绿色低碳背景下EPC装配式建筑项目成本管理研究＊

周文瑞，唐克静，胡立群，汤飞，聂剑寒

（湖北工业职业技术学院，湖北十堰 442000）

我国在2020年提出“双碳”目标，装配式建筑在实现绿色低碳目标的同时，能保证建筑质量，节约建筑成本，因此成为建筑行业向工业化发展的重要方式。工程总承包（Engineering Procurement Construction，EPC）模式是未来施工方式的发展趋势，是建筑行业由劳动密集型走向技术密集型的重要标志。因此，绿色低碳背景下EPC 装配式建筑项目成本管理的研究具有重要价值。侯方舒［1］结合双碳背景对装配式建筑成本管理进行研究，运用DEMATEL-ISM 模型分析建筑成本管理的关键影响因素的重要度和关联度。王东［2］以内蒙古的某项目为例，探究EPC 模式下装配式建筑的精益成本管理方法。姚静等［3］分析装配式建筑成本管理的影响因素，提出BIM 技术的应用方式。但目前装配式建筑成本管理发展并不成熟，区域差异性较大，必须提出切实可行的建议和政策，才能应对双碳对建筑工业化提出的新要求。

建筑业属于碳排放量高的行业，节能改造在建筑行业势在必行。我国已明确了加快推进装配式建筑发展的建议，建筑业应做好节能减排工作，促进装配式建筑的可持续性发展。为更好地解决建筑项目中节能减排的难点问题，在保证质量目标的前提下节约项目成本，本文探究EPC 模式下的综合馆钢结构装配式建筑进行成本管理的实施路径，主要采取全过程应用BIM（建筑信息模型）技术、基于TEKLA（钢结构详图设计软件）的模型轻量化技术、BIM5D工程量统计3 种成本管理的技术方法与手段达到节省造价的目的。本研究的技术创新和管理创新对建筑的全寿命周期成本管理具有积极的作用。

1.1 工程介绍

H市滨湖国际会展中心二期项目集展厅、会议厅及重型机械服务展览等功能为一体，采用屋面整形空间桁架结构。项目难点在于无柱空间的跨度最高达到了192 m，跨度在同类展览馆中属于最大；
总建筑面积达13.15 m2，占地约15.84万m2。屋面张弦空间桁架结构如图1所示。

图1 屋面张弦空间桁架结构

1.2 项目实施目标

本工程质量目标为发现并解决80%以上单专业施工潜在的问题，发现并解决90%以上多专业协作产生的问题；
成本目标为采用成本管理手段在解决单专业问题方面创造效益超过200万元，利用BIM 技术在解决专业协作、深化设计、协调等问题方面创造效益超过600万元。

1.3 项目重点和难点分析

该项目空间造型复杂，综合馆钢结构屋面的张弦空间桁架结构跨度为192 m，为国内同类型场馆的最大跨度，层高为9 m，属于超高层高，施工难度大。此外，项目涉及的专业种类多，包括结构、金属屋面、幕墙、室内外机电等10多个专业。钢结构和幕墙造型为异形，需要各专业协作和交叉施工的情况较多，并且二期管网与一期管网存在对接的问题。为解决项目难度大造成的成本增大问题，本项目利用BIM5D技术和机器人检测耐磨地面的平整度，控制地面的整体质量，以达到节约成本的目的。

2.1 全过程应用BIM技术

将BIM 应用技术引入建筑设计进行全过程把控，从方案设计阶段开始引入BIM，解决策划、方案论证、空间管理、系统分析等复杂问题，布置建筑平面的同时将绿色建筑的要素考虑在内。在初步设计阶段，创新性地应用BIM 技术对结构进行分析和优化，对设计进行必要的修改。首先选取初步的数据，生成总平面图和各种平立剖面图，优化各个采暖方案、空调方案等；
其次通过BIM 技术特有的可视化功能对模型进行验证，提高观感效果（综合馆钢结构模型如图2所示）。在施工图阶段，应用标准化、模块化的设计理念，进行综合管线的设计和工程量统计，满足不同空间布局的需求。建模的过程中各部门协同工作，解决精细化建模中的各类问题。项目以项目经理部为中心，以项目技术部为执行部门，具体负责项目的BIM 应用及实施。BIM 团队共分为土建、机电、精装、钢结构工作小组，负责BIM 模型的创建、维护及深化工作，确保BIM 的应用及落实。项目BIM 实施流程是将BIM 总包单位（技术部、工程部、商务部等）与各分包单位、设计单位联系在一起，BIM 总包是协调工作的纽带，也是BIM 具体工作开展与落地实施的承担方。

2.2 基于TEKLA的模型轻量化

在钢结构模型与土建模型的整合中，进行基于TEKLA 模型轻量化导入建筑建模软件（Autodesk Revit，REVIT）的专项研究，表1 为TEKLA 模型轻量化导入REVIT 的4 种方法的比较，分别计算4 种转换方式的耗时。由表1 可知，采用方法4 的模型最小，耗时最短，并且能实现模型分解，满足机电安装管综链接模型的需求。利用模型可视化的特点，辅助编制综合馆钢结构施工方案等各专业的专项方案。通过TEKLA 深化模型节点，输出钢结构图纸并上报设计审查，审查通过后的图纸可直接用作工厂构件加工图纸。

表1 TEKLA模型轻量化导入REVIT的4种方法比较

2.3 BIM5D工程量统计

在项目前期，模型搭建完成后，利用BIM 技术辅助商务部门进行5D 工程量统计，一方面可验证商务算量的准确性，提升算量精度；
另一方面可验证BIM算量的可行性［4］。首先，确定算量插件。调研基于Revit软件的算量插件，在确保算量准确的情况下，选择斯维尔插件作为算量软件，该软件能避免不同平台间相互导入引起的构件丢失情况。其次，统一图纸来源。图纸版本与设计沟通信息的同步性是BIM 算量与商务算量对比的基础条件，为保证图纸信息的一致性，指定唯一的人员负责资料来源，并且负责项目各部门的资料（新版图纸、答疑等）同步工作，避免因图纸差异导致的返工。最后，确定模型标准。确定软件后，依据插件算量规则，重新优化模型搭建标准，将各扣减规则与参数规则调整一致，确保搭建后的BIM 模型能满足算量要求。进行BIM 模型算量前，在同一清单模板下先进行商务及BIM 算量的清单算量，完成后对比清单工程量，同时查找漏项，根据对比结果分析差异［5］，将差异率大于1%的列项提取出来，找出差异原因，得到分析结论。

以地库部分机电工程为例，根据算量结果，对比BIM 算量与商务算量的覆盖率及总价差异率（结果见表2）。

表2 机电BIM算量与商务算量的覆盖率及总价差异率（地下车库部分）

表2中的数据表明，此类地下车库业态类建筑在使用功能、平面布置相近的情况下，如果机电清单的工程量总价为1 000 万元，通过BIM 模型计算出的总价则为620 万元左右，总价与商务造价的差异率为0.29%。完成算量后，统计BIM 建模人工日，确定在地下车库业态下建模、算量的速度。在后期项目中，若将BIM 模型作为商务算量模型，前期统计的BIM 建模、算量时间可用于辅助项目部把控BIM 介入的时间，即可达到减少项目商务人员配置、精细化企业成本管控、提升模型利用率的目的。此外，更新模型搭建标准，形成适于BIM5D 应用的模型搭建标准。根据地下车库算量，BIM 建模人员共3 人，从开始建模到完成算量耗时29 d，即面积为5.15 万m2的地下车库业态，通过BIM 算量，人均每天完成面积（包含建筑、结构、粗装修）为51 500÷29÷3=591 m2/d。

根据测算，本项目由于实施装配式绿色建造，施工阶段电能消耗可节约12%～18%，用电量减少约19 200 kW·h/万m2；
项目施工用水可节约13%～20%，用水量减少约730 m3/万m2；
木材用量可节约24 m3/万m2。测算项目各阶段全寿命周期的碳排放量中，生产阶段的碳排放量最大，占比为88%；
运输阶段的碳排放量占11%；
施工阶段的碳排放量相对较小，仅占1%。生产阶段碳排放量大主要是由钢屋面建造和钢筋消耗引起，因此生产阶段是预制构件碳减排的重点阶段。

通过以上技术方法的案例分析可知，采用项目全过程应用BIM 技术、基于TEKLA 的模型轻量化技术、BIM5D 工程量统计等技术方法能降低工程造价，达到实现双碳的目标。在实施建筑成本管理的过程中，以下建议有助于技术方法的落实。

3.1 加强设计体系集成化

设计体系集成化是未来预制装配式构建设计的发展方向。设计体系集成化的核心是以建筑系统为基础，将结构、机电、装修一体化协同设计，消除专业壁垒造成的错漏，实现精准对接，提高体系的精细度，为装配式建筑的成本管理提供基础。同时，将问题反馈给厂商，提升设计的标准化程度，降低预制构件生产的成本费用。政府层面也需要大力推行建筑标准化体系的建立。

3.2 强化构件拆分与深化设计

装配式建筑结构形式不同，所需要的预制构件类型和规格也不同，差异化程度越大，对构件拆分的深化设计要求越高。如果深化设计能力不足，不能将建筑构件合理拆分，尺寸不准确，会给厂商的生产造成巨大的麻烦，尺寸错误的构件只能作废处理，造成不必要的经济损失。因此，BIM 模型应尽可能降低构件差异化，避免构件在拆分中产生与现场工序不衔接的问题，优化后期的成本管理。设计人员和技术人员应加强培训，提高个人技能，强化构建拆分与深化设计的能力，提升设计院的专业水准。合理的构件拆分与深化设计，能为参建各方提供便利和带来良好的经济效益。

3.3 合理选择装配率与预制率

装配率与预制率是装配式建筑的专用指标，也是影响成本管理的重要因素。装配率的高低关联预制构件的使用比例。综合项目中往往都有对装配率的最低要求，但如果装配率和预制构件的使用率较高，就需要对工厂的生产能力提出更高的要求。因此，企业不应盲目追求高装配率，而是要实现最优化，考虑参建各方主体的实际情况和当地工厂的产能，在确保装配式建筑安全性和质量的前提下，选择合理的预制率和装配率，将成本降到最低。装配式构件的生产厂商应应用先进的技术，优化生产工艺，提高企业产能，使产能能够辐射周边的装配式建筑项目。

3.4 提高构件生产能力

构件厂商的生产能力是装配式建筑成本管理最重要的影响因素。装配式建筑的构件庞杂、形态各异，对精度处理的要求很高，工厂需要高质量地完成多种拆分、生产线生产、存放、运输等流程。我国尚未出台统一的标准对构件进行规范化生产，很多构件厂商构件生产的标准化程度较低，存在生产车间深化设计能力不足、生产线与工序存在差异、生产工人技术不成熟、过分依赖与外包劳务队合作等亟待解决的问题。要优化生产运输阶段的成本管理，就必须提高工人工作的效率及熟练程度，精确控制构件尺寸，严格把控构件质量，降低返工率，实现生产的高效运行。工厂应能根据预制板的大小，运用现代化信息技术进行设计和管理，明确材料消耗量。此外，以安装为主的室外现场应能达到无粉尘的要求，并且装配式建筑构件的生产应多用节能环保材料，减少建筑垃圾的产生，达到绿色环保和节能减排的目的。

双碳目标的推行，对建筑行业装配式建筑的发展提出了新的要求，绿色减排成为装配式建筑发展的目标。在现代化高速发展的时代，BIM 应用技术在装配式建筑项目成本管理全过程中具有突出的优势。本文以H 市滨湖国际会展中心二期项目为例，进行绿色低碳背景下EPC 装配式建筑项目成本管理研究，结合精益管理的思想，提出设计体系集成化、强化构件拆分深化设计、合理选择预制率与装配率、提高构件工厂生产能力等措施，提高工程效率，降低工程成本。希望通过对项目成本管理的研究与不断改进创新，促进先进技术与成本管理实践工作的结合，更好地推动低碳建筑的发展。

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