基于BIM协同设计的建筑方案经济性分析研究

张鹏

摘要：近几年互联网技术在各行业中的渗透朝着更加纵深的方向发展，各行各业互联网+的发展态势处于良好的状态，在这样的背景下建筑信息化也步入到更加新的格局中，从宏观的建筑行业管理，到微观的建筑设计，再到建筑施工企业的部门管理，都可以有效地发挥信息技术的效能。本文关注的是BIM协同设计技术方案在建筑设计环节中的应用，分析其在建筑方案经济性分析中的价值，并且探讨应该如何更好地发挥BIM协同设计在建筑方案经济性分析中效能的问题，希望可以确保建筑信息化的发展程度朝着更加理想的方向进展。

关键词：BIM协同设计;建设方案;经济性分析

传统的建筑工程设计工作，是依靠人力来开展的，经验导向模式倾向严重，很显然处于当前的发展新形势下，仅仅依靠这样的方式去进行建筑设计方案的确定，是远远不够的。在此方面可以尝试将BIM协同设计方案纳入其中，以确保建筑方案经济性分析朝着更加精细化的方向发展和进步，因此，树立正确的价值观，确保将其贯彻执行到建筑工程经济分析实践中去，显得尤为必要。

一、BIM协同设计在建筑方案经济性分析中的价值分析

（一）BIM协同设计的内涵和特点

这里提及的协同设计，可以将其看作一种基于网络的设计沟通交流机制，也可以看作为设计流程的组织管理模式。也就是说，在BIM技术架构中，确保形成协同性的设计格局。详细来讲述，BIM协同设计的内容包括：基于CAD文件之间的外部参照，可以使得不同工种之间的数据能够进入到可视化共享的格局;可以借助网络即时消息和视频会议的方式，使得设计团队成员之间的交互处于跨地域跨空间的状态，便于更好地进行成果交流，方案评审和设计变更工作;在网络资源库的建立背景下，设计人员可以获得更加统一性的设计标准和规范，引导实际的设计行为朝着更加合规的方向发展;在网络管理软件的帮助下，确保项目组成员以特定的角色渗透其中，这样成果会展现出实时性和唯一性的特点，这对于引导设计流程管理朝着理想方向发展而言，是很有必要的;结合设计行业的特殊性，開发出更加多的协同工作软件。需要看到的是协同是BIM的核心所在，同一个构架元素，只要完成一次输入，各种工种共享元素数据就能够从不同角度，实现对应构件元素的生成，这不是简单的文件参照，而是给与协同设计提供了底层支撑，对应协同设计技术含量的提升有很大效用。

（二）BIM协同设计在建筑方案经济性分析中的价值分析

建筑方案经济性分析的初衷，是确保实际建筑设计方案有着比较高的性价比，能够实现建筑企业有限资源的优化配置，继而实现成本管理效率和质量的不断提升。尤其是对于当前的建筑企业而言，在建筑方案经济性分析方面的投入，会成为其项目管理素质的重要权衡指标之一，需要引起高度重视。BIM协同设计有可视化的特点，可以将建筑设计方案中各个方面资源消耗情况以可视化的方式呈现出来，并且在提出对应修改意见之后，可以自动生成对应的成本管理方案，也就是BIM协同设计可以使得建筑工程师、暖通工程师、造价工程师一起进行设计工作的优化和协同，由此站在更加全生命周期的角度，去选择更加理想的经济方案，继而确保建筑工程在施工之前就能够进入到成本管控的状态[1]。

二、基于BIM协同设计的建筑方案经济性分析

（一）结合工程实际情况，建立初步模型

以某设计院新建办公类建筑工程中围护结构构造工程为例，在此过程中需要使用Revit系列软件，这种软件的特点在于：参数化模型特点明显，大数据承载能力比较强，很适合在建设项目全生命周期中进行使用。以此为基础，进行建模工作，设计人员和后期运营人员都是设计院的，这样可以更加全面地考量生命周期成本的问题。以BIM协同设计机制为基础，实现对应模型的构建，希望可以对于建造成本和运维成本实现全面控制和管理。详细来讲述，主要的步骤为：建筑工程师团队会初步设计对应方案，以围护结构构造为例，对于外墙选择的是水泥砂浆，矿渣空心砖和水泥砂浆找平;对于内墙使用的是建筑保温砂浆，轻骨料连锁砌块和水泥砂浆;对于地面采用的是水泥砂浆，钢筋混凝土和超细无机纤维保温喷涂;屋面采用的是水泥砂浆，改性沥青卷材防水，找坡层，钢筋混凝土结构层和外墙抹灰;窗户使用的是断桥铝合金真空和真空玻璃。在结构层编辑的时候，可以依照墙体的做法，确定插入选项，定义不同层次的功能，材质，厚度，并且还可以进行顺序的调整，在建筑模型详细设计参数被纳入之后，就可以得出初步的设计方案，由此建筑信息模型就完成了[2]。

（二）关注能耗和成本，进入初始方案的分析状态

在建筑设计方案进行评估的过程中，需要关注能耗的问题，需要关注成本的问题，因此这两个维度也成为初始方案经济性分析的重点和难点。在此过程中BIM协同设计可以很好地发挥自身的效能，因此必须要确保可以有效的将其使用进去。

1.初始方案能耗分析

基于上述信息管理模型，使用BIM协同设计方案，建筑师团队会在此基础上建立BIM模型，这个模型可以与能耗软件实现兼容，这样可以使得模型的功能朝着更加有效的方向发展，实际的使用价值也可以迅速转化为经济效益。建筑工程师团队在完成实际建筑信息模型构建之后，暖通工程师还需要参与其中，对于实际建筑设计方案多方面的性能进行评估[3]。在能耗分析的过程中，建模往往需要消耗很长的时间，为了规避此方面时间的消耗，可以让暖通工程师直接将之前建筑师使用的信息模型导出，以通用文件格式就可以，在此基础上使用能耗分析软件Ecotect来进行动态能耗模拟分析，在此软件的帮助下，热环境分析功能可以得到很好的发挥，由此得出的总体建筑全年总能耗为655 045千瓦小时。与当地供电部门进行探讨之后，确定实际电价之后，最终初步设计方案每年的能耗费用为32.87万元。

2.初步方案的成本分析

在对于初步方案的能耗进行分析之后，接下来就需要对于初步方案的成本进行分析。从理论上来讲述，BIM技术的核心在于解决建设项目全生命信息在各个专业，各个阶段之间的流转和共享。在协同设计的过程中，造价工程师需要将建筑信息模型作为基准，实现不同明细表的建立，这样可以迅速的了解实际初步设计方案的成本情况。以窗明为节点，造价师关注的字段有宽度参数，高度参数，面积参数和合计参数，在排序方面是以类型升序的方式来进行的。在这样的造价分析的过程中，发现初步设计方案中存在成本考虑不完善的问题，主要集中体现在只考虑了改变外保温和采取性能好的窗户，设定土建成本不会发生变化，此时可以依照工程量，对于外围护结构的投资规模进行界定，最终的成本为286.45万元[4]。

三、发挥BIM协同设计在建筑方案经济性分析中的效能

结合上述对于初步方案的能耗和成本分析，发现存在对应的遗漏点，接着以BIM协同设计机制为基础，对于建筑方案进行优化，继而选择更加理想的设计方案。本次工程中，团队实现了两个优化方案的设计，如下为实际的选择过程：

（一）实现优化方案能耗的分析

建筑工程师以协同设计平台为基础，将优化后的建筑信息模型上传到共享平台上，暖通工程可以直接进行软件导入，就可以将第二个方案和第三个方案的能耗信息呈现出来。接着对于两个优化的方案进行比较，其中第二个方案采暖负荷比较低，在夏季变化处于比较小的状态，全年总能耗比初始方案降低了18.23%，方案三注重阳光间的使用，增加了夏季制冷负荷，能耗比方案一降低34.23%，相当于每年可以节省21.23万元。

（二）实现优化方案成本的分析

使用Revit软件对于实际方案模型进行修改，其关键点在于实现项目信息的修改，工程量明细表软件也有自动生成的功能，可以很快的统计出对应的变更结果，使得人工重新统计浪费的人力物力得到了控制。对于造价师而言，需要对于优化后的两个方案进行对比，确保统计出工程量，然后步入比较的状态。

（三）对于方案全生命周期经济性进行对比

除了上述两个因素，还需要对于不同方案的全生命周期经济性进行对比。在此过程中需要将关注点放在如下几个方面：其一，确定实际的计算公式。初步投资直接取外围结构造价计算结果，运行费用以年度能耗费用为基准，使用折旧费公式来进行计算，年度维修费用占据折旧费的10%，残值依照公式来衡量，费用年值需也需要依照公式来计算。其二，选择最优方案，依照上述公式可以得出初步投资、年运行费用、折旧费用、年维修费用、经营成本、残值、费用年值等参数的界定，然后进行横向比较，最终发现方案三的费用年值是最低的，因此建筑师决定选择方案三作为全生命周期内最经济的方案[5]。

四、结语

综上所述，在建筑设计方案经济性分析的过程中，要使用更加先进的技术手段，这样才能够确保实际的分析效果和质量处于更加理想的状态。BIM协同设计机制，可以使得实际的结果迅速的可视化，不同专业参与人员可以迅速的反馈对应的信息，在实际信息交互中，实现平面图，实现立体图，实现刨面图中更加微观信息的解读，这样可以使得实际的沟通成本得以降低，使得实际的设计效益和质量朝着更高的方向发展。當然，要想切实发挥BIM协同设计在实际建筑方案经济性分析中的效能，还需要确保具备良好的软件硬件设备环境，确保对应的工程师都能够熟悉实际的协同系统，继而更好地参与其中，发挥其在提升建筑设计方案经济性分析中的积极效能。

参考文献：

[1]金天根.基于BIM技术的建筑节能结构协同设计[J].智能城市，2020，6（3）：46-47.

[2]曾旭东，周鑫，张磊.BIM技术在建筑设计阶段的正向设计应用探索[J].西部人居环境学刊，2019，34（6）：119-126.

[3]李良琨.基于可持续性的BIM+VR技术在住宅建筑方案设计中的应用研究[D].邯郸：河北工程大学硕士论文，2020.

[4]王祥伟.BIM技术在建筑设计阶段应用研究[D].青岛：青岛理工大学硕士论文，2018.

[5]代芸.BIM技术在建筑方案设计中的应用研究[D].西安：西安建筑科技大学硕士论文，2017.

作者简介：张 鹏（1983—），男，山东东明人，大学本科，2006年7月毕业于山西财经大学统计学专业，经济师，主要从事工程经济研究。