BIM在某国际机场航站楼项目中的应用

胡华锋

（上海建科工程咨询有限公司 上海 200032）

1 引言

某国际机场二期扩建项目新建2号航站楼位建筑高度33.74m，其中地上4层，地下1层，主要由中心区主楼及西南指廊、西北指廊、东南指廊、东北指廊组成，总建筑面积29.6万m2，建成后机场年旅客吞吐量将达到3500万。

该国际机场航站楼项目的设计与建造面临如下难点：

（1）项目体量大，各专业系统交叉碰撞问题多，设计协调界面复杂；

（2）项目工期紧张，工程各项工作紧密相关，环环相扣，工程质量把控难度大；

（3）项目在海南省首次使用隔震支座技术，项目的设计和施工有了新的挑战。

该国际机场扩建工程建设单位结合项目的具体情况，决定在航站楼项目的实施过程中采用BIM技术，对BIM的应用进行了整体策划，通过合同对设计单位、施工单位等明确各主要参建方的BIM实施职责和具体要求，在不改变项目的总发包模式的以BIM技术解决项目的重难点，提升项目的精细化管理水平。

2 BIM技术应用的组织架构

为保证整个项目各方在BIM技术应用过程中，责任明确，分工合理，拟确定项目各参建方在BIM整个项目实施的组织架构如图1所示。

图1 项目实施的组织架构图

此组织架构下，本项目各主要参与方的BIM技术应用的关键职责如下。

建设单位关键职责：

（1）提出BIM管理要求，并确认BIM咨询单位的总体策划方案；

（2）对BIM咨询单位提出的BIM实施标准和要求进行确认并发布；

（3）协调推进、监督执行、整体把控BIM实施工作开展。

BIM咨询单位关键职责：

（1）总体策划，制定实施规划和标准，各单位工作职责界面划分；

（2）编制该机场二期扩建航站楼项目BIM应用有关的标准和指南；

（3）对各专业、各阶段的模型以及应用标准和成果提出具体要求，使得BIM应用符合业主单位管理需求；

（4）对设计单位、施工单位、监理单位等第三方公司的BIM工作进行指导、监督、审查和协调，提供必要的BIM技术支持。

设计单位关键职责：

（1）按照BIM咨询单位提出的标准和要求创建、更新模型，完成合同要求的BIM技术应用，并提交BIM技术应用成果；

（2）按照设计阶段的合约要求完成设计阶段有关数据信息的收集、集成、更新和完善等工作。

施工单位关键职责：

（1）接收施工图设计模型，对合约范围内的施工图设计模型进行必要的校核和调整，完成各专业的施工图深化设计的BIM模型，并在施工过程中及时更新，保持其适用性，创建和更新施工过程BIM模型；

（2）按照业主和BIM咨询单位要求，总包单位统筹管理各分包方BIM团队施工深化设计模型和施工过程模型，方便各专业间模型互用；

（3）提供施工组织方案、进度安排等，根据业主和咨询单位要求，完成BIM在施工阶段的应用，并按业主方要求提交相应成果，满足工程管理需要；

按照施工合约的要求，进行施工阶段BIM模型专业信息收集、更新和完善。

材料供应商关键职责：

（1）完成合同范围内的各项BIM工作并提交相关工作成果；

（2）积极响应和落实业主和BIM咨询单位的各类BIM工作要求；

（3）完成各自工作范围内的各类相关配合工作。

3 BIM技术在设计阶段的应用

按照机场2号航站楼的整体考虑，项目对三维BIM设计的基本原则为能够正向设计的，尽量采用三维正向设计，由BIM三维BIM设计导出准确的二维CAD图纸；对于条件不成熟，暂时无法实现三维正向设计的，则通过二维转三维的形式，建立BIM三维设计模型，降低设计图纸的错误与矛盾，提高设计图纸的质量；进行三维碰撞检测，查找和纠正设计多专业协调的缺陷和错误，避免流入施工环节；应用三维BIM模型进行现场交底，提升施工图交底的质量。

3.1 BIM的正向设计

项目的设计单位虽然实力雄厚，但是由于各种原因用三维设计软件进行BIM的正向设计挑战巨大，市场对于这么大体量的工程也没有成熟的正向设计经验，技术风险较大，所以在这个项目的设计中有限的使用了正向设计。比如：

（1）在钢结构设计中，应用Tekla软件直接进行三维模型创建，再输出准确的二维CAD施工图。由此完成钢梯CAD图纸9张，屋顶钢结构CAD图纸28张；

（2）在核心筒的建筑、结构设计中，应用Revit软件进行三维BIM设计，直接输出三维和二维图纸37张，图2为核心筒结构BIM模型和二维图；

（3）另外有玻璃电梯、自动步道、卫生间、自动扶梯等由正向设计得到的施工图超过100张（见图2）。

这些正向设计图纸具有准确、参数关联等特点，是未来设计发展的趋势。2号航站楼项目从实际出发，在项目的设计过程中践行BIM技术三维正向设计应用，在市场环境、软件环境等多条件的限制下寻求了设计过程的次优解，取得了良好的应用效果。

3.2 BIM技术辅助图纸预审查

图2 核心筒正向设计得到的BIM模型和二维详图

BIM三维建模过程，就是建模工程师的读图识图过程，也是个虚拟建造的过程，通过这个过程，建模工程师需要充分理解图纸，最终将二维的CAD图纸信息“建造”为虚拟的三维空间模型。由于本项目体量大、图纸信息量大，虽然传统设计流程中有多重审核审批，但是图纸中的一些错误，比如立面图与剖面图不一致的情况、标注不明确不统一的问题仍然无法完全避免。建模工程师在虚拟建造时，读懂图纸并深入理解设计意图，可以将发现的问题反馈给设计师，完善图纸，从而在施工图纸发放之前，提前解决图纸中存在的问题，在设计层面尽可能的避免后期的错施工漏施工甚至于返工，在设计的源头上保证施工质量、加快施工进度和节约施工成本。

航站楼项目通过建立全模型针对建筑各系统进行一般性的审核，还重点检测了板边与机械设备的对应关系，混凝土电梯基坑及冲顶是否够用，所有设备基坑下方使用空间是否过小，扶梯土建条件是否满足厂家要求，核心筒楼梯排布是否满足规范，卫生间器具排布是否满足规范。通过建立剖切模型，对板边与设备交接关系不准确的，基坑下方使用空间紧张等问题，在三维模型上直接与各设计师沟通，优化设计。

3.3 BIM的三维碰撞检测

该机场2号航站楼项目工程体量大，专业系统复杂，整个建筑体涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙、屋面、暖通、给排水、电气、行李系统等20几个专业和系统。面对这样庞大的系统，设计师应用传统的方法无法对每一个系统都花费很多的精力去实现相互间的协调。本项目充分发挥BIM技术具有可视化、协调性的特点，将创建好的各专业模型通过Navisworks模型进行整合，并应用软件的自动检测功能进行专业间的碰撞检测，从而将传统二维图纸中不易发现的错漏碰缺问题暴露出来，并寻求协调解决的办法。

比如结构图纸的开洞问题，往往会出现洞口遗漏或者留洞位置不确定的问题，通过BIM的三维碰撞检测就能够清楚的查找出结构与暖通、给排水、电气等专业的碰撞问题，将留洞图纸进一步的校核。

3.4 BIM的三维设计交底

设计的三维交底同样是机场2号航站楼项目一个重要的BIM技术应用。由于项目在采用了隔震支座技术，航站楼中心区地下室设置了专门的隔层，地下室存在深区、浅区、隔着管沟等特有的结构形式。为加强施工单位对结构的理解，设计单位灵活应用BIM技术，对复杂区域和重点区域，采用二维和三维相结合的形式进行设计交底。图3所示是隔震沟结构的三维交底图。

同时，设计单位对于幕墙与钢结构之间、幕墙与屋面之间、钢结构与屋面之间需要深化的18类重要的连接节点，结合BIM的三维模型，列出列表清单，形象、直观的BIM三维模型，加深了施工单位的理解，提高了设计交底工作的效率，也为后期BIM的深化工作打下了基础。

4 BIM技术在施工阶段的应用

施工阶段是工程项目设计意图转化为工程实体的过程，也是整个项目的资源投入和费用支出的高峰时期。工程项目施工过程受自然环境、社会环境等多方面影响，BIM技术的应用为克服工程困难、降低工程风险、提升沟通效率等多方面发挥作用。在该国际机场2号航站楼项目中，进入施工阶段，施工总包单位即接收BIM模型，并在项目的施工深化、三维管线综合、施工方案模拟等应用点上发力，为项目的整体目标实现发挥功能。

图3 隔震沟复杂区域的设计交底

4.1 基于BIM的三维施工深化

本项目施工单位根据BIM咨询单位制定统一的的BIM实施规划和BIM模型切分和施工精度标准，对设计院提供的设计图纸进行进一步的深化。基于土建模型，引入BIM模型中的时间参数，为后期的4D进度模拟的打下基础，实现对现场施工情况的监控和指导。

结合采购确定的隔震支座的规格型号、结构形状完成隔震支座的深化工作，建立中心区夹层隔震支座模型，确定7种不同类型隔震支座的排布情况，并统计出隔震支座的数量，从而提高了隔震支座的工程量统计结果，由此也确定了与隔震支座连接的不同柱的具体长度。

钢结构的深化是施工深化的一项重要内容。特别是对于梁柱交叉节点位置，由于项目体量庞大，节点是受力的节点，直接关系到整个航站楼的结构安全，交叉处有横向梁体、纵向梁体的钢筋与柱体衔接，钢筋密密麻麻汇总在一起，如何排布、如何衔接都是需要深化的，并要确保满足结构受力安全要求。该机场施工单位BIM团队，针对这样的复杂节点，进行三维深化，清晰表达各构件之间的相互关系、连接方式等。这一方面为钢结构的准确算量提供了可能，另一方面也为现场施工交底提供了便利。

图4 钢结构深化节点模型

4.2 基于BIM的三维管线综合

基于BIM的三维管线综合被认为是现阶段实际应用价值最明显的一项BIM应用，对于解决复杂管线空间排布问题具有传统二维CAD所不具有的优势。在2号航站楼项目中除了一般建筑中的暖通、给排水、电气等专业，还有航站楼特有的行李系统、民航弱电系统等专业，管线交叉更加复杂，对管线排布要求更高。

针对这样的具体情况，本项目按照前期的BIM整体策划，由总包单位牵头充分整合各专业管线，在同一的三维Revit平台中，BIM工程师会同具有丰富项目管综施工经验的现场工程师，共同完成项目的管线综合排布，并按照前期建立的管综出图规则，将管综的成果输出到二维工程图，便于带到现场指导工人施工。

BIM的三维管综排布完成后，还会与土建工程进一步的进行碰撞检测，从而将前期多专业协调的工作更进一步。项目通过这样的一轮碰撞检查流程，BIM团队与设计工程师合作，进一步确认126个剪力墙预留洞口位置、优化了6扇门及180m二次结构墙的位置，从而保证了项目的连续施工，避免了后期拆改对工程质量、进度影响。

4.3 基于BIM的施工方案模拟

应用BIM的三维模型，结合多媒体技术的应用，可以将具体的施工方案进行形象化的视频展示，从而提高施工交底的效率和效果。该国际机场航站楼隔震支座属于新技术的应用，其安装精度要求高，是本项目重要的质量控制项，为此，总包单位应用BIM模型，专门制作隔震支座的安装工序模拟视频，配以质量把控重点的说明，对现场施工班组人员进行统一的培训宣讲和交底。这样的多媒体视频形式形象直观，通俗易懂，深受工程现场人员的欢迎，交底效果良好，这对隔震支座的施工质量保证起到了积极的作用。

5 结语

某国际机场2号航站楼项目是典型的业主驱动型的BIM技术应用项目，由业主借助外部BIM咨询单位的智力和BIM实施经验建立整个项目BIM技术应用标准、规则和组织架构，进行BIM具体实施工作的分派和职责界定，并在合同中对BIM实施单位资源投入和实施成果进行约定，过程中由BIM咨询单位加强对各实施单位进行过程指导、督促和成果收集，最终实现业主关心的项目质量、进度、投资的管控的目标。

项目基于项目环境和BIM技术发展现状的实际情况，在BIM设计校核、碰撞检测、管线综合优化、设计和施工交底、工程量统计等工作发挥了BIM的应用价值，对传统的项目管理形式进行了补充和突破。

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