作者：Aileen Cho

无人机、自行式模块化运输车和像窗帘一样悬挂在屋顶上的幕墙都是众所周知的新兴技术，这让波特兰国际机场安装重达1800万磅（约816万千克）的木屋顶成为可能。重要的是，屋顶全部采用木材，并展示太平洋沿岸、美国西北部的人文、历史和地理特征。

波特兰国际机场航站楼核心区的改造计划于2025年启用，在现有占地面积内将主航站楼的规模扩大近一倍，并创造一个现代化的布局，以改善运营和乘客体验。约120万平方英尺（11.15万平方米）的核心区正在翻新，同时将原来由两个登机口占用的空间重新向“西部扩张”，从而增加了约40万平方英尺（约3.7万平方米）。

该工程项目经理乔治·西曼表示，当官员们意识到“我们需要移动无法移动的结构”时，原本只是升级现有航站楼的计划变成了扩建项目。

KPFF波特兰结构公司的克里斯多佛·皮特回忆说，增加更多安全车道的临时计划会影响现有建筑的水平向的动线。由于地下是高度可液化的土壤，“现有的地基预计会发生沉降。新项目必须设计成不会发生沉降的。这造成了更糟糕的差异条件。”升级现有基础将严重影响机场运营。

因此，业主决定追求长期的改善，包括在旧航站楼的两翼之间嵌入新航站楼空间，以及“正式启动这个扩建项目，”皮特说。

斯堪斯卡公司高级副总裁乔·施耐德表示，随着一期工程（占总项目的三分之二）的结束，新的售票和安检通道将于今年夏天开放。斯堪斯卡公司与霍夫曼建筑公司一起建立联合团队作为航站楼核心区的管理总承包商。“今年下半年，我们将移动屋顶剩余的模块，并开始建造二期。”总价值20亿美元的波特兰国际机场下一步计划的核心将于2025年12月全面完工。

该设计用34根柱子取代了200根抗震设计标准过时的柱子，以支撑1800万磅（约816万千克）、38万平方英尺（3.53万平方米）的屋顶，同时在柱子之间开辟了100英尺（30.48米）×150英尺（45.72米）的开间，给运营创造更大的灵活性。

屋顶有近400根胶合木梁，其中250多根长80英尺（24.384米），34根Y形柱上有4万个构件。每根柱子重约96000磅（约43545千克），由1英寸（2.54厘米）厚的钢板制成，并灌浆填充用于防火。横梁是连续的，没有拼接。

模块化拼装

ZGF建筑师事务所与波特兰机场的业主合作，选择了花旗松作为屋顶木材。ZGF建筑师克里斯蒂安·肖维表示：“花旗松是最佳的结构材料之一，尤其适用于大跨度木结构建筑。我们与斯温纳顿和KPFF合作，提出了一种创造建筑空间的横梁设计。”

斯温纳顿的大型木材公司“木材实验室”与霍夫曼·斯堪斯卡公司合作，选择了Zip-O和Freres Lumber等当地公司来制作9英尺（2.74米）长、3英寸（7.62厘米）厚的横梁，弯成特定的角度。“Zip-O负责人说，他们从来没有把梁做得这么大或这么拱，”肖维说。“机场批准了两个最长的模块。Zip-O建造了它们，将它们竖起来并进行3D扫描。它们本质上是完美的。”

Freres Lumber塑造了1350块形状独特的面板，通常为11英尺（3.35米）×30英尺（9.14米），以创建起伏的屋顶。三轮模拟包括与来自加拿大的CAD专家合作确定尺寸。屋顶组件在机场现场建造，包括天窗、隔热层、机械组件和饰面，然后分成16个“盒子”，每个大约120英尺（36.58米）×110英尺（33.53米）。每个“盒子”包含大约120个零件。

霍夫曼·斯堪斯卡公司的项目主管菲尔·多宾说：“我们在离预制场不远的地方用了一个仓库来存放模块。”“这有助于木匠做2.5英寸（6.35厘米）厚的胶合板嵌板——他们学会了如何铺设。屋顶承包商都是如此；组合屋顶的层压板有助于我们了解胶合木。我们还建造了一个幕墙实体模型。”

2022年期间，施工人员将全球知名吊装公司玛姆特提供的自行式模块化运输机（SPMTs）上的14个屋面盒子移动到机场现有航站楼的顶部和立柱上。首先，根据玛姆特公司的说法，屋面板被拆成碎片以便运输。希曼说，SPMTs行驶1.5英里（约2.41公里）大约需要半小时。根据面板的类型，每个面板要么被推出、滚动到位、直接用SPMTs固定，要么用起重机提升到Y柱顶部的最终位置。

玛姆特公司将屋面板顶起约55英尺（16.76米），用每个屋顶部分下方的脚手架驱动SPMTs。根据玛姆特公司的说法，使用由绞线千斤顶通过固定式滑道推进盒子并安装，并将其降低到柱隔离器上。

除了许多实体模型外，带有实时动画的行人模拟模型有助于展示乘客如何在航站楼内移动。据奥雅纳咨询公司称，这些模型有助于优化主要空间的布局，如出发大厅、安检点、零售区和行李提取大厅。模拟行人建模有助于通过各种临时施工阶段配置来验证排队等候空间和流量，并消除任何可能导致人流过多的瓶颈。

抗震设计

新的航站楼核心区旨在抵御类似1700年卡斯卡迪亚地震，并将其打造成为一个重要的枢纽。这种设计允许屋顶向任何方向移动2英尺（0.61米）。隔离器位于钢柱的顶部。“通常他们会在地面隔离，”希曼说。“我们必须在现有建筑的顶部进行建造，屋顶需要与结构的其余部分隔离。这栋大楼周围有数英里长的抗震缝。它们也有助于保护建筑免遭自毁。旧楼和新楼的连接处也进行了改造，这样它们就不会在地震中撞在一起。”

KPFF的皮特说，幕墙可以随平面外的地震运动而转动，并作为垂直玻璃和结构硅胶隔膜与屋顶一起刚性移动。带有弹开盖的抗震缝出现在端部、拐角和过渡处，以应对相对横向地震运动。该系统还有10英尺（3.048米）宽×12英尺（3.66米）高的隔热玻璃单元，在底层没有竖框，使旅客在通过安检前可以看到通往机场的所有道路。

霍夫曼·斯堪斯卡公司的多宾说:“大多数幕墙都位于建筑的地基，并在楼板边缘外支撑建筑物。”“这个悬挂在屋顶上的幕墙，可以向任一方向移动两英尺（0.61米）。围绕着它的外壳也随之运转。地震时，柱子会摇摆，屋顶会滑动和摆动。幕墙必须对此有所反应，而不是自毁。”

斯堪斯卡公司的施耐德说，预拉伸钢索被放置在屋顶高度以模拟玻璃的重量。多宾补充说，每根钢索的平均负荷超过10000磅（约4536千克）。“框架在离中心10英尺（3.048米）处，我们在铝框之间安装了玻璃。它们连接顶部的屋顶，不锈钢条挂在上面。”钢索上的仪表向智能手机发送信息，指示何时停止拉动钢索。多宾说，“随着成品重量的增加，我们慢慢地减少了钢索的重量”。施工人员还在平坦区域使用每加仑8.33磅（3.78千克）的水镇流器来模拟重量。

施工人员在有限的车内净高使用微型桩。“这些是钻孔直径套管与打入地面的桩对比，”多宾说。“我们可以将桩逐渐变细，以避开在20世纪40年代和50年代打入的桩。“有时意想不到的障碍需要偏转角度地钻桩。”他补充道：“这是一项壮举。”

屋顶的最后四个模块将在今年的二期工程安装到位。多宾说：“我们将拆除现有的节点（安全通道），对薄膜进行防水处理，并准备将屋顶架到Y柱上。”

使用无人机

霍夫曼·斯堪斯卡公司使用无人机收集重要数据，并完善2200块屋顶组件的安装程序。负责人拉里·柯兰在ENR 2023年未来科技大会上表示，在美国联邦航空局控制的每日超过160次航班的空域内飞行无人机还没有先例。

时任斯堪斯卡公司新兴技术项目经理的布鲁克·吉梅尔指出，低矮挡墙建设包括伸缩缝和高架区域的幕墙。“我们想使用无人机，这样就可以看得清楚一点，而不必在升降机里安排人员。”

该团队使用Luma应用程序，该应用程序导入幕墙照片和视频创建了一个3D模型，帮助设计师分析。吉梅尔说：“他们不再只是得到一张照片或一段视频……他们能够提出问题，并对现状有更好的了解，而且人不需要在现场。”

柯兰说，该团队与当地消防部门合作，帮助他们了解建筑工地上潜在的危险源。他说：“我们创建了一个‘高空救援演习’。因为这个屋顶在90英尺（27.432米）高的空中，他们需要知道如何将受伤的人从屋面结构上送下来。”

他接着说，“我将站在指挥官旁边，操控无人机，他可以看着我的屏幕。我会告诉他，我们的人在哪里，受伤的人在哪里，或者路上有什么障碍。”

数字技术辅助

该团队还对现有结构进行红外扫描。柯兰说：“我们可以检查一下暖通空调系统，看看建筑围护结构是否过热，或者灯、玻璃周围是否有漏电，甚至屋顶系统是否有潜在的泄漏。我们的目标是确认是否有任何令人担忧的事情，以便我们可以回过头来解决它们，这还有助于减缓‘我们是否合规’的担忧。”

吉梅尔补充说，该团队正在使用Pix4D实现自动飞行和影像数据传输。“我们将获得一个真正的高分辨率的文件，通常为千兆字节。我们把它放入Photoshop中，进行裁剪并导出为PNG格式，然后导出为PDF格式，最后缩小文件大小。这实际上小到可以发送电子邮件。我们发现，这样大小的文件类型让人人都可以接触到，这样就没有人需要专门去网站下载了。我们从这些文件中获得了如此多的优势，可以与项目团队和主管共享，并用于物流规划和通信工具。”

吉梅尔补充说，美国联邦航空管理局正在利用航站楼核心区的无人机使用最终为其他机场建立标准和建议。

ZGF的肖维说，超过260万块以英尺为单位的胶合木梁和重型木结构，以及超过40万平方英尺（约37161平方米）的大块胶合板，都是从当地300英里（482.8公里）半径内的13个家族公司或部落以及土地所有者那里采购的。“从获取材料方面，重要的是最大限度地实现公平，”他表示。

大规模采购木材

肖维又说，该项目采购木材的规模是前所未有的——从原产地森林到工厂、买家和运输。他说，“从历史上看，从工厂到森林，以及从工厂到买家，之间是有边界的。”通过一个程序，该团队可以将碳足迹减少，幅度从预估的18%到46%。使用木材替代钢材的另一个好处是“更早地购买材料”。肖维说，“我们赶在疫情之前买了很多木材。”

航站楼内的树木从一开始运输就产生相当大的碳足迹。这72棵黑橄榄和无花果树之前生长在佛罗里达州，横穿美国后来到这里。然而，它们被栽培成可以在室内茁壮成长，并让人产生一种舒缓的体验，同时唤起一种地域感——让人联想到波特兰街景。该航站楼66%的室内照明来自自然光，开环地源供暖、围护结构和机械系统将减少53%的能源消耗，而无须扩建中央公用设施。

肖维说，新的航站楼区域还将包括艺术展览空间，展示木材供应商和原产地森林的信息，以及Zip-O的两个横梁模块。他说，“我们有一个关于木材产地标识的故事要讲。”