本文是一篇工程管理论文，本文通过深入分析 BIM 以及成本控制理论为基础，结合当下 BIM 应用现状，探究 BIM 技术在设计阶段中成本控制的具体应用，并结合案例进行实证分析。在建设项目设计阶段着重分析了 BIM 技术在成本控制方面的应用，首先引入 BP神经网络模型，在设计阶段开展成本控制之前利用数学模型进行成本预测，通过完整的实验流程后大致达到了预期的目标，预测得到的数据将为后续成本控制提供了一定的参考价值和数据支撑。
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
建筑行业一直都是我国支柱性产业，据国家统计年鉴的数据来看，2020 年我国GDP 生产总值为 101 万亿元，其中建筑业生产总值为 26.4 万亿元，由图 1-1 可以看出建筑行业的产值都是逐年持续性上涨，但我们也要看到其持续增长的速度在逐渐下降，表示着建筑行业即将进入微利时代[1]。
图 1-1 近 20 年建筑业生产总值
现如今在建筑行业逐渐达到饱和的这样一个市场背景下，成本控制是一项非常重要的工作，在整个建设项目全寿命周期内都需要进行成本控制。项目全过程中的设计阶段虽然总体投入较少，但是却直接影响项目整体的投资和项目的收益，属于整个事件的事前控制，但是在实际项目开展过程中，由于急于拿地开展新项目，留给投资测算，设计概算的时间很少，往往会有边勘测边施工边出图的三边工程，为了使项目盈利只能够在施工过程中投入大量精力去进行成本控制，但是结果并不令人满意，并且在传统建设项目设计阶段中由于无法预先判断现场的一些实际情况，各个参与方的专业人员缺乏有效沟通，信息传递延误均可能会发生频繁的设计变更，从而导致节点延误、延长工期和项目品质的下降。想要在建设阶段节约成本就必然会导致该建设项目品质的下降，而在设计阶段做到事前控制，优化设计方案，可以显著在事前做到成本的一个基本的把控，并且近年来，大型复杂建设项目的数量也逐渐增加，信息化协同时代也已经到来，在这样的背景下引入 BIM 技术将其与传统建筑行业所结合，通过BIM 技术三维可视化以及高效协同作业、信息传输的优势可以有效进行建设项目设计阶段中的成本控制，极大地提高了成本管理水平[2]。
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1.2 BIM 技术国内外研究现状
BIM 技术相关概念最早起源于在上世纪 70 年代的建筑工程领域，直到 20 世纪末才开始提出 BIM 的概念，即建筑信息模型，但直到 2002 年美国的 Autodesk 公司发表了一本关于 BIM 的详细说明之后，相关行业都纷纷加入去利用 BIM 这样一个新兴技术，才使得 BIM 逐渐被大家了解，自此以后 BIM 技术开始在美国相关行业内被普及。并且对中国也逐渐产生深远的影响，国内 BIM 逐渐被重视起来并形成一股 BIM热，住建部也发文推广 BIM 的发展和制定标准化的文件，但是依然处于一个起步的阶段，实际项目上应用的较少，还依然存在种种问题和阻力[5]。
1.2.1 BIM 技术国外研究现状
(1) 美国
美国是 BIM 技术应用比较广泛、落地实施比较成熟的国家之一，在 70 年代的后期，由 Charles M. Eastman 最先提出了 BIM 技术的相关概念和含义，并赋予了 BIM一定的含义，随后美国许多致力于研究软件的公司开始研究 BIM 概念，并不断宣传大力推广 BIM 技术，同时由于计算机技术的飞速发展，并在相关大型软件开发商的大力推广下，最终开发出了一套能够应用于实际项目的系列软件，至此 BIM 开始飞速发展起来。在 BIM 技术日益成熟起来之后，美国相关机构为了促进建筑信息化的发展从而制定了一系列的发展计划，出台相关强制性政策要求大型复杂的项目必须运用 BIM 技术去实施应用。最低的标准是要求能够提交建筑信息模型展示开工前的设计规划，同时也会根据项目落地实施 BIM 技术的难易程度给予一定的资金支持，除此以外，美国还推行项目全寿命周期内的应用，包括节能分析、4D 施工模拟、结构分析、设计优化、运营维护等等，并且美国相关机构还出台 BIM 技术的一系列指导手册和标准性规定，在 BIM 的发展过程中起到了极大地推动性作用[6]。
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第二章 BIM 技术及建设项目设计阶段成本控制相关理论
2.1 BIM 技术相关理论
2.1.1 BIM 技术概念
BIM (Building Information Modeling)即建筑信息模型，其本质意义其实是储存了建筑物三维信息以及一些功能性的信息，除此以外还包括一些非构件对象的信息,如项目所在位置、空间状态以及运动行为等等[22]。BIM 从另一方面来说其实也是一个庞大的关于建筑的数据库，随着应用 BIM 技术项目的增多，会不断积累越来越多的数据，使得 BIM 这样一个建筑信息数据库不断被完善，从而为项目从投资决策阶段到最后运维阶段提供科学合理的数据支持，同时 BIM 技术也是一个交互性的平台，一个建设项目需要多方共同参与，BIM 技术以 revit 为核心建模软件，其他一系列软件针对三维模型在建设项目不同阶段过程中进行应用，BIM 技术建设项目的各个参与方提供了一个开放的互通平台，一方面提高了工作效率，从另一方面来说也避免了由于沟通交流不够而导致的误差，但是现阶段该技术的应用依然还是处于初级阶段，还需要更深入的研究和推广去发挥 BIM 更大的价值[23]。
2.1.2 BIM 技术特点
BIM 技术应用在建设项目的设计阶段中有以下几个特点：
(1) 可视化
对于建筑行业来说，BIM 模型的三维可视化起到的作用是十分重要的，相比较于二维图纸只有一些线条和标注，其中的立体构造都需要建筑从业者自行去想象出来，对于一些大型复杂的综合体项目，图纸上的内容也更为复杂，对人的空间想象能力要求较高，容易由于理解上的不到位而导致错误的发生，而三维模型则是更加的直观，并且近年来 VR 技术的诞生使得 BIM 这样一个集成建筑工程所有数据的信息体将以一个全新的方式呈现，也使得建设工程各个参与方在信息交互过程中更加方便、高效、真实。
(2) 协调性
在建设过程中作业程序繁多且周期较长，参与方也较多，涉及到施工单位、监理单位、设计院、业主单位、咨询公司，为了把项目做好，协调工作是在整个建设过程中的重点内容，各个公司都在做着协调以及互相配合的工作。在建设过程中一旦出现了问题就需要组织相关专业人员来进行协调，找出问题并提出解决办法。在设计阶段中，由于土建机电专业沟通交流不到位，从而导致不同专业在建设过程中发生碰撞问题。例如电缆桥架正在进行布置，工作人员根据安装图纸进行安装作业，但是在实际的施工过程中，可能就由于前期没有沟通好导致电缆桥架与梁等结构构件发生碰撞，或是没有事前预留好安装工作面导致无法正常进行相关水、暖、电的安装。BIM 的协调性就是为了解决这样的问题，事前通过软件碰撞模拟分析，出具协调报告，进行事前的控制。
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2.2 建设项目设计阶段成本控制相关理论
2.2.1 设计阶段成本控制概念
在整个建设项目全寿命周期内，设计阶段显得尤为重要，直接影响到项目成本和项目的盈利情况，设计方案的不合理会导致初始投入的成本虚高，但也不能一味的为了降低成本而不顾设计方案的品质，从前期投资决策、过程中的施工作业、园林景观绿化以及配套设施，设计均参与其中并且影响着成本的大小，如图 2-1 所示[31]。
图 2-1 设计与成本的关系
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第三章 基于 BIM 和 BP 神经网络的设计阶段成本预测..............19
3.1 基于 BIM 的设计阶段成本预测概述................................ 19
3.2 目标成本限额指标.................................19
第四章 建设项目设计阶段成本控制框架..................................25
4.1 传统设计阶段成本控制流程........................................25
4.2 构建基于 BIM 的设计阶段成本控制框架............................ 25
第五章 案例分析.....................................32
5.1 项目概述...........................................32
5.2 BIM 和 BP 神经网络模型在设计阶段中的成本预测..................................34
第五章 案例分析
5.1 项目概述
本文采用某市小学建设项目作为案例，应用 BIM 技术完成了建筑、结构、机电全专业设计，将图纸上设计理念、结构功能以及构件信息等通过三维模型展现出来，本项目建筑工程等级 2 级，地下一层，地上五层，建筑面积 12198.04 平方米，基底面积 3411 平方米，结构类型为框架结构，基础类型桩承台基础。利用 revit 所建立的三维建筑信息模型如图 5-1 所示。
图 5-1 建筑信息模型(作者自绘)
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第六章 结论与展望
6.1 结论
由于建筑行业的特殊性，一个项目建设周期较长、参与方较多，过程中情况复杂多变，并且建筑行业兴起初始信息化程度不高，导致建设项目的成本控制较为困难，成本分析不够细致，同时基于近年来行业下行的大环境下，导致利润空间越来越小，竞争也越来越激烈。BIM 技术的引进无疑对我国整个建筑行
