BIM在某國際機場航站樓項目中的應用

胡華鋒

（上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032）

1 引言

某國際機場二期擴建項目新建2號航站樓位建筑高度33.74m，其中地上4層，地下1層，主要由中心區主樓及西南指廊、西北指廊、東南指廊、東北指廊組成，總建筑面積29.6萬m2，建成后機場年旅客吞吐量將達到3500萬。

該國際機場航站樓項目的設計與建造面臨如下難點：

（1）項目體量大，各專業系統交叉碰撞問題多，設計協調界面復雜；

（2）項目工期緊張，工程各項工作緊密相關，環環相扣，工程質量把控難度大；

（3）項目在海南省首次使用隔震支座技術，項目的設計和施工有了新的挑戰。

該國際機場擴建工程建設單位結合項目的具體情況，決定在航站樓項目的實施過程中采用BIM技術，對BIM的應用進行了整體策劃，通過合同對設計單位、施工單位等明確各主要參建方的BIM實施職責和具體要求，在不改變項目的總發包模式的以BIM技術解決項目的重難點，提升項目的精細化管理水平。

2 BIM技術應用的組織架構

為保證整個項目各方在BIM技術應用過程中，責任明確，分工合理，擬確定項目各參建方在BIM整個項目實施的組織架構如圖1所示。

圖1 項目實施的組織架構圖

此組織架構下，本項目各主要參與方的BIM技術應用的關鍵職責如下。

建設單位關鍵職責：

（1）提出BIM管理要求，并確認BIM咨詢單位的總體策劃方案；

（2）對BIM咨詢單位提出的BIM實施標準和要求進行確認并發布；

（3）協調推進、監督執行、整體把控BIM實施工作開展。

BIM咨詢單位關鍵職責：

（1）總體策劃，制定實施規劃和標準，各單位工作職責界面劃分；

（2）編制該機場二期擴建航站樓項目BIM應用有關的標準和指南；

（3）對各專業、各階段的模型以及應用標準和成果提出具體要求，使得BIM應用符合業主單位管理需求；

（4）對設計單位、施工單位、監理單位等第三方公司的BIM工作進行指導、監督、審查和協調，提供必要的BIM技術支持。

設計單位關鍵職責：

（1）按照BIM咨詢單位提出的標準和要求創建、更新模型，完成合同要求的BIM技術應用，并提交BIM技術應用成果；

（2）按照設計階段的合約要求完成設計階段有關數據信息的收集、集成、更新和完善等工作。

施工單位關鍵職責：

（1）接收施工圖設計模型，對合約范圍內的施工圖設計模型進行必要的校核和調整，完成各專業的施工圖深化設計的BIM模型，并在施工過程中及時更新，保持其適用性，創建和更新施工過程BIM模型；

（2）按照業主和BIM咨詢單位要求，總包單位統籌管理各分包方BIM團隊施工深化設計模型和施工過程模型，方便各專業間模型互用；

（3）提供施工組織方案、進度安排等，根據業主和咨詢單位要求，完成BIM在施工階段的應用，并按業主方要求提交相應成果，滿足工程管理需要；

按照施工合約的要求，進行施工階段BIM模型專業信息收集、更新和完善。

材料供應商關鍵職責：

（1）完成合同范圍內的各項BIM工作并提交相關工作成果；

（2）積極響應和落實業主和BIM咨詢單位的各類BIM工作要求；

（3）完成各自工作范圍內的各類相關配合工作。

3 BIM技術在設計階段的應用

按照機場2號航站樓的整體考慮，項目對三維BIM設計的基本原則為能夠正向設計的，盡量采用三維正向設計，由BIM三維BIM設計導出準確的二維CAD圖紙；對于條件不成熟，暫時無法實現三維正向設計的，則通過二維轉三維的形式，建立BIM三維設計模型，降低設計圖紙的錯誤與矛盾，提高設計圖紙的質量；進行三維碰撞檢測，查找和糾正設計多專業協調的缺陷和錯誤，避免流入施工環節；應用三維BIM模型進行現場交底，提升施工圖交底的質量。

3.1 BIM的正向設計

項目的設計單位雖然實力雄厚，但是由于各種原因用三維設計軟件進行BIM的正向設計挑戰巨大，市場對于這么大體量的工程也沒有成熟的正向設計經驗，技術風險較大，所以在這個項目的設計中有限的使用了正向設計。比如：

（1）在鋼結構設計中，應用Tekla軟件直接進行三維模型創建，再輸出準確的二維CAD施工圖。由此完成鋼梯CAD圖紙9張，屋頂鋼結構CAD圖紙28張；

（2）在核心筒的建筑、結構設計中，應用Revit軟件進行三維BIM設計，直接輸出三維和二維圖紙37張，圖2為核心筒結構BIM模型和二維圖；

（3）另外有玻璃電梯、自動步道、衛生間、自動扶梯等由正向設計得到的施工圖超過100張（見圖2）。

這些正向設計圖紙具有準確、參數關聯等特點，是未來設計發展的趨勢。2號航站樓項目從實際出發，在項目的設計過程中踐行BIM技術三維正向設計應用，在市場環境、軟件環境等多條件的限制下尋求了設計過程的次優解，取得了良好的應用效果。

3.2 BIM技術輔助圖紙預審查

圖2 核心筒正向設計得到的BIM模型和二維詳圖

BIM三維建模過程，就是建模工程師的讀圖識圖過程，也是個虛擬建造的過程，通過這個過程，建模工程師需要充分理解圖紙，最終將二維的CAD圖紙信息“建造”為虛擬的三維空間模型。由于本項目體量大、圖紙信息量大，雖然傳統設計流程中有多重審核審批，但是圖紙中的一些錯誤，比如立面圖與剖面圖不一致的情況、標注不明確不統一的問題仍然無法完全避免。建模工程師在虛擬建造時，讀懂圖紙并深入理解設計意圖，可以將發現的問題反饋給設計師，完善圖紙，從而在施工圖紙發放之前，提前解決圖紙中存在的問題，在設計層面盡可能的避免后期的錯施工漏施工甚至于返工，在設計的源頭上保證施工質量、加快施工進度和節約施工成本。

航站樓項目通過建立全模型針對建筑各系統進行一般性的審核，還重點檢測了板邊與機械設備的對應關系，混凝土電梯基坑及沖頂是否夠用，所有設備基坑下方使用空間是否過小，扶梯土建條件是否滿足廠家要求，核心筒樓梯排布是否滿足規范，衛生間器具排布是否滿足規范。通過建立剖切模型，對板邊與設備交接關系不準確的，基坑下方使用空間緊張等問題，在三維模型上直接與各設計師溝通，優化設計。

3.3 BIM的三維碰撞檢測

該機場2號航站樓項目工程體量大，專業系統復雜，整個建筑體涉及到土建、鋼結構、玻璃幕墻、屋面、暖通、給排水、電氣、行李系統等20幾個專業和系統。面對這樣龐大的系統，設計師應用傳統的方法無法對每一個系統都花費很多的精力去實現相互間的協調。本項目充分發揮BIM技術具有可視化、協調性的特點，將創建好的各專業模型通過Navisworks模型進行整合，并應用軟件的自動檢測功能進行專業間的碰撞檢測，從而將傳統二維圖紙中不易發現的錯漏碰缺問題暴露出來，并尋求協調解決的辦法。

比如結構圖紙的開洞問題，往往會出現洞口遺漏或者留洞位置不確定的問題，通過BIM的三維碰撞檢測就能夠清楚的查找出結構與暖通、給排水、電氣等專業的碰撞問題，將留洞圖紙進一步的校核。

3.4 BIM的三維設計交底

設計的三維交底同樣是機場2號航站樓項目一個重要的BIM技術應用。由于項目在采用了隔震支座技術，航站樓中心區地下室設置了專門的隔層，地下室存在深區、淺區、隔著管溝等特有的結構形式。為加強施工單位對結構的理解，設計單位靈活應用BIM技術，對復雜區域和重點區域，采用二維和三維相結合的形式進行設計交底。圖3所示是隔震溝結構的三維交底圖。

同時，設計單位對于幕墻與鋼結構之間、幕墻與屋面之間、鋼結構與屋面之間需要深化的18類重要的連接節點，結合BIM的三維模型，列出列表清單，形象、直觀的BIM三維模型，加深了施工單位的理解，提高了設計交底工作的效率，也為后期BIM的深化工作打下了基礎。

4 BIM技術在施工階段的應用

施工階段是工程項目設計意圖轉化為工程實體的過程，也是整個項目的資源投入和費用支出的高峰時期。工程項目施工過程受自然環境、社會環境等多方面影響，BIM技術的應用為克服工程困難、降低工程風險、提升溝通效率等多方面發揮作用。在該國際機場2號航站樓項目中，進入施工階段，施工總包單位即接收BIM模型，并在項目的施工深化、三維管線綜合、施工方案模擬等應用點上發力，為項目的整體目標實現發揮功能。

圖3 隔震溝復雜區域的設計交底

4.1 基于BIM的三維施工深化

本項目施工單位根據BIM咨詢單位制定統一的的BIM實施規劃和BIM模型切分和施工精度標準，對設計院提供的設計圖紙進行進一步的深化。基于土建模型，引入BIM模型中的時間參數，為后期的4D進度模擬的打下基礎，實現對現場施工情況的監控和指導。

結合采購確定的隔震支座的規格型號、結構形狀完成隔震支座的深化工作，建立中心區夾層隔震支座模型，確定7種不同類型隔震支座的排布情況，并統計出隔震支座的數量，從而提高了隔震支座的工程量統計結果，由此也確定了與隔震支座連接的不同柱的具體長度。

鋼結構的深化是施工深化的一項重要內容。特別是對于梁柱交叉節點位置，由于項目體量龐大，節點是受力的節點，直接關系到整個航站樓的結構安全，交叉處有橫向梁體、縱向梁體的鋼筋與柱體銜接，鋼筋密密麻麻匯總在一起，如何排布、如何銜接都是需要深化的，并要確保滿足結構受力安全要求。該機場施工單位BIM團隊，針對這樣的復雜節點，進行三維深化，清晰表達各構件之間的相互關系、連接方式等。這一方面為鋼結構的準確算量提供了可能，另一方面也為現場施工交底提供了便利。

圖4 鋼結構深化節點模型

4.2 基于BIM的三維管線綜合

基于BIM的三維管線綜合被認為是現階段實際應用價值最明顯的一項BIM應用，對于解決復雜管線空間排布問題具有傳統二維CAD所不具有的優勢。在2號航站樓項目中除了一般建筑中的暖通、給排水、電氣等專業，還有航站樓特有的行李系統、民航弱電系統等專業，管線交叉更加復雜，對管線排布要求更高。

針對這樣的具體情況，本項目按照前期的BIM整體策劃，由總包單位牽頭充分整合各專業管線，在同一的三維Revit平臺中，BIM工程師會同具有豐富項目管綜施工經驗的現場工程師，共同完成項目的管線綜合排布，并按照前期建立的管綜出圖規則，將管綜的成果輸出到二維工程圖，便于帶到現場指導工人施工。

BIM的三維管綜排布完成后，還會與土建工程進一步的進行碰撞檢測，從而將前期多專業協調的工作更進一步。項目通過這樣的一輪碰撞檢查流程，BIM團隊與設計工程師合作，進一步確認126個剪力墻預留洞口位置、優化了6扇門及180m二次結構墻的位置，從而保證了項目的連續施工，避免了后期拆改對工程質量、進度影響。

4.3 基于BIM的施工方案模擬

應用BIM的三維模型，結合多媒體技術的應用，可以將具體的施工方案進行形象化的視頻展示，從而提高施工交底的效率和效果。該國際機場航站樓隔震支座屬于新技術的應用，其安裝精度要求高，是本項目重要的質量控制項，為此，總包單位應用BIM模型，專門制作隔震支座的安裝工序模擬視頻，配以質量把控重點的說明，對現場施工班組人員進行統一的培訓宣講和交底。這樣的多媒體視頻形式形象直觀，通俗易懂，深受工程現場人員的歡迎，交底效果良好，這對隔震支座的施工質量保證起到了積極的作用。

5 結語

某國際機場2號航站樓項目是典型的業主驅動型的BIM技術應用項目，由業主借助外部BIM咨詢單位的智力和BIM實施經驗建立整個項目BIM技術應用標準、規則和組織架構，進行BIM具體實施工作的分派和職責界定，并在合同中對BIM實施單位資源投入和實施成果進行約定，過程中由BIM咨詢單位加強對各實施單位進行過程指導、督促和成果收集，最終實現業主關心的項目質量、進度、投資的管控的目標。

項目基于項目環境和BIM技術發展現狀的實際情況，在BIM設計校核、碰撞檢測、管線綜合優化、設計和施工交底、工程量統計等工作發揮了BIM的應用價值，對傳統的項目管理形式進行了補充和突破。

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