案例JackLee北京市建筑設計院有限公司北京新機場旅客航

--客戶:北京市建筑設計研究院北京市建筑設計研究院第四建筑設計院/機場研究中心北京市建筑設計研究院〔BIAD)成立于1949年，是與中華人民共和國同齡的大型國有設計機構(gòu)。機場建筑研究中心是依托第四建筑設計院形成的優(yōu)秀設計團隊。BIAD的機場設計有著較長的歷史，自首都國際機場始建以來至今，BIAD一直為首都機場的建設不間斷地提供設計效勞。從1958年機場初建時的最老的航站樓，到1980年建成的T1航站樓、之后再到1999年建成的T2航站樓，都留下BIAD幾代人辛勤的汗水。近十年來，在中國機場建設的頂峰期，北京院機場建筑研究中心先后承當了首都機場T3航站樓、昆明新機場航站樓、深圳寶安機場T3航站樓、南寧吳圩機場新航站樓、桂林機場T2航站樓等5個大型、超大型機場航站樓的工程設計，并參加了十余個機場設計投標工作。多項工程獲得國家級、省部級優(yōu)秀設計，昆明新機場航站樓、深圳機場T3航站樓工程獲得了亞洲建筑師協(xié)會金獎。通過不斷積累設計經(jīng)驗、培養(yǎng)了一批具有專業(yè)水準的機場設計人員。在持續(xù)的設計實踐過程中，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗，BIAD機場設計團隊逐漸行成機場航站區(qū)規(guī)劃、陸側(cè)交通、航站樓建筑設計等核心設計理念和方法，具備了與國際一流設計公司同臺競技的能力。工程之外，BIAD機場建筑研究中心還承當著第三版?建筑設計資料集?民用機場局部的主編工作，參編?城市客運交通樞紐設計標準?，并承當著多項科研任務，在建筑核心期刊發(fā)表數(shù)十篇學術(shù)論文。理論和實踐的結(jié)合，將進一步提升BIAD機場設計團隊整體實力和影響力，我們努力在中國機場建設大潮中奉獻更多的力量。案例：北京新機場航站樓及綜合換乘中心相關(guān)軟件及解決方案：AutodeskDynamostudioAutodeskT-splineforRhinoAutodeskRevitArchitectureAutodeskRevitStructureAutodeskRevitMEPAutodeskNavisworksAutodeskStingrayAutodeskSimulationCFDAutodesk360客戶證言：北京新機場是如此一個超級工程，在世界上也沒有先例，在開始設計時，我們幾乎沒有太多現(xiàn)成的工程經(jīng)驗可以依循。BIM技術(shù)給了我們這樣一個時機，不僅使我們能夠以更高的效率，完成如此復雜工程的設計工作。而且通過虛擬的建造，建筑信息的分析，我們得以窺見這一超級建筑建成后的情況。從飛機的滑行、人流的組織，到結(jié)構(gòu)的合理性、環(huán)境的舒適度，BIM技術(shù)都可以做出充分的模擬驗證，為業(yè)主決策和設計優(yōu)化提供依據(jù)，并最終能夠為業(yè)主呈現(xiàn)更為出色的建筑成果?！本┦薪ㄖO計研究院第四建筑設計院北京新機場旅客航站樓及綜合換乘中心工程BIM負責人王亦知案例正文：北京新機場旅客航站樓及綜合換乘中心BIM應用工程概況圖1北京新機場效果圖北京新機場旅客航站及綜合換乘中心工程是北京在21世紀面向未來開展的超級工程，總建筑面積143萬平方米，滿足本期4500萬人次，2025年7200萬人次年旅客吞吐量的設計容量。主體建筑航站樓由中央主樓和五條互呈60度夾角的放射狀指廊構(gòu)成，航站樓以北的綜合效勞樓平面形狀與航站樓的指廊相同，與航站樓共同形成了外包直徑1200米的總體構(gòu)型。我們可以從航站樓與大型公共建筑的比擬中感受其尺度：.圖2新機場無助空間與水立方尺度比擬北京新機場中心區(qū)域的支撐間距達200米，所形成的無柱空間可以完整的放下一個水立方。圖3單塊混凝土板與鳥巢體育場尺度比擬為保證中心區(qū)屋面及支撐結(jié)構(gòu)體的完整，以及功能區(qū)的完整，北京新機場航站樓中心區(qū)混凝土樓板513mX411m不設縫，是國內(nèi)最大的單塊混凝土樓板。這塊完整的混凝土大板，可以將國家體育中心〔鳥巢〕置于其上。圖4航站樓中軸線剖透視作為綜合交通樞紐，航站樓主樓地上共四層，采用了上部雙出發(fā)層-下部雙到達層的根本樓層功能設置，并配置了雙層出港高架橋，航站樓近機位共79個,地下一層設置軌道進出站的連接過廳和軌道站廳，連接地下二層的兩條城際鐵路線和三條城市地鐵線,采用8臺16線布局，與目前的北京火車站規(guī)模相當。綜上所述，北京新機場航站區(qū)工程具有工程規(guī)模巨大、建筑功能復合，專業(yè)系統(tǒng)眾多、協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)密集，質(zhì)量標準嚴格等主要特點，對工程建設的規(guī)劃、設計、施工、管理都提出了很高的要求，在緊迫的設計周期下，BIM的應用充滿機遇與挑戰(zhàn)，需要協(xié)調(diào)一致的BIM標準和具有針對性的BIM設計謀略。二，BIM標準與管理圖5BIM標準建立在工程初始階段，針對新機場工程特點同時設置了BIM數(shù)字標準與BIM管理標準。為實現(xiàn)這一龐大的BIM協(xié)同設計系統(tǒng)，設計團隊做了充分的準備，并確立了嚴格的BIM數(shù)字標準，提出了明確的BIM文件接口標準，保證整體設計的協(xié)同推進。核心團隊進行了專項BIM培訓，并對電腦設備進行了升級；設置了各級BIM負責人；制定了BIM管理方案；從文件命名規(guī)那么、圖層標準，到模型拆解邏輯、深度標準，以及交付成果的表達和要求，都進行了詳細規(guī)定。三，BIM設計謀略在當前技術(shù)條件下，單一的BIM工具完全無法實現(xiàn)如此復雜工程的設計目標。我們在籌劃階段，就確定了多平臺協(xié)同工作，以適用性為導向的BIM技術(shù)框架。如建筑外圍護體系使用AutodeskT-spline同Rhinoceros結(jié)合共同作為設計的核心平臺處理自由曲面；大平面體系中，主平面系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的AutodeskCad平臺，保證設計的時效性；對于專項系統(tǒng)中樓電梯、核心筒、衛(wèi)生間、機房這樣的獨立標準組件，我們使用AutodeskRevit平臺，利用建筑信息化的優(yōu)勢，確保這些復雜組件的三維準確性。通過成熟的協(xié)同設計平臺，將這三個大的體系整合在大平面中，實時更新，協(xié)同工作。圖6BIM應用框架通過這樣適用、高效的BIM和協(xié)同設計平臺，我們得以整合上百人的設計團隊，只用了一年的時間，就完成了新機場從方案調(diào)整深化、初步設計、施工圖的全部設計過程，表達出了BIM技術(shù)對于設計效率的巨大提升。四，外圍護體系的BIM應用圖7屋頂曲面與屋面主結(jié)構(gòu)網(wǎng)格關(guān)系航站樓的自由曲面造型是外圍護工程的難點。我們通過主動創(chuàng)新，在BIM平臺上綜合運用AutodeskT-spline曲面建模與編程工具，實現(xiàn)了對外圍護系統(tǒng)的全參數(shù)化控制，大到屋面鋼結(jié)構(gòu)定位，小到吊頂板塊劃分，都在同一套屋面主網(wǎng)格系統(tǒng)的控制下展開。屋面主網(wǎng)格是一套整合屋面，采光頂，幕墻，鋼結(jié)構(gòu)等多專業(yè)，多層級的空間定位系統(tǒng)，以受參數(shù)化程序控制的屋面鋼結(jié)構(gòu)中心線為根底，在滿足建筑效果的同時符合結(jié)構(gòu)邏輯。在主網(wǎng)格系統(tǒng)的根底上，我們通過逐級深化的方式不斷推進設計，接力主網(wǎng)格程序?qū)ξ菝娲蟮蹴斶M行分縫，分板參數(shù)化設計，對吊頂板塊進行數(shù)據(jù)化分析，優(yōu)化板塊類型。各屋面子系統(tǒng)，如虹吸雨水，馬道等也采用三維方式定位設計圖8航站樓室內(nèi)空間效果圖五，大平面體系的BIM應用圖9北京新機場大平面體系模型北京新機場大平面體系的BIM架構(gòu)分為主平面系統(tǒng)和專項系統(tǒng)兩局部，在主平面系統(tǒng)中，我們運用AutodeskAutoCAD平臺上成熟的協(xié)同設計模式快速推進設計，并隨設計節(jié)點創(chuàng)立和更新建筑、結(jié)構(gòu)、設備全專業(yè)的AutodeskRevit模型，同各專項系統(tǒng)，外圍護系統(tǒng)模型一起在AutodeskNavisworks，AutodeskStingray中進行三維校核及漫游演示。圖10北京新機場建筑Revit模型圖11北京新機場結(jié)構(gòu)Revit模型圖12北京新機場AutodeskRevitMEP模型在專項系統(tǒng)設計中，我們發(fā)揮AutodeskRevit平臺的優(yōu)勢，集中處理大量信息:全樓共計141個不同的衛(wèi)生間，148部自動扶梯，42部玻璃電梯，98部混凝土電梯，設備專業(yè)的BIM設計中，我們將全樓數(shù)百間機房作為專項系統(tǒng)進行全BIM設計，其中最大的單間空調(diào)機房內(nèi)同時運行設備40多臺，我們對BIM的應用不僅止于管線的幾何表達，更看中其信息處理能力，如流量，壓力，流速等，為更深入，高效的設計提供依據(jù)。圖13機房BIM圖紙表達北京新機場也將機場建筑特有的專項設計向前推進：標識系統(tǒng)是機場功能組織的重要環(huán)節(jié)，我們利用基于AutodeskRevit平臺的Dynamo編程對全航站樓共計3114塊標識牌進行參數(shù)化設計與管理，包含每塊標識牌的位置，類型，指向信息等；行李系統(tǒng)的幾何信息與運行分析同樣有賴于BIM專項設計。圖14標識系統(tǒng)Dynamo程序六，計算機智能設計圖15采光頂遮陽網(wǎng)片樣本與遺傳算法程序遺傳算法是人工智能領(lǐng)域的計算機技術(shù)，我們將其應用在遮陽網(wǎng)片計算和C形頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)劃分這兩局部工作中，計算機在我們通過程序設定的邏輯與條件下，找到了問題的最優(yōu)解。這是以往無法憑人力得到的。為了降低航站樓能耗，我們將一層輕薄的遮陽網(wǎng)片置于采光頂玻璃片的中空層中，在保障室內(nèi)采光的同時可以最大程度遮擋南向直射光。每個遮陽網(wǎng)片單元形式由4個參數(shù)控制，每個參數(shù)的不同取值會組合產(chǎn)生上萬種形式。計算機根據(jù)采光頂所處的位置從中篩選出其中熱工性能的最優(yōu)解，使得透過采光頂獲得約60%進光量的同時僅接收約40%的熱能。圖16采光頂結(jié)構(gòu)分格效果與遺傳算法程序C形柱上方的采光頂是室內(nèi)空間的視覺焦點。綜合視覺與結(jié)構(gòu)需求，我們需要在結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分上實現(xiàn)三個目標：1.邊緣整齊2，玻璃分板均勻3.分板結(jié)構(gòu)梁程相近。為此，我們?yōu)橹饕獎澐志€設置了88個控制點，通過遺傳算法調(diào)整各個控制點的相對關(guān)系，最終得到分板均勻，具有張力的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。七，專項分析研究與設計驗證新機場的設計中，我們使用計算機技術(shù)對建筑光環(huán)境，CFD，熱工等物理環(huán)境進行分析模擬，使航站樓更平安，節(jié)能，高效。包含如下主要內(nèi)容：圖17建筑室外風環(huán)境物理風洞模型與計算機模擬分析1，室外光環(huán)境的模擬分析輔助采光與遮陽的設計；室內(nèi)照明系統(tǒng)的分析計算。2，物理風洞實驗分析與計算機模擬分析；室內(nèi)自然通風模擬。3，基于建筑物理模型的圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)優(yōu)化分析圖18電梯等候時間與旅客流線模擬計算機模擬技術(shù)不但用于模擬航站樓所處的物理環(huán)境，還應用與對機場未來運行的狀況的仿真分析：在航站樓內(nèi)，通過對機場室內(nèi)人流的模擬，我們可以評估出等候每處電梯，安檢排隊的等候時間，進而優(yōu)化流線設計，提高運行效率。在航站樓外，通過建立起場跑滑系統(tǒng)數(shù)學模型，優(yōu)化調(diào)整登機口布局，獲得最優(yōu)的站坪運行效率；八，BIM信息管理圖19機房信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計我們在新機場的工程中建立了完整的數(shù)據(jù)庫。例如將衛(wèi)生間系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同機場運營經(jīng)驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，即可判斷出各處衛(wèi)生間潔具數(shù)量是否能應對頂峰期的客流壓