建筑工程造價模型的優化設計與仿真

王進

(南京建工集團有限公司， 南京 210012)

0 引言

隨著建筑工程復雜程度的逐漸提高，傳統建筑工程造價模型在使用過程中，產生的數據誤差較大、影響計算結果的因素較多，容易降低提供數據的準確性，增加施工的困難。為有效解決這些問題，優化設計傳統建筑工程造價模型已成為現階段研究的重點之一。在對建筑工程造價模型結構進行優化時，為使外部影響因素有效降低，提高內部層級合理配置，采用多層級計算代替原有的單層級計算，從而實現工程造價模型準確性的顯著提升。對傳統建筑工程造價模型算法進行優化，需先增加復雜建筑工程的細化分類，在對分類進行合理量化的基礎上完成多維度理論計算，從而使結果誤差得到合理控制，使計算更接近竣工決算，顯著提高數據計算效率和準確性。

1 優化建筑工程造價模型結構的構建

首先對原有結構完成多層級分析計算，在此基礎上進行合理量化處理，進而完成建筑工程造價模型的優化設計，相比原有的建筑造價工程模型，優化后的工程造價模型核心為建筑工程造價模型算法，對建筑設計分類進一步細化，由單層級優化為多層級，指標量化更加充分，采用層級分析、量化處理完成多級計算，提供參數及信息實現多次驗證輸出，建筑工程造價模型優化后的結構如圖1所示。

圖1 模型結構圖

工程造價模型主要由7個結構層級組成，包括建筑規模、總高度、進深與開間、流通空間、柱網布置以及外平面，依據7個結構層級，依照建筑工程造價模型算法完成具體的分析計算，實現分級計算復雜建筑工程造價模塊，通過對所屬層級進行處理，模型層級量化數據如表1所示。

表1 模型層級量化表

采用反復階梯型計算細化計算過程，把每一處影響條件進行量化，最大程度降低相關變量的不確定性，將對應模型結構的七個層級進行細化，去量化值f(x1) ～ f(x7)[1]。

對于造價模型結構層級，在建筑工程造價模型算法的基礎上，通過分析及量化處理，提高復雜程度較高的建筑工程造價模型的準確性，并保證系統穩定便于使用。

2 建筑工程造價模型算法的改進

Gamble分布算法具備計算簡單易操作的優勢，通過 Gamble 分布傳統 ECM算法完成估算過程，但在應用于復雜建筑工程時存在具體因素的分類不夠明確，在投資估算過程表現出偏差較大的問題，設計概算、施工圖概算及修正概算方面則存在缺少計算精細度的問題，針對復雜建筑工程，傳統建筑工程造價模型逐漸表現出難以滿足實際需求的趨勢。為彌補這些問題對造價模型進行優化，本文提出了基于Freshet分布的改進ECM算法，改進Freshet分布具體參數對照表如表2所示[2]。

表2 參數對照表

(1)

(2)

考慮f(s1)，f(x1)的影響因素，Fr(x)為Freshet分布，根據式(1)、式(2)得Freshet分布的子函數如式(3)。

(3)

通過完成AB的分布計算和，CD的分布計算，在此基礎上得到得Freshet分布的子函數公式，完成改進 ECM 算法，建筑工程造價模型通過 Freshet分布改進 ECM 算法使計算過程更加精細，在反復計算中包含多次的驗證過程，根據具體的計算結果決定多次復雜驗證的頻率(如在計算多次間出現平均數浮動率超過2%，方差超過1的情況)，能更好的滿足復雜建筑工程造價模型計算的需求，彌補傳統建筑工程造價模型算法分類不足的缺點[5]。

3 仿真實驗

(1) 實驗參數設定

復雜建筑工程造價模型通過上述優化設計后，為對該模型的數據處理能力進行驗證，并對計算條件產生影響的外部因素進行測量，通過對傳統的同改進后的建筑工程造價模型評估結果的比較完成測試實驗，本文檢測所使用的方案數據如表3所示。

表3 選定方案數據

將數據劃分為3個階段(根據不同的復雜度)：① 建筑方案 1，2，3為簡單建筑結構階段，包括；② 建筑方案 4，5，6為中級建筑結構階段；③ 建筑方案7，8，9為復雜建筑結構階段[6]。

(2) 數據處理能力測試

在工程造價模型數據處理能力實際衡量過程中，通常采用投資估算處理(IEP)、設計概算處理、施工圖預算處理。IEP主要對兩種建筑工程造價模式(傳統及改進后的)的計算精度與散點度進行測試，測試結果表現為計算精度較高、散點度較低，此種情況下則證明模型具備較高的數據處理能力；散點度低、計算精度低則表示計算精度不高；散點度高、計算精度高則表示多次計算可信性低(計算存在偶然性)；散點度高、計算精度低則表示計算結果缺乏精確度并且計算可信性較低。對投資估算處理的計算精度與散點度進行檢測，檢測結果如圖2所示。

□改進建筑工程造價模式 △傳統建筑工程造價模式

測試結果表明復雜度在不超過0.5的范圍內，兩種建筑工程造價模式(傳統及改進后的模型)的計算精度與散點率表現出的差距較小；當復雜度高于0.5后，兩種建筑工程造價模式(傳統及改進后的模型)的計算精度與散點率表現出較為明顯的差異，進一步證明了建筑工程造價模型經過優化設計后，其模式功能滿足發展建筑工程投資估算處理的需求[7]。

(3) 外部影響計算條件因素實驗

對于計算條件產生影響的外部因素，本文重點選擇了四個因素進行實驗，即主要從市場資本、人員勞動成本的變動情況、材料的變質及不可控風險進行分析。根據上文表3(從 2007—2017年)所示的建筑方案，對鋼鐵、勞動成本、金融等市場變化進行分析，分別與兩種建筑工程造價模型(傳統及改進后的模型)完成市場耐沖擊對比實驗。通過對表3數據進行分析可知傳統及改進后的建筑工程造價模型的穩定性分析圖，如圖3所示。

實驗數據表明結果優化的建筑工程造價模式(尤其是針對復雜建筑工程)表現出了更強的耐市場沖擊能力，優化后的建筑工程造價模式在復雜度超過0.5時表現出明顯的耐市場沖擊能力[8]。

圖3 穩定性分析圖

4 總結

傳統建筑工程造價模型在處理數據時存在較大的誤差大，為了解決計算抗性較差等問題，本文對建筑工程造價模型進行優化，主要采用結構優化和算法改進進行處理，提出一種合理控制計算即利用優化結構承接多層，使外部條件對計算的影響得以降低，建筑工程造價模型算法在基礎上進行優化，投資估算，設計、修正、施工圖概算統一決算的完成則使用多維度理論計算公式實現，以提高數據處理能力及準確度，通過對投資估算處理(IEP)、市場耐沖擊(MIT)進行仿真實驗，實驗驗證表明對于復雜建筑工程，改進后的建筑工程造價模型更為適用，表現出較高的數據處理能力及準確率，且造價結果的準確性較高能滿足實際需求。