装配式混凝土建筑项目中BIM技术与成本管控的研究与应用

1　项目概况

上海建工南京G68地块项目位于南京市建邺区，东至黄山路、南至兴隆大街、西至国有空地、北至白鹭东街。项目总建筑面积约为260569.64㎡，由A、B两个地块组成。A块由8栋住宅（其中6栋18层，2栋17层）及1栋开闭所、物业管理用房组成；B块由12栋住宅（其中7栋18层，4栋17层，1栋16层）及1栋开闭所、物业管理用房组成。本工程地下车库采用桩基+承台基础，结构形式为钢筋混凝土框架结构，上部单体采用桩基加筏板基础，结构形式为剪力墙结构及预制钢筋混凝土叠合板楼面。本项目包括：预制叠合楼板、预制楼梯、预制女儿墙，共3种形式。预制层数为2～17层/18层，预制率20.19%。

2　项目成本管控的介入时机

装配式项目成本管控是一个项目全过程尤为重要的一个管控要点，由于装配式项目对于技术、管理、商务上的要求相对比较高，更需要先进的工艺技术、精细化的项目管理、有效的成控手段来实现。装配式项目的成本管控是贯穿于项目全过程的，具有连续性、影响因素多的特点。因此，越早对装配式项目进行成本管控，成本管控的效果越好、管控力度越大、管理难度越低。上海建工南京G68地块项目根据越早介入管控效果越好的原则，在项目决策阶段成本管控便开始介入其中。

如今BIM技术已进入大面积、深度应用时代，和装配式项目相结合无疑从技术上为工艺技术、项目管理、成本管控提供了有效保障。借助于BIM技术，以BIM模型作为信息管理有效载体，可以开展项目全生命周期信息集成管理。基于全生命周期管控的基础，全生命周期的BIM技术和成本管控相结合，能够使得成本管控更加高效、精准、可追溯。在项目决策阶段结合BIM技术，可以根据项目全生命期的BIM应用策划做出规划，如建立规划模型，直观反映项目特点，加入运维模拟，计算运维成本及优化项目减少后期变更，以实现模型及信息在后续环节中的充分利用，以期降低建设成本。在上海建工南京G68地块项目中，基于BIM技术的装配式项目为成本管控奠定了良好的基础。

3　各阶段装配式建筑成本控制

3.1　前期策划阶段

在上海建工南京G68地块项目前期策划阶段，通过精细策划，将后续各阶段、各参与方的职责进行规划、划分。从工作内容、合同界面、技术应用、权责分工上进行统一统筹，从根本上控制后续项目成本增加的可能性，也为项目后续实施、确保质量、进度提供全面保障。上海建工南京G68地块项目中对各方的策划见表1。

表1　上海建工南京G68地块项目前期策划阶段各方分工策划

3.2　设计阶段

对于装配式建筑，设计是所有环节的龙头，也是成本控制的重点，其重要性不言而喻。同时，与传统建造方式相比，对设计也提出了更高的要求。在设计阶段，首先设计师必须准确收集各个专业和各个环节的信息并将其体现在设计图纸里，保证设计不出差错；其次，设计师必须熟悉装配式建筑的成本构成，了解采用装配式建筑在各个环节相较现浇项目的成本变化，并且通过精细的研究，从降低综合成本的角度出发，才能针对各个环节选择最优的设计方案。设计是决定装配式建筑综合成本的最重要环节，要实现最优设计并不容易，这需要大量的项目经验和数据支撑，要集成各个环节海量的信息。传统的设计采用CAD之类的二维设计工具，图纸作为平面信息载体承载的信息量小，沟通不便，信息在各个环节的传递过程中会发生偏差和损耗，因此这种设计方法已经很难适应新形势下的装配式建筑设计了。

在上海建工南京G68地块项目采用的是“正向BIM施工图与构件深化一体化设计”的方式。设计单位、深化设计单位以装配式建筑的BIM模型作为三维信息载体，集成设计阶段各个专业以及装配式建筑设计生成加工生产、施工各个环节的信息。这些信息反映到构件模型上，一方面可以在装配式设计阶段提早就发现碰撞问题，由模型生成的图纸保证图纸与模型完全一致，避免设计出错；另一方面，有大量的信息支撑，可以快速的进行成本分析和比较，选择成本最优的方案。此外，设计阶段设计的模型可以将信息向生产加工工厂和施工单位进行无损传递，避免下游企业重复建模带来的成本损耗以及信息缺失的风险。因此，BIM技术是降低设计阶段成本的重要途径。

图1　BIM施工图与构件深化一体化正向设计

3.3　生产加工阶段

装配式生产加工阶段生产加工单位的选择对于成本管控非常重要，在进行供应商比选前宜进行实地考察评定，在上海建工南京G68地块项目生产加工单位的考察中，装配式制作加工所在地、产能、备案情况、模具及加工工期、质量管理体系、管理人员停驻点、装配式预制构架质量稳定性、工艺情况、制作加工流水线情况、预制养护方式、冬季施工情况、进度质量保证体系、管理人员和工人情况、二维码物流管控及BIM能力运用情况等都是考察关注的要点。上述关注点不仅会直接影响装配式构件制造加工的质量，还会对成本造成直接影响。

图2　上海建工南京G68地块项目生产加工单位实地考察

基于上述考察内容，在招标过程中需要关注影响成本增加的因素，经过上海建工南京G68地块项目总结大致可包括为：制作人工、结构增量、购置税、包装装运卸寸、接缝、耗材、埋件、工厂折旧、模具、费利、支撑、蒸养等。因此，在编制招标清单的时候，需要把相关清单项开列，如存有漏缺，也应在询标过程中进行答疑澄清。招标图纸、招标清单中的编制也应谨慎、仔细，防止错漏。在招标阶段将费用明细拆分的越细致、界面划分梳理的越清楚，在实施过程中各方“扯皮”的现象越少，越有利于项目的推进。

图3　生产加工阶段主要成本组成

在“正向BIM施工图与构件深化一体化设计”的方式下，模型数据是完整传递的，因此在生产加工阶段及后续的施工阶段，通过BIM模型快速出量对于成本管控起着积极作用。在上海建工南京G68地块项目中，设计单位设计阶段通过BIM建模不仅可以通过平立剖切、标注生成施工图纸，还通过建模软件的工程量统计功能直接得到工程量明细表。在传统工程量统计，专业预算人员需从图纸中逐一计数来统计装配式构件，然后分类统计于表格中。而BIM模型可以分规格、型号、分单体、分楼层、分系统形成预制楼板、预制楼梯、预制女儿墙明细表，方便招投标清单编制，提高采购招标的效率。

图4　上海建工南京G68地块项目预制构件BIM统计出量

3.4　施工阶段

施工阶段主要包括：装配式构件进场堆放、施工现场运输、吊装、安装、竣工验收完成。有无装配式安装对于人工、材料、机械、场布措施的要求会有差别。因此在存在装配式施工安装的情况下，主要关注的点为：装配式安装单位管理人员、安装工人情况、吊装机械及二次运输机械情况、措施增量、堆场、支撑件等情况。这些关注点涉及了各方的工作界面划分，也最直观地影响费用报价。

图5　施工安装阶段主要成本组成

在项目施工阶段，采用BIM模型对装配式项目预制、现浇部分的净量及消耗量进行计算，形成项目准确造价，方便对商务标报价、价格锁定、合同签订，以此作为施工阶段的合约模型。装配式项目在合约模型的基础上，可以辅助进行合约管理、进度工程量与进度款控制、装配式项目的变更及签证管理、装配式项目动态成本控制、装配式项目的分阶段结算等应用。

图6　施工阶段BIM技术下成本管控措施

施工阶段施工方案优化方面，利用BIM进行4D施工工序模拟、场布方案模拟，可以减少专业间、资源配置间的碰撞，减少返工，节省成本；对于现场安全方案制作及现场实施，通过BIM技术可以预先进行危险区域的标定和围护，减少安全事故的产生，降本增效；装配式预制构件安装方面，通过BIM技术进行三维可视化技术交底，更加直观深刻地将需要表述的信息传递给现场作业人员，提高工作效率，防止了由于操作不当而造成的损失。

图7　上海建工南京G68地块项目PC安装进度方案模拟

在施工进度管控过程中，采用BIM技术可以实现时间和工序的对照，确定不同时间段内工程的成本控制情况，并对土建、钢筋主材等用量进行投标清单量与模型量对比、现场施工量与模型量对比等三算对比，及时发现清单中存在错项、漏项，并找出现场材料用量较模型用量的差别，及时进行调整。此外，基于BIM给出的精确工程量，合理地进行项目人、机、料的合理化资源配置，及时调整WBS任务的划分和进度，优化工序，避免窝工和抢工的现象。

在上海建工南京G68地块项目施工过程阶段，建立了装配式PC构件的物流管控平台，进行二维码预制构件跟踪，按需供料，减少现场预制构件堆放时间，提高场地周转效率，降低成本。

3.5　竣工阶段

竣工结算是装配式施工阶段最后一个环节，是对应造价的最终体现，是工程造价成本管控的最后环节，并且直接关系到各方的利益，各参与方也非常关注于竣工结算工作。按照竣工结算的要求，在传统的操作过程中，合约人员在竣工结算阶段需要面对包含大量工程变更单、技术核定单的结算工程量，当需要查询追溯工程索赔、工程变更单、现场签证、技术核定单时候，寻找原始资料的工程量非常浩大。所以在项目初始就需要对每一份工程索赔、工程变更单、现场签证、技术核定单依据时间顺序进行编号成表，按专业划分做好相关记录。

BIM技术和平台数据库的出现解决了传统办法下的弊端。在上海建工南京G68地块项目的项目管理平台将BIM模型和电子化的图纸、图纸会审纪要、设计修改通知单、工程索赔、现场签证、技术核定单、重要会议纪要和模型关联。各类变更位置对应的原始技术资料可以随时通过平台浏览查阅模型，对照模型三维尺寸、属性、查看对应图纸及原始技术资料，记录的时间、版本。加上现在移动终端的开发不仅仅通过电脑、通过移动端就可以轻松查询访问，需要什么资料直接通过BIM模型查询、检索便可调阅。同样BIM竣工模型在快速出量功能也为最终的结算计量带来了极大的便利。

此外，上海建工南京G68地块项目的项目管理平台的问题模块，可以及时记录施工质量、进度、安全、文明问题，记录整改的情况。在结算阶段如果涉及罚款的内容、处理整改记录，也将被清晰的保留在项目平台上，通过查询可以解决结算中的争议，做到结算有理可依，有据可寻。在BIM技术的推波助澜下，线下书面资料将大量转为数据化，避免随着时间、人员更替项目资料丢失。随着项目积累形成公司的知识管理，作为后续新项目策划、评估、比对的数据依据。

4　BIM技术与成本管控相结合提升项目管理

成本管控的基础就是数据系统。只有基于完善系统的数据基础，才能在数据基础上做到及时、合理地管控，实现项目的动态管理。在上海建工南京G68地块项目中，BIM模型、平台中的数据表达和积累就为此打下了坚实基础。BIM模型所包含的数据是大量的，可以根据成本管控的需求提取数据，利用数据进行比较、分析，由于BIM模型、平台具有可追溯性，成本管控的过程也需要不断基于上期数据进行比对、分析，所以两者的结合是相辅相成的。

对于装配式项目成本管控就是希望投入最少的成本、获得最优最佳的建造品质，因此与BIM技术相结合的应用为此带来了极大的效益。关键原因在于BIM将各方紧紧联系在了一起，在项目中利用BIM技术建立三维模型与平台数据库，将项目实施过程中各参与方各类工程数据、工程成本数据传入数据模型，实现BIM数据的协同共享，利用BIM数据更容易发现工程管理漏洞、现场错误，同时还能够保证数据的同步，确保参与方信息对称。以数据为基础的共享模式，在项目开始前通过碰撞优化，防患于未然，大大减少了返工，节约了工期。比如：建立标准化BIM模型库，建立BIM三维模型，使各专业数据产生链接，再加上BIM的碰撞检查和自动纠错功能，可以帮助找到各专业的设计冲突。使得建筑在设计阶段就很清晰、直观。同时也有利于信息的有效传递，减少设计变更提高设计效率，避免由于设计原因造成的资源浪费和成本增加。一是通过BIM技术提升项目管理人员的项目管理效率，二是通过BIM技术降低项目协调管理不当造成的额外成本。

此外，BIM技术对于事前、事中、事后控制起了关键作用。BIM技术下的利用平台模型中的基础数据，可以及时了解项目的变化以及成本发生变化的因素，以便采取纠偏措施，减少不必要的成本发生。比如在装配式构件制作加工是装配式生产周期中的一个重要的环节，也是连接装配式建筑设计和施工的一个重要环节。一旦构件生产出现错误，那么设计无从体现，施工也无法进行。因此，设计单位将所有的设计数据以及参数通过二维码的形式直接转化为加工参数，实现设计信息和生产系统的直接对接，避免生产错误、提高预制构件生产的自动化程度和生产效率。在生产的过程中，也可以实时地将生产信息传达给施工单位及各方，便于是进度安排，有效控本。

5　结语

目前BIM技术已大面积推开，装配式项目在国内大面积落地开花，建筑市场竞争日趋激烈，工程质量、文明施工要求不断提高。BIM技术与装配式建筑的结合在项目的全生命周期中发挥重大的作用，有助于项目的精细化管理，有利于缩短周期、节约成本、保证质量，提高项目管理水平，解决弥补了传统成本管控下的弊端。随着装配式项目技术的发展和推进，成本管控的方式及应用点会越来越多样化，应用深度会越来越深，项目管控效益也会越来越大，而其中BIM技术势必对之有着推波助澜的作用，两者相得益彰。

收稿日期：2018-08-12

作者简介：陆兰馨（1989-），女，上海人，上海国际旅游度假区工程建设有限公司工程师，研究方向：项目全过程BIM应用咨询管理、基于平台的工程项目管理。