看BIM如何成就两江机场“山水桂冠”

文 | 本刊记者 孙杰贤

看BIM如何成就两江机场“山水桂冠”

文 | 本刊记者 孙杰贤

两江机场T2航站楼项目体量不是很大，但钢结构工程构件种类繁多、空间关系极其复杂，导致整个项目的任务十分复杂和困难。

2017年5月31日上午10时，桂林两江国际机场T2航站楼的施工现场，伴随着主体钢结构最后一榀28吨重的钢柱被吊装、焊接到指定位置，礼炮声、欢呼声以及雷鸣般的掌声响成一片。T2航站楼备受瞩目和期待“山水桂冠”造型第一次完整、立体地呈现于世人面前。

复杂结构撑起的华美外观

桂林两江国际机场T2航站楼及站坪配套设施扩建工程于2015年年底开工建设，总投资近31亿元，按照2025年旅客吞吐量1200万人次、货邮吞吐量9.5万吨的目标设计。其中最核心的机场工程部分包括：新建10万平方米的T2航站楼、40万平方米的站坪，设置机位31个，改造现有航站楼5.03万平方米，建设7.32万平方米的停车场等。而这其中最受关注的、最为惊艳的便是T2航站楼主体结构的“山水桂冠”造型。

“山水桂冠”主体屋盖系统为拱壳结构（中央大厅屋盖为空间支撑拱+单层壳体，指廊屋盖为平面实腹拱+单层壳体），总用钢量约14000吨。桂林机场扩建工程屋盖系统中属中央大厅区域最为复杂和困难，该部分支撑拱由7对朝向相对的空间拱和两片平面拱组成，空间拱跨度最大为122米。支撑拱横截面为梯形，截面高度自支座向跨中均匀变小，屋盖壳体随屋面曲面的变化，采用横梁和环梁围成矩形网格，单层壳体通过自拱身斜向伸出的与壳体环梁曲线近似相切的撑杆与支撑拱相连，这对钢结构系统的设计、制造和施工都是巨大的考验。

接受这一巨大考验的是中建八局钢结构工程公司。公司拥有钢结构设计院、钢结构制造厂（制造特级）、检测中心、自有劳务公司、吊装公司，集设计、科研、咨询、施工、制造于一体的国有大型钢结构公司。目前在超高层、大型场馆、机场航站楼等领域逐步培养出一定竞争优势，同时也在积极拓展桥梁、钢结构装配式住宅、综合管廊等新兴领域。

“两江机场T2航站楼项目体量不是很大，但钢结构工程构件种类繁多、空间关系极其复杂，再加上前期图纸完善程度不够需要做深化设计，导致整个项目的任务十分复杂和困难。” 中建八局钢结构工程公司党委书记、董事长、总经理梁建军在接受采访时表示。虽然机械设计及制造专业出身的梁建军和他的团队在钢结构领域见多识广，经验丰富，但面对“婀娜多姿”的“山水桂冠”和她的“双向双曲”结构，还是感觉到压力如山大。

工欲善其事，必先利其器。对于设计施工单位来说，这绝对是真知灼见。这一次，梁建军和他的团队果断采用BIM技术。BIM是一种全新的技术和理念，为建筑行业信息化建设提供了一个全新的方式。梁建军介绍：“在深化设计建模时，为了避免目前常用的深化软件应用在双向双曲的建造功能上的缺陷，同时考虑到钢结构的构建信息以及IFC格式转化导致信息丢失的先例，项目成员考虑和研究了很多种深化方案，经过详细的比较和尝试最终选择使用欧特克Advance Steel进行精细化建模，同时采用Revit、AutoCAD、Dynamo等工具进行辅助，从而完成‘山水桂冠’整体钢结构的深化设计。”

从设计到施工，BIM无处不在

BIM和Advance Steel是如何帮助中建八局钢结构工程公司高效顺利完成任务的呢？梁建军从深化设计、加工制造和安装施工等环节进行了详细的介绍。

在深化设计中，由于中心区空间双曲支撑拱截面为梯形箱体，截面由大到小成渐变形式，深化建模困难。通过Revit与Dynamo结合精准创建异形拱边线，解决了双曲支撑拱边线定位难的问题。Revit与Dynamo结合创建出的拱结构控制边线通过数据共享导入Advance Steel，创建双曲拱。数据共享无障碍，大大提高了深化效率。另外，项目本身构件多，体量大，基于CAD的图层和Advance Steel的过滤对整体模型进行综合管理，快捷准确的统计项目施工需要的数据信息，保证施工进度。

在钢结构加工制造上，双曲支撑拱构件下料难，容易形成材料浪费。利用Advance Steel创建BIM模型创建展开图求解最小下料尺寸，更精确的指导加工厂的加工，减少材料的浪费，提高板材的利用率。由于项目构件空间位置结构复杂，对构件进行扫描，将扫描模型与标准BIM模型进行对比分析，查看加工质量，保证构件加工精准。此外，空间支撑拱拱脚作为整个结构的受力基础，节点复杂，对其制作单元的合理划分以及零件加工时的精度控制尤为重要，通过利用BIM模拟拱脚的焊接顺序，保证焊接质量，避免隐蔽焊缝。

而在施工安装方面，通过BIM模型对项目整体施工流程及工期时间进行模拟。保证项目进度顺利进行。比如，本工程空间支撑拱拱脚截面尺寸大结构复杂是主要受力构件，确定支撑拱拱脚的安装方法、安装工艺尤为重要。通过BIM模型对拱脚进行安装方案模拟，保证现场施工的顺利进行。中心区屋盖壳体根据400吨、300吨、200吨、150吨履带吊起重能力和吊装半径，通过BIM模型共分为166片，南区和北区各83片，分块吊装，最大限度满足运输条件和方便现场安装。

桂林机场T2航站楼钢结构原计划于2016年10月11日开始施工吊装，2017年6月15日完成合龙。虽然由于其他环节的原因耽误了钢结构工程的实际开工时间，但是得益于BIM技术应用，钢结构施工于2017年5月31日提前完成任务。鉴于出色表现，桂林两江机场T2航站楼扩建工程钢结构项目在第八届“创新杯”——建筑信息模型（BIM）应用大赛中从全国599个优秀BIM应用案例中脱颖而出夺得“最佳工程建设专业-建筑工业化BIM应用奖”。

经过十多年的发展，BIM技术在中国建筑与施工领域展现出了不容小觑的价值。在此过程中，一大批勇于突破、大胆尝试的创新企业积极探索BIM应用的最前沿，见证了中国建造与BIM从陌生到熟悉，从小试牛刀到应用不断深化的演进过程。梁建军说他期待在中国早日看到BIM的终极应用和普及——设计方用BIM来设计优化，施工方用BIM来安装施工，业主方用BIM来管理运营。