BIM技術在項目投資決策中工程造價計算上的應用分析

陳雪琴， 葛怡君， 龍絳珠

(陽光學院 土木學院工程管理系，福建 福州 350015)

項目決策是投資者選擇和決定投資行動方案的過程，它關系到工程造價的高低以及投資效果的好壞，因此每一項擬建項目的投資決策都需要經過深思熟慮。傳統的項目決策依據為設計圖紙、設計單位的描述以及擬建項目的成本預算，不能全面直觀地展現出不同建設方案之間的差別。伊爽等[1]對方案設計階段的BIM協同造價管理模式進行研究后發現：傳統模式下的造價管理表現為階段式管理，由此導致的造價被動性和滯后性會影響決策質量。因此，如何全面直觀地為決策者提供不同的建設方案成為亟須解決的問題。自2004年中國建筑行業引入BIM技術后，這個問題便從根本上得到了解決。BIM是一個從規劃、設計、施工到管理各階段統一協調的過程,是一種把使用理念轉化為應用的軟件系統[2]，它化圖形為模型，化平面為立體，真正體現了“模型即圖紙”。李軼坤[3]發現應用BIM技術可以大幅度提高工程設計和施工效率，降低項目的工程成本，避免大部分工程的安全風險。BIM技術還為工程造價行業帶來了重大變革，它是基于建筑項目實施全過程的建筑信息模型,將其應用到工程造價管理中,可在保證工程質量的前提下探尋控制工程造價的有效方法,最大限度避免投資失控的情況發生[4]。應用BIM技術，造價師可在設計完成之后快速計算出該工程的預算，避免了手工算量、手工套價出現失誤的風險，為決策者快速準確地提供不同的建設方案的預算，方便其做出相應的決策。

1 BIM技術在我國工程造價中的應用現狀

隨著信息技術和建筑產業的高速發展，我國從繁復的手工算量到運用BIM技術解放勞動力，從依圖紙建造建筑到依模型建造，BIM技術在建筑工程造價管理領域內的應用也越來越廣泛。不過因為我國的BIM行業起步晚,其在建筑工程造價領域中的應用還處于一個相對比較原始的階段[5]。相較于發達國家，國內關于BIM應用的法律、技術、管理仍存在一些障礙[6]。雖然我國各大企業已深刻認識到了BIM技術的廣大發展空間，但仍未將BIM技術應用于工程建設全過程，現階段全過程工程造價管理與BIM技術的有效融合是制約建筑業改革的主要問題之一[7]。目前我國更多將BIM技術應用于工程項目較大、所需技術復雜的工程，即便在工程造價過程中應用BIM技術，更多也是應用于三維模型算量[8]，并沒有充分將BIM的功能應用于實際工程造價精細化管理當中。此外，BIM技術引進后，國人又在此基礎上開發了很多相關的造價軟件，而實現不同造價軟件之間的信息共享也將成為我國研究方向的一大突破點。

2 BIM技術在工程造價決策階段的應用

2.1 BIM技術在成本決策階段的應用

根據研究調查顯示，項目決策階段對工程造價的影響占75%～95%[9]，這體現了決策者做出正確決策的重要性。而在決策階段將BIM模型與項目評價指標關聯則可達到更優的決策效果[10]。由于工程造價具有大額性和動態性的特點，所以投資者需要預先進行工程造價，這不僅是作為項目決策的依據，還是籌措資金的重要憑證。

在對項目進行成本決策時，首先進行比較的就是各方案的工程預算。工程預算的核心是計算工程量，在傳統的手工算量中，造價師需要依據由點、線、面形式構成的2D圖紙進行工程算量，不但工作量大，還容易出錯。并且隨著平面圖紙越來越復雜，對造價師的空間思維能力和專業知識的要求也越來越高，這就導致很多造價師跟不上時代的步伐。而BIM技術的引進很好地解決了以上問題。BIM通過參數化技術進行3D立體建模，利用參數化設計作為主要概念，對項目進行管控，并根據數據庫建立建筑信息模型，軟件會自動根據已設定的計算規則和方法對重復計算部分進行刪減，大大提高了計算的準確度和速度。并且，通過BIM數據庫，還可以快速得到方案間不同單位的工程量，并根據數量明細表了解各個方案的選材，再藉由全方位的三維渲染圖，讓決策者明白設計差異。

BIM技術根據其可視化、數字化等特點，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，便于決策者進行決策。

2.2 BIM技術在進度區分階段的應用

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不相同，從而導致相同的時間段內施工進度大相徑庭。過去往往采用書面形式將這些差異傳達給決策者，這不僅增加了項目技術負責人工作量，還不能使決策者快速明白其中差異。一個好的施工方案，不僅需要滿足施工效率、進度安排、施工安全、工期長短之間的對立統一關系，還需統籌施工質量對工程項目的影響；工程質量的好壞決定了工程是否能通過竣工驗收和在工程保修期內所需的維護成本。BIM技術可通過其可模擬性的功能，根據施工組織設計建造動畫來模擬實際施工，使決策者在短時間內明白不同施工方案在施工進度上的差別，從而做出合理的決策。

2.3 BIM技術在資金規劃對比分析方面的應用

方案的選擇不僅取決于公司當前的資金流通情況，還決定了公司以后的資金籌措活動。由于不同的建設方案在相同的建設周期內的進程是不相同的，這就導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度差異，還需要考慮公司目前的財政狀況。當公司同時進行幾個項目時，決策者需要考慮公司的資金利用率，爭取選用合理的方案，使資金的內部收益率達到最大。在考慮該因素時，決策者需要明白擬建項目方案在各個階段所需的工程款。在計算各建設階段擬完成工程計劃費用時，可通過將BIM模型建造動畫和建模算量結合起來，快速計算出各計算周期內所需支付的工程款，為投資決策者直觀地展示了工程周期內不同階段所需的工程費用，加快了投資決策的進程。

3 工程實例分析

某學院綜合樓項目位于福州市，該項目共有8層，總建筑面積17 356.79 m2，占地面積2 721.86 m2，計容建筑面積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計方案的建筑結構，方便決策者根據公司目前的經濟基礎和業主的相關要求對不同方案進行決策分析，確定最終的建設方案。

3.1 鋼玻璃屋面與混凝土平屋面的技術經濟比較

對于綜合樓屋頂的選材有鋼化玻璃頂屋面和混凝土平屋面兩種設計方案，以下對兩個方案進行比較：

方案一：鋼化玻璃屋面。鋼化玻璃屋面由鋼構件和安全玻璃組成，形成一個通透性能好的室內玻璃頂空間，具有良好的導向性,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，由結構層和防水層組成，構造簡單，能夠適應各種復雜的建筑平面形狀，如圖2所示。

圖2 混凝土平屋面

兩種方案的成本比較結果見表1。

表1 兩種方案成本比較表

兩種方案優缺點比較：

方案一：鋼化玻璃屋面采光好，室內光線分布均勻，布局緊湊，創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，在設計時應對強度、抗震性能、氣密性、水密性等方面做出周密的構造處理，并且選材需要經過重重的檢測，施工復雜，技術要求高，造價成本高。

方案二：混凝土平屋面構造簡單，節省材料，室內頂棚平整，方便施工，耐久性和耐火性好，呈平面狀屋頂還能進行多次利用、造價成本低。但是混凝土平屋面坡度小、排水慢，容易造成積水、滲漏現象，并且由于綜合樓獨特的布局方式，使用平屋面會導致室內光線不足，沒有良好的導向性和流暢的室內空間交流。

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

根據BIM的可視化、數字化的功能，決策者可以在短時間內了解到兩種方案的優缺點及工程成本，便于做出決策，提高工作效率和準確性。

3.2 旋轉樓梯與直行多跑樓梯的技術經濟比較

綜合樓一到二層的樓梯，有旋轉樓梯和直行多跑樓梯兩種設計方案，方案一選用設計感強，美觀大方的旋轉樓梯，如圖3所示，方案二為建設工序簡單，經濟適用的直行多跑樓梯(如圖4所示)。

圖3 旋轉樓梯

圖4 直行多跑樓梯

旋轉樓梯在BIM模擬動畫中明顯比直行多跑樓梯更節省空間，所占面積更小，提高了綜合樓的凈使用面積。但是由于旋轉樓梯呈螺旋狀上升，因此臺階與臺階間跨度比較大，對于孩子、老人上樓很不方便，安全性能較直行多跑樓梯低。并且旋轉樓梯受力狀態比較復雜，需要計算承重和更高一些的技術支持，因此方案一的價格相對較高。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模擬動畫，決策者能更直觀地感受到采用旋轉樓梯使綜合樓的總體空間更加富有設計感，并且綜合樓主要使用人群為成年人，因此決策者在對比了兩種方案的優缺點后選用了方案一。

在決策者和業主對四種方案進行分析時，BIM使決策者和業主能直觀地感受到兩套方案建成后建筑的形態，并且BIM可根據兩套方案的設計進行快速修改得出對應的工程量和所需成本，方便決策人員統籌分析以此選用最合適的方案。

4 結束語

BIM技術擁有可視化、可模擬、數字化、優化性等特點，能夠在工程造價決策階段中直觀地展現不同方案的特點，精確地提供不同設計方案的造價成本，再通過對比分析研究方法，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的選擇，提高決策效率。