創新技術打造“山水桂冠”

文｜本刊編輯部

2018年9月30日，桂林兩江國際機場T2航站樓正式啟用。4個值機島，22條安檢通道，能滿足每小時近4000人次進出港的高峰流量。智能化行李分揀系統、人臉識別等“智慧空港”技術手段也在這里得到全新應用。

桂林兩江國際機場位于桂林市臨桂區，距桂林市中心28公里，是桂林市對外宣傳的重要窗口和一道亮麗的風景線。桂林兩江國際機場屬于華南經濟圈、西南經濟圈與東盟經濟圈的結合部，是國內重要國際旅游航空樞紐、西南地區最大的國際航空港和廣西區內干支結合的航空樞紐機場，同時也是連接粵港澳與西部地區的重要通道。

桂林兩江國際機場經過10多年的持續運行，部分設施與國內先進機場相比已經逐漸落后，機場候機樓的設計容量日趨飽和。2010年，在桂林兩江國際機場通航的十余年后，為了加快建設一個與國際旅游勝地標準相符的國際機場，廣西機場管理集團有限責任公司正式啟動了桂林兩江國際機場航站樓及站坪配套設施擴建工程。2013年10月，桂林兩江國際機場擴建工程項目得到了國家發展改革委的正式批復，并在2015年年底開工建設。

開啟機場2.0時代

桂林兩江國際機場T2航站樓及站坪配套設施擴建工程航站樓主體工程地上3層，局部地下1層，建筑高度39.80m。航站樓采用“兩層式” 旅客流程，出發、到達旅客上下分層，出發層在上，到達層在下。T2航站樓呈“U”字構型，由主樓和兩條垂直指廊構成，與T1航站樓相距約180m，中間有連廊銜接，共設有登機橋固頂端24套，南北向總寬約372m，東西向總長約為320m，指廊寬度為39m。中間港灣南北向寬度為294m，東西向深度為198m，建筑總面積約105000m2。基礎形式為沖（鉆）孔灌注樁，地基與基礎設計等級為甲級；結構形式主要為框架結構，鋼筋混凝土以圓柱為主，屋面為大跨度雙向雙曲拱殼鋼結構；建筑結構安全等級為一級，結構重要系數為1.1，結構設計使用年限為50年，建筑耐火等級為一級，地下工程防水等級為一級，抗震設防烈度為6度。

桂林兩江國際機場T2航站樓造型名為“山水桂冠”，以桂林山水為靈感，通過建設屋頂曲面交疊，自然形成側面天窗，曲面為山，流線為水，打造以山水般起伏流動的屋面線條和天際線構成一頂靚麗的“山水桂冠”，深刻詮釋了桂林豐富的自然精華和深厚的人文底蘊。同時，建筑的大幅度屋面起伏和連續的拱形結構，有利于屋面排水和雨水收集；屋頂曲面的交疊處理，自然形成側面天窗，有利于自然光線的采集及空氣流動。

桂林兩江國際機場T2航站還應用了智能化行李分揀系統、呼叫中心平臺、安保集成平臺、人臉識別等“智慧空港”技術手段，并規劃了涵蓋餐飲、百貨、免稅及休閑娛樂等多種業態的商業區，設計了桂韻廊、藝術空間、音樂閱讀區三大人文主題場景，能為旅客帶來更好的航空出行體驗。

作為該工程項目的施工方，中國建筑第八工程局有限公司（以下簡稱“中建八局”）是隸屬于世界500強企業“中國建筑工程總公司”的國有大型建筑地產綜合企業，具有房屋建筑工程施工總承包特級、鋼結構工程專業承包壹級、建筑行業（建筑工程）甲級設計等資質。主要經營業務包括房建總承包、基礎設施、工業安裝、投資開發和工程設計等,下設20多個分支機構，經營區域國內遍及長三角、珠三角、京津環渤海灣、中部、西北、西南等區域；海外經營區域主要在非洲、中東、中亞、東南亞等地。近年來主要經濟指標實現快速增長，綜合實力位居國內同級次建筑企業前列，是國內最具競爭力和成長性的建筑企業之一。

中建八局在該項目實施過程中，充分應用BIM技術，不拘泥于固有軟件、固有模式，不斷探索研究，開拓新視野，利用創新技術為該項目提供了新思路，解決了項目重難點問題。

構件種類繁多 空間關系復雜

桂林兩江國際機場擴建工程——T2航站樓長377m，寬355m，呈U型結構。鋼結構是由中心區屋蓋鋼結構、指廊區屋蓋鋼結構、支撐拱鋼結構、登機橋鋼結構、鋼連橋鋼結構和鋼浮島鋼結構六部分組成，總用鋼量約1.1萬噸。

該結構本身構件種類多、空間關系復雜，復雜空間結構深化難度大，由于前期圖紙完善程度不夠等因素，深化設計時間緊、任務重、難度大。比如中心區屋蓋鋼結構：屋面殼體外形為空間波浪形狀，桿件定位困難，構件數量多，截面規格多，殼體建模深化階段要充分考慮金屬屋面的構造；而支撐拱為平面及空間雙曲支撐拱，其截面為梯形箱體，截面由大到小呈漸變形式，內部筋板數量多、建模難度大。

同時，空間雙曲拱的加工精度控制也是難點之一，如何合理的組織裝配順序和焊接順序，以保證焊接的可達性及熔透要求；還要避免由于熔透焊接引起的收縮變形從而保證整體構件的外形尺寸等等都是本項目的難點。

桂林兩江國際機場擴建工程空間支撐拱截面尺寸大，并且是主要受力構件，支撐拱的分段及安裝方法是施工重點。單層殼體屋蓋投影面積大，對接節點多，對分段及安裝精度要求高。

承接上述諸多難題的是中建八局鋼結構工程公司，中建八局鋼結構工程公司是隸屬于中建八局的專業公司，擁有鋼結構設計院、鋼結構制造廠（制造特級）、檢測中心、自有勞務公司、吊裝公司，集設計、科研、咨詢、施工、制造于一體的國有大型鋼結構公司。目前在超高層、大型場館、機場航站樓等領域逐步培養了一定競爭優勢，同時也在積極拓展橋梁、鋼結構裝配式住宅、綜合管廊等新興領域。

中建八局鋼結構工程公司總經理梁建軍表示，BIM 技術為中國的建筑行業信息化建設提供了一個全新的方式。BIM 在復雜形體的模型創建與構件加工中的優勢為建筑行業帶來了更多的可能性。

Advance Steel 在復雜鋼構項目中的深化應用

由于本項目的結構特點，在深化建模時，為避免目前常用的深化軟件應用在雙向雙曲的建造功能上的缺陷，同時考慮到鋼結構的構件信息以IFC格式周轉有信息丟失的先例，項目團隊考慮了多種深化方案，經過了多次的嘗試和比較，最終選擇并使用Advance Steel軟件進行桂林兩江國際機場擴建工程項目的深化。

基于Advance Steel在異型構件建模上的優勢，該項目在以下采用鋼結構構件的深化設計中采用了Advance Steel。

首先是中心區屋蓋鋼結構。中心區屋蓋鋼結構采用由橫梁與環梁圍成的矩形網格，環梁為矩形鋼管，截面高度自中部的900mm向兩端的500mm依次變化。橫梁為圓形鋼管，鋼管最大直徑351mm。單層殼體通過自拱身斜向伸出的與殼體環梁曲線近似相切的撐桿與支撐拱連接。中心區屋蓋鋼結構總重約4600t。屋蓋殼體桿件之間的節點均為剛接。

二是支撐拱。本工程支撐拱共有36個，其中南、北指廊區各10個，中心區有16個。中心區支撐拱為空間曲線實腹鋼結構拱，整個中心區由7對相對朝向的弧形拱及端部兩片平面拱組成，跨度分別為118m、75m、45m、39m。支撐拱橫截面為梯形截面，截面高度自支座向跨中逐漸變小。指廊實腹拱跨度為38m，拱橫截面為梯形截面，截面高度自支座向跨中逐漸變小，除中心區中部的四對拱支撐拱拱腳落地外，其余拱在三層樓面處與混凝土結構采用拉桿拉接。支撐拱總用鋼量約3800t。

節省建模時間 算量快捷方便

對于自定義板的創建，Advance Steel提供了多種方法滿足深化建模的需求，可以繪制或者使用導入的CAD閉合多段線直接生成所需要的板，或者只需捕捉到板的中點、對角點和任意三個點也可以直接生成矩形板，對于生成的多邊形板可以直接拆分。而在同類其他軟件中，這些都不能直接做到，相較Advance Steel而言顯得繁瑣和受限制。

該項目的拱腳是自定義板拼式構件，在深化拱腳過焊孔或者焊縫坡角等部位時，Advance Steel提供了多種靈活的切割方式，例如過焊孔的深化，只需要選擇工具，直接點擊鋼板就會自動出現，然后可以更改過焊孔的各項參數，而后創建的過焊孔無需逐個更改參數，焊縫坡腳也同樣如此，可節省大量時間。

拱的空間雙向曲線建模是桂林兩江國際機場擴建工程項目深化建模中最為復雜的部分，既需要保證精度，又需要節省時間。項目團隊采用Advance Steel和Dynamo相結合的方式來深化這部分結構。在dynamo中拾取拱的中軸線，為滿足精度要求將中軸線等分成250等份，然后找出每個點的法平面，將等分點在法平面上平移，將偏移后的點連成線，在dynamo中生成后即在Revit中同步更新，最后把生成的空間雙曲控制線從Revit中導出，在Advance Steel中利用控制線，采用自定義板工具中的創建扭轉折疊板的工具來創建拱。操作非常方便快捷，大大加快了進程，節省了時間。當創建出這樣的空間雙曲拱之后，還可以把這種空間雙曲的板自動展開出圖，模型的精確加上展開的功能，大大提高了圖紙精確度。

Advance Steel在出構建圖時還可以方便的置入材料表，并根據實際需求，提取所需構件的清單。Advance Steel提供了多種清單模版，使模版的創建更簡單，并且在構件清單中可以自動加入構件截面形狀，工程師看起來直觀清晰， 很好地滿足了基于BIM模型算量的需要。

此外，Advance Steel具備了全面的出圖功能，布置圖、零件圖出圖流暢，出圖時會自動布置剖面圖，針對標準型構件可以自動標注滿足要求的尺寸和標記符號等。

在項目實施過程中，項目成員將Advance Steel里建立的所有構件轉入了Navisworks 中，進行施工模擬，并作為交底溝通的依據。將Advance Steel模型導入Navisworks時，數據對接完整，構件根據AS圖層里的分類，在Naviswork選擇樹窗口里也已分類，無需花費大量的時間重新選擇對象，組成選擇集。同時，Advance Steel模型也可導入Autodesk 3d Max中創建的施工總體流程模擬，針對施工重難點進行相關施工工藝的模擬演示，幫助項目展開更清晰直觀的交底討論。

多用戶功能更具靈活性、安全性。允許深化工程師在不同用戶創建的構件間創建節點，同時當一個構件被一個用戶使用時，禁止其他用戶使用，這一設置顧全了建模的靈活和安全兩方面，避免了多個用戶修改了同一個模型對象的錯誤現象，節省了整體模型的校核時間，提高了效率。

Advance Steel在安軟件的界面即是基于AutoCAD，支持所有AutoCAD的功能，對導入的AutoCAD圖紙和建好的模型能夠進行快捷方便的圖層編輯管理，從而加快了深化建模的速度，例如在使用梁板柱等工具建模時，模型會自動保存在相應的梁板柱圖層中。

實際上，鋼結構BIM三維實體建模進行深化設計并出圖的過程，本質上就是進行數字預拼裝，實現“所見即所得”的過程。深化設計應用減少了設計錯誤， 提高了設計質量和效率。通過模型，準確高效的獲取需要的信息（材料信息，構件幾何信息等），同時三維激光掃描、物聯網等創新技術應用更為傳統的建筑業帶來了新活力。

在桂林兩江國際機場T2航站樓復雜鋼結構項目中，項目團隊大膽使用Advance Steel，解決了該項目時間緊，任務重的難題。與采用其他鋼結構軟件相比，采用Advance Steel 幫助項目團隊節省了約20%的人力，在5個月之內完成了原來預估需要6個月完成的項目。項目團隊一致認為， Advance Steel易學易用、功能全面，建模效率高，特別針對異型構件大大提高了深化建模的速度和精確度，其與BIM技術的無縫銜接，有利于進一步拓展鋼結構領域的BIM應用。