BIM技术在大型机场航站楼全专业深化设计中的应用研究

摘 要：在广州白云国际机场扩建工程T3航站楼项目中，为解决项目复杂和异形部位或结构的现场施工问题，达到各专业协同设计、设计指导施工的目标，该文通过BIM技术对航站楼进行全专业深化设计，包含现浇混凝土结构、钢结构、张拉膜雨棚工程、基础及砌体结构的深化设计及净高控制，并进行模型构件编码和施工图深化设计出图。通过BIM技术进行大型机场航站楼全专业深化设计，有效地对原二维图纸进行设计上的查漏补缺，解决净高有限、变更频率高、周期长等问题，使得深化设计图纸可以有效地指导施工，提升建造效率，减少工期。

关键词：航站楼工程；大型机场；BIM技术；全专业深化设计；应用管理

中图分类号：TU17 文献标志码：A 文章编号：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

随着整个建筑行业市场下滑，通过行业转型升级提高利润率，同时向绿色环保型、低碳友好型建造模式靠拢，实现信息化、工业化、智能化必不可免。出于该转型升级的需求，以及国家对于建筑行业的各项政策性文件的支持，智能建造技术应运而生。

事实上，智能建造技术的雏形早在1975年就出现了，即BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术，由美国查克教授首次提出，他借鉴当时流行的制造业产品信息建模手段，对建筑行业提出了用计算机模拟建筑物设计的思想。但受限于当时的计算机硬件和软件水平，无法实现BIM技术在设计、施工中的深度应用。直到2002年，Autodesk公司才研发出了建筑行业内第一款能实现大规模民用的BIM建模软件。而国内大规模使用BIM技术的时间点则要追溯到2011年5月住房和城乡建设部刊发的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》[1]，该文件明确指出要推进BIM技术在设计、施工阶段中的深度应用，从而推动整个建筑行业效高质优的向前发展。

目前，国内大型工程项目几乎都深度应用了BIM技术，由此BIM成了智能建造的核心。作为一种信息化的建筑语言载体，BIM可以很好地作为共通的数据在多个智能建造终端中进行流转，将建筑物的信息高效利用，从而实现建筑信息盈利，进一步提高整个建筑行业的利润率。

BIM技术的全专业深化设计，指的是通过BIM可视化的优势，整合和利用多专业间的信息，协调各专业间的设计问题，避免结构间相互碰撞，成为二维图纸设计落地施工现场的中间环节，还可以进行复杂节点工艺以动画的形式进行展示，对施工流程进行模拟。在广州白云国际机场扩建工程T3航站楼项目中，将BIM技术应用于全专业深化设计、深化设计出图、施工交底中，可以有效地解决大型机场航站楼工程建造中的许多问题[2]，如图1所示。

1 工程概况

广州白云国际机场三期扩建工程T3航站楼工程施工总承包项目位于广州市白云区广州白云国际机场T1、T2航站楼的东南侧，北侧紧邻人和安置区，西侧400 m为现有机场东二跑道，东侧为农田和三狮岗山，南侧紧邻城际隧道和在建交通中心。白云机场建成效果图如图2所示。

2 基于BIM技术的应用策划

2.1 全专业深化重难点

本项目建筑面积达69.3万m2，要进行基于BIM技术的全专业深化设计工作，不仅有传统建筑、结构、机电、给排水和暖通5个方面的深化设计，还有机场控制系统、货运设备系统等其他机场专业系统[3]深化设计。其中，混凝土结构工程深化量为41.39万m3，幕墙工程深化量为12万m3，钢结构工程深化量为75万m3，张拉膜雨棚工程深化量为1.2万m3，全专业深化模型总构件达1 478万个，深化体量巨大。

2.2 全专业深化组织架构

在进行全专业深化设计之前，需要对全专业深化的组织架构进行梳理和组建。该深化小组为以总包项目经理为主管领导，BIM项目负责人为实际深化应用负责人，BIM深化负责人主管各专业深化人员，并协调深化BIM技术应用的团队。将BIM深化分为5个部分，并设置相对应的工程负责人，分别为混凝土结构深化设计、钢结构深化设计、张拉膜雨棚工程深化设计、基础及砌体结构工程深化设计和净高控制[4]。

BIM深化负责人根据项目的整体需求、航站楼工程施工计划和BIM深化小组成员的专业特长，来明确各个BIM工程师的具体工作方向、时间节点、图纸精度等。BIM深化组织架构如图3所示。

2.3 全专业深化应用管理

在建立全专业组织架构之后，需要对深化设计的流程作出规划，如图4所示。

根据深化设计实施的内容，对需要提交的深化设计成果和交付时间作出规划，见表1。

3 基于BIM技术的全专业深化具体应用

3.1 现浇混凝土结构深化设计

通过BIM技术进行现浇混凝土结构深化设计，主要包括二次结构深化设计（构造柱、过梁、止水反梁、填充墙和隔墙等构件），如图5所示，预留预埋设计及节点深化设计，以及混凝土结构内钢筋模型的深化搭建。同时建立深化设计的几何精度及属性信息表，以此提升深化设计模型的准确性、可校核性，使深化设计模型满足施工作业指导的需求，减少施工阶段存在的错误，避免返工[5]。现浇混凝土结构深化设计几何精度及属性信息见表2。

3.2 钢结构工程深化设计

通过BIM技术进行钢结构深化设计，主要包括钢结构节点、钢梁、楼板、钢柱、钢网架桁架、檩条、支撑拉杆、支座、牛腿、拉条撑杆拉索和钢梯等构件，以及对钢结构节点的焊缝和螺栓等连接进行验算[6]。如图6所示，同时建立深化设计的几何精度及属性信息表，以此来提升深化设计模型的准确性、可校核性。钢结构深化设计几何精度及属性信息见表3。

3.3 张拉膜雨棚工程深化设计

张拉膜雨棚工程深化内容包含3部分：一部分是钢结构的分项深化设计，包含钢柱、钢梁、撑杆、拉杆、拉索、钢结构连接节点、索连接节点、索锚头、支座、预埋件、预埋螺栓、预留孔洞和预留电气位置等；另外2部分则是膜材分项深化设计、排水分项深化设计（集水井、不锈钢虹吸雨水斗、排水管道布置等）[7]。同时建立深化设计的几何精度及属性信息表，以此提升深化设计模型的准确性、可校核性。张拉膜雨棚钢结构模型如图7所示。

3.4 基础及砌体结构深化设计

基础及砌体结构工程深化内容包含3部分：一部分是基础底板深化设计，包含基础底板、集水井放坡、变高差构造加腋等；另外2部分则是砖胎膜深化设计、砌体深化设计[8]。如图8所示，同时建立深化设计的几何精度及属性信息表，以此提升深化设计模型的准确性、可校核性。基础及砌体结构深化设计几何精度及属性信息见表4。

3.5 净高控制

机场项目涉及专业过多，结构糅合度很高，随着近些年对于建筑机电布置的规范逐步完善，机电管道和设备的设计空间也越来越小，与建筑和结构专业在设计上的“矛盾”也越来越大，需要考虑机电设备布局的协同合作，对建筑的净高进行控制。通过BIM技术将对建筑物净高进行分析和复核，通过管路的综合排布优化和碰撞检查等手段优化建筑物的所有房间、过道、地下室等的净高[9]，如图9所示，并向发包人提交净高控制报告。

3.6 深化设计出图

根据施工图设计成果（含设计说明）和实施约束性文件，对施工图设计模型中未建模部分进行补充建模，包括按实际施工补充构造层、垫层、二次结构（如构造柱、过梁、止水反梁、女儿墙、压顶、填充墙和隔墙等）、后浇带、止水带、变形缝、预埋件、预埋管和构件属性信息等，并结合现场需求生成深化设计二维图纸（平面图、立面图、节点大样轴测图），如图10所示，在这个过程中须保证深化设计模型与深化设计二维图纸的一致性[10]。

4 结束语

广州白云国际机场扩建工程T3航站楼项目结构复杂，在建造过程中参与方众多，施工专业多样，传统的二维图纸设计无法协调各专业的协同设计，且设计精度有限，与现场施工匹配度不够高，难以满足该项目的质量和进度要求。

对该项目进行基于BIM技术的全专业深化设计，可以利用BIM技术的可视性、协调性来使各专业设计人员进行协调设计，避免空间位置上的冲突。同时借助合理的不断循环的审查、复核的BIM技术深化制度，能减少施工后再发现设计不合理的地方，降低返工量和设计变更次数。更重要的是，深化设计可以提高建筑设计的信息表达效率，实现设计与实际施工的数字孪生。本文中的深化设计组织、流程、深化精度要求、模型拆分思路和出图标准对同类大型机场项目工程的设计、施工具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 庞洁.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].江苏建材，2023（5）：70-72.

[2] 吴尧.基于BIM技术的三维正向设计应用分析[J].四川建筑，2023，43（5）：26-28.

[3] 郭伟刚.BIM技术在大型公共建筑施工中的应用研究[J].科技创新与应用，2023，13（29）：169-172.

[4] 张挺，苏楠.BIM技术在某国际机场扩建工程中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023（28）：174-176.

[5] 王克俭，李怀建，胡成军，等.BIM技术在机场建设工程中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市，2023（9）：103-105.

[6] 付斌，严洋等.基于BIM技术的数字化结构设计与数字建造应用——以鄂州花湖机场转运中心工程为例[J].建筑结构，2023，53（13）：135-141.

[7] 龚旭峰，郭晓豹，王鸣翔，等.BIM技术在大型货运机场转运中心全专业深化设计中的应用[J].施工技术（中英文），2022，51（17）：41-44，51.

[8] 刘计宅，刘振宁，罗宝林，等.基于BIM技术的超大型复杂机场航站楼机电深化设计[J].安装，2019（S1）：91-94.

[9] 张茹婕.BIM技术在建设工程设计阶段的应用[J].居舍，2019（3）：80，129.

[10] 周国庆，周军红，李可军，等.某国外大型机场航站楼深化设计技术[J].建筑钢结构进展，2018，20（4）：103-108.