這是設計聯的第2429期分享
相信很多設計師朋友們都已了解，耗資約人民幣85億元打造的高顔值新加坡機場“星耀樟宜”Changi Jewel 2019年4月17日正式向公衆開放投入運營！這個集機場運營設施、室內花園、零售與餐飲、娛樂休閑及酒店于一體的大型公共設施令人流連忘返，新加坡樟宜機場成爲一個很多人都希望“晚點”的機場！
今天設計聯有幸邀請來“星耀樟宜”Changi Jewel 建築總承包建築部技術主管蔡耀忠先生，爲大家揭秘這個瘋狂“凹造型”的建築背後所不爲人知的施工故事。
蔡耀忠先生
1988年畢業于上海同濟大學建築系，主修城市規劃專業，畢業後加入中國船舶總公司第九設計研究院，期間多次贏得招投標和設計競賽獎，並于1992年憑借上海闵行區滄源小區規劃及論文“創造有特色的居住環境”獲上海第一屆青年科技博覽會金獎，也贏得了上海市科技精英的稱號。
蔡耀忠先生1994年移民新加坡，先在新加坡建屋局和巴馬丹拿設計公司繼續從事設計工作，1996年末開始從設計轉向施工，先後就職于多間國際建築承包公司，參與大型工程的施工，包括日本丹下健三事務所設計的“線型公寓”（The Linear）。在技術不斷成熟的情況下，他除了主管技術部門之外，也積極參與施工現場的施工計劃和質量控制，多項工程獲得新加坡建設局頒發的“卓越工程獎”（Construction Excellence Award），相當于中國的建築“魯班獎”。
“星耀樟宜”背後的故事
一個施工技術管理人的感悟
建築是一種態度的體現
設計，不是一個職業，而是一種態度，施工亦然
所有的要素達到和諧均衡。這不只是一個外觀的問題，而是産品和制度的實質，設計要敏銳深入，又要全面綜合，它是一種複雜精細的工作；它是對技術、社會及經濟需求、生物規律以及材料、形狀、色彩、體積和空間心理影響的全面整合——用關系思考。
一個好作品的實現，除了建築師具有超凡的想象力和獨特的設計風格，還涉及到政府主管部門、業主、施工方、監理等各方的精誠合作。
成就“星耀樟宜”的家族譜
“星耀樟宜”Changi Jewel 位于花園城市——新加坡樟宜機場 1 號樓、2 號樓和 3 號樓 之間的大型綜合體，是一個集機場運營設施、室內花園（熱帶雨林，大型瀑布，空中橋梁， 神奇迷宮）、零售與餐飲、娛樂休閑以及酒店爲一體的大型公共設施。該項目占地約 13.4 萬平方米，爲訪客提供一站式的便捷設施，一躍成爲新加坡樟宜機場的地標性建築，乃至全世界旅人的注目和駐足點。
工程由新加坡樟宜機場集團與凱德集團合資約 17 億新元約 85 億人民幣， 耗時接近 5 年，世界著名建築師摩西 • 薩夫迪（Moshe Safdie）領導的薩夫迪建築師事務所（同時也是負責新加坡濱海灣金沙大酒店的設計團隊）、貝諾 （Benoy）及新加坡雅思柏設計事務所（RSP）組成的顧問團所共同設計，以戲劇性的穹形玻璃屋頂和充滿現代感的鋼材外觀設計爲亮點，開放的綠色空間， 世界最大的室內瀑布的設置而聞名，是新加坡第一個把清新綠植和旅遊景點融入周邊設施的一座建築。施工方面由新加坡本地老字號建築公司和合（Woh Hup）和日本大林組新加坡子公司（Obayashi Singapore）合資企業聯合建造。
建築特色亮點
1.“甜甜圈”穹窿玻璃屋頂
看下圖所示，這個圈的中間就是整個星耀樟宜的最大亮點–“森林谷和雨旋渦” 。
2.森林谷
新加坡素有“花園城市”的美譽，這也是“星耀樟宜”設計靈感的泉源，它是新加坡規模最大的室內植物展示地之一。各種植物錯落有致地分布在面積爲 22,000 平米的區域，營造一種自然之美。
森林谷（Forest Valley）是建築中心布置之一，它是一座五層樓高的花園，布滿包括蕨類植物和灌木的各種綠植與樹木。無論是到此轉機的各國遊客還是自然愛好者都將被此場景所吸引，沉浸在如田園詩歌般的森林谷中，享受翠綠的景色、純淨的瀑布，還可以登上森林谷感受其帶來的清涼舒適感。
3.雨旋渦
這座讓人驚歎的 40 米高的雨漩渦（Rain Vortex）是目前世界上最高的室內瀑布。雨漩渦在建築中的核心地段，壯觀的水流景象吸引來往遊客的目光。瀑布和仙氣（幹冰）輪流出來，讓整個森林谷煙霧缭繞，真的有置身大自然的感覺。隨著夜幕降臨，瀑布還將上演特殊光效的魅力聲光秀，而在頂端之處將會呈現出天篷走道（Canopy Park）的一片仙境。在這裏，遊客可以享受到缤紛的花園、獨特小徑和戶外用餐的體驗。
4.水幕牆
當旋渦瀑布流下來時在 B1 和 B2 形成玻璃水幕
除了建築外觀景物的亮點，作爲一個專業技術人員，在這裏蔡耀忠先生著重介紹一下這個工程在施工過程中一些不爲人知的操作以及背後的故事。
施工技術先進點
1.建築信息模型（BIM） 貫穿整個設計施工過程
由于這個工程造型奇特，功能複雜，建築、結構以及機電方面的技術協調變得格外棘手。常規的二維(CAD)的圖紙協調無法准確地反應相互之間的關系。 而建築信息模型（BIM）就具備這一強大功能，它不僅能生成三維建築模型，而且能模擬真實施工先後順序進行模擬施工，幫助有效快速地發現各個工種之間的沖突。
因此，作爲總承包，我們充分利用這個強大的軟件優勢，不斷進行施工程序模擬，從中預測施工過程中可能出現的問題，並作出修改調整，以確保最終交付現場施工的圖紙完善和協調，最大限度地避免因爲考慮不周而引起的返工和錯誤。這不僅大大提高施工效率，也有利于成本的控制。 從設計到施工，每個部門、每個環節都用 BIM 來控制。功夫不負有心人，真正的成品建築與建築師的設計圖紙和模型基本上達到一致。
2. 二維碼掃描追蹤系統使得訂貨，生産和安裝的精准成爲可能
這個超級“甜甜圈”——透明穹形玻璃屋頂，是由 9000 多片玻 璃、近 18000 個鋼梁、6000 多個鑄鋼節點構成的。由于它獨特的造型，每一片玻璃、鋼梁和鋼節點都是量身定制，有特定的尺寸，因此訂制安裝過程中均黏貼二維碼（QR code）。二維碼儲存了應有的全套技術數據，包括材料性能、尺寸、安裝位置等等，通過掃描，現場安裝人員能正確地定位每個構件；管理人員能通過電腦網絡獲悉材料的生産和安裝的狀態。 除此以外，大型機電設備同樣采用二維碼系統加以控制，確保生産和安裝的及時性和准確性。 二維碼掃描追蹤系統也爲今後維護提供了詳細而准確的資料。
3. 垂直綠化的施工
該項目的室內綠化是設計亮點之一。各種植物錯落有致地分布在面積爲 22,000 平米的區域，中央的“森林谷”（Forest Valley）由衆多曲線花槽錯落有致，層層疊起組成，高度達五層樓。現場施工難度大，很難保證施工的精准性。 爲了解決這個問題，施工方采用了工廠預制，現場裝配的方案。如同搭積木，高強度、高性能的預制混凝土花槽在預制場生産，連同花槽外貼面石材一並完成，現場整體定位安裝。這樣不僅大大減輕了建築的負荷，也縮短了施工周期，施工質量和精准度得以大大提高。
4. 瀑布水資源的來源和重複利用
新加坡是個缺水的國家，唯一的天然水資源只有雨水。 “星耀樟宜”中心位置的氣派“雨漩渦”設計充分考慮了雨水的利用。雨天收集雨水，作爲瀑布的供水，多余的雨水自動落到位于地下三層樓的蓄水箱，以供晴天瀑布的水循環資源。這不僅減少了運行成本，同時減輕了雨季雨水排放的壓力，既環保又經濟，一舉多得。
施工建設難度
1.“星耀樟宜”位于樟宜機場中心, 三個航站樓之間，建造過程不能幹擾機場正常運營。
盡管工程位于 1 號、2 號和 3 號航站樓之間，但在過去的四年裏，工程團隊一直在整個機場運營的中間發揮著神奇的作用。這對團隊來說是一個重大的壯舉，它在不影響機場運營、影響進出機場的交通流量的情況下，順利准時地完成整個工程的施工。
2.擁有五層地下室——該地區最深的挖掘，自上而下的施工方法 。
“星耀樟宜”是一座 10 層高的建築，地上 5 層，地下 5 層。由于該項目在整個樟宜機場擁有最深的地下室，項目團隊必須進行多項研究, 包括岩土，以評估土壤狀況和對周圍建築物的影響。 通常情況下，地下室是由自下而上建造的，但考慮到周邊建築群的結構穩定性，包括機場的重中之重的空中交通管制塔，常規方法有很大風險。因此，施工采取了逆向的自上而下的方法，挖掘和土建工程層層向下移動，同時對所有相鄰結構進行 24 小時監測，以確保在整個開挖過程中周邊建築群的安全。
3.“星耀樟宜”是圍繞著現有的輕軌軌道建造的
行駛在 2 號和 3 號航站樓之間的輕軌乘客可以近距離欣賞壯觀的雨渦旋特寫鏡頭。
“星耀樟宜”的一個主要特征是“雨漩渦”, 這是世界上最高的室內瀑布，綿延 7 層。最初的意圖是在建築正中心建造“雨漩渦”。然而，由于工程是圍繞現有的輕軌軌道建造的，連接 2 號和 3 號航站樓的軌道部分現在正好穿過中間。爲了繞著輕軌的固定結構工作，團隊不得不建造 “雨漩渦” 略顯偏離中心，同時保持與輕軌的安全距離。調整後的雨漩渦除非有人具有鳥瞰的洞察力，否則這幾乎是不可能注意到的。
4.巨大的穹形玻璃屋頂看起來不受重力的影響
“星耀樟宜”的“樹冠公園”和“森林谷”充滿了郁郁蔥蔥的綠地, 並與一系列娛樂消遣設施融爲一體，如遊戲景點、花園 、步行道和餐飲場所。爲了讓遊客在沒有視覺阻礙的情況下充分享受這些獨特的設施，碩大的空間必須沒有柱子。但考慮到這一點—“星耀樟宜“的屋頂重達 3500 噸，相當于 6架 A380 飛機，橫跨 200 米長、150 米寬的區域。
要使這種尺寸的屋頂無柱，屋頂需要一個支撐系統。 爲此，團隊設計了一個支撐系統，由一個環形梁和 14 根樹狀柱圍繞屋頂邊緣，每根柱子的高度一直延伸到 12 米。 這個支撐著周圍整個網狀結構的屋頂，這個超大懸臂屋頂現在實際上是懸在距離地面 37 米的空中。
5. 必須圍繞重要的機場運營服務建造地下車輛通道
道路工程和車輛通道是施工中最具挑戰性的階段之一。在修建通往“星耀樟宜”的道路時，必須進行大量的道路工程及改道。這包括通往新綜合體地下室的坡道。對後者來說， 很大一部分工作是在地下完成的。然而，有大量的重要服務管線貫穿這些坡道的位置， 這些支持著樟宜機場的日常運作，包括水管、電信線路和連接航站樓與控制塔的關鍵管線。如果這些管線受任何影響都將不利于整個機場的運營。 因此， 項目團隊在這些地點工作時必須非常謹慎，利用 BIM 作了許多不同的嘗試，分析不同方案的利弊，如時間、成本、機場服務受影響程度等等，因此這些坡道的建設成了整個開發項目中最具挑戰性的任務之一。
6.防火設計
爲了確保這麽大型公共交通樞紐兼購物娛樂消遣設施的安全，同時不讓美好景觀受影響，我們在防火設計上也作了大量研究，采用了先進的垂直加水平的卷簾系統，保證了機場最大限度的寬敞視覺效果，也滿足了新加坡的防火規範及防恐防爆的功能，“星耀樟宜“連接一號航空樓處最長的水平卷簾長達 94 米。
7.建築日後維護設計
除了以上施工建設難點，作爲設計兼施工的總承包商，必須周密策劃考慮建成後的建築清理和維護，確保無論室內室外每個死角都能用不同的手段進行清潔、維修或替換構件。
Facade Access
幕牆外立面的維護
因此設計和施工團隊利用最新電腦軟件作各種模擬，例如維修車輛運行軌迹，不同機械設備最大觸及範圍及所能到達區域，某些無法觸及部位如何采用蜘蛛人加懸索繩系統來填補那些死角。
Facade Access
幕牆內立面的維護
Facade and Planters Dead Corner Access
幕牆和花池死角的維護
一個好的建築作品的成功，不能只顧眼前的利益，必須對今後的持久性、耐用性作周密的策劃，使這一建築保持經久不衰。
心得體會
作爲一個建築師出身，轉行做總承包建築技術主管（Principal Architectural Coordinator），我所考慮的問題更多的是如何能夠讓設計圖紙更好地轉化爲現實建築，方方面面的要求達到和諧均衡，它是對設計美觀、技術運用、施工可行性、造價預算、實施進度、工種協調、社會協調等等的全面整合——用關系思考。
這一複雜的綜合工程牽涉到衆多國際專業設計公司， 如建築設計概念公司，園林設計公司，水景設計公司，幕牆設計公司，室內設計公司等等。另外，機場的特殊設計要求以及不能中斷的機場服務，同時必須及時確保總包和各個分包的施工圖紙精准地交付施工現場，大量的建築材料有序地運到現場，而且大部分材料都來自世界不同的國家，有些材料預訂時間需要長達兩年以上，所以必須一次成型，避免翻工修改的機會。
我白天大部分時間都在機場的工程部跟各個設計公司開會協調施工過程中碰到的事先無法預知的問題，如地下不明管線，圖紙和現場不符，還有在圖紙上可行但實際操作無法進行等施工難題。晚上還得返回辦公室准備將白天討論的結果做成 PPT 呈現，然後提交各部門最後審批。機場項目不同于其他項目，除了必須得到所以政府部門的批准外，還必須達到機場特殊的要求，審批過程格外嚴格。
作爲建築總承包的建築部技術主管，我還必須對施工圖的制作根據施工總的進度表進行統籌計劃，也負責建築材料的審批和訂購，確保圖紙和材料能配合施工的進度。同時我還親自審核自己所管轄的區域的施工圖，必要時必須帶領工程師或畫圖員到現場實際測量，以保證圖紙的准確性。例如，我們在這個項目的前期階段，我們用 BIM 的 Revit 軟件幫助我們做建築，結構和機電及水幾個工種的原設計沖撞探測（clash detection），總共發現了十幾萬個沖撞點，然後經過長達四個多月的不斷修改，優化，終于將沖撞點縮小到了幾千個。然後在出施工圖的過程中逐步調整，最終將所有沖撞點全部解決。這是一個非常艱巨而艱難的過程，需要各方的積極配合。對于材料的選用、審核，也同樣如此。所以，設計和施工過程環環相扣，都考驗一個團隊的合作和勇于探索的精神，也反映出每個人的態度。
“星耀樟宜”是我的孩子，它的孕育讓我更加明了一種態度，這樣的態度存在于這個堅強團隊裏每一個成員身上，從總設計師到底下每一個工人，人人是一顆星星，聚集在一起，鑄就了今天世界爲之震驚的“星耀樟宜”！
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