航母机场设计概述

王晓鹏

(中国建筑西北设计研究院有限公司，西安 710018)

1 引言

目前，我国的铁路里程已成为世界第一，但民用机场的数量和分布密度还远远比不上发达国家，我国机场建设还有很大的发展空间。在机场建设和使用中的问题还很多，所以很有必要多研究关于机场的创新设计问题。例如，如何解决机场与汽车及轨道交通之间的快速换乘问题，如何解决机场占用大量平地问题，如何解决远机位登机问题，等等。本文阐释航母机场及摆渡空桥等概念，试图分析解决目前机场设计中所遇到的部分问题。

2 航母机场概述

“航母机场”是把航空母舰的原理运用到城市的民航机场或其他机场设计中，运用整合机场航站楼等建筑物的办法扩大航站楼屋面面积，使屋面可以像航空母舰甲板一样可作为机场跑道或停机坪使用。这样既可以节约大量土地，降低建设成本，又能缩短候机室与跑道或停机坪的距离，方便机场管理及乘客乘降。

摆渡空桥指可以像摆渡车一样移动的登机空桥，它既可用到目前传统的机场，也可与航母机场配合使用。摆渡空桥两端或一端设软接口，乘客进入空桥后，空桥与候机楼脱离并封闭，驶向目标飞机，通过升降调整与飞机舱门对接后打开，乘客进入飞机。下飞机的乘客同样可以用摆渡空桥转运，而不需要飞机滑行到航站楼空桥处[1]。摆渡空桥也可以设计为巴士与空桥合为一体的双层结构，这样可以缩小其投影面积，降低重心增加稳定性。

3 航母机场的可行性

图1是1923年拍摄的意大利都灵屋顶卡丁车比赛照片，那时候人们已经可以在建筑物屋顶修建马路用作汽车赛道了。按照前人的思路，在航站楼顶建设飞机跑道应该也不算什么大胆创新设计。加上世界上航空母舰的建造经验和技术已经积累了几十年，这对航母机场的实现是一个很有力的保障。实际上，目前世界已经有很多填海造陆[2]的机场，跑道边就是大海，与航母类似。还有些机场建在山顶，跑道几侧临空，都不影响机场的运行。这些实例都是航母机场可行性的有力证明。另外，航站楼的面积也是支撑航母机场可行性的主要条件。一般大型机场跑道长度超过3 km，而很多航站楼加上指廊的长度均超过3 km，如果按“以公共交通为导向的城市发展模式”(Transit-Oriented Development，TOD）理念把周边换乘中心、酒店、商业、办公等整合进航站楼，体量更是惊人。北京首都机场，建成于2008年的T3 航站楼直线长度就超过了机场跑道，更不用说刚新建的大兴机场了。而且这两个机场航站楼还没有像上海虹桥机场一样把整体的汽车站火车站整合进来。目前，大部分机场由于进深较大，会在屋面设计采光口和通风排烟口等，这些采光通风等设施如何在航母机场设置呢？ 笔者认为，设计实施难度不大。机场跑道两侧一般都有大片草坪，这些草坪的主要作用就是让跑道之间或跑道与滑行道、停机坪之间有一定的安全距离，也可称之为隔离带，同时也有改善环境、滞留雨水等生态功能，但也有缺点，如它会引来飞鸟，给飞机起降带来风险。在航母机场设计中，这些隔离带位置就可以布置下层空间的采光顶和通风排烟口，甚至可以局部下凹安装一些设备。

4 机场航站楼屋顶设跑道停机坪的优点

航母机场的第一大优势就是节省用地。机场的占地面积是惊人的，如西安咸阳机场核心区就有35 km2，而西安市城墙内的面积也就12 km2左右，而这12 km2仍然居住着几十万人，光里面的景点一天也看不完，更不要说众多商场、影剧院、宾馆、饭店、学校等。由此可以想象35 km2面积的大小，这也是现在的机场都离城市较远的主要原因。而北京大兴机场占地面积更是达到了惊人的150 km2。如果把建筑群建在跑道或停机坪下方，就可以节省出建筑物的占地，减小机场的总占地面积。占地面积的缩小不但能节地环保、节省投资，便于维护管理，缩短消防扑救时间，还能为机场的选址提供更多可能。同时，建筑物屋顶与跑道停机坪合二为一，比二者分开建造也能节省很多开支。目前，机场航站楼屋面的设计被称为第五立面设计。设计师及评标各方对屋面的造型和美观程度都极其看重，要求也很高，甚至超过了对航站楼外立面的要求。为什么会这样？ 原因就是机场面积都很大，所以屋面面积一般都远超立面面积，当评委看渲染图和模型时，映入眼帘的几乎全是巨大的屋面。屋面越重要造价就越高，造价高面积大所引起的后期维护费用自然也不会低。所以航母机场把屋顶与跑道停机坪合二为一就相当于省去了航站楼原屋面的费用，设计师也不用再为第五立面绞尽脑汁了。可能有人会担心没有了连绵起伏的屋面会不会使航站楼缺乏美感，笔者认为毫无影响。平屋面的建筑经典比比皆是，如人民大会堂、毛主席纪念堂，况且第五立面设计和评判又被称为上帝视角，建成后绝大多数情况下很难被使用者看到，为此耗费巨资实在是浪费。另外，设计在建筑物屋顶上的机场跑道停机坪更开阔，周围没有了众多的建筑等障碍物，使用起来更方便更安全。航母机场如果建在海上，除了像陆地机场一样可以与公路、轨道交通相连，还可以与轮船实现零距离无伞换乘[3]。

5 航母机场的设计思路

5.1 海面航母机场设计

有些沿海城市地形崎岖或土地昂贵，在陆地找一大片平整的用地来建造机场难度很大，在浅海区域填海造地不但技术可行，投资也可以接受，是一种不错的选择。目前，世界上填海造陆技术已非常成熟。如荷兰正在推广水上城市设计建造，它的国土面积中20%都是填海造陆。我国填海造地的工程成就也不少，如上海浦东填海面积已超过130 km2，其中浦东机场填海造地面积就有几十平方千米。目前，世界上填海造陆建成的民用机场有日本大阪关西机场、澳门国际机场、香港国际机场等十多个，还有很多军用机场。一般的填海机场都是用砂土等在七八米深的浅海中填出一片陆地，然后在这块陆地上再建跑道、停机坪、航站楼、停车库、停机库等。这种建造方法的缺点是材料用量大、砂土容易流失、路基地基容易下沉等。而航母机场不用填海，只是在海上建一座建筑。这座建筑可以全部位于海面上，也可以部分在海面下部分在海面上。建筑可以直接与陆地连接，也可以通过桥梁或海底隧道与陆地连接。社会车、出租车、公交车、长途车、地铁、火车均可接入，布置在航母机场各层。

屋顶可仅布置跑道，也可以布置跑道和停机坪，还可以局部升起作为候机楼使用。屋顶仅布置跑道的设计可以减少机场投影面积，降低海底基础造价和对海洋生态的影响，停机坪及候机楼可以设计在屋面下一层，带屋顶的停机坪可为飞机及机身外工作人员消除日晒雨淋的不利影响，飞机可以像航母机库的进出方式一样通过电梯在跑道层和停机坪层之间上下运行，也可以设计为坡道与电梯相结合的双保险模式。如果跑道停机坪均在屋面，则有多种设计方案。一种方案是在航母机场屋面设计跑道、停机坪和凸出屋面的候机室，乘客登机和到港的方式和目前大多数机场类似，但它的优点是候机室周边均可布置登机空桥，不像目前常见的机场那样候机室或指廊最多只能三面布置空桥。例如，大兴机场之所以设计为放射状指廊，就是为了在减少乘客步行距离的同时尽量增加可布置空桥近机位的港湾岸线长度，但它伸出的5 个指廊只有3个指廊可以在3 面全部布置空桥，另外两个指廊均只能在两面布置，因为这两个指廊的另一个长边外设计的是陆侧车道边。而航母机场不存在这个问题，如果大兴机场按航母机场理念设计，在保持目前的造型不变的情况下，可以设计为6 个指廊，而且6 个指廊均可3 面临空，布置近机位，也就是这6 个指廊外立面外侧均为空侧，车道边等陆侧设施在停机坪的下一层。假设按此方案设计，在布置与目前已实施方案相同数量近机位的情况下，航母机场方案6 个指廊的伸出长度肯定比目前大兴机场指廊的长度要更短，旅客乘降机行走距离也就更短。航母机场跑道停机坪均设计在屋面的另一种方案如下：如果屋面面积有限，则只设计空桥凸出屋面，候机室等布置在下一层，出发乘客通过电梯上到空桥登机，到达乘客下机通过空桥电梯下至到达厅。还有一种方案就是运用摆渡空桥乘降机，登机乘客从候机室进入摆渡空桥，摆渡空桥通过升降机升至停机坪后驶向目标飞机让乘客登机； 到港乘客从飞机进入摆渡空桥，驶入升降机后下至到达厅落客。

5.2 平地航母机场设计

在一块平整的陆地上设计航母机场的主要优点是节地，同时还有一个优点，就是可以在机场下方保留原用地上的公路铁路，或者新建公路甚至铁路横穿机场，降低机场对用地周围交通的影响，缝合几千米长跑道对城乡环境的割裂。平地航母机场的其他设计方法与海面上的航母机场类似，只是可以在跑道一端或两端设计与地面相通的坡道，一方面能让飞机上下通行，另一方面也可以用于跑道的安全缓冲。

5.3 坡地航母机场设计

机场用地面积较大，找一块足够大的平地对很多城市来说都非易事，大多数用地都不是太平整甚至坡度很大。目前，在坡地甚至山地建机场的设计方法都是先把场地整平，然后再在平地上修筑跑道停机坪，竖起形象高大而醒目的航站楼及其他配套建筑。这种做法的缺点是土方量极大，对环境的影响及破坏也随之加大。如果采用航母机场的设计手法，则可以不用找平地，更不用平整场地，因为航母机场可以把整个机场设计为一个建筑物，这个建筑物可以依山就势而建，它的首层可以根据地形设计在不同标高，各段的层数可以不同，只需要把它们的屋面设计在同一标高并且连为一体即可。这个连为一体的大屋面就是跑道和停机坪的场地，屋面下可以是建筑也可以是公路、铁路甚至是绿化、水面等。对于一些建筑物总面积较小的机场，也可把跑道设计在常规平整的地面上，而仅将停机坪在建筑屋面设置。

6 结语

在机场航站楼等建筑物屋顶布设跑道停机坪的航母机场设计方法可以节省大面积土地，也能减少大量土方工程，还能降低目前航站楼及配套建筑屋面的造价，为机场选址提供了更多的可能性，也为机场扩建提供了既节地又省钱的可选方案。在我国大力发展和普及机场的今天，如果航母机场设计能够推广使用，必将为各地航空业的快速实施落地做出很大贡献。