看BIM如何成就兩江機場“山水桂冠”

文 | 本刊記者 孫杰賢

看BIM如何成就兩江機場“山水桂冠”

文 | 本刊記者 孫杰賢

兩江機場T2航站樓項目體量不是很大，但鋼結(jié)構工程構件種類繁多、空間關系極其復雜，導致整個項目的任務十分復雜和困難。

2017年5月31日上午10時，桂林兩江國際機場T2航站樓的施工現(xiàn)場，伴隨著主體鋼結(jié)構最后一榀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。

復雜結(jié)構撐起的華美外觀

桂林兩江國際機場T2航站樓及站坪配套設施擴建工程于2015年年底開工建設，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9.5萬噸的目標設計。其中最核心的機場工程部分包括：新建10萬平方米的T2航站樓、40萬平方米的站坪，設置機位31個，改造現(xiàn)有航站樓5.03萬平方米，建設7.32萬平方米的停車場等。而這其中最受關注的、最為驚艷的便是T2航站樓主體結(jié)構的“山水桂冠”造型。

“山水桂冠”主體屋蓋系統(tǒng)為拱殼結(jié)構（中央大廳屋蓋為空間支撐拱+單層殼體，指廊屋蓋為平面實腹拱+單層殼體），總用鋼量約14000噸。桂林機場擴建工程屋蓋系統(tǒng)中屬中央大廳區(qū)域最為復雜和困難，該部分支撐拱由7對朝向相對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，這對鋼結(jié)構系統(tǒng)的設計、制造和施工都是巨大的考驗。

接受這一巨大考驗的是中建八局鋼結(jié)構工程公司。公司擁有鋼結(jié)構設計院、鋼結(jié)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(jié)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(yǎng)出一定競爭優(yōu)勢，同時也在積極拓展橋梁、鋼結(jié)構裝配式住宅、綜合管廊等新興領域。

“兩江機場T2航站樓項目體量不是很大，但鋼結(jié)構工程構件種類繁多、空間關系極其復雜，再加上前期圖紙完善程度不夠需要做深化設計，導致整個項目的任務十分復雜和困難。” 中建八局鋼結(jié)構工程公司黨委書記、董事長、總經(jīng)理梁建軍在接受采訪時表示。雖然機械設計及制造專業(yè)出身的梁建軍和他的團隊在鋼結(jié)構領域見多識廣，經(jīng)驗豐富，但面對“婀娜多姿”的“山水桂冠”和她的“雙向雙曲”結(jié)構，還是感覺到壓力如山大。

工欲善其事，必先利其器。對于設計施工單位來說，這絕對是真知灼見。這一次，梁建軍和他的團隊果斷采用BIM技術。BIM是一種全新的技術和理念，為建筑行業(yè)信息化建設提供了一個全新的方式。梁建軍介紹：“在深化設計建模時，為了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(jié)構的構建信息以及IFC格式轉(zhuǎn)化導致信息丟失的先例，項目成員考慮和研究了很多種深化方案，經(jīng)過詳細的比較和嘗試最終選擇使用歐特克Advance Steel進行精細化建模，同時采用Revit、AutoCAD、Dynamo等工具進行輔助，從而完成‘山水桂冠’整體鋼結(jié)構的深化設計。”

從設計到施工，BIM無處不在

BIM和Advance Steel是如何幫助中建八局鋼結(jié)構工程公司高效順利完成任務的呢？梁建軍從深化設計、加工制造和安裝施工等環(huán)節(jié)進行了詳細的介紹。

在深化設計中，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)構控制邊線通過數(shù)據(jù)共享導入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，項目本身構件多，體量大，基于CAD的圖層和Advance Steel的過濾對整體模型進行綜合管理，快捷準確的統(tǒng)計項目施工需要的數(shù)據(jù)信息，保證施工進度。

在鋼結(jié)構加工制造上，雙曲支撐拱構件下料難，容易形成材料浪費。利用Advance Steel創(chuàng)建BIM模型創(chuàng)建展開圖求解最小下料尺寸，更精確的指導加工廠的加工，減少材料的浪費，提高板材的利用率。由于項目構件空間位置結(jié)構復雜，對構件進行掃描，將掃描模型與標準BIM模型進行對比分析，查看加工質(zhì)量，保證構件加工精準。此外，空間支撐拱拱腳作為整個結(jié)構的受力基礎，節(jié)點復雜，對其制作單元的合理劃分以及零件加工時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模型對項目整體施工流程及工期時間進行模擬。保證項目進度順利進行。比如，本工程空間支撐拱拱腳截面尺寸大結(jié)構復雜是主要受力構件，確定支撐拱拱腳的安裝方法、安裝工藝尤為重要。通過BIM模型對拱腳進行安裝方案模擬，保證現(xiàn)場施工的順利進行。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，最大限度滿足運輸條件和方便現(xiàn)場安裝。

桂林機場T2航站樓鋼結(jié)構原計劃于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)構工程的實際開工時間，但是得益于BIM技術應用，鋼結(jié)構施工于2017年5月31日提前完成任務。鑒于出色表現(xiàn)，桂林兩江機場T2航站樓擴建工程鋼結(jié)構項目在第八屆“創(chuàng)新杯”——建筑信息模型（BIM）應用大賽中從全國599個優(yōu)秀BIM應用案例中脫穎而出奪得“最佳工程建設專業(yè)-建筑工業(yè)化BIM應用獎”。

經(jīng)過十多年的發(fā)展，BIM技術在中國建筑與施工領域展現(xiàn)出了不容小覷的價值。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，從小試牛刀到應用不斷深化的演進過程。梁建軍說他期待在中國早日看到BIM的終極應用和普及——設計方用BIM來設計優(yōu)化，施工方用BIM來安裝施工，業(yè)主方用BIM來管理運營。