針對傳統(tǒng)施工工藝高能耗、高環(huán)境負擔等問題，施工綠色度已成為一個重要的評價指標［１］。裝配式建筑相比于傳統(tǒng)建筑具有施工效率高、施工質(zhì)量好和安全性高等諸多優(yōu)勢，是建筑業(yè)的新興建筑模式。但由于現(xiàn) 階段裝配式建筑成本較高，阻礙其廣泛地推廣運用。因此，該項目對裝配式施工模塊化單元可控性進行研究，并以ＢＩＭ 技術(shù)作為算量工具嵌入其中具有重要意義［２－４］。ＢＩＭ 技術(shù)是一種具有綜合能力的處理建筑數(shù)據(jù)的工具，廣泛應(yīng)用在建筑設(shè)計、施工等領(lǐng)域，并在建筑性能設(shè)計、模擬、優(yōu)化以及建筑成本管理等方面具有明顯優(yōu)勢［５］。利用ＢＩＭ 數(shù)字信息模擬技術(shù)的信息完整性、相關(guān)性，絕對性、和洽性、可見性、仿真性、改進性和可成像性８個特征，完成對裝配式建筑施工過程的全元動態(tài)監(jiān)控，優(yōu)化裝配式建筑的施工工藝，以提高效 益成本比。

１ 裝配式建筑成本控制的現(xiàn)狀

目前，傳統(tǒng)小區(qū)住房具有建筑規(guī)模大、質(zhì)量要求高、規(guī)?；忍攸c，適合運用裝配式技術(shù)進行施工。但與 傳統(tǒng)建筑形式相比我國的裝配式建筑尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，還處于發(fā)展的初始階段，其經(jīng)濟成本高于傳統(tǒng)建筑的經(jīng)濟成本，而其預(yù)制安裝構(gòu)件的高價格是導(dǎo)致成本過高的主要原因［６］。因此，降低構(gòu)件成本是促進裝配式建筑發(fā)展的途徑之一。

由于目前我國裝配式規(guī)模較小，其構(gòu)件的生產(chǎn)廠商數(shù)量較少，且分布區(qū)域較為集中，在不同地區(qū)采用裝 配式施工方式會增加預(yù)制構(gòu)件的運輸成本。而縮短裝配式建筑與施工地區(qū)距離，在施工地區(qū)建設(shè)工廠又會 額外增加建廠費用，增加整體成本。其次，裝配式建筑對設(shè)計、施工人員具有全新的要求和標準，設(shè)計人員要 對裝配構(gòu)件進行合理、便捷的拆解設(shè)計，并保證構(gòu)建的無縫銜接性；而對施工人員來說，其適應(yīng)了傳統(tǒng)施工方 式，若轉(zhuǎn)變原施工模式，對預(yù)制構(gòu)件進行裝配，并沒有足夠的熟練度，會在無形之中增加工程的時間成本。

分析裝配式建筑成本構(gòu)成可知，裝配式建筑成本還有很大下降空間，隨著信息技術(shù)的進步和發(fā)展，裝配式建筑成本控制與信息手段的結(jié)合將是一個重要的發(fā)展方向［７，８］。將 ＢＩＭ 技術(shù)應(yīng)用于成本控制階段，可以

收稿日期：２０１９－０３－０１  修回日期：２０１９－０５－０４

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（５１２７８１６４）；華北理工大學(xué)大創(chuàng)項目（Ｘ２０１８２０７）。

將裝配式建筑建設(shè)的全過程創(chuàng)建為虛擬的信息化模型，工程相關(guān)數(shù)據(jù)可以更快速準確地被利用，還可及時掌 握裝配式建筑成本控制環(huán)節(jié)存在的問題并有效解決。裝配式建筑自身具有綠色、環(huán)保、低碳以及建筑品質(zhì)較 高等一系列優(yōu)勢，且在未來的成本會相對穩(wěn)定。

２ＢＩＭ 技術(shù)的應(yīng)用

建筑信息模型是應(yīng)用于建筑、工程和土木工程等專業(yè)的新興工具。它將建筑數(shù)據(jù)與信息模型結(jié)合，實現(xiàn) 建筑信息在建筑項目的全生命周期中共享和傳輸，使全員能夠正確理解和掌握建筑信息，為設(shè)計團隊和參與建設(shè)和運營的各方提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本，縮短工期［９－１１］。

國外對ＢＩＭ 技術(shù)的研究始于上世紀７０年代，在２００２年被 Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司正式提出，目前已被業(yè)內(nèi)廣泛認可。目前，我國正處于逐步淘汰傳統(tǒng)建設(shè)項目成本管理，推進現(xiàn)代建設(shè)項目成本管理的過渡期。在此階 段，裝配式建筑的建造過程中存在成本過高的問題，所以該行業(yè)存在多數(shù)觀望態(tài)度，因此，更加有效地控制成本是推動裝配式施工的關(guān)鍵，利用ＢＩＭ 技術(shù)可在裝配式建筑的全周期將現(xiàn)場數(shù)據(jù)導(dǎo)入 ＢＩＭ 模型進行模擬分析，解決裝配式建筑發(fā)展的障礙，全力發(fā)展綠色施工。

當前，國內(nèi)已有部分學(xué)者對于ＢＩＭ 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑生產(chǎn)過程中的可行性進行了研究。以測試建筑為例，總結(jié)兩者的可用性，探索在預(yù)制建筑物中建立 ＢＩＭ 模型。但現(xiàn)階段國內(nèi)還并不能做到 ＢＩＭ 技術(shù)與裝配式建筑完整、緊密的交互融合，若想將ＢＩＭ 技術(shù)與裝配式件數(shù)達到無縫銜接仍需進一步的研究［１２］。

３ 裝配式施工成本控制與ＢＩＭ 技術(shù)相結(jié)合

３．１  裝配式建筑施工設(shè)計階段建造成本控制

在設(shè)計和施工過程中使用 ＢＩＭ 技術(shù)管理建筑信息是今后潛在的最終用途目標。構(gòu)件設(shè)計階段利用存儲在ＢＩＭ 軟件系統(tǒng)中的信息，利用通用設(shè)計環(huán)境中建模互操作性功能，對支持信息進行再利用，來減少數(shù)據(jù)重復(fù)。通過以上方式，使用ＢＩＭ 技術(shù)對預(yù)制建筑成本進行管理，促進了ＢＩＭ 技術(shù)與性能仿真工具之間通信方法的開發(fā)，并對成本控制進行了預(yù)測和分析，利用ＢＩＭ 作為平臺收集信息，并執(zhí)行建筑的性能設(shè)計和成本優(yōu)化。由于對復(fù)雜的高性能特征難以精確建模，以及優(yōu)化預(yù)測效率低下和準確性不高，成本差異的可能性也會增加。ＢＩＭ 應(yīng)用系統(tǒng)示意圖如圖１所示。

圖１  ＢＩＭ 應(yīng)用系統(tǒng)示意圖

ＢＩＭ 模擬對象的可擴展元數(shù)據(jù)屬性的能力被用作存儲和潛在地管理資產(chǎn)信息以及描述所表示的建筑系統(tǒng)和操作的結(jié)構(gòu)的手段。大多數(shù)ＢＩＭ 用于管理成本操作的示例是基于預(yù)測使用中的成本差異和識別與預(yù)測偏差的模擬。設(shè)計和成本管理之間的過渡是用戶熟悉新系統(tǒng)的關(guān)鍵時期，從而提高建筑運營管理的效率。作為ＢＩＭ 采用流程的一部分，政府已實施針對這些目標的強制性和自愿性計劃，但仍需進一步指導(dǎo)以改善運營過程中的ＢＩＭ，以此提高運營績效。

３．２  裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)制造階段成本控制

與傳統(tǒng)建筑方式不同，在設(shè)計完成后預(yù)制建筑需在工廠內(nèi)生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，這也是裝配式建筑獨特的環(huán)節(jié)。裝配式建筑構(gòu)件種類繁多，每一種構(gòu)件的生產(chǎn)制造過程都是一個復(fù)雜的信息集合，運用 ＢＩＭ 技術(shù)，以構(gòu)件和環(huán)節(jié)為單位，結(jié)合 ＲＦＩＤ 技術(shù)置入信息，以便管理構(gòu)件的生產(chǎn)、存儲、運輸和吊裝等過程，建筑模型示意圖如圖２所示。

圖２  ＢＩＭ 建筑模型示意圖

裝配式建筑構(gòu)件相比于其它產(chǎn)品具有較大區(qū)別，要求其模具外形、尺寸絕對準確，誤差較大會嚴重影響 后續(xù)工作。這就對模具的生產(chǎn)過程要求更加嚴格，以提高模具的可通用、可互換與實用性，從而保證模具在生產(chǎn)過程中能夠多次使用以便延長其壽命周期，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。因此，可以從引進ＢＩＭ 技術(shù)、改進生產(chǎn)工藝、優(yōu)化模具等方面入手完成對裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)制造階段的成本控制。

３．３  裝配式建筑施工階段成本控制

基于ＢＩＭ 技術(shù)的裝配式建筑施工階段的成本控制是應(yīng)用３Ｄ 模型添加時間和成本所形成的 ＢＩＭ 的５Ｄ模型，進而進行動態(tài)成本控制。通過ＢＩＭ 技術(shù)虛擬建模，可以在施工前階段模擬物料堆放、項目進度和資金消耗等，并有利于提前了解施工過程中可能存在的問題，優(yōu)化施工順序，通過進行合理的資源配資來優(yōu)化ＢＩＭ 模型，引導(dǎo)實施施工。圖３所示為ＢＩＭ 技術(shù)工程量示意圖。

由圖３可知，在施工過程中可實時監(jiān)測施工進度、成本計劃和工序邏輯關(guān)系，并可及時發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險，提出解決方案，實時調(diào)整施工進度安排以及資源和成本投入計劃。此外，利用 ＢＩＭ技術(shù)可以更加便捷地處理施工過程中出現(xiàn)的變更，當施工過程中發(fā)生設(shè)計變更時，可利用 ＢＩＭ 技術(shù)將變更關(guān)聯(lián)到模型中，同時反映出變更后的工程量及造價的變化情況，使決策者能夠更清晰地掌握變更情況對造價 的影響，及時調(diào)整資金籌措和投入計劃。

圖３ 工程量示意圖

４ 應(yīng)用ＢＩＭ 技術(shù)的裝配式建筑成本控制實例分析

上海浦東新區(qū)惠南新市鎮(zhèn)２３號樓是由華建集團與寶業(yè)集團合作建成的上海工業(yè)化住宅示范項目。由于項目的設(shè)計在項目設(shè)計和計劃批準完成后開始，因此，項目設(shè)計必須在原設(shè)計的基礎(chǔ)上執(zhí)行所有的變更， 從而導(dǎo)致工業(yè)設(shè)計中產(chǎn)生一定的限制和困難。該項目采用 ＢＩＭ 技術(shù)進行建筑，圖４ 所示為采用 ＢＩＭ 技術(shù)的建筑模型，采用結(jié)構(gòu)和機電一體化設(shè)計實現(xiàn)整個建設(shè)過程的控制。

圖４  ＢＩＭ 建筑模型

在項目的初始階段，將ＢＩＭ 技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）相結(jié)合，獲取現(xiàn)場信息和數(shù)據(jù)，其中 ＧＩＳ 技術(shù)用于數(shù)據(jù)分析，ＢＩＭ 技術(shù)用于建模，因此，決策者可以進行合理地規(guī)劃。針對組件的信息，ＢＩＭ 技術(shù)也可用于確定組件和材料數(shù)據(jù)庫的大小。同時由于ＢＩＭ 建模能夠提供完整的工程量數(shù)據(jù)，造價人員在造價預(yù)算階段可利用ＢＩＭ 技術(shù)進行計算，既減少工作強度又可提高造價精度，圖５所示為ＢＩＭ 技術(shù)計算匯總概覽圖。

圖５  ＢＩＭ 技術(shù)計算匯總表概覽圖

在施工階段，采用ＢＩＭ 技術(shù)的５Ｄ 可視化管理，將施工過程中的勞動力、材料和機械等相關(guān)資源進行整合，如圖６所示，隨時將施工情況與施工方案進行比較，并有效地進行協(xié)調(diào)與調(diào)整。為了保證施工方、監(jiān)理  方、業(yè)主等多方人員能夠清楚了解項目情況，整個建筑的數(shù)據(jù)也將被長期存儲，以便于建筑施工的后期管理。

圖６ 建筑成本控制