綠色低碳背景下EPC裝配式建筑項目成本管理研究＊

周文瑞，唐克靜，胡立群，湯飛，聶劍寒

（湖北工業職業技術學院，湖北十堰 442000）

0 引言

我國在2020年提出“雙碳”目標，裝配式建筑在實現綠色低碳目標的同時，能保證建筑質量，節約建筑成本，因此成為建筑行業向工業化發展的重要方式。工程總承包（Engineering Procurement Construction，EPC）模式是未來施工方式的發展趨勢，是建筑行業由勞動密集型走向技術密集型的重要標志。因此，綠色低碳背景下EPC 裝配式建筑項目成本管理的研究具有重要價值。侯方舒［1］結合雙碳背景對裝配式建筑成本管理進行研究，運用DEMATEL-ISM 模型分析建筑成本管理的關鍵影響因素的重要度和關聯度。王東［2］以內蒙古的某項目為例，探究EPC 模式下裝配式建筑的精益成本管理方法。姚靜等［3］分析裝配式建筑成本管理的影響因素，提出BIM 技術的應用方式。但目前裝配式建筑成本管理發展并不成熟，區域差異性較大，必須提出切實可行的建議和政策，才能應對雙碳對建筑工業化提出的新要求。

建筑業屬于碳排放量高的行業，節能改造在建筑行業勢在必行。我國已明確了加快推進裝配式建筑發展的建議，建筑業應做好節能減排工作，促進裝配式建筑的可持續性發展。為更好地解決建筑項目中節能減排的難點問題，在保證質量目標的前提下節約項目成本，本文探究EPC 模式下的綜合館鋼結構裝配式建筑進行成本管理的實施路徑，主要采取全過程應用BIM（建筑信息模型）技術、基于TEKLA（鋼結構詳圖設計軟件）的模型輕量化技術、BIM5D工程量統計3 種成本管理的技術方法與手段達到節省造價的目的。本研究的技術創新和管理創新對建筑的全壽命周期成本管理具有積極的作用。

1 項目概況

1.1 工程介紹

H市濱湖國際會展中心二期項目集展廳、會議廳及重型機械服務展覽等功能為一體，采用屋面整形空間桁架結構。項目難點在于無柱空間的跨度最高達到了192 m，跨度在同類展覽館中屬于最大；總建筑面積達13.15 m2，占地約15.84萬m2。屋面張弦空間桁架結構如圖1所示。

圖1 屋面張弦空間桁架結構

1.2 項目實施目標

本工程質量目標為發現并解決80%以上單專業施工潛在的問題，發現并解決90%以上多專業協作產生的問題；成本目標為采用成本管理手段在解決單專業問題方面創造效益超過200萬元，利用BIM 技術在解決專業協作、深化設計、協調等問題方面創造效益超過600萬元。

1.3 項目重點和難點分析

該項目空間造型復雜，綜合館鋼結構屋面的張弦空間桁架結構跨度為192 m，為國內同類型場館的最大跨度，層高為9 m，屬于超高層高，施工難度大。此外，項目涉及的專業種類多，包括結構、金屬屋面、幕墻、室內外機電等10多個專業。鋼結構和幕墻造型為異形，需要各專業協作和交叉施工的情況較多，并且二期管網與一期管網存在對接的問題。為解決項目難度大造成的成本增大問題，本項目利用BIM5D技術和機器人檢測耐磨地面的平整度，控制地面的整體質量，以達到節約成本的目的。

2 EPC模式下成本管理的實施途徑

2.1 全過程應用BIM技術

將BIM 應用技術引入建筑設計進行全過程把控，從方案設計階段開始引入BIM，解決策劃、方案論證、空間管理、系統分析等復雜問題，布置建筑平面的同時將綠色建筑的要素考慮在內。在初步設計階段，創新性地應用BIM 技術對結構進行分析和優化，對設計進行必要的修改。首先選取初步的數據，生成總平面圖和各種平立剖面圖，優化各個采暖方案、空調方案等；其次通過BIM 技術特有的可視化功能對模型進行驗證，提高觀感效果（綜合館鋼結構模型如圖2所示）。在施工圖階段，應用標準化、模塊化的設計理念，進行綜合管線的設計和工程量統計，滿足不同空間布局的需求。建模的過程中各部門協同工作，解決精細化建模中的各類問題。項目以項目經理部為中心，以項目技術部為執行部門，具體負責項目的BIM 應用及實施。BIM 團隊共分為土建、機電、精裝、鋼結構工作小組，負責BIM 模型的創建、維護及深化工作，確保BIM 的應用及落實。項目BIM 實施流程是將BIM 總包單位（技術部、工程部、商務部等）與各分包單位、設計單位聯系在一起，BIM 總包是協調工作的紐帶，也是BIM 具體工作開展與落地實施的承擔方。

2.2 基于TEKLA的模型輕量化

在鋼結構模型與土建模型的整合中，進行基于TEKLA 模型輕量化導入建筑建模軟件（Autodesk Revit，REVIT）的專項研究，表1 為TEKLA 模型輕量化導入REVIT 的4 種方法的比較，分別計算4 種轉換方式的耗時。由表1 可知，采用方法4 的模型最小，耗時最短，并且能實現模型分解，滿足機電安裝管綜鏈接模型的需求。利用模型可視化的特點，輔助編制綜合館鋼結構施工方案等各專業的專項方案。通過TEKLA 深化模型節點，輸出鋼結構圖紙并上報設計審查，審查通過后的圖紙可直接用作工廠構件加工圖紙。

表1 TEKLA模型輕量化導入REVIT的4種方法比較

2.3 BIM5D工程量統計

在項目前期，模型搭建完成后，利用BIM 技術輔助商務部門進行5D 工程量統計，一方面可驗證商務算量的準確性，提升算量精度；另一方面可驗證BIM算量的可行性［4］。首先，確定算量插件。調研基于Revit軟件的算量插件，在確保算量準確的情況下，選擇斯維爾插件作為算量軟件，該軟件能避免不同平臺間相互導入引起的構件丟失情況。其次，統一圖紙來源。圖紙版本與設計溝通信息的同步性是BIM 算量與商務算量對比的基礎條件，為保證圖紙信息的一致性，指定唯一的人員負責資料來源，并且負責項目各部門的資料（新版圖紙、答疑等）同步工作，避免因圖紙差異導致的返工。最后，確定模型標準。確定軟件后，依據插件算量規則，重新優化模型搭建標準，將各扣減規則與參數規則調整一致，確保搭建后的BIM 模型能滿足算量要求。進行BIM 模型算量前，在同一清單模板下先進行商務及BIM 算量的清單算量，完成后對比清單工程量，同時查找漏項，根據對比結果分析差異［5］，將差異率大于1%的列項提取出來，找出差異原因，得到分析結論。

以地庫部分機電工程為例，根據算量結果，對比BIM 算量與商務算量的覆蓋率及總價差異率（結果見表2）。

表2 機電BIM算量與商務算量的覆蓋率及總價差異率（地下車庫部分）

表2中的數據表明，此類地下車庫業態類建筑在使用功能、平面布置相近的情況下，如果機電清單的工程量總價為1 000 萬元，通過BIM 模型計算出的總價則為620 萬元左右，總價與商務造價的差異率為0.29%。完成算量后，統計BIM 建模人工日，確定在地下車庫業態下建模、算量的速度。在后期項目中，若將BIM 模型作為商務算量模型，前期統計的BIM 建模、算量時間可用于輔助項目部把控BIM 介入的時間，即可達到減少項目商務人員配置、精細化企業成本管控、提升模型利用率的目的。此外，更新模型搭建標準，形成適于BIM5D 應用的模型搭建標準。根據地下車庫算量，BIM 建模人員共3 人，從開始建模到完成算量耗時29 d，即面積為5.15 萬m2的地下車庫業態，通過BIM 算量，人均每天完成面積（包含建筑、結構、粗裝修）為51 500÷29÷3=591 m2/d。

根據測算，本項目由于實施裝配式綠色建造，施工階段電能消耗可節約12%～18%，用電量減少約19 200 kW·h/萬m2；項目施工用水可節約13%～20%，用水量減少約730 m3/萬m2；木材用量可節約24 m3/萬m2。測算項目各階段全壽命周期的碳排放量中，生產階段的碳排放量最大，占比為88%；運輸階段的碳排放量占11%；施工階段的碳排放量相對較小，僅占1%。生產階段碳排放量大主要是由鋼屋面建造和鋼筋消耗引起，因此生產階段是預制構件碳減排的重點階段。

3 雙碳背景下裝配式建筑成本管理對策與建議

通過以上技術方法的案例分析可知，采用項目全過程應用BIM 技術、基于TEKLA 的模型輕量化技術、BIM5D 工程量統計等技術方法能降低工程造價，達到實現雙碳的目標。在實施建筑成本管理的過程中，以下建議有助于技術方法的落實。

3.1 加強設計體系集成化

設計體系集成化是未來預制裝配式構建設計的發展方向。設計體系集成化的核心是以建筑系統為基礎，將結構、機電、裝修一體化協同設計，消除專業壁壘造成的錯漏，實現精準對接，提高體系的精細度，為裝配式建筑的成本管理提供基礎。同時，將問題反饋給廠商，提升設計的標準化程度，降低預制構件生產的成本費用。政府層面也需要大力推行建筑標準化體系的建立。

3.2 強化構件拆分與深化設計

裝配式建筑結構形式不同，所需要的預制構件類型和規格也不同，差異化程度越大，對構件拆分的深化設計要求越高。如果深化設計能力不足，不能將建筑構件合理拆分，尺寸不準確，會給廠商的生產造成巨大的麻煩，尺寸錯誤的構件只能作廢處理，造成不必要的經濟損失。因此，BIM 模型應盡可能降低構件差異化，避免構件在拆分中產生與現場工序不銜接的問題，優化后期的成本管理。設計人員和技術人員應加強培訓，提高個人技能，強化構建拆分與深化設計的能力，提升設計院的專業水準。合理的構件拆分與深化設計，能為參建各方提供便利和帶來良好的經濟效益。

3.3 合理選擇裝配率與預制率

裝配率與預制率是裝配式建筑的專用指標，也是影響成本管理的重要因素。裝配率的高低關聯預制構件的使用比例。綜合項目中往往都有對裝配率的最低要求，但如果裝配率和預制構件的使用率較高，就需要對工廠的生產能力提出更高的要求。因此，企業不應盲目追求高裝配率，而是要實現最優化，考慮參建各方主體的實際情況和當地工廠的產能，在確保裝配式建筑安全性和質量的前提下，選擇合理的預制率和裝配率，將成本降到最低。裝配式構件的生產廠商應應用先進的技術，優化生產工藝，提高企業產能，使產能能夠輻射周邊的裝配式建筑項目。

3.4 提高構件生產能力

構件廠商的生產能力是裝配式建筑成本管理最重要的影響因素。裝配式建筑的構件龐雜、形態各異，對精度處理的要求很高，工廠需要高質量地完成多種拆分、生產線生產、存放、運輸等流程。我國尚未出臺統一的標準對構件進行規范化生產，很多構件廠商構件生產的標準化程度較低，存在生產車間深化設計能力不足、生產線與工序存在差異、生產工人技術不成熟、過分依賴與外包勞務隊合作等亟待解決的問題。要優化生產運輸階段的成本管理，就必須提高工人工作的效率及熟練程度，精確控制構件尺寸，嚴格把控構件質量，降低返工率，實現生產的高效運行。工廠應能根據預制板的大小，運用現代化信息技術進行設計和管理，明確材料消耗量。此外，以安裝為主的室外現場應能達到無粉塵的要求，并且裝配式建筑構件的生產應多用節能環保材料，減少建筑垃圾的產生，達到綠色環保和節能減排的目的。

4 結語

雙碳目標的推行，對建筑行業裝配式建筑的發展提出了新的要求，綠色減排成為裝配式建筑發展的目標。在現代化高速發展的時代，BIM 應用技術在裝配式建筑項目成本管理全過程中具有突出的優勢。本文以H 市濱湖國際會展中心二期項目為例，進行綠色低碳背景下EPC 裝配式建筑項目成本管理研究，結合精益管理的思想，提出設計體系集成化、強化構件拆分深化設計、合理選擇預制率與裝配率、提高構件工廠生產能力等措施，提高工程效率，降低工程成本。希望通過對項目成本管理的研究與不斷改進創新，促進先進技術與成本管理實踐工作的結合，更好地推動低碳建筑的發展。