、模擬、優化等一系列處理后，BIM最終形成綜合施工圖。利用BIM技術不僅可以根據實際工程情況出具所需二維平面、立面和剖面施工圖，還可以輸出管線碰撞分析報告以及相關合理化建議。BIM技術有助于設計圖紙更合理和規范。

（三）EPC總承包模式

EPC總承包模式是實現一體化建造模式的重要路徑。不同于傳統建筑工程通過劃分監管模塊來管理，在EPC總承包模式下，項目的設計、采購、施工均由EPC總承包單位負責，促使各個模塊之間形成良好的銜接效果。通過EPC總承包單位統籌管理，設計、采購、施工等環節有序推進，可顯著縮短建設工期。

在EPC總承包模式下，總承包單位通常會把部分專業工程分包給其他承包單位，并通過合同明確相關權責。工程施工質量既由分包單位自控，又受總承包單位的監管。

采用EPC總承包模式，與建設單位直接簽訂合同的工程參建方少，合同結構相對簡單，可以大量減少建設單位的協調工作和合同管理工作。建設單位將部分建設風險轉移至總承包單位，促使總承包單位更加關注建筑工程質量、安全風險以及經濟效益，從而與建筑工程項目之間形成更緊密的關系。

三、一體化建造模式下的裝配式建筑主要特征

（一）BIM技術廣泛運用于裝配式建筑

基于一體化建造模式的裝配式建筑廣泛應用到BIM技術。在前期決策階段，BIM技術可以對項目方案進行模擬，為建設單位在項目技術和經濟的可行性研究方面提供幫助。

在方案設計階段，通過BIM可視化模型，明確各預制構件參數，進而實現標準化設計和集成化生產。利用BIM技術對建筑工程的管線進行檢查，可以充分了解管線與建筑結構碰撞情況以及管線需要交叉的位置，保障設計圖紙與實際施工之間處于協同狀態，避免后續施工因出現大量變更問題從而對建筑工程質量產生負面影響。

在施工階段，可以利用BIM技術進行施工方案比選，優化施工組織，也可以協助施工作業人員充分理解和執行方案。在項目實施過程中，通過BIM技術建立成本、質量、工期協同管理平臺，能更好地控制和保障項目的三大目標達成。

在運營維護階段，BIM技術可以隨時獲取和調用建筑物和設備的空間信息以及隱蔽管線的信息，三維動態地呈現出設備的運行狀態，預測可能要發生的故障，從而提前對設備進行監控和維護，避免造成不必要的損失。

（二）EPC總承包單位強化項目全生命周期管理

裝配式建筑采用EPC總承包模式時，建設單位只需要對項目總體目標統籌管理，而具體的設計、采購、裝配施工等環節均由EPC總承包單位完成，EPC總承包單位在項目的全生命周期肩負著重要管理職責。為了方便總承包單位對項目所涉及的各個施工環節加以協調管理，滿足項目信息共享需求，總承包單位將創建信息共享中心，為各單位、各部門提供及時有效的信息交互渠道，提高溝通效率。

信息共享中心的建立使得項目建設過程中的各項重要信息資料可以被有效傳遞和接收，各單位、各部門之間能夠達到良好的溝通效果，保障了工程建設各環節有序推進。在項目實施過程中，建設單位及時將施工進度向設計部門進行反饋，促使設計部門結合施工現場的實際情況以及建設工期總目標加以完善優化，形成最佳設計方案，并向建設單位提供全新的優化方案，從而達到對施工過程的關鍵環節進行實時動態糾偏和高效管理的效果。

（三）成本優化及自動化算量

EPC總承包模式為BIM技術的信息集成平臺提供有力保障，從而可以有效應用BIM技術的成本控制功能。在EPC總承包模式下，設計、采購、施工實現了一體化協同聯動，整個工程項目的管理目標是一致的，項目各階段可以深度交叉融合，能較好地實現建造資源的整合與優化，有利于項目全過程管理和成本控制。

在裝配式建筑中，利用BIM技術可以使項目的施工進度、成本實現可視化管理。通過BIM技術既可以詳細了解每一道施工工序的具體內容，也可以提取構件工程量，進行自動化算量。通過工程量的計算和分解，智能化地制定切實可行的施工方案及人員分配方案，實現對資源的精細化管理，保障建筑工程資源利用率最大化，并在滿足建筑工程質量標準的基礎上盡可能縮短工期。

此外，BIM技術通過結合與施工成本相關的建筑工程定額和工程量清單計價規則，對當前建筑市場的各類資源和材料價格數據進行自動采集對比，可實現工程造價的預算管理。通過校對設計方案的合理性并不斷優化調整，最終以最佳的設計方案進行工程造價的預算管理，精準把控成本支出，滿足裝配式建筑的最大經濟效益需求。同時，利用BIM技術能夠顯著減少設計變更，加快工程項目的過程結算及竣工結算的速度。

四、一體化建造模式下的裝配式建筑經濟效益分析

（一）經濟效益相關評價指標

在政治經濟學相關理論中，經濟效益的核心要義是指建立在社會生產方式的基礎之上，通過對其實際實施后的成效進行全方位的評價而作出總結。近些年來，我國專家學者在裝配式建筑工程技術和管理領域已經有了一定的研究成果，但是在對裝配式建筑的經濟效益分析方面所形成的研究成果相對較少，且對裝配式建筑賦予的經濟效益評價指標也較為單一。

通過對我國現代建筑行業中常見的裝配式建筑結構體系進行統計，主要包含了三種不同的類型：一是基于裝配式的鋼結構建筑；二是基于裝配式的混凝土結構建筑，也叫作PC結構建筑；三是基于裝配式的木結構建筑。現代建筑行業較多應用到裝配式鋼結構及裝配式混凝土結構。

本文基于一體化建造模式，通過對裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑全面系統的對比分析，從成本、質量、工期及社會環境影響等多維度開展經濟效益評價，從而更好地認識到裝配式建筑實際的經濟效益表現。

（二）經濟效益綜合分析

1. 成本分析

裝配式建筑在施工中所應用的施工技術、施工工藝及建造方式等方面與傳統現澆混凝土建筑相比，均存在較大差異。

首先，對裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑的建造成本對比分析，主要包含決策成本、設計成本和建筑安裝裝飾成本三個評價指標。就決策成本而言，若裝配式建筑和傳統現澆混凝土建筑最終所呈現的建設效果以及所帶來的社會影響相一致，則可以認為二者在決策成本中的差異將處于持平狀態。就設計成本而言，裝配式建筑需要相應多支出一定成本，例如：專項設計費以及咨詢相關費用，為10～20元/m2。在涉及建筑安裝裝飾成本方面，裝配式建筑普遍具有相對較高的構件生產、運輸、安裝等成本，相較于傳統現澆混凝土建筑高出300～500元/m2。大量工程實踐經驗表明，采用裝配式的建造模式會大大降低混凝土在施工現場的澆筑量，腳手架和模板支撐的使用頻率也大幅度降低。裝配式建筑在工廠批量預制的標準化構件外形觀感平整度好，結構尺寸也相對精確，整體的誤差在可控范圍內。墻柱面安裝后也無須再進行二次抹灰作業，可以降低部分建造成本。

其次，對裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑的使用成本對比分析，主要包括物業管理成本、能源消耗成本、維護成本三個評價指標。就物業管理成本而言，裝配式建筑和傳統現澆混凝土建筑的物業管理成本差距不大。在能耗成本方面，裝配式建筑則具有較顯著的優勢表現。裝配式建造模式屬于典型的資源節約型和環境友好型建造模式，在實施過程中，能源消耗量相對較低，可以做到節水、節材，同時減少了建筑垃圾的產生。裝配式建筑通常情況下，建筑結構實行與節能、裝修一體化設計，在運營階段可以顯著減少采暖、制冷、照明等費用，不僅有效降低運維成本，還真正做到了節能環保以及低污染物排放。

最后，對裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑的處置成本對比分析，主要包括拆除成本、回收價值兩個評價指標。裝配式建筑由于實行一體化建造模式，并且大量使用預制構件，因此在實際工程中，拆除工作較為簡便，拆除成本也相對較低。拆除完成的裝配式建筑構件具有良好的循環利用價值。相關研究表明，裝配式建筑最終的回收價值占總建筑安裝價值的8%～10%，從而能夠更好地達到降低處置成本獲得良好經濟效益的作用。

基于現階段裝配式建筑所應用到的施工工藝以及BIM技術尚未完全成熟，并且我國一體化建造模式仍處于發展初期，這導致了裝配式建筑目前還沒有實現大規模化生產，構件的預制率還處于較低水平，且建造成本相對較高。但是裝配式建筑在使用成本和處置成本等方面卻展現出較大的優勢和潛力。隨著裝配式技術和BIM技術不斷創新發展，一體化建造模式將會成為裝配式建筑發展的主要方式，建造成本偏高的問題也將得到改善。從建筑工程的全生命周期成本來看，裝配式建筑相較于傳統現澆混凝土建筑更節約。

2. 質量分析

傳統現澆混凝土建筑的大量工序需在施工現場完成，而裝配式建筑的結構部件通常由工廠統一生產，然后運輸至施工現場，再使用機械設備進行裝配施工。預制構件的生產工廠采用高科技設施設備及精細化程度很高的流水線嚴格控制構件的質量性能和外觀造型，還可以生產具有防水、防火、保溫隔熱等功能特性要求的構件。現場裝配施工多采用機械化手段，能避免因人工作業產生的偏差，進一步保障工程施工質量。

裝配式建筑的質量控制要點主要針對預制件所出現的偏差及預制構件在施工現場連接點質量的控制。在一體化建造模式下，裝配式建筑重視工程質量的全面管控。通過實行一系列技術標準規范和精細化的管理手段，裝配式建筑能較好地避免出現傳統現澆混凝土建筑常見的墻體開裂、混凝土空鼓或滲漏等質量通病，進而減少后期因修補質量問題所發生的費用支出，有效節約運維成本，達到更好的經濟效益表現。

3. 工期分析

裝配式建筑是集設計、生產、施工于一體的建造模式，通過BIM技術的支撐以及EPC總承包單位的協同管理，能較好地控制項目的建設工期。大量的工程實踐經驗表明，主體施工階段若采用傳統的現澆混凝土建造模式，則每一層所消耗的工期為4～5天，而裝配式建造模式下每一層的建設時間為3～4天。外裝施工階段，裝配式建筑相較于傳統現澆混凝土建筑可提前建設工期120～150天。進入到室內裝飾施工環節（非精裝修），傳統的現澆混凝土結構需要經歷砌體、抹灰等相應環節，所消耗的時間一般來說比較長。而裝配式建筑由于全面實行裝配化技術措施，安裝后墻柱面無須再進行二次抹灰作業，內墻施工時間相對較短，同時可提前進入穿插施工，從而有效縮短了建設工期。

裝配式建筑使用預制構件進行裝配化施工，大量減少現場濕作業量，從而能夠大幅提升建筑工程的施工效率，有效縮短工期。工期縮短意味著每天的人工、水電、機械設備等費用支出消耗更小，從而能夠獲得更高經濟效益。

4. 社會環境影響分析

我國建筑行業的發展始終與國民經濟的長遠發展相適應。從綠色發展的戰略角度來看，通過不斷推進裝配式建筑的可持續健康發展，從而促進建筑行業實現綠色節能環保轉型尤為重要。

傳統現澆混凝土建造模式的工業化程度低，在施工中多采用人工進行施工作業，且施工作業人員的勞動強度大，勞動效率低，同時受到多種因素的限制和影響引發了不少的安全事故。裝配式建筑采用更為精細化的生產方式，在施工過程中使用預制構件，省去了諸多繁瑣施工環節，有效降低施工作業人員的勞動強度，減少人工成本投入。通過大量使用機械化的吊裝和裝配的方法，既可以保障施工作業安全，降低事故發生概率，又可以促使施工效率得以提升，在一定程度上提升了建筑工程的適用性。裝配式建筑是傳統現澆混凝土建筑的技術革新，始終堅持倡導建筑從業者從“體力型”勞動者向“技術型”產業工人轉型。裝配式建造模式提高了建筑工人的整體素質，帶動了勞動生產效率的大幅提升，同時也帶動了裝配式構件工廠、設施設備及物流運輸服務等上下游產業的協同發展，產生了良好的社會效益。裝配式建筑對我國社會發展進步帶來較多積極影響。

在環境效益影響方面，傳統現澆混凝土建筑屬于粗放式的管理模式，易造成各種建筑施工材料和資源的浪費，并且在施工中可能會產生大量的建筑垃圾，造成環境污染，整個生產過程的能耗過大，且建筑物的殘值回收率相對較低。一體化建造模式下的裝配式建筑，始終堅持貫徹節能減排的綠色發展理念，整個生產過程所產生的能耗相較于傳統現澆混凝土建筑，其綜合能耗能夠降低約60%。新型裝配式建筑在實際施工過程中所需要消耗的水能、電能以及其他資源相對較少，并可以有效減少建筑垃圾、廢料及揚塵的產生。建筑物拆除之后的構件材料能夠重復利用，具有較高的經濟效益表現。

五、總結與展望

本文通過對比分析裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑的不同經濟效益表現，系統地闡明了裝配式建筑在一體化建造模式下具有節約成本、縮短建設工期、保證工程質量以及帶來良好的社會和環境效益等諸多經濟效益優勢。大力推廣一體化建造模式下的裝配式建筑，堅決貫徹綠色建筑理念，推行綠色化、工業化、信息化、集約化、產業化建造方式，符合現代建筑行業全面布局、長遠發展的根本利益。隨著我國科學技術的進步和國民經濟水平的不斷提升，通過政策驅動、產業培育、技術創新、人才培養等方式促進裝配式建筑向更高質量發展，為實現現代建筑行業轉型升級提供有力保障。

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（作者單位：中國武夷實業股份有限公司）