看BIM如何成就兩江機(jī)場(chǎng)“山水桂冠”

文 | 本刊記者 孫杰賢

看BIM如何成就兩江機(jī)場(chǎng)“山水桂冠”

文 | 本刊記者 孫杰賢

兩江機(jī)場(chǎng)T2航站樓項(xiàng)目體量不是很大，但鋼結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件種類繁多、空間關(guān)系極其復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)十分復(fù)雜和困難。

2017年5月31日上午10時(shí)，桂林兩江國際機(jī)場(chǎng)T2航站樓的施工現(xiàn)場(chǎng)，伴隨著主體鋼結(jié)構(gòu)最后一榀28噸重的鋼柱被吊裝、焊接到指定位置，禮炮聲、歡呼聲以及雷鳴般的掌聲響成一片。T2航站樓備受矚目和期待“山水桂冠”造型第一次完整、立體地呈現(xiàn)于世人面前。

復(fù)雜結(jié)構(gòu)撐起的華美外觀

桂林兩江國際機(jī)場(chǎng)T2航站樓及站坪配套設(shè)施擴(kuò)建工程于2015年年底開工建設(shè)，總投資近31億元，按照2025年旅客吞吐量1200萬人次、貨郵吞吐量9.5萬噸的目標(biāo)設(shè)計(jì)。其中最核心的機(jī)場(chǎng)工程部分包括：新建10萬平方米的T2航站樓、40萬平方米的站坪，設(shè)置機(jī)位31個(gè)，改造現(xiàn)有航站樓5.03萬平方米，建設(shè)7.32萬平方米的停車場(chǎng)等。而這其中最受關(guān)注的、最為驚艷的便是T2航站樓主體結(jié)構(gòu)的“山水桂冠”造型。

“山水桂冠”主體屋蓋系統(tǒng)為拱殼結(jié)構(gòu)（中央大廳屋蓋為空間支撐拱+單層殼體，指廊屋蓋為平面實(shí)腹拱+單層殼體），總用鋼量約14000噸。桂林機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程屋蓋系統(tǒng)中屬中央大廳區(qū)域最為復(fù)雜和困難，該部分支撐拱由7對(duì)朝向相對(duì)的空間拱和兩片平面拱組成，空間拱跨度最大為122米。支撐拱橫截面為梯形，截面高度自支座向跨中均勻變小，屋蓋殼體隨屋面曲面的變化，采用橫梁和環(huán)梁圍成矩形網(wǎng)格，單層殼體通過自拱身斜向伸出的與殼體環(huán)梁曲線近似相切的撐桿與支撐拱相連，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和施工都是巨大的考驗(yàn)。

接受這一巨大考驗(yàn)的是中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司。公司擁有鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院、鋼結(jié)構(gòu)制造廠（制造特級(jí)）、檢測(cè)中心、自有勞務(wù)公司、吊裝公司，集設(shè)計(jì)、科研、咨詢、施工、制造于一體的國有大型鋼結(jié)構(gòu)公司。目前在超高層、大型場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)航站樓等領(lǐng)域逐步培養(yǎng)出一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也在積極拓展橋梁、鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅、綜合管廊等新興領(lǐng)域。

“兩江機(jī)場(chǎng)T2航站樓項(xiàng)目體量不是很大，但鋼結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件種類繁多、空間關(guān)系極其復(fù)雜，再加上前期圖紙完善程度不夠需要做深化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)十分復(fù)雜和困難。” 中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司黨委書記、董事長、總經(jīng)理梁建軍在接受采訪時(shí)表示。雖然機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)出身的梁建軍和他的團(tuán)隊(duì)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域見多識(shí)廣，經(jīng)驗(yàn)豐富，但面對(duì)“婀娜多姿”的“山水桂冠”和她的“雙向雙曲”結(jié)構(gòu)，還是感覺到壓力如山大。

工欲善其事，必先利其器。對(duì)于設(shè)計(jì)施工單位來說，這絕對(duì)是真知灼見。這一次，梁建軍和他的團(tuán)隊(duì)果斷采用BIM技術(shù)。BIM是一種全新的技術(shù)和理念，為建筑行業(yè)信息化建設(shè)提供了一個(gè)全新的方式。梁建軍介紹：“在深化設(shè)計(jì)建模時(shí)，為了避免目前常用的深化軟件應(yīng)用在雙向雙曲的建造功能上的缺陷，同時(shí)考慮到鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)建信息以及IFC格式轉(zhuǎn)化導(dǎo)致信息丟失的先例，項(xiàng)目成員考慮和研究了很多種深化方案，經(jīng)過詳細(xì)的比較和嘗試最終選擇使用歐特克Advance Steel進(jìn)行精細(xì)化建模，同時(shí)采用Revit、AutoCAD、Dynamo等工具進(jìn)行輔助，從而完成‘山水桂冠’整體鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)。”

從設(shè)計(jì)到施工，BIM無處不在

BIM和Advance Steel是如何幫助中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司高效順利完成任務(wù)的呢？梁建軍從深化設(shè)計(jì)、加工制造和安裝施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

在深化設(shè)計(jì)中，由于中心區(qū)空間雙曲支撐拱截面為梯形箱體，截面由大到小成漸變形式，深化建模困難。通過Revit與Dynamo結(jié)合精準(zhǔn)創(chuàng)建異形拱邊線，解決了雙曲支撐拱邊線定位難的問題。Revit與Dynamo結(jié)合創(chuàng)建出的拱結(jié)構(gòu)控制邊線通過數(shù)據(jù)共享導(dǎo)入Advance Steel，創(chuàng)建雙曲拱。數(shù)據(jù)共享無障礙，大大提高了深化效率。另外，項(xiàng)目本身構(gòu)件多，體量大，基于CAD的圖層和Advance Steel的過濾對(duì)整體模型進(jìn)行綜合管理，快捷準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目施工需要的數(shù)據(jù)信息，保證施工進(jìn)度。

在鋼結(jié)構(gòu)加工制造上，雙曲支撐拱構(gòu)件下料難，容易形成材料浪費(fèi)。利用Advance Steel創(chuàng)建BIM模型創(chuàng)建展開圖求解最小下料尺寸，更精確的指導(dǎo)加工廠的加工，減少材料的浪費(fèi)，提高板材的利用率。由于項(xiàng)目構(gòu)件空間位置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行掃描，將掃描模型與標(biāo)準(zhǔn)BIM模型進(jìn)行對(duì)比分析，查看加工質(zhì)量，保證構(gòu)件加工精準(zhǔn)。此外，空間支撐拱拱腳作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力基礎(chǔ)，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，對(duì)其制作單元的合理劃分以及零件加工時(shí)的精度控制尤為重要，通過利用BIM模擬拱腳的焊接順序，保證焊接質(zhì)量，避免隱蔽焊縫。

而在施工安裝方面，通過BIM模型對(duì)項(xiàng)目整體施工流程及工期時(shí)間進(jìn)行模擬。保證項(xiàng)目進(jìn)度順利進(jìn)行。比如，本工程空間支撐拱拱腳截面尺寸大結(jié)構(gòu)復(fù)雜是主要受力構(gòu)件，確定支撐拱拱腳的安裝方法、安裝工藝尤為重要。通過BIM模型對(duì)拱腳進(jìn)行安裝方案模擬，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的順利進(jìn)行。中心區(qū)屋蓋殼體根據(jù)400噸、300噸、200噸、150噸履帶吊起重能力和吊裝半徑，通過BIM模型共分為166片，南區(qū)和北區(qū)各83片，分塊吊裝，最大限度滿足運(yùn)輸條件和方便現(xiàn)場(chǎng)安裝。

桂林機(jī)場(chǎng)T2航站樓鋼結(jié)構(gòu)原計(jì)劃于2016年10月11日開始施工吊裝，2017年6月15日完成合龍。雖然由于其他環(huán)節(jié)的原因耽誤了鋼結(jié)構(gòu)工程的實(shí)際開工時(shí)間，但是得益于BIM技術(shù)應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)施工于2017年5月31日提前完成任務(wù)。鑒于出色表現(xiàn)，桂林兩江機(jī)場(chǎng)T2航站樓擴(kuò)建工程鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目在第八屆“創(chuàng)新杯”——建筑信息模型（BIM）應(yīng)用大賽中從全國599個(gè)優(yōu)秀BIM應(yīng)用案例中脫穎而出奪得“最佳工程建設(shè)專業(yè)-建筑工業(yè)化BIM應(yīng)用獎(jiǎng)”。

經(jīng)過十多年的發(fā)展，BIM技術(shù)在中國建筑與施工領(lǐng)域展現(xiàn)出了不容小覷的價(jià)值。在此過程中，一大批勇于突破、大膽嘗試的創(chuàng)新企業(yè)積極探索BIM應(yīng)用的最前沿，見證了中國建造與BIM從陌生到熟悉，從小試牛刀到應(yīng)用不斷深化的演進(jìn)過程。梁建軍說他期待在中國早日看到BIM的終極應(yīng)用和普及——設(shè)計(jì)方用BIM來設(shè)計(jì)優(yōu)化，施工方用BIM來安裝施工，業(yè)主方用BIM來管理運(yùn)營。