BIM技術(shù)在大型機(jī)場(chǎng)航站樓全專業(yè)深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘 要：在廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程T3航站樓項(xiàng)目中，為解決項(xiàng)目復(fù)雜和異形部位或結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)施工問題，達(dá)到各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工的目標(biāo)，該文通過BIM技術(shù)對(duì)航站樓進(jìn)行全專業(yè)深化設(shè)計(jì)，包含現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、張拉膜雨棚工程、基礎(chǔ)及砌體結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)及凈高控制，并進(jìn)行模型構(gòu)件編碼和施工圖深化設(shè)計(jì)出圖。通過BIM技術(shù)進(jìn)行大型機(jī)場(chǎng)航站樓全專業(yè)深化設(shè)計(jì)，有效地對(duì)原二維圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)上的查漏補(bǔ)缺，解決凈高有限、變更頻率高、周期長(zhǎng)等問題，使得深化設(shè)計(jì)圖紙可以有效地指導(dǎo)施工，提升建造效率，減少工期。

關(guān)鍵詞：航站樓工程；大型機(jī)場(chǎng)；BIM技術(shù)；全專業(yè)深化設(shè)計(jì)；應(yīng)用管理

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(gè)建筑行業(yè)市場(chǎng)下滑，通過行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提高利潤(rùn)率，同時(shí)向綠色環(huán)保型、低碳友好型建造模式靠攏，實(shí)現(xiàn)信息化、工業(yè)化、智能化必不可免。出于該轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求，以及國(guó)家對(duì)于建筑行業(yè)的各項(xiàng)政策性文件的支持，智能建造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

事實(shí)上，智能建造技術(shù)的雛形早在1975年就出現(xiàn)了，即BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)，由美國(guó)查克教授首次提出，他借鑒當(dāng)時(shí)流行的制造業(yè)產(chǎn)品信息建模手段，對(duì)建筑行業(yè)提出了用計(jì)算機(jī)模擬建筑物設(shè)計(jì)的思想。但受限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件和軟件水平，無法實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工中的深度應(yīng)用。直到2002年，Autodesk公司才研發(fā)出了建筑行業(yè)內(nèi)第一款能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模民用的BIM建模軟件。而國(guó)內(nèi)大規(guī)模使用BIM技術(shù)的時(shí)間點(diǎn)則要追溯到2011年5月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部刊發(fā)的《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[1]，該文件明確指出要推進(jìn)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工階段中的深度應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)效高質(zhì)優(yōu)的向前發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)大型工程項(xiàng)目幾乎都深度應(yīng)用了BIM技術(shù)，由此BIM成了智能建造的核心。作為一種信息化的建筑語(yǔ)言載體，BIM可以很好地作為共通的數(shù)據(jù)在多個(gè)智能建造終端中進(jìn)行流轉(zhuǎn)，將建筑物的信息高效利用，從而實(shí)現(xiàn)建筑信息盈利，進(jìn)一步提高整個(gè)建筑行業(yè)的利潤(rùn)率。

BIM技術(shù)的全專業(yè)深化設(shè)計(jì)，指的是通過BIM可視化的優(yōu)勢(shì)，整合和利用多專業(yè)間的信息，協(xié)調(diào)各專業(yè)間的設(shè)計(jì)問題，避免結(jié)構(gòu)間相互碰撞，成為二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)落地施工現(xiàn)場(chǎng)的中間環(huán)節(jié)，還可以進(jìn)行復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工藝以動(dòng)畫的形式進(jìn)行展示，對(duì)施工流程進(jìn)行模擬。在廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程T3航站樓項(xiàng)目中，將BIM技術(shù)應(yīng)用于全專業(yè)深化設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)出圖、施工交底中，可以有效地解決大型機(jī)場(chǎng)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(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程T3航站樓工程施工總承包項(xiàng)目位于廣州市白云區(qū)廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)T1、T2航站樓的東南側(cè)，北側(cè)緊鄰人和安置區(qū)，西側(cè)400 m為現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)東二跑道，東側(cè)為農(nóng)田和三獅崗山，南側(cè)緊鄰城際隧道和在建交通中心。白云機(jī)場(chǎng)建成效果圖如圖2所示。

2 基于BIM技術(shù)的應(yīng)用策劃

2.1 全專業(yè)深化重難點(diǎn)

本項(xiàng)目建筑面積達(dá)69.3萬(wàn)m2，要進(jìn)行基于BIM技術(shù)的全專業(yè)深化設(shè)計(jì)工作，不僅有傳統(tǒng)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水和暖通5個(gè)方面的深化設(shè)計(jì)，還有機(jī)場(chǎng)控制系統(tǒng)、貨運(yùn)設(shè)備系統(tǒng)等其他機(jī)場(chǎng)專業(yè)系統(tǒng)[3]深化設(shè)計(jì)。其中，混凝土結(jié)構(gòu)工程深化量為41.39萬(wàn)m3，幕墻工程深化量為12萬(wàn)m3，鋼結(jié)構(gòu)工程深化量為75萬(wàn)m3，張拉膜雨棚工程深化量為1.2萬(wàn)m3，全專業(yè)深化模型總構(gòu)件達(dá)1 478萬(wàn)個(gè)，深化體量巨大。

2.2 全專業(yè)深化組織架構(gòu)

在進(jìn)行全專業(yè)深化設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)全專業(yè)深化的組織架構(gòu)進(jìn)行梳理和組建。該深化小組為以總包項(xiàng)目經(jīng)理為主管領(lǐng)導(dǎo)，BIM項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為實(shí)際深化應(yīng)用負(fù)責(zé)人，BIM深化負(fù)責(zé)人主管各專業(yè)深化人員，并協(xié)調(diào)深化BIM技術(shù)應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)。將BIM深化分為5個(gè)部分，并設(shè)置相對(duì)應(yīng)的工程負(fù)責(zé)人，分別為混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、張拉膜雨棚工程深化設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)及砌體結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)和凈高控制[4]。

BIM深化負(fù)責(zé)人根據(jù)項(xiàng)目的整體需求、航站樓工程施工計(jì)劃和BIM深化小組成員的專業(yè)特長(zhǎng)，來明確各個(gè)BIM工程師的具體工作方向、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、圖紙精度等。BIM深化組織架構(gòu)如圖3所示。

2.3 全專業(yè)深化應(yīng)用管理

在建立全專業(yè)組織架構(gòu)之后，需要對(duì)深化設(shè)計(jì)的流程作出規(guī)劃，如圖4所示。

根據(jù)深化設(shè)計(jì)實(shí)施的內(nèi)容，對(duì)需要提交的深化設(shè)計(jì)成果和交付時(shí)間作出規(guī)劃，見表1。

3 基于BIM技術(shù)的全專業(yè)深化具體應(yīng)用

3.1 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

通過BIM技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，主要包括二次結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)（構(gòu)造柱、過梁、止水反梁、填充墻和隔墻等構(gòu)件），如圖5所示，預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，以及混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋模型的深化搭建。同時(shí)建立深化設(shè)計(jì)的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性、可校核性，使深化設(shè)計(jì)模型滿足施工作業(yè)指導(dǎo)的需求，減少施工階段存在的錯(cuò)誤，避免返工[5]?，F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)幾何精度及屬性信息見表2。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)

通過BIM技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，主要包括鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、鋼梁、樓板、鋼柱、鋼網(wǎng)架桁架、檁條、支撐拉桿、支座、牛腿、拉條撐桿拉索和鋼梯等構(gòu)件，以及對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的焊縫和螺栓等連接進(jìn)行驗(yàn)算[6]。如圖6所示，同時(shí)建立深化設(shè)計(jì)的幾何精度及屬性信息表，以此來提升深化設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性、可校核性。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)幾何精度及屬性信息見表3。

3.3 張拉膜雨棚工程深化設(shè)計(jì)

張拉膜雨棚工程深化內(nèi)容包含3部分：一部分是鋼結(jié)構(gòu)的分項(xiàng)深化設(shè)計(jì)，包含鋼柱、鋼梁、撐桿、拉桿、拉索、鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)、索連接節(jié)點(diǎn)、索錨頭、支座、預(yù)埋件、預(yù)埋螺栓、預(yù)留孔洞和預(yù)留電氣位置等；另外2部分則是膜材分項(xiàng)深化設(shè)計(jì)、排水分項(xiàng)深化設(shè)計(jì)（集水井、不銹鋼虹吸雨水斗、排水管道布置等）[7]。同時(shí)建立深化設(shè)計(jì)的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性、可校核性。張拉膜雨棚鋼結(jié)構(gòu)模型如圖7所示。

3.4 基礎(chǔ)及砌體結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)及砌體結(jié)構(gòu)工程深化內(nèi)容包含3部分：一部分是基礎(chǔ)底板深化設(shè)計(jì)，包含基礎(chǔ)底板、集水井放坡、變高差構(gòu)造加腋等；另外2部分則是磚胎膜深化設(shè)計(jì)、砌體深化設(shè)計(jì)[8]。如圖8所示，同時(shí)建立深化設(shè)計(jì)的幾何精度及屬性信息表，以此提升深化設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性、可校核性?；A(chǔ)及砌體結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)幾何精度及屬性信息見表4。

3.5 凈高控制

機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目涉及專業(yè)過多，結(jié)構(gòu)糅合度很高，隨著近些年對(duì)于建筑機(jī)電布置的規(guī)范逐步完善，機(jī)電管道和設(shè)備的設(shè)計(jì)空間也越來越小，與建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)在設(shè)計(jì)上的“矛盾”也越來越大，需要考慮機(jī)電設(shè)備布局的協(xié)同合作，對(duì)建筑的凈高進(jìn)行控制。通過BIM技術(shù)將對(duì)建筑物凈高進(jìn)行分析和復(fù)核，通過管路的綜合排布優(yōu)化和碰撞檢查等手段優(yōu)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(fā)包人提交凈高控制報(bào)告。

3.6 深化設(shè)計(jì)出圖

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)成果（含設(shè)計(jì)說明）和實(shí)施約束性文件，對(duì)施工圖設(shè)計(jì)模型中未建模部分進(jìn)行補(bǔ)充建模，包括按實(shí)際施工補(bǔ)充構(gòu)造層、墊層、二次結(jié)構(gòu)（如構(gòu)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(yù)埋件、預(yù)埋管和構(gòu)件屬性信息等，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需求生成深化設(shè)計(jì)二維圖紙（平面圖、立面圖、節(jié)點(diǎn)大樣軸測(cè)圖），如圖10所示，在這個(gè)過程中須保證深化設(shè)計(jì)模型與深化設(shè)計(jì)二維圖紙的一致性[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程T3航站樓項(xiàng)目結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在建造過程中參與方眾多，施工專業(yè)多樣，傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)無法協(xié)調(diào)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)精度有限，與現(xiàn)場(chǎng)施工匹配度不夠高，難以滿足該項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度要求。

對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行基于BIM技術(shù)的全專業(yè)深化設(shè)計(jì)，可以利用BIM技術(shù)的可視性、協(xié)調(diào)性來使各專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，避免空間位置上的沖突。同時(shí)借助合理的不斷循環(huán)的審查、復(fù)核的BIM技術(shù)深化制度，能減少施工后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的地方，降低返工量和設(shè)計(jì)變更次數(shù)。更重要的是，深化設(shè)計(jì)可以提高建筑設(shè)計(jì)的信息表達(dá)效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際施工的數(shù)字孿生。本文中的深化設(shè)計(jì)組織、流程、深化精度要求、模型拆分思路和出圖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同類大型機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)、施工具有一定的參考價(jià)值。

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