南京是六朝古都、十朝都會，素有“虎踞龍盤”之稱。T2航站樓以“風(fēng)從虎。云從龍”為設(shè)計理念，形體輕盈通透，充滿張力。飄逸舒展的復(fù)雜曲面頂蓋，如行云流水，氣勢非凡，整體采用“大跨度、小曲率、多變化”的結(jié)構(gòu)形式，屬國內(nèi)首創(chuàng)(圖2)。

圖3緯向剖面示意圖

(b)在BIM模型中構(gòu)建結(jié)構(gòu)計算單線模型，并導(dǎo)入專業(yè)分析軟件中進(jìn)行演算。完成結(jié)構(gòu)設(shè)計；

(c)將結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)整合到BIM模型中進(jìn)行設(shè)計校核，并進(jìn)行三維協(xié)調(diào)、修改設(shè)計；

(d)利用確定設(shè)計的BIM模型直接導(dǎo)出屋蓋部分施工圖(圖4，5)；

(e)將屋蓋BIM模型提供給施工深化單位進(jìn)行深化設(shè)計。并對其深化引M模型進(jìn)行校核。施工單位依據(jù)BIM模型進(jìn)行下料、加工、安裝；

(f)當(dāng)現(xiàn)場安裝出現(xiàn)問題時，利用BIM模型比對現(xiàn)場照片，結(jié)合現(xiàn)場實地測量，找出問題責(zé)任方，快速解決現(xiàn)場問題(圖6)。

在屋蓋系統(tǒng)的設(shè)計流程中，BIM模型作為一個信息傳遞的統(tǒng)一載體貫穿了項目的全過程。各參與方通過這一載體完成了交互式協(xié)同，提高了工作效率，保證了項目高品質(zhì)地順利實施。

圖4屋面部分建筑平立剖面圖

圖5屋蓋部分大樣及屋蓋三維定位圖

圖6BIM模型與現(xiàn)場實際比對

首先我們確定“云彩”的邊界條件，并繪制參數(shù)可調(diào)的簡單曲線作為主樓屋蓋的輪廓?！褒埖谋臣埂笨梢杂脵M波來描述，利用單弧線控制波峰、波谷高度，并將波峰、波谷的平面位置與軸線一一對應(yīng)。通過橫波線和輪廓線可以確定屋蓋造型的經(jīng)向控制線，從而生成屋蓋的參數(shù)化三維模型(圖7)。

圖7主樓屋面幾何形態(tài)構(gòu)成圖

對于復(fù)雜異形屋面，排水設(shè)計尤為關(guān)鍵。通過編寫GH程序，我們可以在屋面Rhino模型中平均選取一些采樣點進(jìn)行排水坡度的分析，找出排水不利點，通過調(diào)整曲面造型或者增加排水設(shè)施等方法滿足屋面排水設(shè)計的要求。同時，利用BIM模型可以快捷地統(tǒng)計出匯水面積，為排水設(shè)計提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐(圖8)。

圖8屋面排水分析圖        圖9版塊分析圖

為實現(xiàn)屋面造型的完整性效果，在實際施工時需將屋面劃分為條板，進(jìn)行錯縫平鋪安裝。通過GH參數(shù)化的控制手段，調(diào)整設(shè)定的板寬數(shù)據(jù)和板縫數(shù)據(jù)，可及時反映完工效果，方便設(shè)計人員判定是否達(dá)到預(yù)期。由于屋面造型極其復(fù)雜、板塊單元超長等原因，會導(dǎo)致平板鋪設(shè)時板縫不齊，因此在屋面條板安裝時需對材料進(jìn)行拉伸操作以調(diào)整間隙。而且，在設(shè)計過程中需考慮材料的延展性，對劃分方案進(jìn)行可實施性分析。運用參數(shù)化程序可獲取空間板塊問縫隙變化，計算出理論延展系數(shù)，將其與材料實際參數(shù)進(jìn)行比對驗證(圖9)。

為保證完工效果，通過BIM模型出具屋面控制點定位圖。從而指導(dǎo)施工方精確地完成屋面安裝，體現(xiàn)設(shè)計意圖。明確控制點采樣方法和坐標(biāo)系原點后，在BIM模型中利用參數(shù)化技術(shù)確定控制點坐標(biāo)，并為其按一定邏輯進(jìn)行編號，同時導(dǎo)出含有點編號和點坐標(biāo)的Excel表格，完成屋面控制點定位圖，連同BIM模型一起交付給施工方進(jìn)行深化設(shè)計及安裝。

(a)構(gòu)建上部結(jié)構(gòu)中心線所在曲面的BIM模型(以下簡稱結(jié)構(gòu)曲面模型)

上部結(jié)構(gòu)中心線所在的曲面，由建筑完成面偏移而來。偏移距離為建筑構(gòu)造最小厚度與最大結(jié)構(gòu)桿件管徑之和，前者由建筑設(shè)計構(gòu)造方式?jīng)Q定，后者需要由結(jié)構(gòu)估算、試算確定。

(b)確定結(jié)構(gòu)平面網(wǎng)格

上部結(jié)構(gòu)平面網(wǎng)格是指上部結(jié)構(gòu)上、下弦桿以及腹桿在XY平面上的投影。在建筑完成面基礎(chǔ)之上，依據(jù)給定的建筑輪廓，確定合理的結(jié)構(gòu)單元尺寸和形式，利用參數(shù)化的手段依次繪制上、下弦桿和腹桿的平面網(wǎng)格，并將三者分圖層、分顏色。

(C)完成鋼結(jié)構(gòu)單線模型

利用繪制好的結(jié)構(gòu)平面網(wǎng)格投影到結(jié)構(gòu)曲面模型上，形成上部鋼結(jié)構(gòu)空間模型，結(jié)合下部支撐結(jié)構(gòu)單線模型，最終形成主樓部分鋼結(jié)構(gòu)單線模型。

(d)結(jié)構(gòu)試算

將鋼結(jié)構(gòu)單線模型導(dǎo)出為dwg格式，與PKPM導(dǎo)出的混凝土單線dwg文件進(jìn)行整合，完成主樓部分結(jié)構(gòu)單線模型。用3D3S軟件打開主樓部分結(jié)構(gòu)單線模型，分圖層賦予結(jié)構(gòu)桿件相應(yīng)的材性、屬性。按導(dǎo)荷載的方法在上弦施加恒、活、風(fēng)荷載，施加地震力與溫度作用。最后在柱底施加相應(yīng)的約束，進(jìn)行結(jié)構(gòu)試算(圖11)。

(e)結(jié)構(gòu)驗算

3D3S軟件試算完成并初步判斷模型正確后，可將模型導(dǎo)出為S2K文件，同時用SAP2000軟件讀入S2K文件，在SAP文件中重新施加一下地震質(zhì)量源、地震荷載、溫度荷載，將計算結(jié)果與3D3S軟件結(jié)果進(jìn)行比對，如果相符則完成結(jié)構(gòu)驗算，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可作為下一步結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)。

在機(jī)場設(shè)計中，行李分揀運輸系統(tǒng)因其機(jī)械排布極為復(fù)雜，設(shè)計難度尤為突出。T2航站樓的行李系統(tǒng)設(shè)在特定的設(shè)備夾層內(nèi)，同時機(jī)電管線也遍布其中，這就造成了小空間內(nèi)多專業(yè)聚集的情況，給設(shè)計帶來了極大的挑戰(zhàn)。

行李系統(tǒng)有別于常規(guī)系統(tǒng)之處在于其對行李傳送帶和檢修平臺均有凈空要求。利用行李系統(tǒng)設(shè)計單位的深化模型，我們進(jìn)一步添加凈空信息，完善行李系統(tǒng)模型。在設(shè)計過程中利用Revit系列軟件構(gòu)。

建土建、機(jī)電模型，整合行李系統(tǒng)模型，導(dǎo)出NWC格式文件。通過Navisworks軟件進(jìn)行漫游和碰撞檢查，對不同專業(yè)的模型進(jìn)行設(shè)計校核，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行標(biāo)記，并提出修改意見。同時將碰撞報告反饋給各專業(yè)設(shè)計師及行李系統(tǒng)設(shè)計單位，利用BIM模型協(xié)調(diào)解決碰撞問題(圖12)。行李系統(tǒng)大量的機(jī)械設(shè)備需要結(jié)構(gòu)提供預(yù)埋連接件。通過BlM模型，結(jié)構(gòu)專業(yè)可直觀地發(fā)現(xiàn)行李系統(tǒng)的預(yù)埋需求?？焖贉?zhǔn)確地完成結(jié)構(gòu)預(yù)埋設(shè)計工作。

圖12行李系統(tǒng)復(fù)雜空間協(xié)調(diào)

南京祿口國際機(jī)場二期航站樓項目采用國內(nèi)首創(chuàng)的“大跨度、小曲率、多變化”結(jié)構(gòu)金屬屋蓋系統(tǒng)，在建設(shè)過程中遇到了許多新問題。通過BIM技術(shù)的研究和實踐，我們克服了技術(shù)阻礙，確保了項目的順利進(jìn)行，同時為以后同類項目的建設(shè)提供可借鑒的經(jīng)驗。在復(fù)雜曲面設(shè)計、施工和協(xié)同工作方面，BIM技術(shù)展示出其強(qiáng)大的解決實際問題的能力。我們相信BIM技術(shù)是對整個工程建設(shè)行業(yè)技術(shù)的一次革命，是引領(lǐng)行業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一項創(chuàng)新，BIM技術(shù)勢必將在不久的未來成為行業(yè)的主流設(shè)計力量。

建筑設(shè)計單位：華東建筑設(shè)計研究總院建筑設(shè)計

項目負(fù)責(zé)人：郭建祥

建筑設(shè)計團(tuán)隊成員：夏崴、付小飛、呂程、馮昕等

BIM設(shè)計負(fù)責(zé)人：李遠(yuǎn)晟

BIM設(shè)計團(tuán)隊成員：朱洲江、陳理明、陳順、高鵬等

攝影，圖片版權(quán)：華東建筑設(shè)計研究總院