BIM讓“天山雪蓮”完美綻放

文｜本刊記者 萬曉曦

落成后的新疆大劇院，猶如一朵天山雪蓮花，盛放在昌吉屯河邊、大美新疆城旅游文化中心的南側(cè)。據(jù)了解，新疆大劇院是絲綢之路·印象城第一階段啟動(dòng)建設(shè)項(xiàng)目之一，總投資達(dá)17.6億元，占地面積280畝，總建筑面積10萬平方米。被新疆維吾爾自治區(qū)列為“十二五”期間文化旅游產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目。

如同悉尼歌劇院、維也納歌劇院、萬達(dá)漢秀的獨(dú)特外形，絲綢之路文化藝術(shù)中心的建筑主體——新疆大劇院以“盛開的天山雪蓮”為設(shè)計(jì)理念，成為別具風(fēng)格的新疆文化藝術(shù)地標(biāo)。作為西北亞地區(qū)地標(biāo)性建筑的新疆大劇院，代表著新疆歌舞藝術(shù)展示的整體形象，設(shè)計(jì)、建筑標(biāo)準(zhǔn)高，為此投資方分別邀請國際、國內(nèi)知名設(shè)計(jì)單位進(jìn)行大劇院方案設(shè)計(jì)，最終確定了由深圳設(shè)計(jì)研究總院全國建筑設(shè)計(jì)大師孟建民設(shè)計(jì)的方案“天山下的雪蓮”。

建筑物以新疆“仙物”天山雪蓮的形象為原型，通過抽象與創(chuàng)新，形成里外層套的伊斯蘭建筑穹頂造型，主體建筑坐落在4萬平米的臺(tái)基上，神似一朵天山腳下含苞待放的雪蓮花，以圣潔的形象寓示著吉祥如意。外飾面通過黃褐色金屬光澤的鋁板材質(zhì)表達(dá)出輕盈、時(shí)尚的品質(zhì)，內(nèi)核金色磚紋肌理表達(dá)出濃烈的新疆地域文化特征。同時(shí)，大劇院內(nèi)部包括若干個(gè)超大型展廳、音樂廳、多功能商務(wù)廳和數(shù)字影院，實(shí)現(xiàn)了商務(wù)活動(dòng)和文化藝術(shù)展示的完美統(tǒng)一。

如此氣勢恢宏的標(biāo)志性建筑，其建筑設(shè)計(jì)難度可見一斑，復(fù)雜形體定位、綠色節(jié)能分析、精細(xì)化設(shè)計(jì)等，都是需要重點(diǎn)解決的問題。不過，業(yè)界著名建筑設(shè)計(jì)企業(yè)深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司北京分院（簡稱“深北院”）借助BIM技術(shù)，讓以上這些建筑難題都迎刃而解。

深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司始建于1982年，伴隨著深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)的發(fā)展而不斷成長。深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司北京分院成立于2003年。深北院下設(shè)創(chuàng)作研發(fā)中心、規(guī)劃設(shè)計(jì)所、建筑所、結(jié)構(gòu)所、機(jī)電所、項(xiàng)目管理部、質(zhì)量管理部、財(cái)務(wù)部、大營銷部、人事行政部等10個(gè)部門。專業(yè)技術(shù)人員130余人。從事各類工業(yè)及民用建筑設(shè)計(jì)、裝飾工程設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃編制、市政道路與環(huán)境景觀設(shè)計(jì)，涵蓋項(xiàng)目前期策劃、可研編制、建筑方案及規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)直至景觀外線的全程設(shè)計(jì)服務(wù)，公司業(yè)務(wù)立足北京，并輻射至天津、河北、山東、內(nèi)蒙、新疆及整個(gè)華北地區(qū)。連續(xù)三年榮獲深圳總院頒發(fā)的“優(yōu)秀設(shè)計(jì)院(所)”榮譽(yù)稱號。

而造型復(fù)雜、存在多方面難題的新疆大劇院的成功完成則得益于深北院近年來在異形建筑和生態(tài)建筑的BIM應(yīng)用方面進(jìn)行的有益探索。深北院在福建正榮金融財(cái)富中心項(xiàng)目、承德4#地項(xiàng)目中均不同程度的運(yùn)用了BIM技術(shù)作為工作手段。這些積淀，為深北院在新疆大劇院這一項(xiàng)目全方位的應(yīng)用BIM技術(shù)，幫助“天山雪蓮”完美綻放，夯實(shí)了基礎(chǔ)。

BIM技術(shù)攻堅(jiān)難題

以“天山雪蓮”的形象為原型，通過抽象與創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，形成與伊斯蘭建筑穹窿頂神似的大劇院主體建筑形象，像一朵含苞欲放的雪蓮花，同時(shí)通過藍(lán)色琉璃飾面材質(zhì)表達(dá)出圣潔、高尚的品質(zhì)，紅色磚紋肌理表達(dá)出濃烈的新疆文化特征。大劇院主體建筑點(diǎn)綴以伊斯蘭特征的拱券、長廊、水池等特色元素，形成天圓地方的中心對稱構(gòu)圖，是“印象西域”國際旅游城的中心地標(biāo)，創(chuàng)造出全新的現(xiàn)代伊斯蘭文化建筑形象，全面提升了旅游城的品味與知名度。

“為完美詮釋西域風(fēng)情，新疆大劇院項(xiàng)目具有比較復(fù)雜的形體。觀眾廳、VIP室、共享大廳、異形飛梯等，業(yè)主都有很高的設(shè)計(jì)要求，基于BIM技術(shù)的實(shí)施，很好的解決了設(shè)計(jì)中的難題，降低了設(shè)計(jì)難度、提高了設(shè)計(jì)效率、節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。”深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院北京分院項(xiàng)目總監(jiān)穆英這樣概括BIM技術(shù)在新疆大劇院中的作用。

穆英進(jìn)一步解釋，新疆大劇院擁有目前國內(nèi)領(lǐng)先的舞臺(tái)設(shè)施，由于其未來會(huì)作為大型秀場，所以大劇院的舞臺(tái)，包括臺(tái)口的寬度都是前所未有的巨大。舞臺(tái)下方的設(shè)備非常復(fù)雜，在今后的實(shí)際演出中，駱駝、冰山等都會(huì)通過舞臺(tái)設(shè)備運(yùn)送進(jìn)去并展示到臺(tái)上，因而整個(gè)舞臺(tái)下面的排窗就十分復(fù)雜。建筑師基于此設(shè)想來做施工圖，并需要在不同的位置剖切剖面。問題隨之出現(xiàn)，建筑師在電腦前想一整天卻不知道從何處下手，想不清楚其中的空間關(guān)系。最終，這個(gè)過程還是依靠BIM技術(shù)建模得以完成。BIM技術(shù)能夠很好地配合建筑師，他們想要在什么地方剖切，通過BIM技術(shù)都可以很方便地得以實(shí)現(xiàn)。

大劇院特殊的外形也給建筑設(shè)計(jì)帶來很多麻煩。深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院北京分院BIM部副部長陶志成表示，由于大劇院空間向上內(nèi)收，致使原設(shè)想的消防樓梯無法上下貫通。為了滿足消防疏散的要求，經(jīng)過性能化設(shè)計(jì)，建筑師決定利用外殼鋼結(jié)構(gòu)桁架雙肢之間的空間設(shè)置飛梯。然而，對于弧形的結(jié)構(gòu)鋼架，能設(shè)計(jì)出符合規(guī)范要求的飛梯就給設(shè)計(jì)過程中帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)殇撎荼仨氹S著這個(gè)殼的弧度來變化，而且必須躲開鋼結(jié)構(gòu)。最后，深北院的BIM工程師和建筑師實(shí)時(shí)溝通，一點(diǎn)點(diǎn)利用BIM技術(shù)將這個(gè)鋼梯的模型搭建出來，讓大劇院的鋼梯設(shè)計(jì)得以完美實(shí)現(xiàn)。

掀動(dòng)綠色低碳風(fēng)

深北院還在新疆大劇院項(xiàng)目中大量加入了綠色應(yīng)用。深北院BIM部部長、新疆大劇院項(xiàng)目BIM主持人劉曲文介紹稱，由于大劇院的特殊地理位置——新疆烏魯木齊東北30公里的昌吉市，屬中溫帶氣候區(qū)，為典型的大陸性干旱氣候，具有冬季寒冷、夏季炎熱、晝夜溫差大的特點(diǎn)。南部山區(qū)氣候特征明顯，北部沙漠性氣候特征顯著。年平均氣溫6.8℃，1月份平均氣溫為-15.6℃，7月份平均氣溫為24.5℃，極端最高氣溫39℃, 極端最低氣溫-37.3℃。全年無霜期約155天左右，年均降水200毫米。

這樣特殊的環(huán)境，對能耗就產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)，即對項(xiàng)目建筑全生命周期的總成本影響非常大。深北院通過綠色分析的方法，達(dá)到整體最優(yōu)預(yù)測性能，為將來在運(yùn)營階段，大大地降低運(yùn)營成本。在概念階段利用BIM軟件中的概念能耗模擬進(jìn)行方案對比，找出最優(yōu)形體的方案進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。另外利用風(fēng)環(huán)境模擬軟件模擬新疆大劇院室外風(fēng)環(huán)境，根據(jù)得出來的結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)，以至于達(dá)到最優(yōu)的效果，同時(shí)也根據(jù)模擬出來的結(jié)果指導(dǎo)場地規(guī)劃設(shè)計(jì)。

大劇院的舞臺(tái)照度、聲學(xué)原理同樣有著重要要求。劉曲文表示，“一方面，比如說舞臺(tái)照度要求是350勒克斯，我們就用相關(guān)BIM軟件對整個(gè)室內(nèi)的照明進(jìn)行模擬，滿足照度技術(shù)上的要求。另一方面，大劇院音效重要性體現(xiàn)在混響時(shí)間上，混響時(shí)間過長或過短都會(huì)造成聲學(xué)缺陷。我們利用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)，來為設(shè)計(jì)師做指導(dǎo)。如果回響時(shí)間太長，會(huì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)師加一些吸聲板和吸聲材料；回響時(shí)間特別短，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，就可以加一些反射板和反射材料，增加回響時(shí)間。這一過程，BIM技術(shù)起到了很好的指導(dǎo)作用。”

此外，綠色分析還體現(xiàn)在暖通專業(yè)的復(fù)合計(jì)算方面。穆英表示，對于暖通工程師目前所使用的專業(yè)軟件，只有在比如長方體等標(biāo)準(zhǔn)房間前提下，才能計(jì)算復(fù)合空間體量。而大劇院的內(nèi)外殼都是弧形的，所以平面與墻圍成的空間各式各樣。這種情況，暖通專業(yè)根本無法用自身軟件進(jìn)行復(fù)合。于是，項(xiàng)目組通過BIM模型為暖通工程師提取空間的體積和面積，幫助暖通工程師復(fù)合計(jì)算。可以說，BIM技術(shù)給了暖通工程師極大的幫助。

BIM技術(shù)的全過程運(yùn)用

新疆大劇院項(xiàng)目是深北院第一個(gè)嘗試全專業(yè)、全過程使用BIM技術(shù)的項(xiàng)目。劉曲文稱這是一個(gè)大膽的嘗試，異形建筑通常很復(fù)雜，簡單的手段是沒有辦法把它表達(dá)出來的，而基于BIM技術(shù)，可以真正幫助深北院實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)形體。

從最開始定方案的時(shí)候用DYNAMO插件做復(fù)雜的表皮，到過程中間用Autodesk Revit軟件建所有專業(yè)的模型，再到后來的模擬、動(dòng)畫。由于大劇院項(xiàng)目，深北院和業(yè)主有進(jìn)一步的服務(wù)協(xié)議，協(xié)議中要求在施工過程中也要用到BIM技術(shù)，而更進(jìn)一步的是，業(yè)主希望在以后項(xiàng)目的運(yùn)營階段，也能有一些BIM技術(shù)方面的運(yùn)用。

在以上過程中，BIM技術(shù)充當(dāng)了溝通設(shè)計(jì)師之間，業(yè)主和設(shè)計(jì)院之間的絕佳工具。譬如，有的時(shí)候業(yè)主想看到實(shí)體的情況，設(shè)計(jì)院通過可以完全與設(shè)計(jì)圖紙匹配的BIM模型，讓業(yè)主看到更為明細(xì)的實(shí)際效果。故而，新疆大劇院項(xiàng)目另一個(gè)顯著特點(diǎn)，就是其從頭到尾全過程的BIM技術(shù)運(yùn)用。

隨著BIM在國內(nèi)工程建設(shè)行業(yè)的深入推廣，BIM技術(shù)已經(jīng)慢慢被廣大業(yè)主和設(shè)計(jì)師所接受，體現(xiàn)出真正的價(jià)值。深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司北京分院院長韓紀(jì)升表示：“我們院將會(huì)在更多的項(xiàng)目中加深BIM技術(shù)運(yùn)用，給予BIM技術(shù)更高的關(guān)注、加大BIM技術(shù)的投入，這也是工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展的大勢所趨。”不可否認(rèn)，未來，BIM技術(shù)將不僅僅是改變企業(yè)的工作流程，更將是企業(yè)在競爭中必備的支撐技術(shù)。