新機場中央峽谷（效果圖）。圖/受訪者提供
一座面向未來的機場如何誕生
以北京市中心的天安門為起點，沿中軸線延長線向南46公裡處的北京新機場，每天都在生長，每個月都呈現出不同的樣子。一年之後，2019年10月，這座在陽光下閃耀著金色光澤的超大型機場，將如同鳳凰展翅，以靈動的姿態，吸引全球的目光。
新機場地處的是一個特殊的地理坐標——北京中軸線的最南端。中軸線的象征意義，給新機場的設計方案增添很多挑戰，這裡必須連接傳統，在精神氣質和文化內涵上，與天安門、鐘鼓樓、鳥巢遙相呼應。這裡更要面向未來，新機場距離雄安新區55公裡，將直接服務於雄安與世界的連接，這必將是一座面向未來的機場。
預計到2040年，新機場每年吞吐量將超過1億人次，他們在此相聚或離別，踏上傢的歸途，或者飛往生活的下一站。
最遠登機口步行隻需8分鐘
北京新機場的規劃，從上世紀90年代就開始醞釀，可以說是世紀工程。
選址工作始於1993年，當時北京市初步規劃瞭張傢灣和龐各莊兩個中型機場場址。2002年，首都機場開始擴建，民航總局牽頭組織瞭一次選址調研，選出瞭四個備選場址，其中廊坊市西偏北的舊州為首選場址。2004年，北京市規劃委對《北京市總體規劃》進行修編，對新機場的選址又進行瞭新一輪深化調研，同樣選出瞭四個備選場址，其中推薦的是北京大興南各莊和河北固安西小屯兩個場址，在城市規劃修編中作為預留。
歷經十餘年之後，到瞭2006年，新一輪選址工作正式啟動，一共比較瞭北京、天津、河北境內的十多個場址，直到2009年，最終確定瞭北京大興南各莊作為首選場址，理由是：離主客源地較近，空域環境和外部配套條件較好，區位上能便捷連接京津冀，更適合建設大型機場。
選址塵埃落定之後，新機場各項規劃工作開始緊鑼密鼓推進，航站樓方案競標是其中的重中之重。
新機場航站樓的設計方案征集，從2010年就開始啟動。北京新機場建設指揮部總工程師郭雁池告訴《中國新聞周刊》，新機場在方案招標前，確定瞭一個規劃的主導原則：集中的飛行區，南北盡端式航站區佈局，南北旅客容量約為3：7，北航站區集中的航站樓主樓+衛星廳的規劃分期建設，分別對應4500萬人次及7200萬人次的年旅客量。
方案競標從2011年正式啟動，幾傢入圍最終競標的設計單位在全球都非常知名。法國巴黎機場集團建築設計公司（ADPI）在全球機場設計領域實力雄厚、大名鼎鼎，留下瞭很多經典作品，包括阿聯酋迪拜機場、法國巴黎戴高樂機場、上海浦東機場等。英國福斯特建築事務所是北京首都機場T3航站樓的設計者。北京建築設計研究院曾參與瞭多項國內地標性建築設計，包括2008年奧運會國傢體育館、首都機場T3航站樓等。民航設計總院則承擔瞭國內70％以上機場的規劃與設計。而紮哈建築事務所以已故的紮哈·哈迪德女士命名，其獨特的"紮哈曲線"在全球都享有極高辨識度。
"紮哈·哈迪德建築事務所最初想找我們一起聯合做設計，但我們希望自己做原創，所以婉拒瞭合作。"北京院第四分院院長馬瀧告訴《中國新聞周刊》。
民航院和北京院最終選擇瞭強強聯合，組成瞭中方最強設計聯合體。
"當時概念設計方案的排名情況是，ADPI第一，國內聯合體第二，福斯特第三，紮哈第四。"馬瀧回憶。?
ADPI最終勝出，中標瞭北京新機場航站樓設計方案。
中標的方案構型簡潔：隻有一個航站樓，以單點為中心，延伸出五條指廊，整個航站樓呈輻射狀構型。同時，在開闊的樓前區域增加瞭一條陸側指廊，形成六條指廊的均衡佈局，每兩條指廊之間的夾角，都是60度。
馬瀧發現，有趣的是六條指廊正好對著三條軸線，分別指向北京、雄安、天津，"這個概念在方案初期是沒有的，也是一個美妙的巧合。"
簡單方案的背後，卻蘊含著深意。機場航站樓方案，往往是功能性和藝術性、現實需求和遠景目標等多重因素綜合考量後平衡的結果。在多位設計參與者看來，ADPI方案被選中的最重要原因，還是因為強調功能性第一。
馬瀧的同事、北京建築設計研究院設計師王曉群，從十幾年前就開始做機場設計，現在也依然是北京新機場的設計負責人。王曉群從2004年開始進入到機場設計領域，參與的第一個項目就是首都機場T3航站樓，此後十餘年，一直深耕於此，做過的機場項目越來越多。
"對於大型集中式航站樓來說，既要有足夠的外邊輪廓長度來接駁大量飛機和車輛，又要控制樓內的旅客步行距離，兩者形成瞭構型設計的一對主要矛盾，因此放射型或類放射型就成為瞭這類航站樓構型的一個重要選擇。"王曉群在近期發表的一篇文章中，闡述瞭航站樓構型方案背後的考量因素。
比如，首都機場T3航站樓，設計容量為每年4300萬人次。由於周邊條件限制，T3兩側跑道的間距僅有1525米，是滿足兩側飛機獨立起降條件的最小間距。這塊狹長的用地，將T3航站樓壓縮為縱向的一條，中間的兩組聯絡滑行道又將航站樓切分為三段，國內在南側近端（T3C），國際在北側遠端（T3E），地下的旅客捷運、高速行李和各類服務通道將三座航站樓串聯起來。
而對於北京新機場，單點放射構型有效控制瞭航站樓的指廊長度，樓內的分區運行模式又進一步縮短瞭旅客步行距離，安檢後旅客最遠步行距離約為600米，正常步行時間為8分鐘，既避免建設內部捷運系統，又實現瞭旅客出行高效便捷。
在王曉群看來，這個方案被選中，最根本的原因是方案中的放射狀，"放射狀是一個很基本的形態。機場規模增大後，停機位增多，又要控制旅客的步行距離，放射狀可以解決這個問題。"
王曉群告訴《中國新聞周刊》，關於航站樓究竟是分散式更好，還是集中式更好，業界歷來都有爭論。
比如，英國福斯特公司最初的競標方案，就是分4個單元運行，每個單元內旅客步行的路程更短，但不同單元之間的中轉會變得更麻煩。王曉群說，作為一個樞紐機場，中轉是非常重要的功能，如果中轉連接距離遠，機場的樞紐運行效率會下降，"但旅客的步行距離隻是一個衡量維度，而很難說是決定因素。"
中外之間的國情不同，也會對航站樓的規劃有影響。王曉群介紹，國外機場建設以航空公司為建設主體，往往一個航空公司隻建一個樓，建築過程是逐漸加量，很少一次成型。而國內機場客流量增長很快，對未來容量的預期很大，傾向於選擇更完整的集中式方案。
集中佈局也有上限，不能無限大，否則會帶來新的問題，比如，交通壓力，當外部交通全都集中在一個航站樓區，是否可承受，是必須考慮的問題。還有整個系統的復雜程度，如果系統過於龐大，復雜性會大幅增加，這既給機場建設帶來麻煩，也不利於日後的運營。
除瞭旅客的視角，還有飛機和飛行員的視角，飛機的停靠、進出是否方便，都涉及機場的運行效率，都是航站樓構型要考慮的因素。
在馬瀧看來，目前的首都機場T3停機夾角是120度，飛機進出非常寬裕。而北京新機場，六條指廊之間的夾角均分為60度，是銳角，理論上說，肯定不如飛機直線排開更方便停靠和出發。但因為新機場建築尺度足夠大，所以絕對空間依然很大，能夠形成開放性的大區域，也能夠方便飛機的進出和停靠。
"我們在對原方案瘦身後，航站樓最終的絕對尺度依然很大。主樓的寬度是350米，停機港灣圓弧大而寬，便於飛機進出。"王曉群解釋，這種設計下，整個新機場航站樓可以停79架多為大機型的飛機，三條指廊都是雙側停機，隻有兩條是單側停機，還有很多組合機位，停機效率總體不錯。
"對於北京新機場這種規模，這個設計是聰明的。"但對於一些中小規模的機場，由於建築尺度可能不夠，馬瀧並不推薦采用這種方案。
"每個指廊之間的角度都是60度，這是一個很完整的形態，包括前面還有綜合服務樓，一半是酒店一半是辦公，給航站樓提供一些近距離服務。"王曉群說，總體而言，主樓更集中，旅客步行距離更短，建築形態更完整，是新機場航站樓的最大特點。
"北京新機場規劃設計首先遵從的是目標導向和問題導向，也就是以機場功能定位及容量需求為目標。"郭雁池總結，最終形成的設計成果，是各種問題、矛盾平衡的結果。
建設中的北京新機場航站樓內景。攝影/本刊記者 董潔旭
陽光峽谷的誕生
從方案中標，到開工建設，新機場方案還有很長的路要走。
在ADPI的方案中標後，紮哈建築事務所也受新機場建設指揮部的邀請，加入進來，進行聯合設計。
"這是一個令人振奮的工程。" 紮哈事務所北京辦公室總監大橋諭向《中國新聞周刊》回憶，ADPI和紮哈事務所開始攜手，對中標方案進行瞭優化，前後經歷瞭6個月打磨，然後再提交給中方設計團隊，由北京建築設計研究院和中國民航機場建設集團接手。
如果說ADPI將自己對機場功能深邃的理解賦予瞭北京新機場，那麼紮哈事務所則讓新機場展現瞭更多的建築之美。
在紮哈團隊的設計中，采光和商業區是兩大亮點，其標志性的"紮哈曲線"也有瞭更浪漫的表達。
"想象一下，縈繞陽光的山頂，隨季節更迭而變換顏色的花朵，這些美妙的自然景象若能融入建築設計中，那將是令人陶醉的作品。"大橋諭說，新機場的造型像一束花朵，每個指廊都可以看作是一片花瓣，"陽光從花朵頂部延伸到各個花瓣，灑在室內的每一個角落，可以塑造出明亮的室內印象。"
而實現這一浪漫意向的，是新機場航站樓造型上最獨特的部分，C型柱設計。整個航站樓內部，矗立著8個巨大的C型柱。所謂C型，是指柱子並不封口，在每一個橫截面上，都呈C型。
這是一個極為大膽的設計。想象一下，航站樓核心區屋頂屋蓋鋼結構投影面積達18萬平方米，主要以8根C型柱及12根塔柱就把中心區的屋頂給支撐起來，C型柱間距長達200米，中間的空間可以完整裝下整個"水立方"。這麼做的好處是，能把更多空間讓位於服務旅客，而不是讓很多結構占據空間，導致旅客不便，所以支撐結構已經少到瞭極限。
這同樣是一個極具藝術性的設想。C型柱上寬下窄，底部最窄處隻有3米，頂端最大跨度達到瞭23米，造型非常靈動。從下往上看，像一枝伸出土壤的花朵，而從上往下看，則像屋頂"延伸"到瞭地面。
在馬瀧看來，這樣的設計，已經不再是傳統的"柱"的概念，而是從屋頂自然延伸下來，屋頂和柱子已經融為一體。
"延伸"到地面的C型柱，是功能和形式的完美結合，既是支撐的構件，又是室內采光的窗口，自然光從C型的敞口中，傾瀉而下，形成瞭巨大的光瀑。同時，在航站樓的中心頂部有一個巨大的六邊形核心天窗，在每條指廊的頂面鋪設一條帶狀天窗，貫穿整個600米的指廊，既能夠為室內引入充足的日照光線，也便於旅客順著光線前行，成為方向的指引。
紮哈團隊的設計一向看重自然光線的運用，因為這既能節約光照能源，也能夠提供舒適的感官體驗。大橋諭告訴《中國新聞周刊》，紮哈女士本人對北京新機場的期待很高，深度參與瞭北京新機場的設計工作，提供瞭很多富有激情和想象力的設想。
"C型柱本身是各個功能空間的重要節點，采光也圍繞C型柱來佈置，是顯著的空間標志，讓室內明亮。"王曉群說，設計團隊做瞭全天不同光線情況下，光照的模擬，"天氣好的時候，白天在航站樓內的開敞區域，可以做到不需要室內開燈。"
新機場商業區的設計則更具自然的靈動魅力。整個商業區所在的"中央大堂"，是航站樓的核心區。
在這個13000平方米的商業區域內，從高處看去，就像一個"峽谷"，屋面最高49米，隨內部空間需求動感起伏。"峽谷"裡共分五層，一二層是到達層，三四層是出發層，而五層是商業區，也是"親友話別層"，站在這一層，可以一直目送親友遠去。
"峽谷"的底部，分佈著眾多獨立的商業島，大橋諭將這些商業島稱為shopping pod（豆子）。"shopping pod就像峽谷中的卵石，可像分散水流一樣自然地分散人流，同時使室內空間更加靈動。"
大橋諭給《中國新聞周刊》展示瞭兩張圖，來說明整個"中央峽谷"的設計靈感。一張是美國的羚羊峽谷，另一張圖是森林溪水。在他的講解下，整個新機場"中央峽谷"的景象開始立體起來：自然彎曲的峽谷邊緣，層層疊底，陽光從頂部穿透峽谷，一條溪水穿行其中，溪水中點綴著很多石頭，水流繞過石頭緩緩而行。
"建築物絕非一個容器，我們希望將大自然的造物理念融入建築設計中，兼具多個人性化功能，這樣的作品可能會成為獨具風格的有機建築物。設計工作不僅在於設計建築物本身，也是設計城市，設計人類生活的工作，我們非常享受這一過程。"大橋諭笑言。
在新機場之前，紮哈事務所已在中國完成多個作品，比如北京的銀河SOHO、望京SOHO、廣州大劇院等，逐漸積累起在中國的建築設計經驗，建築技術的飛速發展也為其獨樹一幟的自然化設計理念提供瞭更大的發揮空間。
"紮哈的設計富有想象力，有天馬行空的大膽和自然的美感。"馬瀧如是評價。
馬瀧所在的北京建築設計研究院曾作為中方團隊，參與瞭北京T3航站樓設計，與英國福斯特事務所合作。"福斯特是建築圈內公認的最好的事務所，技術、藝術、控制能力都非常出色。"馬瀧回憶，T3航站樓設計做得非常過癮，從福斯特事務所引進瞭很多理念，尤其是模數化的設計理念，"模數化建築像一個精密機器，具有理性化的美感，這些理念的引進就像給中國設計師開瞭一扇窗戶。"
在馬瀧看來，在北京新機場方案上，ADPI的功能性方案和紮哈充滿想象力的造型點睛，是建築理性和建築之美充分融合的一個成熟作品。
北京新機場（效果圖）。圖/受訪者提供
中軸線上的機場
ADPI與紮哈團隊的合作方案成型後，北京建築設計研究院和中國民航機場建設集團開始接手方案。
"我們從2014年底接手，在2015年的3月，優化方案基本定型，此後進入技術設計階段。在2015年8月，技術設計的初步方案完成，確定瞭多項技術指標，比如建築規模、停機位、流程組織等，在10月份通過初步設計評審。"王曉群告訴《中國新聞周刊》，整個設計周期比較緊張，因為從2015年10月開始，新機場航站樓工程就要正式開工。
"這兩傢設計聯合體，依據國內規范進行瞭方案優化並完成瞭後續的設計工作，目前實施的設計與原概念設計從建築功能佈局、建築造型、結構方案都有較大的調整。"郭雁池告訴《中國新聞周刊》，在後續優化的過程中，改動最大的部分是C型柱。
在原概念方案中，6個C型柱的開口都朝向中心，形成合圍。但中方設計團隊，扭轉瞭C型柱的開口方向，不再朝裡，而是全部朝外，並且根據結構需要增加瞭兩個C型柱。王曉群告訴《中國新聞周刊》，調整帶來的最大好處，就是增加瞭樓內采光的均勻度，而原方案中，采光都集中在中心區域，"核心的采光已經很好，就不再需要，反而是外圍區域更需要光線。"而C型柱支撐方向調整後，對整個建築帶來很大改變，除結構受力體系改變外，還對室內空間也帶來較大改變。
另一個顯著變化是建築尺度。與方案相比，航站樓的實際尺寸有明顯瘦身。郭雁池介紹，出於建設資金考慮，為瞭控制建築規模，航站樓實際面積有一些改動，整體航站樓半徑縮小瞭30米。其中，指廊遠端的寬度從46米縮減至42米，長度從630米縮減至600米。由此，近機位也由最初設計的84個削減為79個。
航站樓的設計高度也由80米降為50米，保證功能分區更加合理，有利於提高運行效率，也有利於采取屋頂自然采光和自然通風設計。
機場究竟應該建得更大一些，還是更符合當前需求？目前的首都機場三個航站樓，幾乎總是不夠用，總是提前迎來飽和狀態，"機場建成之日就是擴建之時"。
為瞭解決機場總是不夠用的問題，郭雁池說，新機場秉承的是"一次規劃設計，分階段建設實施"的原則。依據新機場終端年旅客吞吐量一億人次以上的目標需求，新機場規劃中包括瞭6條跑道，南北各有一個航站區。"這個藍圖最少通過三個階段的建設來實施，前兩個階段對應的年旅客吞吐量分別是4500萬和7200萬人次。"郭雁池說，這種方式既滿足瞭機場的功能需求，又可以合理控制各階段投入資金量，確保機場可持續的發展。
中方設計團隊，還將很多中國元素融入其中。郭雁池介紹，機場整體頂面的網狀鋼架構曲線明顯，疏密有致，暗含祥雲的意向。航站樓中心區密集的六邊形采光窗，形似中國傳統庭院的藻井。航站樓的整體地面精心設計瞭拼花圖案，遠遠望去，有落葉繽紛的意蘊。四層國際出發層，有兩座橋，橋身的造型流動飄逸，像舞動的水袖和緞帶。
最亮眼的中國風設計，集中在五指廊端頭，設置瞭五個特色庭院。郭雁池告訴《中國新聞周刊》，五庭院主題分別為絲園、茶園、瓷園、田園、中國園，不僅呼應絲綢之路的內涵，而且為旅客帶來瞭中國園林式的候機體驗，"庭院裝修會圍繞主題展開，可能會在觀賞性及知識普及的基礎上適當添加特色購物點，並設置瞭吸煙區。"
作為首都的新機場，還有一重特殊身份，是新國門，是國傢形象的展示窗口和北京的城市入口，承擔著特殊的政治和文化含義的表達。
新機場地處北京中軸線的最南端。郭雁池坦言，當初並非因為這裡是中軸線才選址於此，而是多種因素綜合取舍後決定選址在這裡，"而這裡恰好是中軸線。"
地處中軸線，對新機場方案，提出瞭更多挑戰，需要考慮功能性之外的更多因素。比如，要保持軸線的完整性，新機場在整個軸線上沒有任何實體的遮擋，保持軸線的貫通。還有，中軸線建築一般都呈對稱佈局，新機場也完美體現瞭這一特定，沿著南北指廊將新機場分成完全對稱的東西兩部分，主要分屬於東航和南航兩大主基地航空公司使用，在功能上也具有明確的區分作用。
"北京新機場作為國傢門戶，整體外部造型要體現國傢形象，近距離觀感也需要精心設計營造，包括內部空間的光照、環境的舒適性等。"王曉群表示，作為首都的門戶機場，在建築上有很高要求，需要打造民航的行業標桿。
北京新機場工地。圖/受訪者提供
快流程與多功能的融合
機場是功能性很強的建築，安全高效是機場設計的核心訴求。
在郭雁池看來，北京新機場的運行效率是"系統工程"綜合作用的結果，包括高效的空管運行效率、高效的跑道構型、高效的航站樓佈局、一流的綜合交通，每個環節都缺一不可。
空管系統是保障民航飛行安全的重要支柱，也是民航運行的關鍵中樞。在機場飛行區、航站樓之外，還有一個重要工程——新機場空管工程。
中國民航局空管局副總工程師陳松林告訴《中國新聞周刊》，北京新機場空管工程地跨北京、河北兩界，包括北京終端管制中心工程、北京新機場本場工程兩大部分。北京新機場終端管制中心工程建成後，將成為整個京津冀中低空管制中樞。
除瞭空管硬件的提升，伴隨新機場而來的，還有空管模式的改革與創新。郭雁池告訴《中國新聞周刊》，北京新機場在規劃之初，就充分考慮瞭"空地一體""軍民一體"的需求，借鑒國際通行的空域管理辦法，引入瞭終端區設計理念，在機場繁忙地區設置終端管制區，實行軍民聯合管制指揮、統一運行標準，統一空域協調和飛行程序設計。
航站樓內的高效更是全面考驗設計能力的環節。新機場這麼大，旅客進入之後，應該何去何從？如何辦票值機？如何托運行李？安檢會排長隊嗎？中轉會不會很麻煩？航站樓內的旅客組織，成瞭整個流程設計的難點。
郭雁池介紹，在功能設計方面，航站樓創新地采用瞭功能區垂直分佈、候機區可切換的樓層設計，既保障瞭功能區內運行資源充足的發展空間，又使國際和國內候機區能夠靈活調整。
新機場航站樓地上有四層，主要為旅客進出港、候機和中轉使用。地下有兩層，分別是各類軌道交通車站的站臺層和站廳層。
王曉群告訴《中國新聞周刊》，新機場設置瞭多種辦票和行李托運的形式。
出港值機設施分佈在三個樓層：四層是傳統值機，主要服務於有行李托運需求的旅客，中央的國際值機區共可提供180個櫃臺，兩側的國內值機區共可提供120個櫃臺。
三層值機主要服務於無托運行李並采用電子值機的商務客、頭等艙、商務艙和航空公司常旅客等，兩端的高端旅客區各提供12個人工值機櫃臺。
地下一層換乘大廳佈置的值機功能主要服務於來自於各條軌道交通和停車樓的國內出港旅客，共可提供44個人工櫃臺和充足的自助值機設備。軌道旅客從站臺上達換乘大廳後，馬上就可以完成行李托運，還可利用本層提供的24條通道完成安檢程序，乘扶梯直達二層的國內出發區。
辦票之後，旅客將被分流到不同的安檢區。國內出港的安檢分為兩區，佈置在三層，共可提供44條安檢通道，三層值機與安檢同層設置，符合本層作為快捷出港的功能定位。
安檢區通常是旅客聚集程度較高的區域。王曉群介紹，為滿足7200萬年客流量的需求，航站樓提供瞭88條普通旅客安檢通道，以減少高峰時段的旅客排隊等候時間。安檢前的排隊區進深均在20米以上，並采用冷輻射吊頂以提升人員密集區的環境舒適度。在安檢通道中，研究應用自動回筐系統和智能探測設備，以提高檢查效率。
作為大型樞紐機場，中轉功能也是重中之重。為提高中轉效率，新機場在三層設有統一的中轉中心，"中轉點在核心位置，負責國內國際的互轉和國際間互轉。"王曉群介紹，國內國際互轉時間是中轉機場一個非常重要的指標，"我們規劃的中轉時間約60分鐘。因為國內國際互轉的程序最復雜，在這個位置設置中轉中心可以集中檢查設施，便於分流。"
中轉中心有單獨的邊防、安檢，必要的檢查設施都集中在一個地方。這樣的設計既克服瞭傳統機場需樓間中轉的麻煩，也縮短瞭傳統單體航站樓的較長中轉時間。"
到2025年，新機場預計將運送7200萬人次，到2040年將多達一億人次。為瞭應對如此大的旅客壓力，新機場在全球首次采用雙層出發設計。
"大人流量是設計中最大的挑戰，是要在規模大的同時保證高效率和高服務水平。" 王曉群坦言，雙層出發設計，主要是解決大量車輛停靠需求的壓力，如果隻有一個樓層接軌，道邊大概是400多米，停車道長度顯然不夠，而雙層出發，提供瞭兩層車道邊，能更好地緩解壓力。
人流量壓力的另一個重點區域，是進出港的混流區。北京新機場在出發和到達兩個區域之間不設置任何物理隔斷，有利於實現服務設施資源共享，出發和到達旅客都可以共享航站樓內的所有商業服務設施，避免瞭服務設施的重復設置，實現瞭資源的最大化利用，同時也增加瞭航站樓的商業收益。
"混流的優勢是中轉方便、可以共享公共設施等，但挑戰在於，如何應對大客流量壓力。"王曉群說，混流的關鍵在於做好進出雙向的客流組織，"在設計中要充分考慮雙向客流，客流要經過測算，設計相應的通道寬度、雙向步道等。"
郭雁池告訴《中國新聞周刊》，新機場對於全部運行流程都做瞭反復研究和推敲，對包括國內進出港流程、國際進出港流程、中轉流程、員工流程、貨物運送流程、垃圾處理流程等均進行瞭計算機仿真模擬。
整個流程優化，需要兼顧流程效率和人性化服務兩個層面。現在的流程上有很多亮點，比如：各類旅客流程的樓層轉換次數最多不超過兩次，且全部向下層樓層轉換，更為高效便捷。旅客在航站樓內，很容易找到方向感，安檢後的旅客最多判斷兩次方向就可以到達登機口。從車道邊到登機口的全部流程，全方位進行瞭無障礙化設計，為殘障旅客提供便利。
建設中的北京新機場。圖/受訪者提供
更人性化、智能化的綠色機場
建設於21世紀的北京新機場，和修建於上個世紀的機場，會有什麼不同？
從上世紀80年代的首都機場T1到2008年的T3航站樓，再到今天的新機場，跨越瞭半個世紀。"與機場規劃設計緊密相關的科技發生瞭很大變化，必然會帶來規劃設計和關註重心的調整。"郭雁池解釋，首先，最外在的是，飛機尺寸和性能大大進化，直接導致瞭機場跑道間距及長度的變化。
而作為一個重要的公共空間，人性化設計理念也被放大到越來越多層面和細節，幾乎無處不在。
"新機場的設計非常強調人性化，這從民航管理層就有明確要求。"王曉群告訴《中國新聞周刊》，除瞭機場功能、流程上的各種便捷性設計以外，人性化理念還體現在方方面面。
比如，航站樓內部的宏大、通透空間有利於旅客辨明方向並且發現目標。空間設置照顧到瞭喜歡熱鬧和喜歡安靜的不同旅客，進行瞭"動靜分區"，在國內候機指廊內，兩列商業店鋪形成瞭中央通道熱鬧的商業街，並分隔出兩側相對安靜的候機座位區。
幾萬人聚集的新機場，必須具備良好的通風性能。除瞭必備的空氣質量監測，包括PM2.5監測、通風、過濾等措施外，新機場具備自然通風的條件，幕墻下部、屋頂天窗、屋頂側壁、天窗側壁上都有通風口，空氣會受熱壓作用流動，促進瞭空氣流通，在好天氣的時候可以為航站樓引入更多自然風。
新機場考慮瞭充分的設施保障和完善的旅客服務系統。機場的各類服務設施非常強大。除瞭常規的行李打包、行李寄存、失物招領、郵政-快遞、銀行-兌換、醫務-急救、上網、充電、ATM機、飲水機、自動零售機設施之外，還特別設置瞭兒童看護、更衣室、祈禱室等。
"新機場還對衛生間的設置進行瞭專項的研究。"王曉群告訴《中國新聞周刊》，新機場航站樓特別加大瞭衛生間密度，保證候機區任何位置距離衛生間不大於60米。提高瞭女衛生間的潔具數量標準，每條候機指廊都設有母嬰專用候機室，公共衛生間都帶有獨立的、可供傢庭成員或殘障人士使用的多用途衛生間。殘障設施也嚴格按照現行國標執行，並參考國外機場做法進行瞭補充。
標識系統也是人性化服務的重點體現。北京新機場航站樓尺度宏大、功能復合、流線眾多。王曉群說，標識系統的設計采用瞭BIM方法進行系統梳理，對重要流程節點進行專題研究，全樓共使用的40多種規格、2000多塊標牌進行客流引導。
機場的娛樂性和商業性功能也在大大加強。"在新機場設計上，我們學習瞭新加坡樟宜機場的理念。樟宜機場兼有人性化和商業化，服務齊全，當地人甚至把新加坡機場視作吃喝玩樂一站式的購物中心，這對我們的觀念影響挺大的。"馬瀧告訴《中國新聞周刊》，新機場的混流中心設有特別大的購物區域，也是為瞭打造購物休閑的綜合性場所。
一旦有特殊天氣或突發事件，機場該如何應對？也是考驗設計理念的問題。
"應對由於特殊情況造成的大面積延誤，如何安撫焦急的旅客，疏解等待過程的無助和無聊，是設計必須考慮的方面。"郭雁池說，一般來說，寬敞充足的等候空間、齊全多樣個性化的服務設施、及時準確全面對稱的信息取得，是解決上述問題的有效手段。
他透露，在這方面，北京新機場將提供各種休息等候區、商業餐飲設施、娛樂休閑健身設施，包括電影院和泳池，特別是在樓內設有計時酒店，在臨近航站樓設有商業和酒店設施。
"我們考慮過幾類極端情況，比如出現火災等緊急情況時，新機場的建築設計可以滿足短時間的大規模疏散需求。"馬瀧說，在外部結構上，因為新機場設有多條跑道和多方向的跑道，對天氣變化有較強的適應性，比普通機場的飛行效率更高，可以更快地調整飛行，解決延誤問題。而在內部功能上，新機場的商業區域面積超過10％，這是一個不低的比例，可以為旅客提供餐飲、休閑、娛樂等各類服務，也能夠緩解焦躁的情緒。
在郭雁池看來，互聯網時代下提出瞭互聯網+機場的概念，也將徹底改變機場運行服務的理念。
"北京新機場面向未來航空發展趨勢，在數字化機場的基礎上，構建智慧機場Airport 3.0。"郭雁池告訴《中國新聞周刊》，作為更為開放的機場信息平臺，機場Airport 3.0利用物聯網技術、雲計算及存儲、個人智能終端、虛擬可視化技術等，能打造一個信息共享、智能決策的智慧機場，給旅客更多智能化出行體驗。
越來越多領域最新的科技成果，也出現在新機場的建設上，比如跑道自融雪系統，飛機滑行引導系統、全樓單燈控制系統，低溫陶瓷塗模材料等應用。
"現在如果出現大雪天氣，地上積雪來不及清除，會導致機場暫時關閉。"北京新機場建設指揮部總指揮姚亞波告訴《中國新聞周刊》，新機場未來的四條跑道中，將有一條采用自融雪技術，"可以實現即使冬天下大雪，也不用關閉機場。"
21世紀的機場，對綠色環保節能的要求也更高，必須是真正的綠色機場。"北京新機場在設計、建設、運行全過程深入踐行綠色理念，致力於成為我國甚至世界上綠色機場建設方面的范例。"北京新機場建設指揮部總指揮姚亞波說。
"新機場建築節能率比國傢公共建築節能設計標準要求提高30％，達到瞭最高的國傢綠色建築三星級和國傢節能建築3A級標準。"郭雁池介紹，"新機場比同等規模機場航站樓能耗降低20％，每年可減少二氧化碳排放2.2萬噸，相當於種植119萬棵樹。"
北京新機場建設指揮部還承擔瞭民航局委托的《綠色航站樓標準》編制工作，該標準已於2017年2月1日起正式實施，填補瞭行業標準的空白。
綠色機場的一個關鍵性指標，就是水資源的利用。北京新機場對全場水資源收集、處理、回用等統一規劃，全場建設總容積達280萬立方米的調蓄水池，約為昆明湖體積的1.5倍，南水北調日均入京水量的3倍。新機場雨水回滲率不低於40％，雨、污分離率和處理率均達100％，非傳統水源利用率達30％，致力於建成復合生態水系統高效合理運行的"海綿機場"。
超級工程的挑戰
世界級的機場工程，也帶來瞭世界級的工程難題。北京建築設計研究院總工程師束偉農用瞭一句話來總結新機場的特點：結構超長超大。
束偉農是著名的建築結構工程師，他告訴《中國新聞周刊》，北京新機場航站樓南北長996米，東西方向寬1144米，中央大廳頂點標高約為50米，航站樓總建築面積約為80萬平方米，是國內最大的單體航站樓。
新機場航站樓中心區域混凝土樓板長518米、寬395米且不設縫，是國內最大的單塊混凝土樓板，可以將"鳥巢"置於其上。
尺度巨大的混凝土結構，需要重點解決裂縫控制和溫度作用問題。"由於混凝土具有收縮性，所以難點在於裂縫控制。因為混凝土有溫度變化，如果處於自由伸縮的狀態就不會裂，一旦處於受約束的狀態，薄弱環節就會出問題。" 束偉農說，國內建築從沒有過那麼大的一體化混凝土板，將近一層就達18萬平方米。設計團隊通過設置施工後澆帶、采用補償收縮混凝土技術，采用60天齡期的混凝土強度等措施，成功解決瞭這一問題，"整個航站樓混凝土沒有出現裂縫。"
"地上"的問題解決瞭，"天上"的問題也異常復雜。主航站樓屋蓋呈現為不規則自由曲面，屋蓋流動的曲線造型，最高點和最低點高差約30米，高低綿延起伏。
航站樓屋蓋總投影面積達31.3萬平方米，大約相當於44個標準足球場，總用鋼量達到5.2萬多噸，結構復雜，施工難度極大。
"C型鋼柱的豎向和水平承載能力、抗連續性倒塌能力和抗震能力都非常特殊，現行的設計規范、規程都沒有提及。" 束偉農告訴《中國新聞周刊》，設計團隊進行瞭很多專項研究。
最終，核心區屋頂屋蓋鋼結構投影面積達18萬平方米，但僅以8根C型柱為主要支撐，C型柱間距達200米。整個核心區屋頂由63450根桿件和12300個球節點拼裝而成。
五條指廊的鋼網架，采用桁架和網架混合結構，總投影面積約13.3萬平方米；最大跨度41.6米，網架最大高差約5米。5個指廊屋面鋼網架一共由8472個焊接球、55267根桿件拼裝而成。
針對可以放下"鳥巢"的超大平面所帶來的材料運輸難題，負責航站樓中心區施工建設的北京城建集團首次修建瞭兩座長達1100米的鋼棧橋，采用16臺小火車來回運輸材料，使工效提升瞭4倍。
在對面積達18萬平米、重量超過3萬噸的不規則自由曲面結構網架的提升中，通過在不同區域、不同工況，分別采用原位拼裝、分塊提升、累計提升等科學、經濟、安全的施工方案，以及應用測量機器人定位、計算機同步控制提升、BIM技術模擬等先進技術，建設者們僅用80天就完成瞭世界規模最大的機場鋼網架提升，提升精度差控制在±1毫米以內。同時，北京新機場航站樓在國內首次采用安裝瞭有四層結構的鋁網玻璃，首次嘗試應用瞭三維掃描儀與無人機結合的測量方式。
航站樓屋頂的玻璃，每一塊都有特殊的"身份證"。施工單位共安裝完成立面超大玻璃4500塊、屋面采光頂異形玻璃8100塊；經過1200餘名工人連續三個月晝夜奮戰，提前2天完成瞭18萬平方米的多達13道工序的雙曲面金屬屋面，行雲流水般的屋頂曲線造型已經躍然而出。
整個新機場航站樓工程最大的挑戰在於，它是目前中國規模最大的空地一體化綜合交通樞紐。
"有多達五種不同類型的軌道，包括高鐵、地鐵、城際鐵路等，在航站樓下設站並縱穿航站樓，特別是高鐵過站時，時速將達到300公裡以上。"郭雁池對《中國新聞周刊》描述，幾乎可以形象地說，航站樓建在瞭火車站上。
空鐵一體化設計是目前世界機場建設的發展趨勢，軌道交通在航站樓正下方縱貫穿越，站臺就位於航站樓大廳下方，能夠真正實現"立體換乘、無縫銜接"的目標。郭雁池解釋，但這也勢必帶來建築功能銜接及結構設計的復雜性，特別是高鐵對基礎沉降嚴苛的要求，及對建築震動、列車風沖擊和噪聲的影響。
"為確保新機場工程的抗震安全性，中心區采用瞭隔震技術，共設置隔震支座1152個。"郭雁池說，通過區間隔震技術，將上部結構與下部結構形成柔性連接，減緩軌道快速穿過震動對上部結構的影響。
"高鐵不減速穿越航站樓屬於世界性的難題。"束偉農解釋，高鐵穿越時產生的震動應控制在旅客能接受的合理范圍內，產生的列車風不應對地下室的圍護結構產生破壞。
"高鐵經過時，會壓縮空氣往兩邊擠，對頂棚、側墻都會產生沖擊和影響。因此，為能夠經受列車風的沖擊，車站裡的排煙風道全是混凝土，不能使用吊頂之類的輕結構。" 束偉農說，設計團隊研究瞭各個點的加速度影響，做瞭很多分析，從初步的仿真計算看，目前列車風對建築影響不大。
機場下面跑火車，航站樓裡的乘客會不會感到震動感？郭雁池說，設計團隊專門開展瞭北京新機場結構的列車震動影響、列車風、噪聲等專項研究，"根據研究成果，對超過限制的薄弱區域進行瞭局部加強，使其影響減小。"
對穿越航站樓的不同列車，也有特別的防護措施。比如，新機場快線和地鐵，在航站樓區段設置瞭浮置板進行減震。
北京新機場空域復雜、跑道數量多且有東西向佈局，特別是航站樓綜合性強、造型復雜，技術難點多。在郭雁池看來，新機場建設中，挑戰無處不在，但挑戰才是最有吸引力的地方，"挑戰本身就是創新"。
