中国民用航空青岛空中交通管理站 山东省青岛市 266108
摘要：BIM技术作为现代建筑行业主推的新技术，可应用于设计、施工和运维阶段，已经广泛应用于民用和商用型建筑，以及桥梁高墩等构筑性物体，且逐渐在民航机场航站楼建设及运维中使用。青岛胶东机场塔台在设计和施工阶段全过程采用BIM技术，其BIM在设计阶段的应用获得了国家工信部组织的2018年“优路杯”全国BIM大赛银奖。本文简要介绍了BIM技术，重点介绍BIM技术在塔台设计中的运用，为同行业建设提供优秀的参考案例。
关键词：BIM技术 机场 塔台
一、工程概况
1.1 项目简介
青岛市位于山东半岛东南沿海，胶东半岛东部，是中国东部沿海重要的经济、文化中心、山东半岛蓝色经济区的龙头城市。青岛新机场，命名为胶东机场，项目位于青岛市胶州市胶东街道，建成2045年旅客吞吐量达到5500万人次的区域性空中交通枢纽。
塔台是青岛胶东机场的指挥中枢，承载着青岛胶东机场航班的起降、滑行、停靠和推出机位等指挥任务，是保障青岛胶东机场航班正常运行的核心建设工程。塔台分为裙房辅楼和塔楼主楼两部分，其中辅楼为钢筋混凝土框架结构，塔楼主楼为钢外筒-钢筋混凝土核心筒结构，其中核心筒外侧壁挂旋转钢楼梯，钢结构外筒壁挂网纹板幕墙。
1.2 设计特点和难点
塔台工程在设计阶段，需要充分体现青岛海洋型国际化城市的特点，能够展现出青岛城市的精神面貌，并且需要与航站楼相互应、呈现出青岛四季变换风采。
设计方案采用航行指引的灯塔原型、结合海螺螺旋和海浪等海洋元素，参考青岛城市地标“五月的风”概念，以及塔台指挥的功能实体需求，设计出塔台中心为钢筋混凝土核心筒承载上部管制指挥功能、核心筒外挂旋转楼梯形成螺旋上升的趋势、然后外筒为钢结构再外挂网纹板幕墙形成海之浪的视觉，最后在钢结构内镶嵌灯光器件，展现出青岛变化的四季、美轮美奂的城市形象。BIM造型如图1所示：
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图1塔台裙房和主楼BIM造型
二、BIM技术介绍
BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术，是一种应用于建筑工程设计、建设施工、运维的数据可视化管理工具，它通过对建筑的数据化、信息化模型整合处理，在项目设计、施工和运维的全生命周期中的数据共享和传递，是设计单位、施工单位、运维单位和业主方协同工作的重要工具，从而达到提高生产效率、节约资源、、缩短工期和降低成本等功能。
BIM主要应用就是信息模型的建立及使用，包括建筑、结构、机电、水暖等设计模型，还有场地模型、工艺模型、以及包含进度、工程量、模板脚手架等施工模型。BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化型和可出图性主要特点，另外还具有一体化性、参数性、信息完备性等特点。
三、BIM在塔台设计阶段的具体运用
在施工图设计前期策划阶段，确定空管塔台工程需要建立建筑模型、结构模型和机电模型，合成中心文件进行输出。同时，确定建立模型拆分、文件命名、参数命名、模型吧色彩、模型扣减等标准，至少形成碰撞报告、净高分析报告、三维出图等多种成果。
3.1 幕墙建模及优化
根据塔台设计方案及施工图初步设计，对塔台整体外形方案进行BIM建模。采用grasshopper参数化建模，进行参数化设计，修正参数进行比选后确定塔台核心筒外侧钢结构幕墙外挂材料选型、材质、形状和尺寸要求，具体建模及优化如图2所示。通过模型的建立，确定了幕墙的材料及工程量，为工程量清单提供了详细数据。
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图 2 幕墙建模及优化
3.2 灯光亮化建模及优化
将塔台BIM建模后导出FBX格式文件，用3dmax软件渲染，模拟出空管塔台与航站楼呼应的夜景、以及不同季节变换效果，展现青岛蓬勃、积极向上的城市形象，具体建模及优化如图3所示。本模型的建立，解决了与航站楼色调协调一致，幕墙及旋转楼梯灯光布置选位、灯光选型提供了技术依据。
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图 3 灯光亮化建模及优化
3.3 钢结构和风振建模的优化
基于pkpm模型进行钢结构仿真分析，确定钢结构节点的受力情况保证扰度、应力等力学性能能满足规范要求，进行风振响应分析；采用sap2000结构计算软件，进行主体结构整体计算分析。结构及风荷分析如图4所示。根据青岛风速和风力历年统计数据，考虑管制指挥人员舒适度、安全性等具体需求，结合本模型的分析，建议在塔台中增加TMD设备。有无TMD情况下的风振曲线对别如图5所示。
图 4 结构
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及风荷分析
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图 5 TMD有无情况下的对比
3.4 站坪选址及视距建模及优化
根据民航局《关于推进航空器机坪运行管理移交机场管理机构工作的通知》指示精神，机坪运行逐渐过渡至机场管理。为确保机坪指挥人员的视距通透性，采用BIM进行站坪选址分析，选址分析模型如图6a所示，推荐使用塔台第四层作为机坪指挥层。然后再次通过视距建模优化，内部空间分析，如图6b所示，计算出站坪塔台可视机位方案和航站楼指廊高点控制方案，视野内可以最大化机位数。
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图 6 站坪选址及视距建模及优化
3.5 管线排布及碰撞检查
BIM模型将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，从而将一些看上去没问题，而实际上却存在的深层次问题暴露出来。通过碰撞检测，优化水、暖、消防、供电等多管线排布，提前避免后期签证项目。塔楼一楼管线优化和碰撞检测如图7所示。
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图 7 塔底主要管线优化及碰撞检测
3.6 净高分析
针对管制大厅、机房、门厅、走廊和会议室等层高要求严格区域进行管线综合排布、穿梁、洞口和装修调整等实现净高优化，增加使用空间高度，塔楼某处洞口和净高优化模型如图8a所示。针对特殊区域、重点位置，形成净高分析报告，净高分析流程如图8b所示。
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图 8 塔楼一层洞口优化
预留预埋利用BIM的协调性，在建筑物建造前期对各专业的预留孔洞进行校核，高效的确保预埋件、预留孔洞不漏设、不错设，位置、数量、尺寸大小符合要求及后期使用要求。
BIM还在塔台裙房幕墙外立面设计、外悬挂楼梯方案比选和室内装修等方面进行建模及优化。
四、结束语
青岛胶东机场塔台设计阶段基于BIM技术，根据不同方案模拟验证方案的可行性，使设计方案有了模型基础支撑，提高了施工图设计质量。模拟空间形态，复杂结构、节点、专项设计的可视化BIM模型，帮助设计师进行快速比较与分析，帮助业主的高效决策，让所见即所得的优势得以充分体现。