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装配式建筑基于BIM的全过程成本控制

装配式建筑基于BIM的全过程成本控制

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为降低装配式建筑成本运用BIM技术对目前装配式建筑的成本控制环节面临的问题展开研究。通过BIM技术的全元素动态监控控制技术对装配式施工进行实时监测,并比较BIM技术在已知实例的可行性和效率,以获得资源配置和施工效率两者之间的平衡点,从而实现最大限度地降低建筑施工成本并实现资源配置的最大化利益。


01


装配式建筑施工设计阶段


建造成本控制


在设计和施工过程中使用BIM技术管理建筑信息是今后潜在的最终用途目标。构件设计阶段利用存储在BIM软件系统中的信息,利用通用设计环境中建模互操作性功能,对支持信息进行再利用,来减少数据重复。通过以上方式,使用BIM技术对预制建筑成本进行管理,促进了BIM技术与性能仿真工具之间通信方法的开发,并对成本控制进行了预测和分析,利用BIM作为平台收集信息,并执行建筑的性能设计和成本优化。由于对复杂的高性能特征难以精确建模,以及优化预测效率低下和准确性不高,成本差异的可能性也会增加。BIM应用系统示意图如图1所示。


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图1 BIM应用系统示意图


BIM模拟对象的可扩展元数据属性的能力被用作存储和潜在地管理资产信息以及描述所表示的建筑系统和操作的结构的手段。大多数BIM用于管理成本操作的示例是基于预测使用中的成本差异和识别与预测偏差的模拟。设计和成本管理之间的过渡是用户熟悉新系统的关键时期,从而提高建筑运营管理的效率。作为BIM采用流程的一部分,政府已实施针对这些目标的强制性和自愿性计划,但仍需进一步指导以改善运营过程中的BIM,以此提高运营绩效。


02


装配式建筑构件生产制造阶段


成本控制


与传统建筑方式不同,在设计完成后预制建筑需在工厂内生产预制构件,这也是装配式建筑独特的环节。装配式建筑构件种类繁多,每一种构件的生产制造过程都是一个复杂的信息集合,运用BIM技术,以构件和环节为单位,结合RFID技术置入信息,以便管理构件的生产、存储、运输和吊装等过程,建筑模型示意图如图2所示。


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图2 BIM建筑模型示意图


装配式建筑构件相比于其它产品具有较大区别,要求其模具外形、尺寸绝对准确,误差较大会严重影响后续工作。这就对模具的生产过程要求更加严格,以提高模具的可通用、可互换与实用性,从而保证模具在生产过程中能够多次使用以便延长其寿命周期,从而节约生产成本。因此,可以从引进BIM技术、改进生产工艺、优化模具等方面入手完成对装配式建筑构件生产制造阶段的成本控制。


03


装配式建筑施工阶段


成本控制


基于BIM技术的装配式建筑施工阶段的成本控制是应用3D模型添加时间和成本所形成的BIM的5D模型,进而进行动态成本控制。通过BIM技术虚拟建模,可以在施工前阶段模拟物料堆放、项目进度和资金消耗等,并有利于提前了解施工过程中可能存在的问题,优化施工顺序,通过进行合理的资源配资来优化BIM模型,引导实施施工。图3所示为BIM技术工程量示意图。


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图3 工程量示意图


由图3可知,在施工过程中可实时监测施工进度、成本计划和工序逻辑关系,并可及时发现施工过程中可能出现的问题和风险,提出解决方案,实时调整施工进度安排以及资源和成本投入计划。此外,利用BIM技术可以更加便捷地处理施工过程中出现的变更,当施工过程中发生设计变更时,可利用BIM技术将变更关联到模型中,同时反映出变更后的工程量及造价的变化情况,使决策者能够更清晰地掌握变更情况对造价的影响,及时调整资金筹措和投入计划。


04


应用BIM技术的装配式建筑


成本控制实例分析


上海某工业化住宅示范项目。由于项目的设计在项目设计和计划批准完成后开始,因此,项目设计必须在原设计的基础上执行所有的变更,从而导致工业设计中产生一定的限制和困难。该项目采用BIM技术进行建筑,图4所示为采用BIM技术的建筑模型,采用结构和机电一体化设计实现整个建设过程的控制。


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图4 BIM建筑模型


在项目的初始阶段,将BIM技术与地理信息系统(GIS)相结合,获取现场信息和数据,其中GIS技术用于数据分析,BIM技术用于建模,因此,决策者可以进行合理地规划。针对组件的信息,BIM技术也可用于确定组件和材料数据库的大小。同时由于BIM建模能够提供完整的工程量数据,造价人员在造价预算阶段可利用BIM技术进行计算,既减少工作强度又可提高造价精度,图5所示为BIM技术计算汇总概览图。


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图5 BIM 技术计算汇总表概览图


在施工阶段,采用BIM技术的5D可视化管理,将施工过程中的劳动力、材料和机械等相关资源进行整合,如图6所示,随时将施工情况与施工方案进行比较,并有效地进行协调与调整。为了保证施工方、监理方、业主等多方人员能够清楚了解项目情况,整个建筑的数据也将被长期存储,以便于建筑施工的后期管理。


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图6 建筑成本控制


该项目将BIM技术与装配式建筑结合,相比于传统建造方式具有以下优势:


1.可分别节约耗材70%、用水36%、能耗30%,并可节省工期31%:可将阳台、墙板、楼板和楼梯等作为统一构件,利用BIM技术进行标准构件模块设计后交由工厂生产。


2.集成性:预制建筑的核心是整合。设计师采用Revit建筑结构机电一体化设计,从解决方案到施工图、工厂生产、运输和现场组装的全过程,并考虑到未来建筑物的拆除,以实现整个建筑生命周期使用的集成设计和控制,如图7所示。


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图7 成本设计与控制


由图7可知,利用BIM的众多优越性能,如工程造价的动态管理和运营后期维护等,可显著提高生产和施工效率。


05


结论


1.运用BIM技术可以实现装配式建筑全过程成本的可视化,并通过模拟化和精细化协同管控,可完成装配式建筑成本控制。


2.在装配式建筑中引入BIM技术可以对成本投入计划进行实时高效监测与管控。


3.在装配式施工中嵌入BIM技术的全元动态监测控制,可以获取资源分配与施工效率的平衡点,进而实现成本最低及效益最大化。


(责任编辑:何雯丽)



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[责任编辑:Susan]

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