唐 鑫

（四川同兴达建设咨询有限公司，四川 成都 610000）

 

   摘  要：现代机场航站楼的功能形体愈加复杂化，随之而来的是机电系统的增加，管线种类变得更加复杂，此外，净高的控制也使得机电管线安装空间越来越紧张。通过引入BIM技术，创建并整合航站楼各专业模型，并进行全专业管线综合布置，进而得出航站楼各区域的净高控制数据，最终通过结合现场土建施工与机电预制构件加工的具体情况对管线进行调整，从而达到优化净高的目的。现阶段净高汇报成果表明BIM技术的应用能够完成净高的最大优化控制，提高净高优化的工作效率，减少施工变更和返工，实现机场的优质建设。

   关键词：航站楼；BIM；净高控制

   0 引言

   目前，在建筑行业净高越来越受到人们的关注，净空控制也越来越受到企业的重视。但是，现阶段结构与机电专业是相互独立的专业，在设计阶段很难考虑到对方的需求，这对后期净高控制就产生了很大的影响。在施工阶段，机电专业一般是在结构施工完成之后进场施工，施工单位往往只能从机电专业本身考虑，优化机电管线排布方案，往往结果不尽如人意。在引入BIM技术之后，只是方便施工单位直观地发现机电专业的内部碰撞等问题，尽量把机电专业内部的排布矛盾解决掉，能够解决部分净高问题，但并没有从根本上解决问题，这是在设计阶段结构和机电专业相互的沟通联系还是不到位所致。本文以成都天府国际机场为例，用BIM技术对航站楼的净高控制从设计阶段就严格把控，在结构施工前，安装单位就进场深化机电专业综合管线排布，用各种手段（包括修改结构梁）确保在结构施工前，能够满足航站楼的净高控制要求，从而减少施工变更和返工。

   1 项目简介

   1.1工程概况

   成都天府国际机场一期建设T1/T2航站楼总建筑面积约67万平方米，连接机场的空侧和陆侧，处于整个机场建设的中心位置，涉及到的专业多，包括：建筑、结构、钢结构、屋面、机电、行李系统、机场信息管理系统等专业，专业复杂；内部各设施单元包括办票大厅、候机厅、指廊、行李设施系统、安全检察系统等，各个区域各有建设特点，规模宏伟、设备复杂、功能丰富。成都天府国际机场全景效果图如图1。

图1 成都天府国际机场全景效果图

        成都天府国际机场一期建设T1/T2航站楼地上四层，地下一层，其中地下一层主要功能为设备综合管廊夹层。航站楼一层主要功能有：国际远机位出发厅/到达厅、国内远机位出发厅/到达厅、国际/国内贵宾厅、行李处理区、APM站台、主要设备及业务用房等。航站楼二层主要功能有：国际旅客到达廊、国内旅客出发安检区、国内旅客出发到达混流区、国际/国内旅客行李提取厅、国际/国内旅客迎宾厅、主要中转区、商业与旅客服务设施及办公用房等。航站楼三层主要功能有：国际旅客候机区、部分国际旅客到达廊、国际集中商业区、旅客服务设施及业务用房等。航站楼四层主要功能有：出发车道边、旅客出发及值机大厅、陆侧集中商业区、国际联检及安检区、国内旅客安检区、部分国际旅客候机区、其他商业区、旅客服务设施及业务用房等。其中，商要贵宾厅、政要贵宾厅、旅客到达廊等区域是净高控制的重点关注区域。严格控制重点区域的净高可以给旅客们提供更舒适的出行体验，提高旅客们的服务满意度。

   1.2 BIM应用背景

   针对机电行业现状分析，不难发现在机电安装专业施工阶段往往存在这几个影响室内净高的问题：管线层叠，不能在施工前发现众多管线碰撞问题，以致施工时常需要返工；缺乏机电专业内部、机电专业与建筑结构等专业间的沟通协调，导致更多的碰撞或是无法施工等问题；机电管线深化设计时，主体结构已经施工完毕，不但给机电深化带来更大的难度，而且效果往往也不够理想；还有施工阶段出于优化建筑功能导致的变更，也大大地增加了机电管线深化设计和机电管线安装的难度。

   传统的二维绘图软件（如CAD）绘制的机电综合图纸，由于其局限性，并不能保证其管线布局完全合理，更不能将室内空间净高形象地展现出来。通过应用BIM技术可以模拟所有管线的综合排布位置和工序，利用BIM模型的三维可视化可形象地展示室内空间净高，提前预知净高数据并协调相关单位优化设计净高不满足的位置，从而实现室内空间净高控制目标。

   1.3航站楼净高控制重难点分析

   1.3.1项目建设工期紧张

   本工程是“十三五”期间的重点工程，社会影响效应大，整个项目于2016年开工，预计2019年基本建成，项目整体工期紧张。机电管线深化设计是整个施工周期内重要的一环，总体持续时间紧张，而净高分析只是机电管线深化设计中的一小部分工作内容，要求较高，需要协调的专业较多，时间非常紧。

   1.3.2航站楼设计面临的变更较多

   本工程体量较大，设计阶段时间比较紧张，设计单位难以一次将航站楼按照机场指挥部的需求设计到位。所以，在施工准备阶段和施工阶段难免会因使用功能的调整、施工工艺流程、设计错漏或是设计调整而导致了不可避免的变更，这无疑给航站楼的净高控制增加了许多困难。

   1.3.3机电专业较多，管线综合难度大

   成都天府国际机场是国家“十三五”期间规划建设的最大民用运输枢纽机场项目，在机场航站楼建设过程中包括语音通信网络、卫星及有线电视、广播、计算机网络、建筑设备监控、火灾报警及消防联动、电视监控、门禁、综合布线、无线室内覆盖、无线集群通信、商业管理信息、机房工程、时钟、交运/手提安检信息、泊位引导、航班信息集成、离港、航班信息显示、票务与问讯、统计收费等系统，各系统间集成化程度极高，机电管线纵横交错繁多复杂，严重影响了建筑内部空间的净高。

   1.3.4建筑布局复杂

   成都天府国际机场航站楼主要设施有旅客服务设施、生活保证设施、行李处理设备和行政办公用房等。其建筑功能繁多，总体建筑布局较为复杂，各个功能区域穿插分布、净高要求又不一致，也是导致净高控制困难的原因之一。

   2 基于BIM的净高控制应用

   2.1 航站楼室内净高优化设计流程

   根据前期航站楼净高控制重难点分析结果，经过对各个重难点逐一讨论分析，并结合本项目总体施工进度要求和总体施工组织方案，确定了航站楼室内净高优化分三步走的流程：一次深化设计、二次深化设计和后续深化设计。

   一次深化设计阶段的主要工作内容：对机电主管线进行分层排布，支管线考虑施工空间。其中，主管线调整模型，交叉翻弯和直管线不调整。从而得出机电完成面标高，并且在结构施工前对标高不足之处进行调整，如采用增加梁套管，调整墙、板洞位置，压缩管线尺寸等方式。

   二次深化设计阶段的主要工作内容：获取设备尺寸，复测土建，与分包充分交流，根据已确定的管线分层调整模型中的碰撞，直至 “零”碰撞。本阶段内容在现场施工前完成，并且在施工前输出机电深化施工图、建筑留洞图。

后续深化设计阶段的主要工作内容：根据自身需求进行后续深化，如预制化需求；配合精装修完成深化等。本阶段工作结束后输出预制化加工图，配合精装修完成综合天花平面布置图。

   2.2 净高分析及针对净高问题的解决措施

   2.2.1修改影响净高的人防梁

   如图2所示，降板区人防梁影响烟道标高，经过设计确认修改后整体标高提高1200mm。

图2修改人防梁前后对比

        2.2.2 修改管线路径

   如图3所示，左侧坡道车辆入口，管道排管标高下降300mm，烟道横穿影响观感，调整后横穿管道提高标高600mm，更加美观。

图3修改管线路径前后对比

        2.2.3 部分管道增加穿梁套管

   如图4所示，水管穿梁、不影响走道其他管线，提高此处200mm标高。

图4增加穿梁套管

        2.2.4 管线上翻节约空间

   如图5所示，风管上翻后与桥架共用标高，节省一层管线占位，提高此处走道标高约400mm。

图5管线上翻节约空间

   2.2.5 优化管线综合排布

   图6所示节点净高优化流程：桥架贴梁敷设；风管水管同层敷设；利用风管主管与支管之间高差布置管道，提高标高避免交叉碰撞；桥架与风管之间预留管道上翻穿越空间；将一根过路喷淋管移到桥架同层敷设，保证足够的检修空间。

图6优化管线综合排布

        2.2.6 压缩风管高度

   如图7所示，贵宾厅外走道及出入境走道考虑压缩风管高度，机电完成面3.1m。

图7压缩风管高度

         在成都天府国际机场建设过程中，通过以上针对净高问题的解决措施，成果较为显著，并形成了以下成果：

  （1）调整后的各专业模型。模型精细度和构件满足本项目的《设计阶段BIM模型交付与验收标准》、《施工阶段BIM建模与交付标准》和《项目各专业BIM数据协同与交互标准》。

  （2）优化报告。报告记录了航站楼竖向净空优化的基本原则，对管线排布优化前后进行了对比说明，如不满足净高要求的节点位置、不满足原因和优化建议，以及优化后添加了精确竖向标高标注的机电管线排布平面图和剖面图。

  （3）净高优化分析。净高优化分析采用了平面+表格形式，标注了不同区域此阶段管线优化后所能做到的净高。

   2.3 BIM技术的创新应用

   虚拟现实（VR）技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够使用户沉浸到该环境中。我们尝试将BIM+VR技术运用于净高控制中，各专业整合而成的BIM模型数据在VR环境中变成和游戏场景一样互动极高的模型，并且保留了完整的BIM构件信息，可以非常直观地“看到”航站楼各区域的净高，还可以查看影响净高的构件的信息，为净高优化提供数据。

   三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。经常性的设计变更和施工过程中难以避免的误差是导致净高优化成果难以全部实现的主因，我们通过技术实景复制技术快速采集点云数据，把现场的真实数据BIM设计模型进行对比，一一核查各项净高优化成果是否仍旧可行，如不可行，则再次进行净高优化设计。

   随着建筑物内智能设施的数量和种类日益增加，人工智能技术应用于建筑行业各专业领域的尝试层出不穷，已有许多专家系统、决策支持系统应用在建筑行业中，并取得了很好的经济效益和社会效益。成都天府国际机场项目建设指挥部积极引导机电安装施工单位将人工智能技术与BIM技术相结合，并应用于航站楼净高控制，并且在现阶段的应用过程中取得了一定的成效。

    3 结语

   成都天府国际机场项目通过应用BIM技术，基本实现了航站楼净高控制目标，建立了一种基于BIM技术的创新项目管理模式，推动了BIM技术应用落地进程，是机场建设领域的一次重大突破。然而，在基于BIM的净高控制应用过程中，利用BIM技术进行航站楼净高优化只是第一步，下一步要在实际施工过程中规范现场施工作业、严格把控现场施工质量，保证施工完成效果与各项净高优化成果一致。

   BIM技术在实现竖向净空优化的成功应用，让我们看到了解决机电行业痛点的前进方向，我们将继续探索BIM技术在机电行业方面的落地应用，切切实实地解决机电行业变更多、碰撞多、沟通少、返工多等问题。BIM技术不仅是现有技术的进步和更新，是二维到三维的革命，更是建筑生产组织模式和管理方式的转型，将对整个建筑行业产生深远影响。

   参考文献：

   [1]章梦晨.基于BIM的机电安装工程深化设计应用研究

   [2]曾向斌.BIM技术在管线综合的设计思路

   [3]姜晓龙.BIM技术在机电安装工程中的应用研究.

   [4]何志刚.BIM技术在建筑机电安装工程中的应用研究

   [5]高文文.BIM在机电安装施工管理中的应用和探索