一体化建造模式下的装配式建筑经济效益分析

摘要：随着经济社会的发展，装配式建筑在我国建筑行业转型的进程中得到了广泛推广，现代建筑行业也逐步形成了一体化建造模式。BIM技术和EPC总承包模式是实现装配式建筑一体化建造的关键路径。EPC总承包模式在建筑工程管理中发挥着较大优势，通过将BIM技术与装配式建筑融合，可以实现对装配式建筑全生命周期的精细化管控，提升项目经济效益水平。文章旨在结合BIM技术和装配式建筑特征，明确在一体化建造模式下的装配式建筑经济效益相关评价指标，从成本、质量、工期及社会环境影响等维度全面系统地分析装配式建筑的经济效益表现，以期为相关工程建设提供参考。关键词：一体化建造模式；装配式建筑；BIM技术；经济效益一、引言我国建筑行业已经进入高速发展期，但与此同时也面临着一些挑战。现代建筑行业倡导将绿色发展理念贯穿于建筑工程全生命周期中，装配式建造模式因符合可持续发展要求，越来越广泛地应用于各类建筑工程。一体化建造模式主要基于“三个一体化”的理论，通过信息集成技术，将生产力和生产关系有机结合，不仅满足项目工程管理高效协同的要求，也使得项目管理与技术之间无缝衔接，成了装配式建筑的主要建设方式。二、一体化建造模式下的装配式建筑构成要素（一）装配式建筑装配式建筑是我国建筑工程现代化发展进程中所形成的新型建造模式。这种建造模式在建筑工程施工中呈现绿色、节能、环保等特征，已逐步成为未来建筑行业发展的主要趋势。装配式建筑有着特殊的工艺流程，首先，需要根据工程项目实際情况，精准计算工程结构的各项指标并向工厂提供构件参数从而进行标准化的预制生产；其次，将工厂生产完成的预制构件运输到施工现场，通过机械设备吊装及可靠的连接方式进行集成化的组装拼接。装配式建造模式与传统现浇混凝土建造模式相比，可以节约大量人力成本投入，减少污染物排放，有效提升资源利用率，并且避免施工现场过于混乱而出现施工安全问题。装配式建筑可以实现绿色高效施工，为现代建筑行业健康发展提供了切实可行的技术指引。（二）BIM技术作为一种全新的信息化技术形式，建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）在建设工程领域逐渐普及并取得了一定的成绩。通过BIM平台创建信息共享中心，能有效记录建筑工程全生命周期所涉及的各项信息，为建筑工程的决策、设计、施工、运维等方面提供可靠的参考资料。BIM技术的特征，一是可视化。可视化是指“所见即所得”。以往建筑工程一般通过二维画面进行设计，但是平面化的设计无法形成立体空间，难以全面展示建筑工程的全貌，可能会影响设计合理性，经常导致工程后期施工与前期设计存在着一定的偏差。BIM技术可以实现将二维的CAD图转化为三维的建筑信息模型，使建筑、结构、水电等专业的施工图集成到了一个三维立体的建筑信息模型中。BIM技术可以动态展示建筑工程的施工全过程，便于发现建筑结构不合理的设计，从而在设计初期就加以修正，大量减少后期因设计错误引起的变更。二是协调性。在建筑工程的全生命周期管理过程中，以往各单位、各部门之间难以形成良好的信息互通渠道，信息和资料的传递时常受到阻碍，效率很低，例如：设计部门和施工部门之间无法及时有效进行信息沟通，由于信息不对称最终影响施工效果。而BIM技术打通了信息传递的瓶颈，为信息的传递搭建了互联互通的桥梁，信息沟通的渠道更畅通，方法更高效。三是模拟性。BIM作为建筑信息的载体，可以对建筑功能、施工工艺等方面进行模拟。在设计阶段，BIM技术可以进行日照模拟、节能模拟等模拟实验，以确定相关参数。在工程实施阶段，可以利用BIM技术进行进度、成本、质量、安全和施工全过程的管理，并结合4D模拟技术和5D模拟技术，实现项目的目标控制。在运维阶段，利用BIM技术可以进行各种紧急情况下的应急处置方式模拟，例如：火灾情况下人员安全疏散模拟以及地震情况下人员逃生模拟等。四是优化性。建筑工程全生命周期的设计、施工、运营等过程本身就是一个个不断优化的过程。在前期设计阶段，通过BIM技术不仅可以直观地看到建筑物的外观和材料，还可以作出成本、质量、工期的最优选择分析，提高投资回报率。现代建筑物结构复杂多变，BIM技术不仅可以提供建筑物实际的几何信息、物理信息，还可以呈现建筑物发生变化以后的信息，为复杂项目的优化提供基础。五是可出图性。当对建筑物实行可视化展示、协调、模拟、优化等一系列处理后，BIM最终形成综合施工图。利用BIM技术不仅可以根据实际工程情况出具所需二维平面、立面和剖面施工图，还可以输出管线碰撞分析报告以及相关合理化建议。BIM技术有助于设计图纸更合理和规范。（三）EPC总承包模式EPC总承包模式是实现一体化建造模式的重要路径。不同于传统建筑工程通过划分监管模块来管理，在EPC总承包模式下，项目的设计、采购、施工均由EPC总承包单位负责，促使各个模块之间形成良好的衔接效果。通过EPC总承包单位统筹管理，设计、采购、施工等环节有序推进，可显著缩短建设工期。在EPC总承包模式下，总承包单位通常会把部分专业工程分包给其他承包单位，并通过合同明确相关权责。工程施工质量既由分包单位自控，又受总承包单位的监管。采用EPC总承包模式，与建设单位直接签订合同的工程参建方少，合同结构相对简单，可以大量减少建设单位的协调工作和合同管理工作。建设单位将部分建设风险转移至总承包单位，促使总承包单位更加关注建筑工程质量、安全风险以及经济效益，从而与建筑工程项目之间形成更紧密的关系。三、一体化建造模式下的装配式建筑主要特征（一）BIM技术广泛运用于装配式建筑基于一体化建造模式的装配式建筑广泛应用到BIM技术。在前期决策阶段，BIM技术可以对项目方案进行模拟，为建设单位在项目技术和经济的可行性研究方面提供帮助。在方案设计阶段，通过BIM可视化模型，明确各预制构件参数，进而实现标准化设计和集成化生产。利用BIM技术对建筑工程的管线进行检查，可以充分了解管线与建筑结构碰撞情况以及管线需要交叉的位置，保障设计图纸与实际施工之间处于协同状态，避免后续施工因出现大量变更问题从而对建筑工程质量产生负面影响。在施工阶段，可以利用BIM技术进行施工方案比选，优化施工组织，也可以协助施工作业人员充分理解和执行方案。在項目实施过程中，通过BIM技术建立成本、质量、工期协同管理平台，能更好地控制和保障项目的三大目标达成。在运营维护阶段，BIM技术可以随时获取和调用建筑物和设备的空间信息以及隐蔽管线的信息，三维动态地呈现出设备的运行状态，预测可能要发生的故障，从而提前对设备进行监控和维护，避免造成不必要的损失。（二）EPC总承包单位强化项目全生命周期管理装配式建筑采用EPC总承包模式时，建设单位只需要对项目总体目标统筹管理，而具体的设计、采购、装配施工等环节均由EPC总承包单位完成，EPC总承包单位在项目的全生命周期肩负着重要管理职责。为了方便总承包单位对项目所涉及的各个施工环节加以协调管理，满足项目信息共享需求，总承包单位将创建信息共享中心，为各单位、各部门提供及时有效的信息交互渠道，提高沟通效率。信息共享中心的建立使得项目建设过程中的各项重要信息资料可以被有效传递和接收，各单位、各部门之间能够达到良好的沟通效果，保障了工程建设各环节有序推进。在项目实施过程中，建设单位及时将施工进度向设计部门进行反馈，促使设计部门结合施工现场的实际情况以及建设工期总目标加以完善优化，形成最佳设计方案，并向建设单位提供全新的优化方案，从而达到对施工过程的关键环节进行实时动态纠偏和高效管理的效果。（三）成本优化及自动化算量EPC总承包模式为BIM技术的信息集成平台提供有力保障，从而可以有效应用BIM技术的成本控制功能。在EPC总承包模式下，设计、采购、施工实现了一体化协同联动，整个工程项目的管理目标是一致的，项目各阶段可以深度交叉融合，能较好地实现建造资源的整合与优化，有利于项目全过程管理和成本控制。在装配式建筑中，利用BIM技术可以使项目的施工进度、成本实现可视化管理。通过BIM技术既可以详细了解每一道施工工序的具体内容，也可以提取构件工程量，进行自动化算量。通过工程量的计算和分解，智能化地制定切实可行的施工方案及人员分配方案，实现对资源的精细化管理，保障建筑工程资源利用率最大化，并在满足建筑工程质量标准的基础上尽可能缩短工期。此外，BIM技术通过结合与施工成本相关的建筑工程定额和工程量清单计价规则，对当前建筑市场的各类资源和材料价格数据进行自动采集对比，可实现工程造价的预算管理。通过校对设计方案的合理性并不断优化调整，最终以最佳的设计方案进行工程造价的预算管理，精准把控成本支出，满足装配式建筑的最大经济效益需求。同时，利用BIM技术能够显著减少设计变更，加快工程项目的过程结算及竣工结算的速度。四、一体化建造模式下的装配式建筑经济效益分析（一）经济效益相关评价指标在政治经济学相关理论中，经济效益的核心要义是指建立在社会生产方式的基础之上，通过对其实际实施后的成效进行全方位的评价而作出总结。近些年来，我国专家学者在装配式建筑工程技术和管理领域已经有了一定的研究成果，但是在对装配式建筑的经济效益分析方面所形成的研究成果相对较少，且对装配式建筑赋予的经济效益评价指标也较为单一。通过对我国现代建筑行业中常见的装配式建筑结构体系进行统计，主要包含了三种不同的类型：一是基于装配式的钢结构建筑；二是基于装配式的混凝土结构建筑，也叫作PC结构建筑；三是基于装配式的木结构建筑。现代建筑行业较多应用到装配式钢结构及装配式混凝土结构。本文基于一体化建造模式，通过对装配式建筑与传统现浇混凝土建筑全面系统的对比分析，从成本、质量、工期及社会环境影响等多维度开展经济效益评价，从而更好地认识到装配式建筑实际的经济效益表现。（二）经济效益综合分析1.成本分析装配式建筑在施工中所应用的施工技术、施工工艺及建造方式等方面与传统现浇混凝土建筑相比，均存在较大差异。首先，对装配式建筑与传统现浇混凝土建筑的建造成本对比分析，主要包含决策成本、设计成本和建筑安装装饰成本三个评价指标。就决策成本而言，若装配式建筑和传统现浇混凝土建筑最终所呈现的建设效果以及所带来的社会影响相一致，则可以认为二者在决策成本中的差异将处于持平状态。就设计成本而言，装配式建筑需要相应多支出一定成本，例如：专项设计费以及咨询相关费用，为10～20元/m2。在涉及建筑安装装饰成本方面，装配式建筑普遍具有相对较高的构件生产、运输、安装等成本，相较于传统现浇混凝土建筑高出300～500元/m2。大量工程实践经验表明，采用装配式的建造模式会大大降低混凝土在施工现场的浇筑量，脚手架和模板支撑的使用频率也大幅度降低。装配式建筑在工厂批量预制的标准化构件外形观感平整度好，结构尺寸也相对精确，整体的误差在可控范围内。墙柱面安装后也无须再进行二次抹灰作业，可以降低部分建造成本。其次，对装配式建筑与传统现浇混凝土建筑的使用成本对比分析，主要包括物业管理成本、能源消耗成本、维护成本三个评价指标。就物业管理成本而言，装配式建筑和传统现浇混凝土建筑的物业管理成本差距不大。在能耗成本方面，装配式建筑则具有较显著的优势表现。装配式建造模式属于典型的资源节约型和环境友好型建造模式，在实施过程中，能源消耗量相对较低，可以做到节水、节材，同时减少了建筑垃圾的产生。装配式建筑通常情况下，建筑结构实行与节能、装修一体化设计，在运营阶段可以显著减少采暖、制冷、照明等费用，不仅有效降低运维成本，还真正做到了节能环保以及低污染物排放。最后，对装配式建筑与传统现浇混凝土建筑的处置成本对比分析，主要包括拆除成本、回收价值两个评价指标。装配式建筑由于实行一体化建造模式，并且大量使用预制构件，因此在实际工程中，拆除工作较为简便，拆除成本也相对较低。拆除完成的装配式建筑构件具有良好的循环利用价值。相关研究表明，装配式建筑最终的回收价值占总建筑安装价值的8%～10%，从而能够更好地达到降低处置成本获得良好经济效益的作用。基于现阶段装配式建筑所应用到的施工工艺以及BIM技术尚未完全成熟，并且我国一体化建造模式仍处于发展初期，这导致了装配式建筑目前还没有实现大规模化生产，构件的预制率还处于较低水平，且建造成本相对较高。但是装配式建筑在使用成本和處置成本等方面却展现出较大的优势和潜力。随着装配式技术和BIM技术不断创新发展，一体化建造模式将会成为装配式建筑发展的主要方式，建造成本偏高的问题也将得到改善。从建筑工程的全生命周期成本来看，装配式建筑相较于传统现浇混凝土建筑更节约。2.质量分析传统现浇混凝土建筑的大量工序需在施工现场完成，而装配式建筑的结构部件通常由工厂统一生产，然后运输至施工现场，再使用机械设备进行装配施工。预制构件的生产工厂采用高科技设施设备及精细化程度很高的流水线严格控制构件的质量性能和外观造型，还可以生产具有防水、防火、保温隔热等功能特性要求的构件。现场装配施工多采用机械化手段，能避免因人工作业产生的偏差，进一步保障工程施工质量。装配式建筑的质量控制要点主要针对预制件所出现的偏差及预制构件在施工现场连接点质量的控制。在一体化建造模式下，装配式建筑重视工程质量的全面管控。通过实行一系列技术标准规范和精细化的管理手段，装配式建筑能较好地避免出现传统现浇混凝土建筑常见的墙体开裂、混凝土空鼓或渗漏等质量通病，进而减少后期因修补质量问题所发生的费用支出，有效节约运维成本，达到更好的经济效益表现。3.工期分析装配式建筑是集设计、生产、施工于一体的建造模式，通过BIM技术的支撑以及EPC总承包单位的协同管理，能较好地控制项目的建设工期。大量的工程实践经验表明，主体施工阶段若采用传统的现浇混凝土建造模式，则每一层所消耗的工期为4～5天，而装配式建造模式下每一层的建设时间为3～4天。外装施工阶段，装配式建筑相较于传统现浇混凝土建筑可提前建设工期120～150天。进入到室内装饰施工环节（非精装修），传统的现浇混凝土结构需要经历砌体、抹灰等相应环节，所消耗的时间一般来说比较长。而装配式建筑由于全面实行装配化技术措施，安装后墙柱面无须再进行二次抹灰作业，内墙施工时间相对较短，同时可提前进入穿插施工，从而有效缩短了建设工期。装配式建筑使用预制构件进行装配化施工，大量减少现场湿作业量，从而能够大幅提升建筑工程的施工效率，有效缩短工期。工期缩短意味着每天的人工、水电、机械设备等费用支出消耗更小，从而能够获得更高经济效益。4.社会环境影响分析我国建筑行业的发展始终与国民经济的长远发展相适应。从绿色发展的战略角度来看，通过不断推进装配式建筑的可持续健康发展，从而促进建筑行业实现绿色节能环保转型尤为重要。传统现浇混凝土建造模式的工业化程度低，在施工中多采用人工进行施工作业，且施工作业人员的劳动强度大，劳动效率低，同时受到多种因素的限制和影响引发了不少的安全事故。装配式建筑采用更为精细化的生产方式，在施工过程中使用预制构件，省去了诸多繁琐施工环节，有效降低施工作业人员的劳动强度，减少人工成本投入。通过大量使用机械化的吊装和装配的方法，既可以保障施工作业安全，降低事故发生概率，又可以促使施工效率得以提升，在一定程度上提升了建筑