北京大兴国际机场营建记为何说这儿应该是唯

航拍大兴国际机场。本报特约摄影马文晓摄

《山海经》有云:凤凰,见则天下安宁。从空中俯瞰,大兴国际机场犹如一只凤凰,与首都国际机场形成“龙凤呈祥”的“双枢纽”格局。在不远的年,这里的年旅客吞吐量还将与首都机场并驾齐驱,达到万人次,终端容量将超越1亿人次。

这里也是一个特殊的地理坐标,在北京中轴线的最南端,它作为新国门,在精神气质和文化内涵上,与天安门、钟鼓楼、鸟巢遥相呼应。

这里还是一座面向未来的航空城。如果以航站楼为中心点,以50公里为半径画个同心圆,北京、雄安、北京城市副中心,都在圈子附近;如果把北京、雄安、天津连成等腰三角形,机场就在的正中心;如果把雄安与北京城市副中心连成一条直线,这里几乎是中间点。

在京津冀一体化的蓝图上,大兴国际机场正成为“国家发展的新的动力源”。

大兴机场东航的人脸识别系统,只需扫脸就可以识别登机信息。程功摄

“这儿应该是唯一的选择了”

说大兴国际机场是“世纪工程”,并不为过,这个机场的选址从上世纪90年代就开始酝酿了。

早在年编制的《北京市城市总体规划-》里,就已经有了建设第二机场的设想。《总规》第十一项“对外交通”中写道:“扩建首都机场,研究建设第二民用机场的可能性。”只不过,当时北京市为新机场预留的备选地是通州张家湾和大兴庞各庄两处。

年,为了适应客运量的增长,迎接年在北京召开的第十一届亚运会,首都机场改扩建了1号航站楼。这一工程于年11月竣工,然而刚到年,首都机场的旅客吞吐量就达到万人次,新改造的1号航站楼容量已经严重不足。当年,国家计委批复了首都机场建设2号航站楼的请示。

2号航站楼于年开工,年投入运营,规划到年接送旅客万人次。然而刚到年,就超前达到年的设计容量。首都机场又开始人满为患。有人说,机场规划就像给孩子做衣服,要么是做好了发现刚合适,要么是还没穿就小了。

年,考虑到即将举行的年奥运会,3号航站楼着手修建。不过,国家发改委意识到扩建已经没什么余量,就在批复中指出:“从长远发展看,北京应建设第二机场,请民航总局、北京市尽早组织专门力量开展第二机场的选址论证工作,力争在年开工,年建成。”

由于当时的首都机场还只是一个有两条跑道的中型机场,所以第二机场理应是一座大型机场。新机场的定位变了,10年前的选址也就不合适了。

第二次选址工作启动后,经济战略学者胡长顺推荐的廊坊地区成了首选。虽然,大兴国际机场最终落户大兴礼贤镇,但这里与廊坊仅隔了一条永定河。

年,在国务院发展研究中心工作的胡长顺,接到给廊坊市做战略规划研究的课题。为了完成这项工作,他带领课题组对廊坊进行了“地毯式的调查”。

次年,胡长顺调到国务院西部开发办综合组工作。有一次,他在走廊里遇到来开会的廊坊发改委副主任。胡长顺将他请到自己办公室小叙,这位副主任便向胡长顺请教起廊坊发展战略问题。那时,胡长顺第一次提出把廊坊划归北京并建设首都第二国际机场的想法。

第二年,这位副主任再一次找到胡长顺,想就在廊坊建机场的想法做深入研究。不久,胡长顺在年第8期《中国招商投资》杂志上发表了题为《将廊坊划归北京建设首都第二国际机场的构想》的文章。

为什么选择廊坊?胡长顺认为,把新机场建在北京南面对于调整北京经济布局,振兴相对落后的南部地区也有重要意义。“北京西北方向靠山,已经不能进一步发展了,而东南方向靠近天津和出海口,北京只能向东南发展。”胡长顺说。

事实上,自年开始,京、津、冀三地围绕首都第二国际机场选址的争论,从来没有停止过。到了年,天津武清异军突起,成了廊坊强有力的竞争对手。

年10月,由两院院士吴良镛领衔起草的《京津冀地区城乡空间发展规划研究二期报告》出炉,报告提出首都第二国际机场应当选址在天津武清太子务地区。

吴良镛教授认为,京津第二条高速公路、京津城际铁路和规划中的京沪高铁,为机场的建设提供了条件。新机场建成后,附近的廊坊、武清、永乐三地应统一规划,形成一个以第二机场为核心的现代航空城。

就在专家们争论的同时,拥有“一票否决权”的民航规划师已经做了数轮调研。和专家们考虑国计民生的出发点不同,规划师们抬头看天,研究的是京津冀多座大型机场如何能在空中不打架的问题。

大兴国际机场建设指挥部规划设计部业务经理王强告诉记者,从空域上看,北京中心城区是禁飞区,要保持合理的距离;向西是高大的太行山脉;向北有燕山山脉,首都机场在东北角,所以新机场的位置只能在南部或东南部。

但武清所在的东南方向水汽较大,能见度易受影响,而且在京津两地中间摆一座大型机场,可能“飞不开”,正南几乎是新机场的唯一选择。不过,向南太远也不成,永定河自西向东穿流而过。

离北京更近点当然好,规划团队曾做过一轮研究,发现哪怕是从大兴南各庄向北移5公里,空域、噪声的限制都会增多,机场规模不得不降一个台阶。最后,场址向北移了2公里,确定位于天安门正南46公里、北京中轴线的延长线上。

“并非因为中轴线才落在这儿。”带领团队选址的大兴国际机场建设指挥部副指挥长吴志晖坦言,落在中轴是巧合。更巧的是,随着雄安新区确立,人们惊讶地发现,大兴机场位于北京、雄安、天津等腰三角形的正中心位置,北京城市副中心和雄安新区连线的正中点。

吴志晖回忆,最初的规划报告里,曾畅想新机场“力争成为京津冀中心机场”。如今回过头来看,这已是一个不争的事实。

从年着手研究第二机场,到年11月确定场址,论证浩如烟海,最终锁定在27平方公里的土地上,“这儿应该是唯一的选择了”。

“新机场并非扎哈的个人作品”

“年,建成投用的首都机场东跑道和T3,几年内就被迅速填满,到年已经有了一个初步判断,北京需要新机场,而且得像首都机场那么大。”王强告诉记者,新机场在规划时,强调的就是前瞻性,不只针对现在的需求,而是考虑到了10年之后、20年后预期的旅客容量,毕竟“大兴这块地太宝贵了”。

据北京新机场工程可行性研究报告预测,北京地区航空客运需求量年为1.4亿人次,年为1.7亿人次,年为2.35亿人次。

北京比以往任何时候都更需要一个新机场,这也促使了大兴机场在规模和定位上突破了以往的保守思维,从远期规划和本期建设规模看,都堪称中国民航史上的“最大”。

根据规划,运行初期,机场对应的年旅客吞吐量为万人次;到年,预计旅客吞吐量将达到每年万人次。远期,大兴机场将拥有6条跑道,成为世界上最大的机场之一。

“超级工程”的挑战,让全球知名的设计公司和世界级大师都摩拳擦掌。年6月,7家联合体进入了航站楼设计投标“决赛圈”。

福斯特建筑事务所是北京首都机场T3的设计者,当然希望再续前缘。而他们的方案仿佛是在修正当年的遗憾——因场地所限,T3不得不分成两个大体量的航站楼,导致国际旅客从值机区域到达最远的登机口需要26分钟。有鉴于此,新机场被分割为一组4个航站楼,规模相当于4个T2并排,再用小火车连接。不过,人们虽然在单体航站楼里的步行距离短了,换乘又有了新麻烦。

北京建筑设计研究院曾参与多项国内地标性建筑的设计,包括鸟巢、首都机场T3等,与之联手的民航设计总院则承担了国内70%以上机场的规划与设计。这一联合体突出中轴线的概念,采用二元对称的构型,沿中轴线东西两侧各设置一座航站楼,中规中矩,但不是特别出彩。

罗杰斯的方案可以说是最符号化的一个:航站楼被设计成闪闪红星,五角星的五个角刚好就是五条指廊。

“建筑界女魔头”扎哈·哈迪德一向以未来感的设计风格著称,其独特的“扎哈曲线”在全球都有极高辨识度。这些年,她的作品在中国遍地开花,如北京银河SOHO、广州大剧院等,唯独缺少一座机场。为了抓住这个机会,她也提交了方案,图纸细化程度是所有设计中最高的。

法国巴黎机场集团建筑设计公司(ADPI)在机场设计领域,可谓顶尖高手,作品包括阿联酋迪拜机场、法国巴黎戴高乐机场、上海浦东机场等。他们一出手就拿出让人瞠目结舌的方案——地下航站楼。

也许是这一方案太过前卫,在逐轮改进中,ADPI推倒重来,又提交了一个十分简洁的方案:航站楼以单点为中心,延伸出六条放射指廊,每两条指廊之间的夹角都是60度。机场通过核心空间联系各廊道,能够显著减少旅客步行距离,而在五条指廊的间隙布置飞机,充分利用了每一寸外围空地。

“和外界的传闻不同,最终胜出的是ADPI,而不是扎哈。”王强说,机场是功能性建筑,不能为了外表牺牲功能,大兴机场建设指挥部看中的,是ADPI方案中超多的近机位数和合理的流程。另外,巴黎机场集团还是戴高乐机场的运营管理方,有着机场运营与管理经验的独特优势。

北京建设研究院副总建筑师、大兴国际机场设计负责人王晓群从年开始参与首都机场T3的设计,此后十余年,一直深耕于此。

他告诉记者,投标方案中的各种模式,代表了应对超大客流分合处理的不同思路,而ADPI方案最成功的一点,是较好解决了诸多设施的综合布置问题,刷新了单一航站楼的设计容量。

“北京新机场的定位是一个万旅客吞吐量的枢纽机场,集中式布局更符合规模和定位的需求。”王晓群解释道。

不过,超大型航站楼,往往对旅客不太友好,很多旅客都有过这样的经历,从安检口走到登机口,已经精疲力竭,可是还要再坐摆渡车登机。

更多的停机位与尽可能少的步行距离,一直是机场设计中的一对矛盾。怎样才能鱼与熊掌兼得呢?竞标中,有4个方案同时选择了“放射型指廊”造型,ADPI方案更是以完美的几何形态诠释了“放射型”这一概念。

这个方案,不仅在5条指廊长达4公里的延展面摆下了79个近机位,还有效控制了指廊长度,把旅客安检后的最远步行距离控制在米,步行时间压缩到8分钟。

各家的设计逐轮修改了足有三年,大兴机场建设领导小组最终拍板:以ADPI的方案为基础,吸收各家方案优点,并邀请ADPI与扎哈两家事务所组成新的团队继续进行优化设计。

优化过程中,几乎“全世界能做这个事儿的人都坐在这儿了”,持11个不同国家护照的设计师,用五六种语言,在建设指挥部办公楼里交流、“吵架”。外方白天研讨,夜里还要和总部其他支持团队沟通修改方案;作为中方联络人的杜晓鸣经常要适应几个时区,在深夜、休息日与外方交流技术问题、核对细节,各方都处于“连轴转”的状态。

扎哈的设计最有视觉冲击力,却因施工难度大和超出投资预算,在第一轮中就落选了。再次受邀之后,扎哈团队拿出了自己的“绝活”,航站楼造型中最独特的曲线——C型柱,就是扎哈带来的设计。

从出发大厅仰望C型柱。安旭东摄

想象一下,航站楼是一朵有着6片叶子的花朵,每个指廊都可以看作是一片花瓣,而C型柱就是撑起花瓣的花茎,它们卷曲着,让自然光从C型敞口倾泻而下,形成巨大的光瀑。

上宽下窄的C型柱,连通了高差近50米的屋顶和地面。从下往上看,它们是伸出土壤的花茎,而从上往下看,则像屋顶“延伸”到了地面。

阳光从花朵顶部延伸到各个花瓣,再洒向室内的每一个角落,即使在阴天进入航站楼,也不用开灯。这种明亮、开敞、温暖的感觉,将是人们离开和到达时,对这座机场乃至北京的第一印象。

遗憾的是,正处在事业高峰期的扎哈,年在美国治疗支气管炎时因心脏病发作而去世,年仅65岁,大兴机场因此也被外媒称为扎哈未竟的遗作。

王晓群对这一说法并不认同,在他看来,“新机场既有ADPI的初始概念,也有扎哈的点睛之笔,融入了多家设计单位的想法,最终由北建院和民航院设计联合体整合落地,应该算是个博采众长之作,而非某个设计师或团队的作品。”

“航站楼不求全球最大”

年9月4日,中共中央政治局常委会审议通过大兴机场可研报告。年底,国家发改委正式批复了这一总投资.8亿元的“巨无霸”工程。

根据批复,新机场本期工程建设4条跑道,按年旅客吞吐量万人次的目标设计。说它“巨无霸”,是因为在航站楼和飞行区之外,还包括庞大的空管工程、供油工程和航空公司基地工程。另外,同步建设的还有快轨、高铁、高速公路组成的“五纵两横”综合交通网。

这一切的建设工期,仅为五年。

“我们从年底接手,在年的春节后,进入设计的深化落地阶段。在年8月,技术设计的初步方案完成,10月份通过初步设计评审。”王晓群说得轻描淡写,但外行也能听出来,时间有多紧。

从概念设计到初步设计,再到出施工图,并非易事。这就好比,女娲捏了个泥人,还得给他注入骨与血,给他生命活力。不同于一般民用建筑,航站楼是70万平方米的一间屋,是几万人同时活动的公共空间,因此很难切割成小单元进行设计。

安检后,进入航站楼中央峡谷区。安旭东摄

“上百人的设计队伍集中在一起,同时还雇用了庞大的顾问团队,高峰期有近三百人参与到大兴机场的设计中。”王晓群说,本着“同画一张图”的理念,各路专家在一个平台上密切配合,奋斗了一年。

别看大兴机场开始初步设计时,距离T3落成才不过六七年,但是从设计方法到施工手段,却好像是两个时代的事儿了。

由于采用了BIM技术,过去人们观念中的二维“图纸”,已然成为过去。整个机场,从结构到表皮,再从设计到施工,大量工作是通过三维模型对接的,只在最终需要签字存档时,图纸才“象征性”地出现一下。

深化落地的过程,也是再度优化的过程,建筑的功能布局、造型、结构等方面都做了较大的调整。其中,改动最大的是C型柱。

人们都说“扎哈的设计是结构师的毒酒”,在原方案中,用C型柱撑起大屋顶的想法已经够疯狂了,但中国的设计师却要“难上加难”。

原方案中,6个C型柱的开口都朝向中心,形成合围。改动后,取消了值机大厅的10根立柱,增加两根C型柱代替,并将所有C型柱的方向进行了度旋转。8根C型柱之间距离达到米。

经过这么一转,原来集中在中心区的采光被分散到了外围。通过对光照的锱铢必较,航站楼内60%的区域可以实现自然采光。

采光好了,但会不会太晒?常规的遮阳做法,在设计师眼里都太丑了。于是,他们想到了窗花,并联络制造商把金属网夹在了两片钢化玻璃之间。由BIM技术算出的金属网形态,有点像百叶窗,将60%的直射光线转换成了漫射光线,还由此诞生了一项新专利。

各种高于国家和行业标准的新技术汇到一起,大兴机场航站楼比同等规模的机场航站楼能耗降低20%,相当于种植了万棵树。航站楼还获得了绿色建筑三星级和节能3A双认证,作为我国第一个节能3A级项目,具有重要的标杆意义。

深化设计阶段的另一个显著变化是航站楼瘦身了:指廊长度从米缩减至米,航站楼的设计高度由80米降为50米。瘦身不仅节约了资金,还使航站楼更加紧凑,有利于提高运行效率和采光通风。

在年时,年旅客吞吐量万人次的航站楼算得上是世界上最大的单体航站楼。但在今天,迪拜、伊斯坦布尔,还有新加坡樟宜机场都在设计建造大航站楼,大兴机场从“最大”成了“之一”。对于是不是全球最大,王晓群并不在意。他说,机场不求大,安全、便利、高效是最重要的,而不只是象征意义。

虽说象征意义不是机场设计的主要考量因素,但是作为“新国门”、作为中轴线最南端的地标性建筑,中国元素仍必不可少。

方案设计之初,航站楼屋面的色彩是偏红的。但是这个颜色过于“火热”,设计团队将其逐渐改为“夕阳下的紫禁城琉璃瓦”的颜色,以便与故宫遥相辉映。

另外,机场顶面的网状钢架构曲线明显,暗含祥云的意象;航站楼中心区密集的六边形采光窗,形似中国传统庭院的藻井;航站楼的地面设计了拼花图案,远远望去,有落叶缤纷的意蕴;四层国际出发层,有两座桥,桥身的造型流动飘逸,像舞动的水袖和缎带。

最亮眼的中国风设计,集中在五指廊端头,五个特色庭院,分别为丝园、茶园、瓷园、田园、中国园,不仅呼应丝绸之路的内涵,而且为旅客带来了中国园林式的候机体验。

“最终的设计成果,是在功能、结构、艺术等多方面的平衡。”采访中,王晓群并不想渲染工程的复杂性,对于不断创造建筑奇迹的中国设计师来说,方法总比问题多。

当机场还是一片荒地时,设计团队曾在即将开工的工地合影,每个人脑补着新机场的样子,显得信心满满;然而,当万平方米的航站区综合体竣工时,他们却各自忙着新项目,连合影都顾不上拍一张。

“让不可能变成了可能”

年底,大兴机场尚在建设中,就被英国《卫报》评为“新世界七大奇迹”之首。英国BBC还准备拍一部纪录片,叫作《不可能完成的建筑》。

所谓“不可能”,主要是结构上的挑战。航站楼核心区的屋面投影面积达18万平方米,用钢总重4.2万吨,接近鸟巢,这么重的屋顶中心区主要靠8根C型柱撑着,对其稳定性要求之高,可想而知。

如何用坚硬的钢材编织出优美的“扎哈曲线”?世界级难题交到北京城建集团手中,曾经参与首都机场T2、T3航站楼建设的李建华出任航站楼核心区项目经理。一见面,李建华就说,从技术难度上讲,大兴机场与之前他建设过的航站楼比,简直不可同日而语。

“为了同时适应地震位移和C型柱自身造型的变化,安装时利用C型柱找到自平衡。”李建华说,C型柱与地面采取的不是刚性连接,而是“活的”铰接。

由C型柱等撑起的钢结构屋顶由根杆件和个球节点拼装而成。由于是不规则曲面,最高和最低点起伏高差约30米,所以每个球节点的位置都不一样,每根杆件的大小也不一样。这就要求每个球节点必须按照计算机空间定位,然后再用杆件一个个焊接起来,所有节点位置的偏差不能超过±2毫米。

那么,如何把这一万多个球送到虚空中它该有的位置上呢?李建华说,他们在楼板上拼成小单元,用精密仪器测量精准定位,进行精密吊装验算,然后用计算机液压同步提升到位,精度达到毫米级。

施工人员面临的最大挑战,不是曲面屋顶如何焊,而是焊好后,如何将提升架取掉,也就是卸载问题。“跟原设计模型不一样,那可不行,所以在施工前我们要进行好多工况验算。怎么安装,安装过程中杆件内部变形有多大,都要算清楚,该加强的部分要采取加强措施。”李建华说。

最后,安装完成的偏差都在设计和规范允许范围内。经过三位工程院院士和国内顶级钢结构专家的鉴定达到世界领先技术水平,并获得了“中国钢结构杰出大奖”。

航站楼顶部的中央天窗,由多块特种玻璃组成,为了把这多块“拼图”严丝合缝地对接上,施工前技术人员为它们做了“身份证”,每块玻璃外面都有

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