BIM技術在大型機場航站樓全專業深化設計中的應用研究

摘 要：在廣州白云國際機場擴建工程T3航站樓項目中，為解決項目復雜和異形部位或結構的現場施工問題，達到各專業協同設計、設計指導施工的目標，該文通過BIM技術對航站樓進行全專業深化設計，包含現澆混凝土結構、鋼結構、張拉膜雨棚工程、基礎及砌體結構的深化設計及凈高控制，并進行模型構件編碼和施工圖深化設計出圖。通過BIM技術進行大型機場航站樓全專業深化設計，有效地對原二維圖紙進行設計上的查漏補缺，解決凈高有限、變更頻率高、周期長等問題，使得深化設計圖紙可以有效地指導施工，提升建造效率，減少工期。

關鍵詞：航站樓工程；大型機場；BIM技術；全專業深化設計；應用管理

中圖分類號：TU17 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）28-0179-06

Abstract： In the T3 Terminal Project of Guangzhou Baiyun International Airport Expansion Project， in order to solve the on-site construction problems of complex and special-shaped parts or structures of the project， and achieve the goal of collaborative design and design guidance for construction among various disciplines， the terminal was comprehensively studied through BIM technology. Deep design， including in-depth design and clear height control of cast-in-place concrete structures， steel structures， tension membrane canopy works， foundation and masonry structures， as well as model component coding and in-depth design drawing of construction drawings. Through BIM technology， the full-professional in-depth design of large airport terminals has effectively checked and filled in the design of the original two-dimensional drawings， solved problems such as limited net height， high change frequency， and long cycle， making the in-depth design drawings effective guide construction， improve construction efficiency， and reduce construction periods.

Keywords： terminal engineering; large airport; BIM technology; full-discipline in-depth design; application management

隨著整個建筑行業市場下滑，通過行業轉型升級提高利潤率，同時向綠色環保型、低碳友好型建造模式靠攏，實現信息化、工業化、智能化必不可免。出于該轉型升級的需求，以及國家對于建筑行業的各項政策性文件的支持，智能建造技術應運而生。

事實上，智能建造技術的雛形早在1975年就出現了，即BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術，由美國查克教授首次提出，他借鑒當時流行的制造業產品信息建模手段，對建筑行業提出了用計算機模擬建筑物設計的思想。但受限于當時的計算機硬件和軟件水平，無法實現BIM技術在設計、施工中的深度應用。直到2002年，Autodesk公司才研發出了建筑行業內第一款能實現大規模民用的BIM建模軟件。而國內大規模使用BIM技術的時間點則要追溯到2011年5月住房和城鄉建設部刊發的《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》[1]，該文件明確指出要推進BIM技術在設計、施工階段中的深度應用，從而推動整個建筑行業效高質優的向前發展。

目前，國內大型工程項目幾乎都深度應用了BIM技術，由此BIM成了智能建造的核心。作為一種信息化的建筑語言載體，BIM可以很好地作為共通的數據在多個智能建造終端中進行流轉，將建筑物的信息高效利用，從而實現建筑信息盈利，進一步提高整個建筑行業的利潤率。

BIM技術的全專業深化設計，指的是通過BIM可視化的優勢，整合和利用多專業間的信息，協調各專業間的設計問題，避免結構間相互碰撞，成為二維圖紙設計落地施工現場的中間環節，還可以進行復雜節點工藝以動畫的形式進行展示，對施工流程進行模擬。在廣州白云國際機場擴建工程T3航站樓項目中，將BIM技術應用于全專業深化設計、深化設計出圖、施工交底中，可以有效地解決大型機場航站樓工程建造中的許多問題[2]，如圖1所示。

1 工程概況

廣州白云國際機場三期擴建工程T3航站樓工程施工總承包項目位于廣州市白云區廣州白云國際機場T1、T2航站樓的東南側，北側緊鄰人和安置區，西側400 m為現有機場東二跑道，東側為農田和三獅崗山，南側緊鄰城際隧道和在建交通中心。白云機場建成效果圖如圖2所示。

2 基于BIM技術的應用策劃

2.1 全專業深化重難點

本項目建筑面積達69.3萬m2，要進行基于BIM技術的全專業深化設計工作，不僅有傳統建筑、結構、機電、給排水和暖通5個方面的深化設計，還有機場控制系統、貨運設備系統等其他機場專業系統[3]深化設計。其中，混凝土結構工程深化量為41.39萬m3，幕墻工程深化量為12萬m3，鋼結構工程深化量為75萬m3，張拉膜雨棚工程深化量為1.2萬m3，全專業深化模型總構件達1 478萬個，深化體量巨大。

2.2 全專業深化組織架構

在進行全專業深化設計之前，需要對全專業深化的組織架構進行梳理和組建。該深化小組為以總包項目經理為主管領導，BIM項目負責人為實際深化應用負責人，BIM深化負責人主管各專業深化人員，并協調深化BIM技術應用的團隊。將BIM深化分為5個部分，并設置相對應的工程負責人，分別為混凝土結構深化設計、鋼結構深化設計、張拉膜雨棚工程深化設計、基礎及砌體結構工程深化設計和凈高控制[4]。

BIM深化負責人根據項目的整體需求、航站樓工程施工計劃和BIM深化小組成員的專業特長，來明確各個BIM工程師的具體工作方向、時間節點、圖紙精度等。BIM深化組織架構如圖3所示。

2.3 全專業深化應用管理

在建立全專業組織架構之后，需要對深化設計的流程作出規劃，如圖4所示。

根據深化設計實施的內容，對需要提交的深化設計成果和交付時間作出規劃，見表1。

3 基于BIM技術的全專業深化具體應用

3.1 現澆混凝土結構深化設計

通過BIM技術進行現澆混凝土結構深化設計，主要包括二次結構深化設計（構造柱、過梁、止水反梁、填充墻和隔墻等構件），如圖5所示，預留預埋設計及節點深化設計，以及混凝土結構內鋼筋模型的深化搭建。同時建立深化設計的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設計模型的準確性、可校核性，使深化設計模型滿足施工作業指導的需求，減少施工階段存在的錯誤，避免返工[5]。現澆混凝土結構深化設計幾何精度及屬性信息見表2。

3.2 鋼結構工程深化設計

通過BIM技術進行鋼結構深化設計，主要包括鋼結構節點、鋼梁、樓板、鋼柱、鋼網架桁架、檁條、支撐拉桿、支座、牛腿、拉條撐桿拉索和鋼梯等構件，以及對鋼結構節點的焊縫和螺栓等連接進行驗算[6]。如圖6所示，同時建立深化設計的幾何精度及屬性信息表，以此來提升深化設計模型的準確性、可校核性。鋼結構深化設計幾何精度及屬性信息見表3。

3.3 張拉膜雨棚工程深化設計

張拉膜雨棚工程深化內容包含3部分：一部分是鋼結構的分項深化設計，包含鋼柱、鋼梁、撐桿、拉桿、拉索、鋼結構連接節點、索連接節點、索錨頭、支座、預埋件、預埋螺栓、預留孔洞和預留電氣位置等；另外2部分則是膜材分項深化設計、排水分項深化設計（集水井、不銹鋼虹吸雨水斗、排水管道布置等）[7]。同時建立深化設計的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設計模型的準確性、可校核性。張拉膜雨棚鋼結構模型如圖7所示。

3.4 基礎及砌體結構深化設計

基礎及砌體結構工程深化內容包含3部分：一部分是基礎底板深化設計，包含基礎底板、集水井放坡、變高差構造加腋等；另外2部分則是磚胎膜深化設計、砌體深化設計[8]。如圖8所示，同時建立深化設計的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設計模型的準確性、可校核性。基礎及砌體結構深化設計幾何精度及屬性信息見表4。

3.5 凈高控制

機場項目涉及專業過多，結構糅合度很高，隨著近些年對于建筑機電布置的規范逐步完善，機電管道和設備的設計空間也越來越小，與建筑和結構專業在設計上的“矛盾”也越來越大，需要考慮機電設備布局的協同合作，對建筑的凈高進行控制。通過BIM技術將對建筑物凈高進行分析和復核，通過管路的綜合排布優化和碰撞檢查等手段優化建筑物的所有房間、過道、地下室等的凈高[9]，如圖9所示，并向發包人提交凈高控制報告。

3.6 深化設計出圖

根據施工圖設計成果（含設計說明）和實施約束性文件，對施工圖設計模型中未建模部分進行補充建模，包括按實際施工補充構造層、墊層、二次結構（如構造柱、過梁、止水反梁、女兒墻、壓頂、填充墻和隔墻等）、后澆帶、止水帶、變形縫、預埋件、預埋管和構件屬性信息等，并結合現場需求生成深化設計二維圖紙（平面圖、立面圖、節點大樣軸測圖），如圖10所示，在這個過程中須保證深化設計模型與深化設計二維圖紙的一致性[10]。

4 結束語

廣州白云國際機場擴建工程T3航站樓項目結構復雜，在建造過程中參與方眾多，施工專業多樣，傳統的二維圖紙設計無法協調各專業的協同設計，且設計精度有限，與現場施工匹配度不夠高，難以滿足該項目的質量和進度要求。

對該項目進行基于BIM技術的全專業深化設計，可以利用BIM技術的可視性、協調性來使各專業設計人員進行協調設計，避免空間位置上的沖突。同時借助合理的不斷循環的審查、復核的BIM技術深化制度，能減少施工后再發現設計不合理的地方，降低返工量和設計變更次數。更重要的是，深化設計可以提高建筑設計的信息表達效率，實現設計與實際施工的數字孿生。本文中的深化設計組織、流程、深化精度要求、模型拆分思路和出圖標準對同類大型機場項目工程的設計、施工具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 龐潔.BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].江蘇建材，2023（5）：70-72.

[2] 吳堯.基于BIM技術的三維正向設計應用分析[J].四川建筑，2023，43（5）：26-28.

[3] 郭偉剛.BIM技術在大型公共建筑施工中的應用研究[J].科技創新與應用，2023，13（29）：169-172.

[4] 張挺，蘇楠.BIM技術在某國際機場擴建工程中的應用研究[J].城市建設理論研究（電子版），2023（28）：174-176.

[5] 王克儉，李懷建，胡成軍，等.BIM技術在機場建設工程中的應用研究[J].智能建筑與智慧城市，2023（9）：103-105.

[6] 付斌，嚴洋等.基于BIM技術的數字化結構設計與數字建造應用——以鄂州花湖機場轉運中心工程為例[J].建筑結構，2023，53（13）：135-141.

[7] 龔旭峰，郭曉豹，王鳴翔，等.BIM技術在大型貨運機場轉運中心全專業深化設計中的應用[J].施工技術（中英文），2022，51（17）：41-44，51.

[8] 劉計宅，劉振寧，羅寶林，等.基于BIM技術的超大型復雜機場航站樓機電深化設計[J].安裝，2019（S1）：91-94.

[9] 張茹婕.BIM技術在建設工程設計階段的應用[J].居舍，2019（3）：80，129.

[10] 周國慶，周軍紅，李可軍，等.某國外大型機場航站樓深化設計技術[J].建筑鋼結構進展，2018，20（4）：103-108.