基于BIM協同設計的建筑方案經濟性分析研究

張鵬

摘要：近幾年互聯網技術在各行業中的滲透朝著更加縱深的方向發展，各行各業互聯網+的發展態勢處于良好的狀態，在這樣的背景下建筑信息化也步入到更加新的格局中，從宏觀的建筑行業管理，到微觀的建筑設計，再到建筑施工企業的部門管理，都可以有效地發揮信息技術的效能。本文關注的是BIM協同設計技術方案在建筑設計環節中的應用，分析其在建筑方案經濟性分析中的價值，并且探討應該如何更好地發揮BIM協同設計在建筑方案經濟性分析中效能的問題，希望可以確保建筑信息化的發展程度朝著更加理想的方向進展。

關鍵詞：BIM協同設計;建設方案;經濟性分析

傳統的建筑工程設計工作，是依靠人力來開展的，經驗導向模式傾向嚴重，很顯然處于當前的發展新形勢下，僅僅依靠這樣的方式去進行建筑設計方案的確定，是遠遠不夠的。在此方面可以嘗試將BIM協同設計方案納入其中，以確保建筑方案經濟性分析朝著更加精細化的方向發展和進步，因此，樹立正確的價值觀，確保將其貫徹執行到建筑工程經濟分析實踐中去，顯得尤為必要。

一、BIM協同設計在建筑方案經濟性分析中的價值分析

（一）BIM協同設計的內涵和特點

這里提及的協同設計，可以將其看作一種基于網絡的設計溝通交流機制，也可以看作為設計流程的組織管理模式。也就是說，在BIM技術架構中，確保形成協同性的設計格局。詳細來講述，BIM協同設計的內容包括：基于CAD文件之間的外部參照，可以使得不同工種之間的數據能夠進入到可視化共享的格局;可以借助網絡即時消息和視頻會議的方式，使得設計團隊成員之間的交互處于跨地域跨空間的狀態，便于更好地進行成果交流，方案評審和設計變更工作;在網絡資源庫的建立背景下，設計人員可以獲得更加統一性的設計標準和規范，引導實際的設計行為朝著更加合規的方向發展;在網絡管理軟件的幫助下，確保項目組成員以特定的角色滲透其中，這樣成果會展現出實時性和唯一性的特點，這對于引導設計流程管理朝著理想方向發展而言，是很有必要的;結合設計行業的特殊性，開發出更加多的協同工作軟件。需要看到的是協同是BIM的核心所在，同一個構架元素，只要完成一次輸入，各種工種共享元素數據就能夠從不同角度，實現對應構件元素的生成，這不是簡單的文件參照，而是給與協同設計提供了底層支撐，對應協同設計技術含量的提升有很大效用。

（二）BIM協同設計在建筑方案經濟性分析中的價值分析

建筑方案經濟性分析的初衷，是確保實際建筑設計方案有著比較高的性價比，能夠實現建筑企業有限資源的優化配置，繼而實現成本管理效率和質量的不斷提升。尤其是對于當前的建筑企業而言，在建筑方案經濟性分析方面的投入，會成為其項目管理素質的重要權衡指標之一，需要引起高度重視。BIM協同設計有可視化的特點，可以將建筑設計方案中各個方面資源消耗情況以可視化的方式呈現出來，并且在提出對應修改意見之后，可以自動生成對應的成本管理方案，也就是BIM協同設計可以使得建筑工程師、暖通工程師、造價工程師一起進行設計工作的優化和協同，由此站在更加全生命周期的角度，去選擇更加理想的經濟方案，繼而確保建筑工程在施工之前就能夠進入到成本管控的狀態[1]。

二、基于BIM協同設計的建筑方案經濟性分析

（一）結合工程實際情況，建立初步模型

以某設計院新建辦公類建筑工程中圍護結構構造工程為例，在此過程中需要使用Revit系列軟件，這種軟件的特點在于：參數化模型特點明顯，大數據承載能力比較強，很適合在建設項目全生命周期中進行使用。以此為基礎，進行建模工作，設計人員和后期運營人員都是設計院的，這樣可以更加全面地考量生命周期成本的問題。以BIM協同設計機制為基礎，實現對應模型的構建，希望可以對于建造成本和運維成本實現全面控制和管理。詳細來講述，主要的步驟為：建筑工程師團隊會初步設計對應方案，以圍護結構構造為例，對于外墻選擇的是水泥砂漿，礦渣空心磚和水泥砂漿找平;對于內墻使用的是建筑保溫砂漿，輕骨料連鎖砌塊和水泥砂漿;對于地面采用的是水泥砂漿，鋼筋混凝土和超細無機纖維保溫噴涂;屋面采用的是水泥砂漿，改性瀝青卷材防水，找坡層，鋼筋混凝土結構層和外墻抹灰;窗戶使用的是斷橋鋁合金真空和真空玻璃。在結構層編輯的時候，可以依照墻體的做法，確定插入選項，定義不同層次的功能，材質，厚度，并且還可以進行順序的調整，在建筑模型詳細設計參數被納入之后，就可以得出初步的設計方案，由此建筑信息模型就完成了[2]。

（二）關注能耗和成本，進入初始方案的分析狀態

在建筑設計方案進行評估的過程中，需要關注能耗的問題，需要關注成本的問題，因此這兩個維度也成為初始方案經濟性分析的重點和難點。在此過程中BIM協同設計可以很好地發揮自身的效能，因此必須要確保可以有效的將其使用進去。

1.初始方案能耗分析

基于上述信息管理模型，使用BIM協同設計方案，建筑師團隊會在此基礎上建立BIM模型，這個模型可以與能耗軟件實現兼容，這樣可以使得模型的功能朝著更加有效的方向發展，實際的使用價值也可以迅速轉化為經濟效益。建筑工程師團隊在完成實際建筑信息模型構建之后，暖通工程師還需要參與其中，對于實際建筑設計方案多方面的性能進行評估[3]。在能耗分析的過程中，建模往往需要消耗很長的時間，為了規避此方面時間的消耗，可以讓暖通工程師直接將之前建筑師使用的信息模型導出，以通用文件格式就可以，在此基礎上使用能耗分析軟件Ecotect來進行動態能耗模擬分析，在此軟件的幫助下，熱環境分析功能可以得到很好的發揮，由此得出的總體建筑全年總能耗為655 045千瓦小時。與當地供電部門進行探討之后，確定實際電價之后，最終初步設計方案每年的能耗費用為32.87萬元。

2.初步方案的成本分析

在對于初步方案的能耗進行分析之后，接下來就需要對于初步方案的成本進行分析。從理論上來講述，BIM技術的核心在于解決建設項目全生命信息在各個專業，各個階段之間的流轉和共享。在協同設計的過程中，造價工程師需要將建筑信息模型作為基準，實現不同明細表的建立，這樣可以迅速的了解實際初步設計方案的成本情況。以窗明為節點，造價師關注的字段有寬度參數，高度參數，面積參數和合計參數，在排序方面是以類型升序的方式來進行的。在這樣的造價分析的過程中，發現初步設計方案中存在成本考慮不完善的問題，主要集中體現在只考慮了改變外保溫和采取性能好的窗戶，設定土建成本不會發生變化，此時可以依照工程量，對于外圍護結構的投資規模進行界定，最終的成本為286.45萬元[4]。

三、發揮BIM協同設計在建筑方案經濟性分析中的效能

結合上述對于初步方案的能耗和成本分析，發現存在對應的遺漏點，接著以BIM協同設計機制為基礎，對于建筑方案進行優化，繼而選擇更加理想的設計方案。本次工程中，團隊實現了兩個優化方案的設計，如下為實際的選擇過程：

（一）實現優化方案能耗的分析

建筑工程師以協同設計平臺為基礎，將優化后的建筑信息模型上傳到共享平臺上，暖通工程可以直接進行軟件導入，就可以將第二個方案和第三個方案的能耗信息呈現出來。接著對于兩個優化的方案進行比較，其中第二個方案采暖負荷比較低，在夏季變化處于比較小的狀態，全年總能耗比初始方案降低了18.23%，方案三注重陽光間的使用，增加了夏季制冷負荷，能耗比方案一降低34.23%，相當于每年可以節省21.23萬元。

（二）實現優化方案成本的分析

使用Revit軟件對于實際方案模型進行修改，其關鍵點在于實現項目信息的修改，工程量明細表軟件也有自動生成的功能，可以很快的統計出對應的變更結果，使得人工重新統計浪費的人力物力得到了控制。對于造價師而言，需要對于優化后的兩個方案進行對比，確保統計出工程量，然后步入比較的狀態。

（三）對于方案全生命周期經濟性進行對比

除了上述兩個因素，還需要對于不同方案的全生命周期經濟性進行對比。在此過程中需要將關注點放在如下幾個方面：其一，確定實際的計算公式。初步投資直接取外圍結構造價計算結果，運行費用以年度能耗費用為基準，使用折舊費公式來進行計算，年度維修費用占據折舊費的10%，殘值依照公式來衡量，費用年值需也需要依照公式來計算。其二，選擇最優方案，依照上述公式可以得出初步投資、年運行費用、折舊費用、年維修費用、經營成本、殘值、費用年值等參數的界定，然后進行橫向比較，最終發現方案三的費用年值是最低的，因此建筑師決定選擇方案三作為全生命周期內最經濟的方案[5]。

四、結語

綜上所述，在建筑設計方案經濟性分析的過程中，要使用更加先進的技術手段，這樣才能夠確保實際的分析效果和質量處于更加理想的狀態。BIM協同設計機制，可以使得實際的結果迅速的可視化，不同專業參與人員可以迅速的反饋對應的信息，在實際信息交互中，實現平面圖，實現立體圖，實現刨面圖中更加微觀信息的解讀，這樣可以使得實際的溝通成本得以降低，使得實際的設計效益和質量朝著更高的方向發展。當然，要想切實發揮BIM協同設計在實際建筑方案經濟性分析中的效能，還需要確保具備良好的軟件硬件設備環境，確保對應的工程師都能夠熟悉實際的協同系統，繼而更好地參與其中，發揮其在提升建筑設計方案經濟性分析中的積極效能。

參考文獻：

[1]金天根.基于BIM技術的建筑節能結構協同設計[J].智能城市，2020，6（3）：46-47.

[2]曾旭東，周鑫，張磊.BIM技術在建筑設計階段的正向設計應用探索[J].西部人居環境學刊，2019，34（6）：119-126.

[3]李良琨.基于可持續性的BIM+VR技術在住宅建筑方案設計中的應用研究[D].邯鄲：河北工程大學碩士論文，2020.

[4]王祥偉.BIM技術在建筑設計階段應用研究[D].青島：青島理工大學碩士論文，2018.

[5]代蕓.BIM技術在建筑方案設計中的應用研究[D].西安：西安建筑科技大學碩士論文，2017.

作者簡介：張 鵬（1983—），男，山東東明人，大學本科，2006年7月畢業于山西財經大學統計學專業，經濟師，主要從事工程經濟研究。