BIM技术的装配式建筑成本控制策略

2022-09-21 16:46:30 来源:写作指导

[摘要]本文基于BIM技术分析装配式建筑成本的控制管理工作,首先对BIM技术的含义以及发展趋势在我国的研究历程进行分析,除此之外全面系统地展示装配式建筑的施工特点,了解多种因素对装配式建筑施工的影响。将BIM技术融入装配式建筑工程中,结合BIM技术的特点分析其对装配式建筑成本控制的影响,旨在为BIM技术在建筑行业的研究提供帮助。

[关键词]BIM技术;装配式建筑;成本控制

建筑行业迅速发展,BIM技术作为新型的建筑施工技术开始参与到实际的建筑施工中。作为一种诞生于国外的新型技术,在我国研究还不够深入,但其独特的功能特点有效提升了建筑工程的施工效率以及施工质量。BIM技术已经参与到部分工程施工环节但还未实现全生命周期的应用,本文将基于BIM技术对装配式建筑成本控制进行分析,推动BIM技术的研究工作[1]。

1BIM技术

1.1BIM技术的含义

BIM技术主要适用于建筑工程领域,是一种新型的建筑模型制作技术,此技术的诞生为整个建筑行业带来了全新的模型制造工具与技术发展,得到了全行业的认同,在建筑工程领域有着较高的实用价值。BIM技术将建筑的信息数据储存,并将数据信息模拟整合成立体三维数据模型进行储存。建筑工程的立体三维模型的构建以及信息数据技术的使用是BIM技术的主要内核。使用BIM技术进行建筑工程建设,可以有效提升建筑工程的建设效率,减少对原材料的消耗并提升经济效益,降低投资成本。BIM技术有效推动了建筑工程行业的发展。根据建筑工程进展情况,在整个工程阶段都可以对BIM技术中的数据信息进行读取或者更改,除此之外,BIM技术还有众多其他功能。第一,BIM技术可以构建出建筑工程的效果图,建筑施工负责人员可以实时进行查看。第二,BIM技术具有极高的协调作用,在工程建设中可以有效地同各个部门进行协同作业[2]。第三,BIM技术具有模拟功能以及不断优化的属性。由于装配式建筑施工需要提前在工厂进行构件制作,在安装时还需根据实际的施工环境并全面考虑影响因素进行构件拼装,BIM通过模型技术可以对构件的预制提供帮助。通过使用BIM技术,可以为建筑工程的成本控制工作提供帮助,并能有效提升成本控制工作的实施效果。BIM技术全面协调建筑工程的各个工作环节并始终贯穿整个施工流程,为建筑施工提供工程建设模型,减轻建筑工程设计工作的负担并控制工程量,降低建筑工程中工程事故发生的概率,提升整体施工效率。

1.2BIM技术的优势

BIM技术作为建筑产业先进的信息技术手段,为建筑工程行业构建了系统的信息数据平台,为传统的建筑工程项目管理工作提供了创新,实现了建筑工程的动态管理。BIM技术由于其具有可视化以及参数化的功能,可以为建筑工程提供系统的三维数据模型,施工人员可以更加直观地了解建筑工程的参数信息以及数据模型,使工程建设更加便捷[3]。除此之外,BIM技术还可以储存建筑工程的数据信息并实时更新数据内容,有效加强了建筑施工各部门之间的交流,实现各个环节的协同合作。通过模拟功能,可以实现建筑工程的现场数据模拟,并根据实际情况进行动态调整,有效加强企业对建筑工程的设计、生产、施工、运行等环节的管理,对建筑行业的进步起到推动作用。

1.3BIM技术的国内使用情况

BIM技术在我国的使用与研究应用较晚,但随着近些年来我国对建筑行业的重视,BIM技术的研究以及应用也得到迅速发展。众多专项会议针对BIM技术的研究以及应用进行了系统地规划,不仅要改变建筑工程建设的管理方法,还要提升工程管理运行的整体水平以及施工效率。虽然目前BIM技术在我国的工程应用环节与其他国家相比还有一定的距离,但BIM技术在我国一些发达地区已经开始投入使用,根据BIM技术的应用数据来看,在我国上海已经有约32%的项目中使用BIM技术,例如上海迪士尼乐园有70%的建筑施工是使用BIM技术进行设计、文件编制以及数据分析。在我国华北地区则为28%,华南地区为26%,北京地区达到20%左右。当前BIM技术的应用频率呈现逐年上升的趋势,使用BIM技术进行建筑工程的设计工作,有效解决了复杂建筑面临的设计难题,提升了建筑工程的设计效率。当前BIM技术的研究工作还处于初级阶段,在建筑施工的使用也还不够成熟,没有建立系统的使用流程以及工作模式,仅仅能够参与工程建设的部分环节还未实现建筑施工的全生命周期应用。

1.4BIM技术的国际使用情况

BIM技术最先诞生于美国并进行了初步的研究以及应用,后又逐渐在其他发达国家发展并应用,现如今这些发达国家对BIM技术在建筑工程领域的应用已经建立了较为稳定的研究框架,并进行了大量的实际应用。研究人员通过模型将建筑工程信息及实际案例进行整合,全面系统地展示了BIM技术解决工程建设难题的方式。同时提出将BIM技术应用于建筑工程的评估工作,其主要对建筑工程的功能性以及建设所需经济成本进行预算及管理。国外研究人员对于BIM技术在设计阶段对建筑工程进行成本控制这一功能进行了系统全面地研究,对于传统的建筑工程来说,很难在设计环节对建筑成本进行控制,而使用BIM技术可以有效缩短实际建设与设计预估之间的成本差距。BIM技术通过利用先进的信息技术,可以有效解决2D图纸的使用盲区问题。

2装配式建筑的特点

2.1建设周期短

装配式建筑主要采用工厂预制作的方式对建筑施工的构件进行提前加工,加工得到的构件通过运输机等方式进行搭建。当前我国的装配式建筑施工技术已经确定了显著的成果,有效缩短了建筑施工的工期,减轻了季节因素对建筑工程的影响,提升了建筑施工的工作效率,压缩了工程建设需要花费的时间。

2.2建设质量高

装配式建筑工程施工建设所需要的建筑构件统一由生产厂商进行机械加工,因此更容易对构件质量以及尺寸精度进行管控。除此之外,由于装配式建筑施工建设需要的建筑构件加工制作主要使用混凝土以及钢筋等材料,这使得建筑的保温以及隔音的效果更好,并具有防火防虫的功能,并提升了建筑的抗震以及防潮效果。

2.3节约能源

装配式建筑工程所需要的构件统一采用流水线加工的方式生产,提升了建筑工程的施工效率,降低了人工劳动力的使用。在实际工程施工中,减少了脚手架的搭建数量以及支撑木材或钢材的使用数量,现场的耗电量也有所减少,有效降低了建筑工程队能源的消耗。

2.4环境影响小

传统的建筑工程主要采用现场浇筑的方式,由于大量的湿作业环节极易出现大量的废水污水,与此同时,设备加工环节不可避免地会产生噪音污染以及粉尘污染,另外,为了缩短工期,会采取夜晚施工的方式,产生光污染。与传统的建筑施工方式相比,装配式建筑施工由于采用预生产的构件加工方式,减少了现场施工中的大量湿加工环节,减少污水及废水的排放,减轻对施工环境的污染以及破坏。施工效率的提升不需要夜晚加工从而有效避免了光污染问题。

3装配式建筑成本的产生原因及相关影响因素

3.1设计阶段

设计阶段对装配式建筑工程建筑成本的产生有较大的影响,建筑结构的设计以及建筑施工所采用的施工工艺对建筑工程的成本需求有着不同的影响。为了在设计阶段实现装配式建筑工程的成本管理,就需加强对建筑工程设计图纸的管控,建设图纸设计除了要满足既定的规范研究,同时也要考虑到构件的运输、安装以及维护等环节。从上述问题可以了解到,装配式建筑设计环节的难度远超于传统建筑工程,设计人员需要面临更繁重的工作量以及更高的工作难度。装配式建筑设计阶段成本的产生主要包括设计人员的工作成本以及设计评审会的费用,而投资金额的多少主要由设计方案的复杂程度所影响,设计方案越复杂成本越高。

3.2生产阶段

在进行建筑工程施工时,建筑工程所需的施工构件由工厂根据设计方案进行生产。生产阶段所需要的经济成本主要有构件生产的人工成本、构件所需的材料成本、构件的模具成本、折旧摊销费用以及企业的管理成本。这些成本主要由构件生产所需要的材料价格、构件生产流水线的自动化程度以及模具周转次数所影响。建筑构件生产完成后的运输阶段也是影响建筑成本的重要环节,构件的运输方式以及运输路线都会影响到工程的建设成本。在运输建筑构件时要考虑好构件的各项指标,例如外形以及大小等影响因素,选择适当的交通工具进行运输。此外,还需要了解运输过程中公路以及桥梁的限高、限宽、限载等信息,规划好运输路线。在建筑构件的运输环节会产生成本消耗的项目包括构件临时放置所需要的仓储费、运输过程中的物流运输费以及转运或二次搬运若需要的费。在建筑工程的施工阶段,想要实现大型构件的安装,需要使用吊装机械等大型机械设备。通过使用套筒灌浆等技术将施工构件与地面进行连接,整个施工过程对施工人员的技术水平有着极高的要求。因此,在施工环节会产生的成本费用包括建筑构件安装所需要的人工费、辅助构件安装连接材料的采购费用以及大型构件起吊等费用。这一阶段会影响成本消耗的因素有施工人员的能力水平以及施工技术的先进水平。

4BIM技术装配式建筑成本控制

BIM技术不仅是一种新型的建筑产业信息技术,这项新技术的产生同时也标志着一种新型施工理念的诞生。BIM技术通过对建筑工程进行数据模型构件全面地展现了建筑工程的数据信息,并贯穿于整个建筑工程的施工周期。BIM技术的使用同时具有数字化、信息化、标准化、协同化、可视化以及模拟化的特点,将BIM技术运用到装配式建筑施工成本管控工作中可以从多角度以及多方面完成成本管控工作。

4.1装配式建筑工程的设计阶段

建筑工程的工程设计,需要根据批复可行性研究报告中规定的投资额度开展工作,根据初步的设计计划对建筑施工的图纸进行规划,最后根据施工图纸中的成本预算编制施工图设计中各个专业设计文件。在这一阶段,使用BIM技术进行模型构建,可以将构件的数据信息由设计阶段传递至生产阶段。而在设计阶段中,BIM技术在装配式工程建设中的成本控制主要包括以下几个方面。第一,当做好装配式建筑工程的初步设计后,通过对初步设计方案的调整以及进一步优化可以帮助促进装配式建筑进一步达成设计目标,同时也可以帮助构件生产实现自动化。通过运用BIM技术对建筑构件的结构、尺寸、规格等方面进行多次测试并予以调整,降低错误发生的概率,降低建筑成本的同时提成工程效率。第二,BIM5D模型与BIM3D模型之间存在的差别可以与BIM模型和工程设计进度相关联,装配式建筑施工的责任人利用BIM5D技术选择建筑工程整个过程中的任意时间点或者阶段,在这一时期没对工程设计阶段的成本规划以及实际的成本消耗进行分析比对,调查差异存在的原因并运用有效手段进行调整。第三,BIM技术可以通过建筑施工的模拟数据信息,了解建筑施工的实际进度,以此来计算任意时间段或时间节点的建筑施工成本,并对预期的成本以及实际的成本进行对比分析,及时发现成本之间存在的偏差并进行调整,通过BIM技术实现对建筑施工成本的动态分析以及管控。

4.2装配式建筑工程的生产阶段

在装配式建筑构件的生产加工阶段要根据实际施工场地的特点对初步设计方案进行补充及说明,其目的是使建筑构件的生产能满足实际施工的需要,厂商必须严格按照图纸的要求生产建筑零件。运用BIM技术进行成本管控可以从以下两个方面着手。一方面,区别于装配式建筑工程,传统的工程建设通常使用二维图纸来传递设计信息,因此构件生产人员可能无法精确掌握设计人员想要传递的信息,这就会导致建筑构件的生产可能无法达到设计图纸的要求,这种问题的产生就会造成返工,进而延长建筑施工的工期,这都是由于设计图纸信息传递不到位而造成的。而将BIM技术运用到装配式建筑工程的生产阶段,通过BIM模型技术可以模拟出建筑构件的生产效果以及构件的各项性质要求,如建筑构件的尺寸、大小及材料的硬度等,将设计信息充分传达至生产环节,避免了信息的失真所导致的差错。与此同时,BIM模型技术所提供的构件信息非常精准,构件的生产商在短时间内就可以进行材料及资金的调度、技术标准的规定以及生产人员及管理人员的安排,与此同时还可以对材料的性价比进行比对,进而实现装配式建筑生产阶段的成本控制工作。另一方面,通过将BIM技术与MES等管理软件进行有机地整合利用,可以打通装配式建筑的整条产业链,利用BIM的模型技术可以直接模拟出图纸的设计效果,然后将建筑模型导入至BIM软件就可以生成各部件材料的采购清单,通过信息化以及智能化技术可以提升设备以及生产线的工作效率。

4.3装配式建筑工程的构件运输阶段

在装配式建筑构件的运输阶段,建筑构件运输所选择的载具、构件的整体数量以及运输的批次数量都会影响到建筑工程的成本消耗。除上述几点影响因素外,在构件运输的过程中还要考虑到时间的消耗,如果没有选择最恰当的运输方式以及运输路线就会为建筑工程带来额外的成分消耗。综上所述,装配式建筑构件的运输要选择最经济的方式,确保构件能够及时到达建筑工程施工中现场,降低构件运输的成本消耗。通过运用BIM技术这种信息化的技术手段可以推进构件运输的信息化及智能化,进而实现成本的降低。而BIM技术在工程构件运输阶段对成本管控的功能主要体现在以下两个方面。一方面,在运输装配式建筑构件的过程中,通常会根据运输的起始点以及运输过程中的地理条件规划运输路线。通过利用BIM技术可以实现地理信息的可视化以及模型化,构建出立体的地质模型,根据地理模型来规划构件运输的方式及路线,选择最适合,最经济的运输方式。另一方面,BIM模型虽然是建筑构件各项信息数据的载体,但却无法将构件的状态信息进行实时记录。而运用RFID技术可以对构件进行自生产、运输到仓储管理的全过程跟踪监控,除此以外还可以精准获取构件运输过程中车辆的实时信息。综上所述,将BIM技术与RFID技术进行整合运用,可以有效提升构件运输路线的规划水平,在构件运输过程实现成本控制及管理。

4.4装配式建筑工程的实际施工阶段

在装配式建筑工程的施工阶段,工程施工人员需要运用相关技术及工艺将构件连接或组装起来,而在这一阶段BIM技术对成本的管控主要体现在以下几个方面。第一,当前我国在传统的建筑工程施工阶段缺少对建筑工程成本的主动管控,同时也缺少设计成本与施工成本的实时对比。BIM技术是当前建筑工程行业最先进的技术手段,具有较强的数据储存能力,在3D施工模型技术的基础上增加进度及成本就可以形成BIM5D技术,运用此技术不仅可以实现建筑工程的进度管理,还可以完善资源、合同、成本以及工程质量的管理工作。其中运用此技术的成本管理功能可以实现合同收入的技术以及实际成本的结算,另外还可以对建筑工程的实际成本支出进行实时监控,分析比对其与设计阶段成本预估之间的偏差,针对出现的问题进行及时调整。第二,在建筑工程的实际施工阶段,建筑构件的安装对大型机械的位置以及施工技术及工艺都有较高的要求。科学合理的布局不仅可以提升构件安装的效率,还能起到降低工程成本的作用。通过运用BIM技术对实际施工现场进行布局,根据安全要求增设栏杆以及通道,提升建筑工程的施工效率,为企业获取更高的经济效益。第三,根据建筑工程的设计方案以及相关标准,使用BIM技术的模拟功能以及软件平台对施工现场进行模拟,主要模拟建筑工程的交通情况、大型机械设备的运输流程以及各类施工载具的运输途径,通过利用BIM技术模拟实际施工中可能出现的机械碰撞,进而调整各类机械的运输途径,形成最适合建筑工程的运输方式,提升建筑工程的施工效率。第四,通过运用BIM技术模拟构件的安装情况,提前连接构件安装过程中的技术难点以及重点环节,规划出最科学有效的安装方式,提升构件安装的效率,降低建筑成本的消耗。

5结语

当前BIM技术在我国研究还不够深入,虽然已经参与到部分建筑工程施工中,但还需要更加系统地分析及使用。BIM技术通过模型建设可以有效提升建筑工程的施工效率以及工程质量。基于使用BIM技术进行工程建设的前提下对装配式建筑工程的成本控制进行分析,通过使用BIM技术可以有效控制建筑工程的施工成本,提升建筑工程的经济收益。随着对BIM技术的深入研究,对未来我国建筑行业的发展将起到巨大的推动作用。

参考文献

[1]张福英.基于BIM技术分析装配式建筑施工的质量控制[J].中国战略新兴产业,2018(1X):1.

[2]付澳,郭然,闫可心,等.基于BIM技术的装配式建筑EPC成本管理分析[J].工程质量,2020,38(1):6.

[3]唐也茜,朱胜隆.基于BIM技术的装配式建筑成本控制研究[J].建材与装饰,2020(3):2.

作者:魏葆琪 单位:酒泉职业技术学院