核心看点

珠海金湾航空城市民艺术中心由国际著名建筑设计师扎哈设计。项目延续了扎哈一贯的设计理念，对建筑进行“解构”，对空间进行重塑，建筑如同展翅飞翔的鸥鸟。复杂的建筑造型带来艺术感的同时，也给施工增加了难度。为解决钢结构、幕墙的工程难点，项目深度应用BIM技术，从技术层面解剖、管理层面协同，解决项目实施全过程难题，以全链条式的解决方案，提升工程品质。

珠海金湾航空城市民艺术中心效果图

珠海金湾航空城市民艺术中心项目，总建筑面积10万m²，建筑高度34.9m，为框剪、单层钢网格结构。项目造型独特，建筑设计一流，建筑内外无不充斥着艺术气息。室内装修精美，室外水系环绕，公共区域动静相宜。

珠海金湾航空城市民艺术中心航拍效果图

项目钢结构造型奇特，平面呈蝴蝶型，为单层钢网格结构体系。屋盖整体在建筑造型上对称，在结构上却不对称。屋盖钢网格总长度约230m，最大跨度约60m。屋盖支撑体系由树形柱、幕墙柱、屋面支撑等组成，上部布置φ600～φ800空间环形圆管主梁，截面300mm×150mm为主的7200多根双曲次梁钢网格依附于主梁上。钢材厚度8mm～150mm不等。树形柱支撑与主梁、主梁与次梁、次梁网格节点之间均为相贯节点，施工难度大，精度要求高。

珠海金湾航空城市民艺术中心内部效果图

项目幕墙主要包括屋面幕墙、UHPC幕墙、立面玻璃幕墙。其中，屋面采光顶系统存在1300多个不规则玻璃面板，穿孔铝板系统存在10000多个不规则穿孔铝板面板，钢结构梁柱外包铝板80%以上为双曲板，上述三个系统是该项目幕墙BIM应用的关键所在。

钢结构工程

深化设计

该项目对常规钢结构，如H型钢形成的结构，采用Tekla进行深化设计，土建结构采用Revit进行建模并进行模型整合，发现解决设计问题。

模型对比

对屋盖双曲空间钢结构，采用CAD深化建模并自行编程开发插件。插件可提供线性曲线生成三维构件、空间坐标提取、构件材料表生成等功能，大大提升出图效率。

样板探索

该项目次梁原设计为小截面焊接型次梁方管，即采用薄壁钢板焊接而成，但存在焊接量大、焊接打磨平整要求高、焊接易变形等问题。经过深化优化，采用成品方管替代焊接型方管。查阅目前资料发现，对小截面成品方管进行弯扭加工及安装的案例国内尚无，可参考借鉴的经验较少。

为验证其可行性，选取该工程曲率最大部位，创建次梁样板BIM模型，探索次梁加工及安装的创新工法。加工厂对设计坐标进行表皮转化，投影至平面，采用热弯、冷弯、顶扭等工艺进行加工。现场设置小型钢管胎架，进行空间坐标定位进行安装，样板取得了良好效果，得到了各方认可。

方案模拟

钢结构施工方案的选择，关系到整个钢结构安装的成败。由于钢结构吊装的主梁分段形式、次梁分片形式、胎架点位选取、起重设备行径路线及型号的选取、深化设计几者之间互相关联，存在紧密联系，因此必须深度结合BIM技术从全局考虑。

对整体吊装形式，进行BIM建造模拟，从整体提升、分段安装方案中，最终确定采用点式胎架分片安装的方案。创建胎架全点位模型，链接Revit土建模型进行叠合，分析胎架点位与主体结构的关系，进行胎架点位调整、加强等优化。

主梁安装过程中，结合模型设置符合主梁形状的月牙胎帽，并在主梁上标记样冲眼，以确保精准安装。次梁安装过程中，采用“整体拼装、分片吊装、间隔补档”的方案，对次梁进行拆分模拟，确定次梁吊装方案。

为确保钢结构安装过程中的安全保障，利用迈达斯进行施工全过程受力分析，模拟安装、焊接、卸载的各类工况，计算变形、位移、应力等参数指标，整体符合要求。

卸载为钢结构施工过程中最为危险的工况。该项目将设计要求的整体卸载方案优化为分区流水卸载，即在各区钢结构流水施工并相互连接的情况下，逐步卸载，流转胎架，优化胎架数量及场地空间，节省了大量成本。

通过BIM技术，实现了对钢结构从深化设计、加工场加工、现场安装方案、现场交底实施等全过程应用，取得了良好效果。

幕墙工程

深化设计

幕墙实施前，利用Rhino创建全系统模型。对屋面玻璃系统、屋面穿孔铝板系统，利用Rhino分析其表皮，统计面板的信息参数；对铝板包梁系统，进行表皮翘高、角度、进出位的分析；对UHPC系统链接主体结构模型，进行合模对比，分析碰撞。

表皮分析完成后，进行各幕墙系统设计，出具屋面幕墙、铝板包梁等施工节点详图。为了确保建筑效果的整体呈现，创建视觉样板模型，对关键安装工序进行施工模拟，辅助出具施工详图。

逆向建模

屋面幕墙大面积施工过程中，利用三维激光扫描技术对已安装的钢结构屋盖进行整体扫描，实现1:1的实测实量。将形成的点云数据导入电脑自动拼合，实现现场实景的逆向建模，形成偏差分析报告，为幕墙的安装复尺提供原始模型。结合偏差，对幕墙龙骨进行微调拟合，形成适应于现场的模型。

智慧加工

利用Rhino+Grassopper，重新建立幕墙下单细化模型。模型直接导出构件加工信息，实现参数化下单。结合中冶城市投资控股有限公司“智慧制造”绿色建筑技术平台，集合多轴雕刻机实现毫米级加工精度控制，实现自动输出构件编号、加工图、定位图，输入工艺机器人中进行加工，整体上实现参数化设计、数字化加工、信息化安装的BIM级技术应用。

珠海金湾航空城市民艺术中心结构形式复杂，双曲构件多，钢结构与幕墙相结合更是增加了项目难度。通过BIM技术的应用，解决了设计、施工等多方面的难题，形成了良好的效果。项目团队秉承缔造一座艺术品的专业精神，勾勒出建筑的每一笔线条，匠心营造，力求完美地展现扎哈留给世界的作品。（本文作者为中冶城市投资控股有限公司张凌城、罗斯、曹振兴、何俊霆）