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数字化、绿色化、艺术化建造探索赋能“文化粮仓”声声涌动,美学绽放

建设中的北京城市副中心剧院位于世界文化遗产“京杭大运河”的北端
建设中的北京城市副中心剧院位于世界文化遗产“京杭大运河”的北端。北京建工集团供图。

全长1700余公里,跨越中国四省两市的京杭大运河如今已流淌过千年悠悠岁月。这条古老的运河,曾是中国经济、文化和艺术传承的重要载体。如今,京杭大运河虽已褪去昔日色彩,但饱含千年历史厚度的它却在今天开始重焕生机。

生机的一端便有被业内著名的建筑设计媒体Dezeen和ArchDaily同时评为“ 2023年度受期待建筑” 之一的北京城市副中心剧院。这座总建筑面积12.53万平方米,拥有约5500个观众席,由歌剧厅、戏剧厅与音乐厅三个单体剧院组成。因取通州古运河古道旁的粮仓和漕运的帆船造型为灵感,也被誉为“文化粮仓”。该剧院的建成,代表着中国人民对文化与艺术的不懈追求。而对项目的业主、设计方还有承建方来说,这背后则是一场充满挑战与收获的旅程。

建成后的北京城市副中心剧院将倒映在京杭大运河上
建成后的北京城市副中心剧院将倒映在京杭大运河上。北京建工集团供图。

前置沟通、协同管理,让技术发挥其价值本质

剧院类的建设项目,往往因其建筑结构复杂,对精装设计、设备噪音要求严苛,涉及幕墙、机电、舞台、机械、灯光以及音响等多个专业,面临着多专业协同的巨大挑战。北京城市副中心剧院项目作为拥有三个单体的复杂异形结构,以及对精装修和声学效果有着极高要求的世界级剧院,在多专业协同方面更需做到精益求精。

北京建工集团城市副中心剧院项目总工程师付雅娣介绍,在城市副中心剧院的全过程建设和运营管理实践中,从立项、设计、施工到竣工,由国家大剧院所组建的专业管理团队一直在持续跟进项目流程。“国家大剧院会根据其实际使用需求、演绎需求进行舞台设计配置,优化改进设计方案,确保项目始终沿着一个高度统一的思路来开展,这从根本上保障了项目的顺利进行。”

在前置沟通和统一管理之外,项目总工付雅娣坦言,基于技术所实现的协同同样重要。“在这个项目上,我们真正实现了基于模型去设计和协同,因为项目复杂程度高,专业协同和对接方多,单靠平面化的图纸根本无法满足协同的要求。”例如剧院内舞台的区域,舞台和灯光系统都是由很纤细的钢索、吊杆组成的,这种纤细的结构在建造时,如果运用纯二维的模式基本无法避免碰撞发生,而基于技术所实现的前置化沟通则能高效解决此类问题。

使用3D模型对于实现剧院的复杂结构至关重要
使用3D模型对于实现剧院的复杂结构至关重要。北京建工集团供图。

BIM赋能创新探索,智能建造实现跃升

复杂的建造技艺和超高艺术水准的实现,得益于近年来智能建造、数字技术以及BIM技术的飞速发展。在北京城市副中心剧院这个项目上,BIM技术的落地实施,不仅为项目的数字化建造提供了有力的支撑,也为项目的交付和运维奠定了基础。

“在城市副中心剧院这个项目上,我们围绕BIM的工程实践做得非常深入”,付雅娣总工程师介绍道,“相比以前的一些剧院建设项目不会对舞台机械和座椅等专业领域去做物理模型,我们现在致力于探索在整个项目的完整建设期内进行比较全面的BIM物理模型建设,以及多专业的建立和整合。”与此同时,“我们和团队还在探索如何从持续不断的建模中挖掘数据的价值所在,以及确保有价值的数据能够传承下去,以便其在未来更多的项目中发挥作用。”

此外,对于副中心剧院这样存在楼中楼、房中房复杂结构的国际公认的高难度公共建筑,项目从准备阶段到交付运维阶段,就开展了“基于BIM模型(主要使用Autodesk Revit、Autodesk Navisworks等软件)的全专业深化设计”、“全方位施工组织管理”以及“全过程现场综合管理”的智能建造应用,并在智能建造应用的各阶段,采用大量的软硬件、三维激光扫描和VR等技术辅助完成智能建造工作。

其中,为满足在复杂空间结构内实现极致的声学效果,团队充分利用高精度测量机器人对现场关键部位进行多轮三维扫描。“定期对土建结构进行三维激光扫描,利用点云模型复核BIM模型,及时发现模型、图纸和现场施工一致性等问题。”此外,据项目总工付雅娣介绍,在整个工程的数字化、信息化应用方面,团队还协同了产学研多方的力量,共有两个研究院、三个大学参与到副中心剧院项目中,并为其提供技术支持,这也让该项目成为了知识集成以及知识创新的示范性项目。

北京城市副中心剧院礼堂
北京城市副中心剧院礼堂。北京建工集团供图。

建筑的绿色化、艺术化发展探索

对于处在城市“绿心”核心区域,占地面积颇大的副中心剧院来说,在高科技建造之外,对人、建筑和生态的融合探索和对绿色可持续建筑理念的探索也始终贯穿项目全流程。据项目总工付雅娣介绍,整个城市副中心城市“绿心”区域在前期规划方面十分具有前瞻性。“无论是整体空间的规划、道路的规划,还是色彩规划、绿色能源规划,整体的要求和理念都非常先进。”

就副中心剧院而言,以开放共享、绿色高效为指导理念,整个场馆的三个单体大面积采用了地热能,达到了共享共用和错峰协调的先进性。项目所使用的地热源热泵机组的供暖和制冷系统,对工程的绿色可持续性贡献突出。据项目总工付雅娣介绍,当系统运行时,建筑可以做到不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,从而实现环境和经济效益。同时,高度的自动化和远程管理,也极大降低了维护的费用和成本,地热源热泵在冬夏两季的热量交换使用,也实现了更少的排放和污染,有助于维持生态环境平衡。

拟仿真技术被广泛用于实现更舒适的环境
模拟仿真技术被广泛用于实现更舒适的环境。北京建工集团供图。

此外,“文化粮仓”项目从造型灵感开始,就将剧院所应呈现出的超高艺术水准放在极高优先级上。其中,备受瞩目的歌剧院外立面设计,在阳光映照下熠熠生辉,美轮美奂。这背后,由4134块无一相同的折叠幕墙铝板所组成的复杂异形结构,在为建造团队带来挑战的同时也成为项目在实现艺术化探索方面的一大特色。整体而言,“文化粮仓”建成后,不仅将成为城市“绿心”内绿色建筑的标杆,还将以其独特的造型、复杂的异形结构和精妙的美学体验成为城市副中心新的重要地标。

结语

回顾项目期间的经历,付雅娣总工程师相信这种大型的、复杂程度极高的工程会大大推动数字化和信息化的工程实践,且在工程实际的应用场景中,技术的力量会极大地促进高效沟通。

在接下来半年左右的时间里,整个团队还将继续完成所有专业机房的安装调试和整个舞台设备的安装及精装工程。同时,整个剧院项目将在2023年内完成BIM模型数据的采集和信息录入工作,实现如此规模量级项目的数字化交付,并作为试点工程为未来更多的建筑项目发挥示范作用。

关于作者

Betty Wang是一名自由撰稿人,专注于科技领域的趋势研究与内容创作,擅长于讲述富有人文精神和文化内核的科技创新故事。她过往多年一直从事科技咨询服务工作,建立了对建筑设计领域、软硬件领域、数据中心领域深刻的认知和理解。Betty毕业于英国谢菲尔德大学国际新闻专业,在那里,她培养了前瞻的新闻视野和独特的文化视角。

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