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，廣泛應用在建筑設計、施工等領(lǐng)域，并在建筑性能設計、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，而其預制安裝構(gòu)件的高價格是導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，裝配式建筑對設計、施工人員具有全新的要求和標準，設計人員要 對裝配構(gòu)件進行合理、便捷的拆解設計，并保證構(gòu)建的無縫銜接性；而對施工人員來說，其適應了傳統(tǒng)施工方 式，若轉(zhuǎn)變原施工模式，對預制構(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：國家自然科學基金項目（５１２７８１６４）；華北理工大學大創(chuàng)項目（Ｘ２０１８２０７）。

將裝配式建筑建設的全過程創(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)的應用

建筑信息模型是應用于建筑、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，為設計團隊和參與建設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)建設項目成本管理，推進現(xiàn)代建設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)已有部分學者對于ＢＩＭ 技術(shù)應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  裝配式建筑施工設計階段建造成本控制

在設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)件設計階段利用存儲在ＢＩＭ 軟件系統(tǒng)中的信息，利用通用設計環(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。通過以上方式，使用ＢＩＭ 技術(shù)對預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)行建筑的性能設計和成本優(yōu)化。由于對復雜的高性能特征難以精確建模，以及優(yōu)化預測效率低下和準確性不高，成本差異的可能性也會增加。ＢＩＭ 應用系統(tǒng)示意圖如圖１所示。

圖１  ＢＩＭ 應用系統(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測使用中的成本差異和識別與預測偏差的模擬。設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，在設計完成后預制建筑需在工廠內(nèi)生產(chǎn)預制構(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。由于項目的設計在項目設計和計劃批準完成后開始，因此，項目設計必須在原設計的基礎(chǔ)上執(zhí)行所有的變更， 從而導致工業(yè)設計中產(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)和機電一體化設計實現(xiàn)整個建設過程的控制。

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