BIM技术在建筑施工中的成本控制与管理

孙艳， 赵华英

（1.日照建业工程管理有限公司；2. 山东兖州建设总公司）

1 BIM 技术在建筑施工准备阶段的成本控制与管理

1.1 图纸会审

图纸会审是建筑施工前的重要工作，有利于及时发现设计文件中存在的不合理之处，提前采取纠偏处理措施，避免在施工过程中出现返工误工的情况，从而实现成本控制的目的。传统的图纸会审工作主要对象是二维图纸，利用BIM 技术建立三维模型，能够全面直观的查看建筑设计方案，大大降低了图纸会审的难度，提高了工作质量和效率，比如，在传统设计模式下，主体结构和围护结构可能不是一个设计师设计的，很容易出现主体结构和结构柱的碰撞冲突，利用BIM 模型可以有效解决这类问题。空间设计不合理、净高不够也是施工图中常见的问题，对机电安装工程影响较大，特别容易在楼梯转角、汽车坡道等部位出现。利用BIM 技术进行碰撞检查是施工准备阶段成本控制与管理的重要方式，能够及时发现主体结构与设备安装之间存在的矛盾。虽然有些空间冲突问题可以在施工现场调整解决，但是在成本控制方面存在不确定性，容易产生资源浪费，所以提前干预很有必要。

1.2 工程量计算

工程量计算是建筑施工的基础性工作，涉及施工资源的计划、调配、管理事宜，以往的工程量计算比较烦琐，尤其是在面对大型的、非标准化的项目时，构件之间的关系非常复杂，容易出现重复计算、误差较大的问题，无法保证工程量计算的准确性，而且耗时较多。根据施工需求，利用BIM 技术建立相关模型，确定计量标准和计量范围，提取构件的参数信息，按照计算规则进行工程量计算，生成工程量清单，并完成校对核验工作，生成相应报表，以供采购及施工管理使用。利用BIM 技术，可以自动化识别和测算工程量，提高了计算精度，缩短了计算时间，尤其是在异形构件的采购上，如果将构件三维模型提交给相关厂商生产，能够比现场加工更为合算，可以获得不错的成本节约效果[1]。

2 BIM 技术在建筑施工过程中的成本控制与管理

2.1 土建工程施工

2.1.1 土方工程施工

土方工程是建筑施工的基础工程，对工程地质、施工环境、机械设备、组织管理等方面要求比较高，在不良地质条件、深基坑的施工过程中，很容易产生安全隐患，影响周边建筑及地下管线的稳定性。根据基础数据资料，将周边环境地下管线等信息导入到BIM模型中，对复杂基坑边坡进行参数化设计，在建立完善BIM 模型的基础上，运用专业分析软件进行演算分析，查找影响施工成本的主要因素，针对性地优化整合基坑边坡设计方案。建立三维地形模型，直观展示原始地形地貌，确认土方开挖边缘线和±0标高，为土方开挖施工范围和深度控制做好准备，避免因超挖增加施工成本。Revit 软件中存在建筑地坪功能，可以实现土方开挖施工模拟，根据地形参数设置，直接计算挖方量、填方量等相关数据，具有较高的精确度，在成本控制与管理方面发挥了关键作用。

2.1.2 模板工程施工

模板工程是一种工艺复杂、材料较多、危险系数较高的分项工程，贯穿结构工程施工的全过程，许多安全事故都是在模板工程施工中产生的，而且由于施工方案的不合理，导致周转材料浪费的情况也比较严重，对于成本控制影响较大。利用BIM 技术的仿真模拟功能，通过BIM 模板脚手架设计软件的应用，能够对模板类型、数量、预埋件、安装流程等方面进行优化分析，解决复杂节点的有效衔接问题，更为准确地计算模板工程量。首先，创建主体结构模型，然后创建模板模型，优化梁柱、墙板等模板设计方案，最后，根据不同模板类型，分别导出工程量明细。为了保证模板位置和形状尺寸的准确性，可以采用配模设计方式，利用BIM技术，绘制配模板三维空间文件，并按照施工配模的规定进行下料计算，创建共享参数，选择合适的下料参数，包括长度、宽度、厚度等，创建模型族，将建好的族载入到原模板模型中，建立模板下料模型，导出下料明细表，这样便实现了模板工程施工的精细化材料成本控制。根据实践表明，利用BIM技术进行模板工程量计算，误差不超过5%，而且降低了人力、物力、财力的投入[2]。

2.2 机电工程施工

2.2.1 综合管线安装

在建筑功能日益丰富的情况下，对机电工程施工成本控制要求越来越高，利用BIM 技术进行图纸会审和碰撞检测，能够及时发现不同专业之间存在的矛盾和冲突，根据碰撞检测结果，按照管线排布设计原则进行综合优化。一般情况下，大口径管道优先于小口径管道，长久管线优先于临时管线，有压管线避让无压管线，低压管线避让高压管线，金属管道避让非金属管道，充分考虑不同管线之间的影响，为安装施工和维护管理提供便利，尽可能提高室内空间，满足使用功能需求。在支吊架布置上，对于管线专业多、施工难度大、安装工艺复杂等工程项目，需要根据实际需求制定支吊架BIM路线深化设计安装图纸，确定支架间距和过载计算，得出支吊架类型及尺寸，按要求生产加工，通过fuzor 软件进行三维模拟，使用相关插件布置支吊架，校验支吊架受力情况，根据检测报告完善支吊架布置方案。在确定管线综合排布方案时，利用BIM 技术分析碰撞检测报告，解决管线与结构、管线与管线间的交叉碰撞问题，检验各管线需要的安装、维修以及功能空间是否足够，合理安排不同专业安装施工顺序，防止出现相互干扰影响的情况。

完成综合管线优化工作后，利用BIM 软件自动导出材料明细表，为采购、施工、结算成本管理提供依据。在建筑安装工程施工中，给排水管道、暖通管道、消防管道的消耗量比较大，对施工成本影响程度较高，以暖通管道为例，在处理复杂节点时，可能因理解偏差出现下料错误，造成原材料浪费和工期延误，利用BIM模型能够生成暖通风管下料单，导出复杂节点三维图样，严格控制加工数量和安装质量，实现原材料节约的目的。另外，在桥架安装和预留洞口控制上，应用BIM技术优化设计专项施工方案，准确计算桥架用量和预留洞口数量，也能够产生良好的经济效益。

2.2.2 机房优化布置

设备机房是实现建筑功能的核心区域，包括消防泵房、发电机房、排水机房、网络机房等，出于集约设计的考虑，再加上机电设备体积比较庞大，存在一定的安装施工难度，不利于成本控制管理。根据设计图纸，建立BIM 模型，确定机组接口位置，按照支吊架布置和管线避让原则。同时考虑安装维修空间需求，在有限的空间内，合理布置管线间距，预留足够的检修空间，使整体上美观有序、排列成排、互不干扰。对于出入机房的大型排管，按照管路类型、流体特征，计算管路重量，确定制作安装方法，同样要做好碰撞检查工作，通过可视化漫游功能，找到布置方案存在的问题，避免返工。

2.3 装配式工程施工

2.3.1 生产成本控制

在装配式工程施工中，预制构件的成本占据较大比重，传统的预制构件生产方式对施工成本控制不利，由于二维图纸中构件的数据信息相对有限，所以很容易出现理解错误的问题，进而导致生产质量不合格、工期延误，从而形成成本浪费。建立BIM模型，可以集成所有数据信息，能够有效降低理解难度，提高预制构件生产质量和效率，在生产过程中，如果需要根据现场情况调整设计，可以通过BIM 模型进行信息共享，降低了交流沟通成本，构件生产厂家通过BIM 模型就可以获取到满足生产需求的信息，提前做好计划管理[3]。

2.3.2 运输成本控制

从预制构件生产到施工的过程，需要充分考虑运输成本控制。建立基于BIM技术的一体化信息平台，施工单位可以根据施工进度要求在BIM 模型上体现预制构件需求，预制构件生产厂家按需求进行生产和运输，制定科学的运输路线，把控到场时间，降低误工窝工风险，减少二次搬运和现场存储成本。为了更好的掌握预制构件状态信息，需要将BIM 技术与 GPS 定位技术、RFID 技术结合运用，实现全过程跟踪效果，能够及时根据实际情况采取应急处理措施，当预制构件运输到现场后，可以更为准确地定位，为施工安装奠定良好基础。

2.3.3 施工方案比选

装配式建筑施工对机械设备、施工工艺要求较高，必须选择合理的施工方案，以降低构件安装成本。利用BIM 技术进行工程管理，能够将项目全生命周期的信息留存下来，形成数据库，包括从项目设计到预制构件生产、运输、安装等全过程。在进行装配式建筑施工方案比选时，可以在数据库中检索类似工程案例，作为拟建工程备选方案，结合实际情况进行修改，采用合适方法，建立科学的综合评价指标体系，筛选出最优施工方案。通过BIM 技术开展施工模拟，明确施工流程和工艺要求，确定最终安装施工方案，避免构件损坏、吊装失败等问题出现。

2.4 成本动态管理

5D BIM模型是在3D BIM模型的基础上添加进度信息和成本信息实现的，随着施工活动的开展，将实际进度和成本信息输入到BIM 模型中，实现施工过程的成本动态管理。利用BIM 技术，对挣得值法涉及到的三个数据进行跟踪分析，计算不同时间节点费用效益指标，确定施工过程中是否存在费用超支现象，并对应发出成本偏差预警，实时查询施工阶段材料用量和实际工程量，及时发现成本管理问题，并采取针对性的解决措施，调整机械调度和人员管理，从而实现施工成本的动态监控。BIM 协同管理平台具有强大的功能，能够对有关方面数据进行关联整合，材料价格变化会直接影响到施工成本，BIM协同管理平台能够自动采集相关价格变化，并自动进行成本核算调整，有效缩短了计价变更时间。限额领料是施工阶段成本控制的重要手段，利用BIM技术能够自动分析工程量数据信息和物料领用信息，可以实时查看特定区域内的工程量完成情况以及可领取的材料限额，实现了物料领取、分发、结算的精细化管理，减少了不必要的材料浪费和矛盾纠纷[4]。

3 结语

综上所述，BIM是一种建筑信息模型，对于项目信息化、精细化管理具有重要价值，能够实现设计与施工协同，提高施工质量和效率，从而达到成本节约的目的。利用BIM 技术，在图纸会审、工程算量、虚拟施工、碰撞检测、方案比选、动态管理等方面有效应用，能够改变以往的施工成本管理模式，提高计划制定和执行的精确度，实现工程施工的综合效益。