大型機場航站樓裝飾工程的數字化建造技術應用

連 珍

上海市建筑裝飾工程集團有限公司 上海 200072

1 航站樓裝飾工程數字化建造技術應用

2019年6月30日，“鳳凰”造型的北京大興國際機場航站樓成功建立于北京南部46 km外的大興區，其中航站樓總建筑面積1 430 000 m2，是目前世界上單體最大的機場航站樓。建筑整體為花形空間體，分十二瓣，塔冠部分呈鳳尾造型，采用雙曲面鋁板安裝，建成后宛如在空中綻放的蓮花。140 000塊漫反射裝飾板按照最完美的曲線形式被安裝在了世界最大的自由曲面屋頂內，其裝飾工程工期緊、板塊造型多變、交叉作業突出、安裝高度高，對裝飾工程而言是一個艱巨的挑戰。為解決上述問題，在建造全過程采用了數字化建造技術輔助裝飾工程的順利實施，以提升項目重難點區域的設計與施工水平，最終實現高質、高效、可控的整體施工目標。

1.1 常規裝飾施工技術與數字化建造技術對比

有別于傳統裝飾項目，采用全過程數字化建造的項目，在管理構架、管理人員、機械設備、專業單位、深加工單位、工藝工序、項目管理內容等方面都有很大程度的區別。

1.1.1 技術管理構架差異

傳統項目技術管理構架通常是技術總工管理下的直線型構架，技術管理工作集中由技術總工及其項目技術輔助崗位人員消化完成，測量放樣、加工生產等工作通常集中由深加工單位消化完成。在北京大興國際機場項目技術工作實施中，技術總工下設方案管理、設計管理、測量管理、BIM管理四大部門，分別對口深加工單位、深化設計團隊、測量團隊及BIM團隊，技術工作分工更為細化，技術工作重點掌控更為全面。

1.1.2 工藝工序差異

常規工藝，如吊頂施工，通常是測量、深化、加工、安裝、驗收的工藝順序。北京大興國際機場裝飾工程大吊頂的裝飾數字化建造，基于三維掃描數據的逆向建模，為后續的三維深化數字化加工安裝以及最終的驗收提供了坐標依據（圖1）。

1.1.3 施工周期差異

圖1 北京大興國際機場大吊頂系統數字化建造技術路線

北京大興國際機場旅客航站樓及綜合換乘中心精裝修工程施工時間為2018年4月—2019年6月，其中各標段大吊頂施工絕對工期約為3個月。每個標段平均每個月要完成10 000 m2的雙曲面異形鋁板的加工、安裝工作。傳統的 裝飾施工，異形復雜飾面的測量放線通常采取吊線垂、制作翻樣模板等方式，在北京大興國際機場精裝修工程項目中，雙曲面異形吊頂高度達15～20 m，最高區域有40 m，這樣的一個裝飾空間極大地挑戰了傳統裝飾工藝，更別說要在3個月內完成加工生產及安裝內容。

1.2 數字化建造技術應用內容

以BIM模型為基礎的數字化建造技術已廣泛應用于裝飾工程大型異形飾面建造中，通過深化、技術交底、下單加工、現場定位、安裝、跟蹤檢測等達到交付目標[1-3]。從簡單的建模到裝飾異形飾面建造，裝飾施工數字化已能夠實現建造全過程的數字化。

北京大興國際機場航站樓的裝飾工程項目工期緊、管理要求嚴、建設難度高，且受到社會各界的高度關注。因此，在北京大興國際機場裝飾工程建造過程中，從測量到驗收等工作，大吊頂系統的雙曲面吊頂鋁飾面、采光天窗以及C形柱等數字化建造技術均得到了廣泛應用。

1.2.1 三維掃描技術

在室內裝飾工程中，傳統現場測量作業以經緯儀、鉛錘儀、測距儀、標線儀等二維人工測量手段為主，對測量人員的技術水平及專業素養有較大的依賴性，人為因素導致的精度誤差不可避免，效率低下且無法對既往數據進行校核追溯。同時，施工現場復雜的作業環境也經常會限制傳統的工程測量手段，影響測量精度，特別是機場雙曲面吊頂的前期測量工作。在工程開展前期，運用整體式三維激光掃描儀，對整個空間進行全方位掃描，通過靶球點拼接成一個整體的點云模型，設定統一的坐標系，將點云模型與原始模型進行對比，得出現場結構的偏差；點云模型處理好的數據可以生成CAD的線條，方便后期處理。如同常規裝飾施工的現場復核，三維掃描生成的點云模型為后續模型建立、深化、調整提供了重要依據。

1.2.2 三維深化技術

航站樓大吊頂鋁板表皮模型在進行深化分塊前是一個整體，根據設計院給出的統一分割線，對BIM模型進行深化，將分割線投影到表皮模型進行板塊分割。深化過程中，對鋁板的表皮進行調整，規整合并大吊頂邊上尖角條，避免因尖角條規格過小產生的加工及安裝問題。同時各標段鋁板表皮模型深化完畢后，統一合模，統一調整各標段模型間的誤差，保證施工效果。

結合點云模型與表皮模型深化，綜合考慮現場鋼結構屋架形式及最終裝飾飾面造型，最終采用轉換原盤這樣一個創新的轉換節點。有別于常規鋼結構轉換層固定或有向轉換節點的設計，新機場大吊頂鋼結構轉換層采用轉換圓盤，具有更好的方向性，轉換層框架可以任意轉向并固定在轉換圓盤上，滿足新機場吊頂鋁板“飄帶”造型走向不一的要求。轉換層框下層，通過掛件連接與鋁板“飄帶”走向一致的副龍骨，用于安裝鋁板單元。

1.2.3 數字化安裝技術

機場外輪廓類似于“米”字形狀，無論是指廊還是中心區都有中軸線，這個中軸線就是測量控制網的基準線。

在安裝過程中，項目投入自動導向全站儀進行全過程的測量、放線與安裝施工，根據總包統一布設的控制網增加精裝控制線，加密控制網，在整個施工過程中，控制網是統一的，坐標也是統一的。基準點都布置在地面易查找、易架設對中桿的部位，標高基準點一般布置在柱子上。施工過程中采用全站儀打點、焊接角鋼放樣點的方式進行控制線放樣。鋁板安裝定位，也是采用點放樣定位安裝與線放樣定位安裝相結合的方式。數字化安裝技術實現大吊頂從轉換層到面層的精確定位與安裝。

2 建筑裝飾行業數字化建造發展展望

北京大興國際機場航站樓裝飾工程全過程數字化建造技術的應用與管理模式，體現了由勞動力密集型向技術密集型的轉化，從而實現了更優秀的建造質量與更短的交付時間。數字化的應用與管理已成為了當前建筑裝飾行業的必然發展趨勢。通過北京大興國際機場航站樓的裝飾建造過程，從以下三點簡述數字化建造在建筑裝飾領域的發展展望。

1）以提高建筑裝飾行業工業化生產水平為目標，加速推進裝飾行業機械化、智能化的生產方式。當前階段裝飾行業的工業化生產要求是以綠色、智慧為特征，更好地實現建筑生命周期的品質提升、安全保障、高效節能的工程建造方式，其主要體現在綠色建造和智慧建造。裝飾行業的工業化生產水平是技術裝備與建筑裝飾工程要求相匹配的過程，是一個企業自主創新的過程。傳統工業生產制造技術裝備是用于工業產品生產加工的，與建筑裝飾工程中應用的部品、部件、配件、構件存在著一定的差異，這就需要裝飾企業進行研發與創新，才能真正發揮技術裝備的效能。要依據《中國制造2025》發展戰略重點突破的基本原則，重點研究工業化裝備對建筑業及建筑裝飾業的適用技術。這種集成與整合技術研發包括2個方面：一是對技術裝備進行測試、改造，使其形成符合建筑裝飾工程要求的技術裝備；二是對裝飾部件、構件進行構造，形態的創新，使其適應工業化生產加工作業。

2）以支撐裝飾工程的新型建造方式為目標，加速推進本行業的信息化、數字化、綠色化發展。在新時代，以信息化、新材料、新裝備等為代表的科技創新技術在快速推進，為裝飾行業以智慧建造為核心的新型建造方式提供了技術基礎。發展新型的建造方式應該是深化建筑業供給側改革的根本路徑。對傳統的裝飾建造模式而言，發展新型建造方式的關鍵在于推動工程建造模式的新技術、新應用的發展研究，即發展目標的綠色化、技術手段的智慧化、生產方式的工業化、組織管理的科學化。可見，智慧建造是新型建造方式的技術內核，影響和滲透到了工程建造的各個領域，是建筑業供給側結構性改革的重要技術支撐。

3）在裝飾各階段以重點區域為主導，打造行業的優勢。一是推動智慧建造的發展，探索新型的建造模式流程和管理模式、建立智慧建造工作平臺，開發基于BIM模型的公有云/私有云協同設計平臺。二是推動智慧工地應用，加強互聯網＋環境下的新型施工組織方式、流程和管理模式的探索，研究基于智慧工地的基礎平臺和集成系統，進一步普及智能建造終端的應用。三是推動社會企業的發展，以服務性產業為發展導向，開發互聯網＋行業下的裝飾工程應用體系，打通裝飾工程建造全生命周期與全產業鏈服務，開拓平臺＋服務的工程建造新模式。

3 結語

數字化建造技術的應用是裝飾行業發展的必然趨勢，在具有堅實基礎的同時展現出了廣闊的行業前景。當前我國的經濟已經轉向高質量發展的階段，傳統的建筑裝飾建造方式面臨資源、環境、人力等制約，難以滿足新時代發展的要求。

裝飾工程的數字化建造采用現代的技術手段，能夠顯著提高建造和運維過程中資源的利用率，減少對生態環境的影響，實現節能環保、效率提高、品質提升以及安全保障，是行業可持續發展、邁向更高端水平的必然選擇。總的來看，推進智慧建造是國家和行業發展的大勢所趨。目前，政策、市場、技術等條件已經基本具備，我們應把握機遇，擔當使命，努力做出貢獻。