BIM技術(shù)在項(xiàng)目投資決策中工程造價(jià)計(jì)算上的應(yīng)用分析

陳雪琴， 葛怡君， 龍絳珠

(陽(yáng)光學(xué)院 土木學(xué)院工程管理系，福建 福州 350015)

項(xiàng)目決策是投資者選擇和決定投資行動(dòng)方案的過程，它關(guān)系到工程造價(jià)的高低以及投資效果的好壞，因此每一項(xiàng)擬建項(xiàng)目的投資決策都需要經(jīng)過深思熟慮。傳統(tǒng)的項(xiàng)目決策依據(jù)為設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)單位的描述以及擬建項(xiàng)目的成本預(yù)算，不能全面直觀地展現(xiàn)出不同建設(shè)方案之間的差別。伊爽等[1]對(duì)方案設(shè)計(jì)階段的BIM協(xié)同造價(jià)管理模式進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)模式下的造價(jià)管理表現(xiàn)為階段式管理，由此導(dǎo)致的造價(jià)被動(dòng)性和滯后性會(huì)影響決策質(zhì)量。因此，如何全面直觀地為決策者提供不同的建設(shè)方案成為亟須解決的問題。自2004年中國(guó)建筑行業(yè)引入BIM技術(shù)后，這個(gè)問題便從根本上得到了解決。BIM是一個(gè)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到管理各階段統(tǒng)一協(xié)調(diào)的過程,是一種把使用理念轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的軟件系統(tǒng)[2]，它化圖形為模型，化平面為立體，真正體現(xiàn)了“模型即圖紙”。李軼坤[3]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用BIM技術(shù)可以大幅度提高工程設(shè)計(jì)和施工效率，降低項(xiàng)目的工程成本，避免大部分工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)還為工程造價(jià)行業(yè)帶來了重大變革，它是基于建筑項(xiàng)目實(shí)施全過程的建筑信息模型,將其應(yīng)用到工程造價(jià)管理中,可在保證工程質(zhì)量的前提下探尋控制工程造價(jià)的有效方法,最大限度避免投資失控的情況發(fā)生[4]。應(yīng)用BIM技術(shù)，造價(jià)師可在設(shè)計(jì)完成之后快速計(jì)算出該工程的預(yù)算，避免了手工算量、手工套價(jià)出現(xiàn)失誤的風(fēng)險(xiǎn)，為決策者快速準(zhǔn)確地提供不同的建設(shè)方案的預(yù)算，方便其做出相應(yīng)的決策。

1 BIM技術(shù)在我國(guó)工程造價(jià)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)和建筑產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)從繁復(fù)的手工算量到運(yùn)用BIM技術(shù)解放勞動(dòng)力，從依圖紙建造建筑到依模型建造，BIM技術(shù)在建筑工程造價(jià)管理領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來越廣泛。不過因?yàn)槲覈?guó)的BIM行業(yè)起步晚,其在建筑工程造價(jià)領(lǐng)域中的應(yīng)用還處于一個(gè)相對(duì)比較原始的階段[5]。相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM應(yīng)用的法律、技術(shù)、管理仍存在一些障礙[6]。雖然我國(guó)各大企業(yè)已深刻認(rèn)識(shí)到了BIM技術(shù)的廣大發(fā)展空間，但仍未將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)全過程，現(xiàn)階段全過程工程造價(jià)管理與BIM技術(shù)的有效融合是制約建筑業(yè)改革的主要問題之一[7]。目前我國(guó)更多將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程項(xiàng)目較大、所需技術(shù)復(fù)雜的工程，即便在工程造價(jià)過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，更多也是應(yīng)用于三維模型算量[8]，并沒有充分將BIM的功能應(yīng)用于實(shí)際工程造價(jià)精細(xì)化管理當(dāng)中。此外，BIM技術(shù)引進(jìn)后，國(guó)人又在此基礎(chǔ)上開發(fā)了很多相關(guān)的造價(jià)軟件，而實(shí)現(xiàn)不同造價(jià)軟件之間的信息共享也將成為我國(guó)研究方向的一大突破點(diǎn)。

2 BIM技術(shù)在工程造價(jià)決策階段的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在成本決策階段的應(yīng)用

根據(jù)研究調(diào)查顯示，項(xiàng)目決策階段對(duì)工程造價(jià)的影響占75%～95%[9]，這體現(xiàn)了決策者做出正確決策的重要性。而在決策階段將BIM模型與項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)則可達(dá)到更優(yōu)的決策效果[10]。由于工程造價(jià)具有大額性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，所以投資者需要預(yù)先進(jìn)行工程造價(jià)，這不僅是作為項(xiàng)目決策的依據(jù)，還是籌措資金的重要憑證。

在對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行成本決策時(shí)，首先進(jìn)行比較的就是各方案的工程預(yù)算。工程預(yù)算的核心是計(jì)算工程量，在傳統(tǒng)的手工算量中，造價(jià)師需要依據(jù)由點(diǎn)、線、面形式構(gòu)成的2D圖紙進(jìn)行工程算量，不但工作量大，還容易出錯(cuò)。并且隨著平面圖紙?jiān)絹碓綇?fù)雜，對(duì)造價(jià)師的空間思維能力和專業(yè)知識(shí)的要求也越來越高，這就導(dǎo)致很多造價(jià)師跟不上時(shí)代的步伐。而BIM技術(shù)的引進(jìn)很好地解決了以上問題。BIM通過參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行3D立體建模，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)作為主要概念，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管控，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立建筑信息模型，軟件會(huì)自動(dòng)根據(jù)已設(shè)定的計(jì)算規(guī)則和方法對(duì)重復(fù)計(jì)算部分進(jìn)行刪減，大大提高了計(jì)算的準(zhǔn)確度和速度。并且，通過BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以快速得到方案間不同單位的工程量，并根據(jù)數(shù)量明細(xì)表了解各個(gè)方案的選材，再藉由全方位的三維渲染圖，讓決策者明白設(shè)計(jì)差異。

BIM技術(shù)根據(jù)其可視化、數(shù)字化等特點(diǎn)，為決策者在成本決策階段清楚明了地展示了各方案的差異，便于決策者進(jìn)行決策。

2.2 BIM技術(shù)在進(jìn)度區(qū)分階段的應(yīng)用

由于不同的施工方案所需的工期截然不同，所以采取不同的施工方案，施工的方法和順序會(huì)不相同，從而導(dǎo)致相同的時(shí)間段內(nèi)施工進(jìn)度大相徑庭。過去往往采用書面形式將這些差異傳達(dá)給決策者，這不僅增加了項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人工作量，還不能使決策者快速明白其中差異。一個(gè)好的施工方案，不僅需要滿足施工效率、進(jìn)度安排、施工安全、工期長(zhǎng)短之間的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，還需統(tǒng)籌施工質(zhì)量對(duì)工程項(xiàng)目的影響；工程質(zhì)量的好壞決定了工程是否能通過竣工驗(yàn)收和在工程保修期內(nèi)所需的維護(hù)成本。BIM技術(shù)可通過其可模擬性的功能，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)建造動(dòng)畫來模擬實(shí)際施工，使決策者在短時(shí)間內(nèi)明白不同施工方案在施工進(jìn)度上的差別，從而做出合理的決策。

2.3 BIM技術(shù)在資金規(guī)劃對(duì)比分析方面的應(yīng)用

方案的選擇不僅取決于公司當(dāng)前的資金流通情況，還決定了公司以后的資金籌措活動(dòng)。由于不同的建設(shè)方案在相同的建設(shè)周期內(nèi)的進(jìn)程是不相同的，這就導(dǎo)致不同方案在各階段投入的資金也是不同的。決策者不僅需要考慮不同方案的成本以及進(jìn)度差異，還需要考慮公司目前的財(cái)政狀況。當(dāng)公司同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)項(xiàng)目時(shí)，決策者需要考慮公司的資金利用率，爭(zhēng)取選用合理的方案，使資金的內(nèi)部收益率達(dá)到最大。在考慮該因素時(shí)，決策者需要明白擬建項(xiàng)目方案在各個(gè)階段所需的工程款。在計(jì)算各建設(shè)階段擬完成工程計(jì)劃費(fèi)用時(shí)，可通過將BIM模型建造動(dòng)畫和建模算量結(jié)合起來，快速計(jì)算出各計(jì)算周期內(nèi)所需支付的工程款，為投資決策者直觀地展示了工程周期內(nèi)不同階段所需的工程費(fèi)用，加快了投資決策的進(jìn)程。

3 工程實(shí)例分析

某學(xué)院綜合樓項(xiàng)目位于福州市，該項(xiàng)目共有8層，總建筑面積17 356.79 m2，占地面積2 721.86 m2，計(jì)容建筑面積16 905.79 m2，為多層公共建筑。

在施工之前，決策人員通過BIM的可視化功能，為決策人員提供了不同方案的三維渲染圖及建筑信息模型，讓決策者更容易明白設(shè)計(jì)方案的建筑結(jié)構(gòu)，方便決策者根據(jù)公司目前的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和業(yè)主的相關(guān)要求對(duì)不同方案進(jìn)行決策分析，確定最終的建設(shè)方案。

3.1 鋼玻璃屋面與混凝土平屋面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

對(duì)于綜合樓屋頂?shù)倪x材有鋼化玻璃頂屋面和混凝土平屋面兩種設(shè)計(jì)方案，以下對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行比較：

方案一：鋼化玻璃屋面。鋼化玻璃屋面由鋼構(gòu)件和安全玻璃組成，形成一個(gè)通透性能好的室內(nèi)玻璃頂空間，具有良好的導(dǎo)向性,如圖1所示。

圖1 鋼化玻璃屋頂面

方案二：混凝土平屋面。平屋頂是坡度在2%～5%的屋頂外部形式，由結(jié)構(gòu)層和防水層組成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的建筑平面形狀，如圖2所示。

圖2 混凝土平屋面

兩種方案的成本比較結(jié)果見表1。

表1 兩種方案成本比較表

兩種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較：

方案一：鋼化玻璃屋面采光好，室內(nèi)光線分布均勻，布局緊湊，創(chuàng)造了特有的空間序列，觀賞性更高，給人帶來舒適愉快的氣氛。但是鋼化玻璃保溫隔熱性能差、耐熱不耐火、易銹蝕，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)強(qiáng)度、抗震性能、氣密性、水密性等方面做出周密的構(gòu)造處理，并且選材需要經(jīng)過重重的檢測(cè)，施工復(fù)雜，技術(shù)要求高，造價(jià)成本高。

方案二：混凝土平屋面構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，室內(nèi)頂棚平整，方便施工，耐久性和耐火性好，呈平面狀屋頂還能進(jìn)行多次利用、造價(jià)成本低。但是混凝土平屋面坡度小、排水慢，容易造成積水、滲漏現(xiàn)象，并且由于綜合樓獨(dú)特的布局方式，使用平屋面會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)光線不足，沒有良好的導(dǎo)向性和流暢的室內(nèi)空間交流。

由于綜合樓主要用于教學(xué)辦公，開講座，進(jìn)行表演，所以更加注重建筑的觀賞性與室內(nèi)的整體布局。雖然方案一的成本和施工工期會(huì)較方案二高，但決策者更偏向于方案一。

根據(jù)BIM的可視化、數(shù)字化的功能，決策者可以在短時(shí)間內(nèi)了解到兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及工程成本，便于做出決策，提高工作效率和準(zhǔn)確性。

3.2 旋轉(zhuǎn)樓梯與直行多跑樓梯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

綜合樓一到二層的樓梯，有旋轉(zhuǎn)樓梯和直行多跑樓梯兩種設(shè)計(jì)方案，方案一選用設(shè)計(jì)感強(qiáng)，美觀大方的旋轉(zhuǎn)樓梯，如圖3所示，方案二為建設(shè)工序簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)適用的直行多跑樓梯(如圖4所示)。

圖3 旋轉(zhuǎn)樓梯

圖4 直行多跑樓梯

旋轉(zhuǎn)樓梯在BIM模擬動(dòng)畫中明顯比直行多跑樓梯更節(jié)省空間，所占面積更小，提高了綜合樓的凈使用面積。但是由于旋轉(zhuǎn)樓梯呈螺旋狀上升，因此臺(tái)階與臺(tái)階間跨度比較大，對(duì)于孩子、老人上樓很不方便，安全性能較直行多跑樓梯低。并且旋轉(zhuǎn)樓梯受力狀態(tài)比較復(fù)雜，需要計(jì)算承重和更高一些的技術(shù)支持，因此方案一的價(jià)格相對(duì)較高。但由于綜合樓首層高度為4.2 m，采用直跑樓梯需要分成三跑，不僅占地面積大，還不美觀。

通過綜合樓的BIM模擬動(dòng)畫，決策者能更直觀地感受到采用旋轉(zhuǎn)樓梯使綜合樓的總體空間更加富有設(shè)計(jì)感，并且綜合樓主要使用人群為成年人，因此決策者在對(duì)比了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)后選用了方案一。

在決策者和業(yè)主對(duì)四種方案進(jìn)行分析時(shí)，BIM使決策者和業(yè)主能直觀地感受到兩套方案建成后建筑的形態(tài)，并且BIM可根據(jù)兩套方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行快速修改得出對(duì)應(yīng)的工程量和所需成本，方便決策人員統(tǒng)籌分析以此選用最合適的方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)擁有可視化、可模擬、數(shù)字化、優(yōu)化性等特點(diǎn)，能夠在工程造價(jià)決策階段中直觀地展現(xiàn)不同方案的特點(diǎn)，精確地提供不同設(shè)計(jì)方案的造價(jià)成本，再通過對(duì)比分析研究方法，幫助決策者更好的分析不同方案之間的差異，便于決策者做出最優(yōu)的選擇，提高決策效率。