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建設(shè)項目之一，總投資達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)重點項目。

如同悉尼歌劇院、維也納歌劇院、萬達漢秀的獨特外形，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)計理念，成為別具風(fēng)格的新疆文化藝術(shù)地標。作為西北亞地區(qū)地標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、建筑標準高，為此投資方分別邀請國際、國內(nèi)知名設(shè)計單位進行大劇院方案設(shè)計，最終確定了由深圳設(shè)計研究總院全國建筑設(shè)計大師孟建民設(shè)計的方案“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)表達出輕盈、時尚的品質(zhì)，內(nèi)核金色磚紋肌理表達出濃烈的新疆地域文化特征。同時，大劇院內(nèi)部包括若干個超大型展廳、音樂廳、多功能商務(wù)廳和數(shù)字影院，實現(xiàn)了商務(wù)活動和文化藝術(shù)展示的完美統(tǒng)一。

如此氣勢恢宏的標志性建筑，其建筑設(shè)計難度可見一斑，復(fù)雜形體定位、綠色節(jié)能分析、精細化設(shè)計等，都是需要重點解決的問題。不過，業(yè)界著名建筑設(shè)計企業(yè)深圳市建筑設(shè)計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)計研究總院有限公司始建于1982年，伴隨著深圳經(jīng)濟特區(qū)的發(fā)展而不斷成長。深圳市建筑設(shè)計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)計所、建筑所、結(jié)構(gòu)所、機電所、項目管理部、質(zhì)量管理部、財務(wù)部、大營銷部、人事行政部等10個部門。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、裝飾工程設(shè)計、城市規(guī)劃編制、市政道路與環(huán)境景觀設(shè)計，涵蓋項目前期策劃、可研編制、建筑方案及規(guī)劃設(shè)計、施工圖設(shè)計直至景觀外線的全程設(shè)計服務(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)計院(所)”榮譽稱號。

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)用方面進行的有益探索。深北院在福建正榮金融財富中心項目、承德4#地項目中均不同程度的運用了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目全方位的應(yīng)用BIM技術(shù)，幫助“天山雪蓮”完美綻放，夯實了基礎(chǔ)。

BIM技術(shù)攻堅難題

以“天山雪蓮”的形象為原型，通過抽象與創(chuàng)新的設(shè)計，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，同時通過藍色琉璃飾面材質(zhì)表達出圣潔、高尚的品質(zhì)，紅色磚紋肌理表達出濃烈的新疆文化特征。大劇院主體建筑點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，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)計要求，基于BIM技術(shù)的實施，很好的解決了設(shè)計中的難題，降低了設(shè)計難度、提高了設(shè)計效率、節(jié)省了設(shè)計時間?！鄙钲谑薪ㄖO(shè)計研究總院北京分院項目總監(jiān)穆英這樣概括BIM技術(shù)在新疆大劇院中的作用。

穆英進一步解釋，新疆大劇院擁有目前國內(nèi)領(lǐng)先的舞臺設(shè)施，由于其未來會作為大型秀場，所以大劇院的舞臺，包括臺口的寬度都是前所未有的巨大。舞臺下方的設(shè)備非常復(fù)雜，在今后的實際演出中，駱駝、冰山等都會通過舞臺設(shè)備運送進去并展示到臺上，因而整個舞臺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現(xiàn)。

大劇院特殊的外形也給建筑設(shè)計帶來很多麻煩。深圳市建筑設(shè)計研究總院北京分院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，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)計出符合規(guī)范要求的飛梯就給設(shè)計過程中帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因為鋼梯必須隨著這個殼的弧度來變化，而且必須躲開鋼結(jié)構(gòu)。最后，深北院的BIM工程師和建筑師實時溝通，一點點利用BIM技術(shù)將這個鋼梯的模型搭建出來，讓大劇院的鋼梯設(shè)計得以完美實現(xiàn)。

掀動綠色低碳風(fēng)

深北院還在新疆大劇院項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。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，達到整體最優(yōu)預(yù)測性能，為將來在運營階段，大大地降低運營成本。在概念階段利用BIM軟件中的概念能耗模擬進行方案對比，找出最優(yōu)形體的方案進行深化設(shè)計。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，以至于達到最優(yōu)的效果，同時也根據(jù)模擬出來的結(jié)果指導(dǎo)場地規(guī)劃設(shè)計。

大劇院的舞臺照度、聲學(xué)原理同樣有著重要要求。劉曲文表示，“一方面，比如說舞臺照度要求是350勒克斯，我們就用相關(guān)BIM軟件對整個室內(nèi)的照明進行模擬，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)在混響時間上，混響時間過長或過短都會造成聲學(xué)缺陷。我們利用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)實，來為設(shè)計師做指導(dǎo)。如果回響時間太長，會指導(dǎo)設(shè)計師加一些吸聲板和吸聲材料；回響時間特別短，達不到設(shè)計要求，就可以加一些反射板和反射材料，增加回響時間。這一過程，BIM技術(shù)起到了很好的指導(dǎo)作用?！?/p>

此外，綠色分析還體現(xiàn)在暖通專業(yè)的復(fù)合計算方面。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準房間前提下，才能計算復(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行復(fù)合。于是，項目組通過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)的全過程運用

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

從最開始定方案的時候用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、動畫。由于大劇院項目，深北院和業(yè)主有進一步的服務(wù)協(xié)議，協(xié)議中要求在施工過程中也要用到BIM技術(shù)，而更進一步的是，業(yè)主希望在以后項目的運營階段，也能有一些BIM技術(shù)方面的運用。

在以上過程中，BIM技術(shù)充當了溝通設(shè)計師之間，業(yè)主和設(shè)計院之間的絕佳工具。譬如，有的時候業(yè)主想看到實體的情況，設(shè)計院通過可以完全與設(shè)計圖紙匹配的BIM模型，讓業(yè)主看到更為明細的實際效果。故而，新疆大劇院項目另一個顯著特點，就是其從頭到尾全過程的BIM技術(shù)運用。

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)計師所接受，體現(xiàn)出真正的價值。深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司北京分院院長韓紀升表示：“我們院將會在更多的項目中加深BIM技術(shù)運用，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?！辈豢煞裾J，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)。