大型机场航站楼装饰工程的数字化建造技术应用

连 珍

上海市建筑装饰工程集团有限公司 上海 200072

1 航站楼装饰工程数字化建造技术应用

2019年6月30日，“凤凰”造型的北京大兴国际机场航站楼成功建立于北京南部46 km外的大兴区，其中航站楼总建筑面积1 430 000 m2，是目前世界上单体最大的机场航站楼。建筑整体为花形空间体，分十二瓣，塔冠部分呈凤尾造型，采用双曲面铝板安装，建成后宛如在空中绽放的莲花。140 000块漫反射装饰板按照最完美的曲线形式被安装在了世界最大的自由曲面屋顶内，其装饰工程工期紧、板块造型多变、交叉作业突出、安装高度高，对装饰工程而言是一个艰巨的挑战。为解决上述问题，在建造全过程采用了数字化建造技术辅助装饰工程的顺利实施，以提升项目重难点区域的设计与施工水平，最终实现高质、高效、可控的整体施工目标。

1.1 常规装饰施工技术与数字化建造技术对比

有别于传统装饰项目，采用全过程数字化建造的项目，在管理构架、管理人员、机械设备、专业单位、深加工单位、工艺工序、项目管理内容等方面都有很大程度的区别。

1.1.1 技术管理构架差异

传统项目技术管理构架通常是技术总工管理下的直线型构架，技术管理工作集中由技术总工及其项目技术辅助岗位人员消化完成，测量放样、加工生产等工作通常集中由深加工单位消化完成。在北京大兴国际机场项目技术工作实施中，技术总工下设方案管理、设计管理、测量管理、BIM管理四大部门，分别对口深加工单位、深化设计团队、测量团队及BIM团队，技术工作分工更为细化，技术工作重点掌控更为全面。

1.1.2 工艺工序差异

常规工艺，如吊顶施工，通常是测量、深化、加工、安装、验收的工艺顺序。北京大兴国际机场装饰工程大吊顶的装饰数字化建造，基于三维扫描数据的逆向建模，为后续的三维深化数字化加工安装以及最终的验收提供了坐标依据（图1）。

1.1.3 施工周期差异

图1 北京大兴国际机场大吊顶系统数字化建造技术路线

北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心精装修工程施工时间为2018年4月—2019年6月，其中各标段大吊顶施工绝对工期约为3个月。每个标段平均每个月要完成10 000 m2的双曲面异形铝板的加工、安装工作。传统的 装饰施工，异形复杂饰面的测量放线通常采取吊线垂、制作翻样模板等方式，在北京大兴国际机场精装修工程项目中，双曲面异形吊顶高度达15～20 m，最高区域有40 m，这样的一个装饰空间极大地挑战了传统装饰工艺，更别说要在3个月内完成加工生产及安装内容。

1.2 数字化建造技术应用内容

以BIM模型为基础的数字化建造技术已广泛应用于装饰工程大型异形饰面建造中，通过深化、技术交底、下单加工、现场定位、安装、跟踪检测等达到交付目标[1-3]。从简单的建模到装饰异形饰面建造，装饰施工数字化已能够实现建造全过程的数字化。

北京大兴国际机场航站楼的装饰工程项目工期紧、管理要求严、建设难度高，且受到社会各界的高度关注。因此，在北京大兴国际机场装饰工程建造过程中，从测量到验收等工作，大吊顶系统的双曲面吊顶铝饰面、采光天窗以及C形柱等数字化建造技术均得到了广泛应用。

1.2.1 三维扫描技术

在室内装饰工程中，传统现场测量作业以经纬仪、铅锤仪、测距仪、标线仪等二维人工测量手段为主，对测量人员的技术水平及专业素养有较大的依赖性，人为因素导致的精度误差不可避免，效率低下且无法对既往数据进行校核追溯。同时，施工现场复杂的作业环境也经常会限制传统的工程测量手段，影响测量精度，特别是机场双曲面吊顶的前期测量工作。在工程开展前期，运用整体式三维激光扫描仪，对整个空间进行全方位扫描，通过靶球点拼接成一个整体的点云模型，设定统一的坐标系，将点云模型与原始模型进行对比，得出现场结构的偏差；点云模型处理好的数据可以生成CAD的线条，方便后期处理。如同常规装饰施工的现场复核，三维扫描生成的点云模型为后续模型建立、深化、调整提供了重要依据。

1.2.2 三维深化技术

航站楼大吊顶铝板表皮模型在进行深化分块前是一个整体，根据设计院给出的统一分割线，对BIM模型进行深化，将分割线投影到表皮模型进行板块分割。深化过程中，对铝板的表皮进行调整，规整合并大吊顶边上尖角条，避免因尖角条规格过小产生的加工及安装问题。同时各标段铝板表皮模型深化完毕后，统一合模，统一调整各标段模型间的误差，保证施工效果。

结合点云模型与表皮模型深化，综合考虑现场钢结构屋架形式及最终装饰饰面造型，最终采用转换原盘这样一个创新的转换节点。有别于常规钢结构转换层固定或有向转换节点的设计，新机场大吊顶钢结构转换层采用转换圆盘，具有更好的方向性，转换层框架可以任意转向并固定在转换圆盘上，满足新机场吊顶铝板“飘带”造型走向不一的要求。转换层框下层，通过挂件连接与铝板“飘带”走向一致的副龙骨，用于安装铝板单元。

1.2.3 数字化安装技术

机场外轮廓类似于“米”字形状，无论是指廊还是中心区都有中轴线，这个中轴线就是测量控制网的基准线。

在安装过程中，项目投入自动导向全站仪进行全过程的测量、放线与安装施工，根据总包统一布设的控制网增加精装控制线，加密控制网，在整个施工过程中，控制网是统一的，坐标也是统一的。基准点都布置在地面易查找、易架设对中杆的部位，标高基准点一般布置在柱子上。施工过程中采用全站仪打点、焊接角钢放样点的方式进行控制线放样。铝板安装定位，也是采用点放样定位安装与线放样定位安装相结合的方式。数字化安装技术实现大吊顶从转换层到面层的精确定位与安装。

2 建筑装饰行业数字化建造发展展望

北京大兴国际机场航站楼装饰工程全过程数字化建造技术的应用与管理模式，体现了由劳动力密集型向技术密集型的转化，从而实现了更优秀的建造质量与更短的交付时间。数字化的应用与管理已成为了当前建筑装饰行业的必然发展趋势。通过北京大兴国际机场航站楼的装饰建造过程，从以下三点简述数字化建造在建筑装饰领域的发展展望。

1）以提高建筑装饰行业工业化生产水平为目标，加速推进装饰行业机械化、智能化的生产方式。当前阶段装饰行业的工业化生产要求是以绿色、智慧为特征，更好地实现建筑生命周期的品质提升、安全保障、高效节能的工程建造方式，其主要体现在绿色建造和智慧建造。装饰行业的工业化生产水平是技术装备与建筑装饰工程要求相匹配的过程，是一个企业自主创新的过程。传统工业生产制造技术装备是用于工业产品生产加工的，与建筑装饰工程中应用的部品、部件、配件、构件存在着一定的差异，这就需要装饰企业进行研发与创新，才能真正发挥技术装备的效能。要依据《中国制造2025》发展战略重点突破的基本原则，重点研究工业化装备对建筑业及建筑装饰业的适用技术。这种集成与整合技术研发包括2个方面：一是对技术装备进行测试、改造，使其形成符合建筑装饰工程要求的技术装备；二是对装饰部件、构件进行构造，形态的创新，使其适应工业化生产加工作业。

2）以支撑装饰工程的新型建造方式为目标，加速推进本行业的信息化、数字化、绿色化发展。在新时代，以信息化、新材料、新装备等为代表的科技创新技术在快速推进，为装饰行业以智慧建造为核心的新型建造方式提供了技术基础。发展新型的建造方式应该是深化建筑业供给侧改革的根本路径。对传统的装饰建造模式而言，发展新型建造方式的关键在于推动工程建造模式的新技术、新应用的发展研究，即发展目标的绿色化、技术手段的智慧化、生产方式的工业化、组织管理的科学化。可见，智慧建造是新型建造方式的技术内核，影响和渗透到了工程建造的各个领域，是建筑业供给侧结构性改革的重要技术支撑。

3）在装饰各阶段以重点区域为主导，打造行业的优势。一是推动智慧建造的发展，探索新型的建造模式流程和管理模式、建立智慧建造工作平台，开发基于BIM模型的公有云/私有云协同设计平台。二是推动智慧工地应用，加强互联网＋环境下的新型施工组织方式、流程和管理模式的探索，研究基于智慧工地的基础平台和集成系统，进一步普及智能建造终端的应用。三是推动社会企业的发展，以服务性产业为发展导向，开发互联网＋行业下的装饰工程应用体系，打通装饰工程建造全生命周期与全产业链服务，开拓平台＋服务的工程建造新模式。

3 结语

数字化建造技术的应用是装饰行业发展的必然趋势，在具有坚实基础的同时展现出了广阔的行业前景。当前我国的经济已经转向高质量发展的阶段，传统的建筑装饰建造方式面临资源、环境、人力等制约，难以满足新时代发展的要求。

装饰工程的数字化建造采用现代的技术手段，能够显著提高建造和运维过程中资源的利用率，减少对生态环境的影响，实现节能环保、效率提高、品质提升以及安全保障，是行业可持续发展、迈向更高端水平的必然选择。总的来看，推进智慧建造是国家和行业发展的大势所趋。目前，政策、市场、技术等条件已经基本具备，我们应把握机遇，担当使命，努力做出贡献。