基于BIM技术的建筑群施工造价偏差预警

（1：中国二十二冶集团有限公司，江苏 南京 221100；2：江苏建筑职业技术学院建筑管理学院，江苏 徐州 221116）

摘要：常规的建筑群施工造价偏差预警方法以竣工结算阶段的造价偏差预警为主，忽略了累积造价偏差，导致造价偏差预警存在明显差异。因此，设计了基于BIM技术的建筑群施工造价偏差预警方法。动态测算建筑群施工阶段工程造价偏差，将不确定性问题的造价价值信息提取出来，为造价偏差预警行为提供正确描述。基于BIM技术构建建筑群施工造价偏差预警模型，利用IFC描述BIM造价偏差预警的标准格式，为建筑群施工各阶段的造价偏差提供预警决策。约束建筑群施工造价阶段性预警变量，针对不同的施工阶段进行预警条件优化，将各预警变量进行均衡约束，确保施工造价偏差预警效果。采用实例分析，验证了该预警方法的效果更佳，能够应用于实际生活中。

关键词：动态测算；预警模型；施工阶段；均衡约束；预警条件

中图分类号：TU723.3" " " " " " " " 文献标识码：A" " " " 文章编号：

BIM Based Construction Cost Deviation Warning for Building Clusters

ZHANG Gai 1， SHENG Bo 1， WEI Jing 2

（1：China MCC22 Group Corportion Ltd.， Nanjing Jiangsu221100，China;2：School of Construction Management， Jiangsu Vocational Institute of Architecture Technology， Xuzhou Jiangsu 221116，China）

Abstract：The conventional cost deviation warning method for building complex construction mainly focuses on the cost deviation warning during the completion settlement stage， ignoring the cumulative cost deviation， resulting in significant differences in cost deviation warning. Therefore， a construction cost deviation warning method for building clusters based on BIM technology was designed. Dynamically calculating the construction cost deviation of building clusters during the construction phase， extracting the cost value information of uncertainty issues， and providing a correct description for cost deviation warning behavior. Building a construction cost deviation warning model for building clusters based on BIM technology， using IFC to describe the standard format of BIM cost deviation warning， and providing warning decisions for cost deviations in various stages of building cluster construction. Constrain the phased warning variables of construction cost for building clusters， optimize the warning conditions for different construction stages， balance the constraints of each warning variable， and ensure the effectiveness of construction cost deviation warning.Through case analysis， it was verified that the warning method has better effectiveness and can be applied in practical life.

Keywords： dynamic calculation;early warning model;construction phase;equilibrium constraint;warning conditions

0 引言

建筑群施工造价管理方法受到传统定额管理的影响，存在造价偏差的问题。建筑行业需要适应建筑市场经济的发展要求，摒弃不符合现阶段施工要求的定额管理体制，向开放性、融合性更强的造价管理模式转变。针对现有的建筑群施工造价偏差问题，研究人员设计了多种预警方法。其中，基于历史数据的建筑群施工造价偏差预警方法，与基于层次分析法的建筑群施工造价偏差预警方法的应用较为广泛。

基于历史数据的建筑群施工造价偏差预警方法，主要是将建筑施工分成多个模板，并以每个模板的历史造价数据作为造价偏差预警管理数据，针对施工造价偏差原因，展开历史大数据对比分析，从而得到最佳的施工造价偏差预警等级，减小施工造价偏差[1]。基于层次分析法的建筑群施工造价偏差预警方法，主要是将建筑群施工造价偏差分解成多个层次目标，在完成各个目标的造价偏差分析之后，对每个目标构建权重因子，以一致性检验为偏差判断指标，通过一致性检验之后，再与偏差预警等级一一对应，从而实现建筑群施工造价偏差的精准预警[2]。无论是哪一种偏差预警方法，其面向的均是施工造价的结算阶段，因施工过程中面临的主、客观原因均未被考虑到，以至于影响最终的施工造价偏差预警效果[3]。因此，本文利用BIM技术，设计了建筑群施工造价偏差预警方法。

1 建筑群施工造价偏差的BIM预警方法设计

1.1 动态测算建筑群施工阶段工程造价偏差

在建筑群施工造价偏差预警的过程中，结合建筑市场信息的变动情况，以材料价格、施工单价等数据作为主导元素，对施工阶段的工程人力、物力资源进行实时跟踪，以此建立紧密的、可循环的偏差预警网络，更加精确地测算全面而真实的施工造价偏差数据[4]。本文对月度、季度、年度施工阶段的造价偏差数据进行分析，将不确定性问题的造价价值信息提取出来，为造价偏差预警行为提供正确描述。在建筑群施工阶段，施工实际造价与造价预算之间的关系如图1所示。

由图1可知，本文根据目标造价与实际造价的对比分析情况，确定单个施工阶段的造价偏差。并以月度、季度、年度为造价偏差分析单位，确定不同时段、不同状况的造价偏差变化情况[5]。通过分析单个施工计算造价偏差，调整造价偏差预警网络数据。在预警网络中，在保证建筑群施工材料质量的前提下，坚持采购材料节约的原则，运用ABC造价偏差分析法[6]。将比重较大的施工材料划分为A类，比重低于A类的施工材料划分为B类，比重较小的施工材料划分为C类。A类材料的造价以集中测算为主，B类材料的造价以批量测算为主，C类材料的造价以零星测算为主。将单个施工计算的施工造价偏差进行动态测算，找出原始造价偏差的数据列规律[7]。建筑群施工阶段工程造价动态测算偏差数列，公式如下：（1）

式（1）中：为建筑群施工阶段工程造价动态测算偏差数列，列；，，为动态测算的造价偏差数据，元。将该数据调整为单调递增的曲线，消除原始序列的不稳定性，此时得出原始数列的离散偏差，公式如下：（2）（3）

式（2）～（3）中：为新生成的偏差序列；为第i个动态测算偏差数据，元；为白化形式微分方程式；，为待定离散参数。根据具体的施工技术与，等参数，将施工过程中用到的材料、设备、劳动力等参数进行量价计算，从根本上解决累积造价偏差的问题。

1.2 基于BIM技术构建建筑群施工造价偏差预警模型

本文将BIM技术融合在建筑群施工造价偏差预警模型中，结合了BIM技术完备的建筑信息数据库优势，将建筑施工的各生命周期进行施工造价偏差预警。利用IFC描述BIM造价偏差预警的标准格式，向施工阶段的各参与方提供实时建筑模型，从而满足各阶段的造价偏差预警需求[8]。BIM技术将各建筑楼体的数据信息组成三维模型，并将建筑楼体施工区域进行可视化分析，为建筑群施工各阶段的造价偏差提供预警决策。BIM可视化预警模型如图2所示。

如图2所示，感叹号的位置是存在施工造价偏差的位置，造价预算与实际造价之间存在5万元的偏差，预警模型上显示为III预警等级。可视化预警模型是结合BIM数据库的三维模型，以简单的线条描绘出建筑群施工阶段的复杂构造，再以三维立体图形展示建筑施工阶段、材料种类、造价预算、造价偏差、预警等级等数据。IFC则是BIM可视化模型中进行数据交互、数据共享的关键架构，将建筑群施工造价偏差划分在资源层、核心层、共享层、领域层[9]。根据造价偏差的大小与类别，定义相互独立的偏差对象，再通过相互关联引用的方式，描述建筑群施工造价偏差层次。将施工造价的预算数据作为历史资料数据，输入到BIM模型中，结合施工阶段的造价偏差情况，确定整体造价偏差，公式如下：（4）

式（4）中：为整体造价偏差；为第i个造价偏差数据，元；，为第i个待定离散参数；为底数。本文将施工阶段的造价偏差设定为，人工费为，材料费为，施工机械使用费为，对，，作一次累加，生成，，。的累积偏差，公式如下：（5）

式（5）中：为的累积偏差；，，为各个施工阶段的人工费造价偏差，元；的累积偏差，公式如下：（6）

式（6）中：为累积偏差；，，为施工各个阶段的材料造价偏差，元。的累积偏差，公式如下：（7）

式（7）中：为累积偏差；，，为施工各个阶段的机械使用造价偏差，元。当=++时，在可视化预警模型中显示的预警等级为“/”；当＞++时，在可视化预警模型中显示的预警等级为“I，II，III”。越大，偏差预警等级越高。针对预警等级变化情况，调整施工造价，以此确保施工造价的有效性。

1.3 约束建筑群施工造价阶段性预警变量

在工期一定和确保施工质量的条件下，完成一定量的主体工程[10]。针对不同的施工阶段进行预警条件优化，将各个预警变量进行均衡约束，确保施工造价偏差预警效果。本文将施工造价偏差预警变量进行阶段性分析，将工种类别、材料种类、每阶段造价偏差、成本工时比较平衡系数、成本权重系数、完成施工阶段所需工期等数据作为变量。参照建筑群施工项目预算计划值、已完成施工工作量的预算成本、已完成施工工作量的实际值、实际施工质量值等造价参数，确定进度偏差与成本偏差，并对已完成工程的实际造价进行偏差计量，公式如下：（8）

式（8）中：为已完成工程的实际造价，元；为实际工程量；为实际单价，元。已完成工程的计划造价，公式如下：（9）

式（9）中：为已完成工程的造价预算，元；为计划单价，元。与的差值就是整个施工阶段的造价偏差。本文将作为施工造价偏差的约束变量，gt;时，对此阶段的施工情况进行造价偏差预警；lt;时，此阶段的施工造价得到约束，不予预警。根据与的变化情况，调整施工造价的阶段性变量，压缩工期、工人数量。预警变量为了追求施工造价最小化，同时兼顾人力资源增加幅度，在BIM模型中与历史造价数据进行对比分析。在满足实际施工质量的条件下，约束材料、成本等预警变量，为建筑群施工造价偏差预警的精准度提供保障。

2 实例分析

2.1 工程概况

为了验证本文设计的造价偏差预警方法是否满足建筑群施工预警需求，本文以江苏省南京市X建筑群为例，对上述方法进行了实例分析。X建筑群为回迁安置经济适用房，园区内包括了1#～10#，共10栋单体建筑楼体。该建筑群的规划占地面积约为8.440×105 m2，可用面积约为4.755×105 m2，规划总建筑面积约为1.629×106 m2，住宅建筑面积约为1.075×106 m2。其中，X建筑群地下车库的建筑面积约为3.695×105 m2，配套非经营性公共建筑面积约为3.94×104 m2，经营性公共建筑面积约为1.526×106 m2。该建筑群安置了回迁居民约12 000户，建筑质量验收符合国家标准。X建筑群的施工是在开发期内完成建设，施工造价包括土地造价、前期工程造价、基础设施建设造价、建筑安装工程造价、管理造价、销售造价、财务造价、开发期税费造价、其他不可预见造价等。本文根据建筑群施工情况，确定施工造价偏差的成因，如图3所示。

由图3可知，本文将选料不规范、工程造价较低、施工进度不合理等原因作为主要偏差；将施工工序错误、施工管理混乱等原因作为次要偏差。根据施工造价偏差原因调整施工情况，集中施工优势按时完成工作，以工人的能力为主要条件，合理规划建筑群施工的关键工作，提升X建筑群的施工质量。在X建筑群施工的过程中，存在客观原因的造价偏差、业主原因的造价偏差、设计原因的造价偏差、施工原因的造价偏差，无论是哪一种偏差，均会对建筑群造成一定的施工造价偏差影响。从施工各阶段对造价偏差进行深入分析，在确保施工质量不受影响的前提下，对稳定阶段的施工工期进行合理调整。将人工、材料、机械设备等容易出现造价偏差的变量进行分析，通过约束相应的变量，降低施工造价偏差。在施工阶段，利用BIM模型进行全周期的偏差监控，设置重要工序的预警参数，注重施工前期的造价规划，降低施工阶段的造价偏差，完善竣工阶段的偏差预警，达到施工造价偏差预警均衡共优的目的。本文根据偏差值设定相应的预警等级，偏差达到相应的等级后，在BIM模型上显示相应的预警等级，以此确保施工造价偏差预警效果。

2.2 应用结果

在上述条件下，本文选取出DBCWS，DBCWP，DACWP，DACZW，LBCWS，LBCWP，LACWP，LACZW等建筑群施工造价类别，并对建筑群施工中1月—3月的造价偏差进行分析。DBCWS为当月建筑群施工项目预算计划值；DBCWP为当月已完成施工工作量的预算成本；DACWP为当月已完成施工工作量的实际值；DACZW为当月实际施工质量价值；LBCWS为累积建筑群施工项目预算计划值；LBCWP为累积已完成施工工作量的预算成本；LACWP为累积实际施工质量价值；LACZW为累积实际施工质量价值。

预警等级与造价偏差的预警情况保持一致，则可以判定偏差预警效果较佳。在其他条件均一致的情况下，使用本文设计的基于BIM技术的建筑群施工造价偏差预警方法后，预警结果见表1。

根据表1的数据，本文设计的基于BIM技术的建筑群施工造价偏差预警方法能够准确有效地根据真实施工造价与造价预算之间的偏差进行预警。预警等级与偏差值紧密相关，当造价偏差相对较大时，预警等级为I，偏差范围在50万元至80万元；当偏差有所降低时，预警等级为II，偏差在10万元至50万元；而偏差较低时，预警等级为III，偏差在1万元至10万元。值得注意的是，当真实施工造价与造价预算完全一致时，不存在造价偏差，此时不进行预警。通过这种方法，我们能够准确判断建筑群施工造价的偏差预警情况，确保施工造价预警的有效性。在LBCWS造价类别中，建筑群的真实施工造价与施工造价预算保持了高度一致，因此预警等级显示为“/”。综上所述，本文设计的预警方法在实际应用中表现出了良好的偏差预警效果，达到了预期的研究目的。

3 结语

近年来，建筑工程的重点放在施工质量、施工造价等方面，建筑单位对工程项目质量的监管方面，存在人才缺口，导致施工阶段工程造价失控，影响最终的施工质量。针对此类问题，管理者将工程造价控制放在了竣工验收阶段，忽略了施工累积造价的重要性，不利于建筑群施工造价管理。因此，本文结合BIM技术的优势，设计了建筑群施工造价偏差预警方法。从测算造价偏差、预警模型、预警变量等方面，将施工造价的偏差进行合理预警，并将其划分出多个预警等级，根据偏差量进行针对性地预警，最大限度地提升了施工造价偏差预警的精准度，为建筑群的高质量施工提供保障。

参考文献

[1]高逸全，夏睿，战丽萍，等.基于历史数据的输变电工程造价偏差关键影响因素研究[J].建筑经济，2022，43（S2）：98-102.

[2]瞿路佳，张新强.基于层次分析法对江苏大津清洁能源装备码头施工过程造价控制研究[J].中国水运（下半月），2023，23（1）：72-74.

[3]张千.“法律+造价”全过程工程咨询模式下的项目勘察、设计管理——勘察、设计偏差的有效规避[J].施工企业管理，2021（10）：106-108.

[4]刘志涛，张京京，王立川，等.盾构下穿砖混民房建筑群施工控制技术研究——以合肥轨道交通1号线三期工程为例[J].隧道建设（中英文），2022，42（S1）：427-432.

[5]陈志敏，范长海，张常书.地铁盾构下穿建筑群施工地面建筑沉降控制方案及富水砂-黏地层沉降预测方法[J].城市轨道交通研究，2023，26（01）：39-43.

[6]刘辉，李彦青.上软下硬浅覆土条件下土压平衡盾构下穿密集建筑群施工技术研究[J].现代隧道技术，2020，57（6）：186-192.

[7]吕晴.硬景施工图设计阶段景观工程造价控制措施——以西江园·淮王八景项目为例[J].城市建设理论研究（电子版），2023（13）：49-51.

[8]陈庆聪.建筑工程施工成本管理与控制的实践研究——以霞浦某房地产项目施工合同造价纠纷为例[J].居业，2023（3）：142-144.

[9]程素香，武延勋，王二浩.试论造价工程师解决建筑行业诉前纠纷的可行性——以某市政施工单位的高架桥施工项目为例[J].房地产世界，2022（24）：51-53，67.

[10]连栎.常规施工与机械化施工在高压输电线路工程中的技术及造价对比[J].现代工业经济和信息化，2022，12（8）：334-336.

编辑：刘 岩

基金项目：江苏省科技厅2022年第二批江苏省产学研合作项目：公共卫生临床中心（阜阳）项目BIM技术应用开发（BY20221231）

2020年度江苏省建设系统科技指导项目：基于BIM相关信息技术的建设项目安全风险管理平台设计与研究（2020ZD27）

作者简介：1.张盖（1985-）男（汉族），江苏徐州人，本科，工程师，主要研究方向建筑工程

2.盛博（1989-）男（汉族），江苏连云港人，本科，工程师，主要研究方向为建筑工程

3.魏静（1973-）男（汉族），江苏徐州人，研究生，教授，主要研究方向为BIM技术应用

联系方式：江苏省徐州市泉山区学苑路26号，18260715645

基金项目：江苏省科技厅2022年第二批江苏省产学研合作项目（BY20221231）；2020年度江苏省建设系统科技指导项目（2020ZD27）

作者简介：张 盖（1985～）男，江苏省徐州市人，工程师，研究方向：建筑工程。