針對傳統施工工藝高能耗、高環境負擔等問題，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建筑具有施工效率高、施工質量好和安全性高等諸多優勢，是建筑業的新興建筑模式。但由于現 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 技術作為算量工具嵌入其中具有重要意義［２－４］。ＢＩＭ 技術是一種具有綜合能力的處理建筑數據的工具，廣泛應用在建筑設計、施工等領域，并在建筑性能設計、模擬、優化以及建筑成本管理等方面具有明顯優勢［５］。利用ＢＩＭ 數字信息模擬技術的信息完整性、相關性，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監控，優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狀

目前，傳統小區住房具有建筑規模大、質量要求高、規模化等特點，適合運用裝配式技術進行施工。但與 傳統建筑形式相比我國的裝配式建筑尚未形成產業規模，還處于發展的初始階段，其經濟成本高于傳統建筑的經濟成本，而其預制安裝構件的高價格是導致成本過高的主要原因［６］。因此，降低構件成本是促進裝配式建筑發展的途徑之一。

由于目前我國裝配式規模較小，其構件的生產廠商數量較少，且分布區域較為集中，在不同地區采用裝 配式施工方式會增加預制構件的運輸成本。而縮短裝配式建筑與施工地區距離，在施工地區建設工廠又會 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 對裝配構件進行合理、便捷的拆解設計，并保證構建的無縫銜接性；而對施工人員來說，其適應了傳統施工方 式，若轉變原施工模式，對預制構件進行裝配，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成可知，裝配式建筑成本還有很大下降空間，隨著信息技術的進步和發展，裝配式建筑成本控制與信息手段的結合將是一個重要的發展方向［７，８］。將 ＢＩＭ 技術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）；華北理工大學大創項目（Ｘ２０１８２０７）。

將裝配式建筑建設的全過程創建為虛擬的信息化模型，工程相關數據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節存在的問題并有效解決。裝配式建筑自身具有綠色、環保、低碳以及建筑品質較 高等一系列優勢，且在未來的成本會相對穩定。

２ＢＩＭ 技術的應用

建筑信息模型是應用于建筑、工程和土木工程等專業的新興工具。它將建筑數據與信息模型結合，實現 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同工作的基礎，提高生產效率，節省成本，縮短工期［９－１１］。

國外對ＢＩＭ 技術的研究始于上世紀７０年代，在２００２年被 Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司正式提出，目前已被業內廣泛認可。目前，我國正處于逐步淘汰傳統建設項目成本管理，推進現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，所以該行業存在多數觀望態度，因此，更加有效地控制成本是推動裝配式施工的關鍵，利用ＢＩＭ 技術可在裝配式建筑的全周期將現場數據導入 ＢＩＭ 模型進行模擬分析，解決裝配式建筑發展的障礙，全力發展綠色施工。

當前，國內已有部分學者對于ＢＩＭ 技術應用于裝配式建筑生產過程中的可行性進行了研究。以測試建筑為例，總結兩者的可用性，探索在預制建筑物中建立 ＢＩＭ 模型。但現階段國內還并不能做到 ＢＩＭ 技術與裝配式建筑完整、緊密的交互融合，若想將ＢＩＭ 技術與裝配式件數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 技術相結合

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 技術管理建筑信息是今后潛在的最終用途目標。構件設計階段利用存儲在ＢＩＭ 軟件系統中的信息，利用通用設計環境中建模互操作性功能，對支持信息進行再利用，來減少數據重復。通過以上方式，使用ＢＩＭ 技術對預制建筑成本進行管理，促進了ＢＩＭ 技術與性能仿真工具之間通信方法的開發，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，并執行建筑的性能設計和成本優化。由于對復雜的高性能特征難以精確建模，以及優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 應用系統示意圖如圖１所示。

圖１  ＢＩＭ 應用系統示意圖

ＢＩＭ 模擬對象的可擴展元數據屬性的能力被用作存儲和潛在地管理資產信息以及描述所表示的建筑系統和操作的結構的手段。大多數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的關鍵時期，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  裝配式建筑構件生產制造階段成本控制

與傳統建筑方式不同，在設計完成后預制建筑需在工廠內生產預制構件，這也是裝配式建筑獨特的環節。裝配式建筑構件種類繁多，每一種構件的生產制造過程都是一個復雜的信息集合，運用 ＢＩＭ 技術，以構件和環節為單位，結合 ＲＦＩＤ 技術置入信息，以便管理構件的生產、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

裝配式建筑構件相比于其它產品具有較大區別，要求其模具外形、尺寸絕對準確，誤差較大會嚴重影響 后續工作。這就對模具的生產過程要求更加嚴格，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過程中能夠多次使用以便延長其壽命周期，從而節約生產成本。因此，可以從引進ＢＩＭ 技術、改進生產工藝、優化模具等方面入手完成對裝配式建筑構件生產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，進而進行動態成本控制。通過ＢＩＭ 技術虛擬建模，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，優化施工順序，通過進行合理的資源配資來優化ＢＩＭ 模型，引導實施施工。圖３所示為ＢＩＭ 技術工程量示意圖。

由圖３可知，在施工過程中可實時監測施工進度、成本計劃和工序邏輯關系，并可及時發現施工過程中可能出現的問題和風險，提出解決方案，實時調整施工進度安排以及資源和成本投入計劃。此外，利用 ＢＩＭ技術可以更加便捷地處理施工過程中出現的變更，當施工過程中發生設計變更時，可利用 ＢＩＭ 技術將變更關聯到模型中，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，及時調整資金籌措和投入計劃。

圖３ 工程量示意圖

４ 應用ＢＩＭ 技術的裝配式建筑成本控制實例分析

上海浦東新區惠南新市鎮２３號樓是由華建集團與寶業集團合作建成的上海工業化住宅示范項目。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上執行所有的變更， 從而導致工業設計中產生一定的限制和困難。該項目采用 ＢＩＭ 技術進行建筑，圖４ 所示為采用 ＢＩＭ 技術的建筑模型，采用結構和機電一體化設計實現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 技術與地理信息系統（ＧＩＳ）相結合，獲取現場信息和數據，其中 ＧＩＳ 技術用于數據分析，ＢＩＭ 技術用于建模，因此，決策者可以進行合理地規劃。針對組件的信息，ＢＩＭ 技術也可用于確定組件和材料數據庫的大小。同時由于ＢＩＭ 建模能夠提供完整的工程量數據，造價人員在造價預算階段可利用ＢＩＭ 技術進行計算，既減少工作強度又可提高造價精度，圖５所示為ＢＩＭ 技術計算匯總概覽圖。

圖５  ＢＩＭ 技術計算匯總表概覽圖

在施工階段，采用ＢＩＭ 技術的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，并有效地進行協調與調整。為了保證施工方、監理  方、業主等多方人員能夠清楚了解項目情況，整個建筑的數據也將被長期存儲，以便于建筑施工的后期管理。

圖６ 建筑成本控制