凤凰国际传媒中心的数字化设计与建造

周泽渥

(北京市建筑设计研究院方案创作工作室，北京 100045)

1 设计创意:“莫比乌斯”

位于北京朝阳公园西南角的凤凰国际传媒中心的建设近来获得了各界关注。凤凰国际传媒中心项目由北京市建筑设计研究院方案创作工作室进行建筑设计，项目大量运用了数字化技术，实现了本土团队在国内地标性建筑设计实践的突破，也开拓了一条全息的数字化设计之路。

图1 凤凰国际传媒中心

图2 “莫比乌斯”的设计构想

凤凰国际传媒中心位于朝阳公园西南角，是面向都市中心的桥头堡，它占地面积1．8公顷，总建筑面积约7．5万m2。南侧眺望北京CBD核心区，东侧与北侧紧邻朝阳公园大片湖面，具有开阔优美的景观价值和极为难得的商业价值。方案设计以凤凰传媒“开放、创新、融合”的精神为宗旨，取意“莫比乌斯环”，其正反相接，上下相承，内外相连的形态，体现了阴阳相生，中西文化、古今文化融合理念。这一造型与不规则的道路方向、转角以及和朝阳公园形成和谐的关系。同时也诠释着凤凰传媒的文化精神。无限循环的开放式环状造型，将建筑的高低起伏自然融合。

建筑由两座单体建筑和一个极富表现力的外壳组成，两座单体建筑分别为媒体办公主楼和演播楼。流线型的外壳带给了建筑流畅动人的空间，被莫比乌斯环所环绕的凤凰广场是建筑体量的核心，它被巨大而飞舞的钢结构围合，连接着西侧的城市主干路与东侧的朝阳公园湖滨绿地，是一处可向公众开放的公共空间。而一条由地面至空中，环绕贯穿于建筑内部的公众体验流线，实现了凤凰国际传媒中心在建筑空间上的丰富与开放。公众可从拱桥拾级而上，到达演播楼二层的开放平台，由开放平台回望西中庭，它被流畅交错的钢结构包裹，形成了既恢弘的共享大厅，它同时紧邻城市干道，使通透、高大、变幻的室内空间展现在城市人群面前。沿二层平台向东，参观1 200 m2演播制作大厅之后，公众可到达演播楼楼顶的休憩空间，巨大的平台被钢结构和坡起的体量环绕，创造出宽敞的休闲空间。随后沿平台走向紧邻朝阳公园湖面的东中庭，它既是两座主楼重要的交通联系、极佳的观景点，更是凤凰开放的公共体验空间中建筑艺术表现力的高潮。盘桓蜿蜒的环形坡道连接着入口大厅，而通天扶梯则直达办公楼顶层。办公楼顶层是建筑的制高点，也是一处风景绝佳的眺望场所，向南可遥望CBD壮阔的城市景观，向北可俯瞰朝阳公园的开阔湖面与成荫绿林。贯穿建筑的整条公共流线上下穿行在莫比乌斯的环状空间中，展现了一个“创新、开放、融合”的媒体所应具有的建筑精神。

图3 西中庭效果图

2 三维数字技术支持下的深化设计

由于独特的创意构思，凤凰国际传媒中心具有了复杂的三维形体，这为建筑的深化设计和施工提出了严峻的挑战。随着大量前所未有技术难题的涌现，传统的建筑设计方法与设计工具已经不足以应对复杂形体的深化控制。因此，凤凰国际传媒中心开创性的大量运用了三维数字化技术，是国内首次运用该技术进行全面的、大规模建筑实践的案例。三维技术应用在概念方案深化，建筑体型逻辑加工，结构设计，表皮构造设计等方面，同时利用建筑信息模型以及参数化编程控制技术生成了无法逐一绘制的技术信息，完成了常规技术无法实现的设计成果。三维数字技术的运用实现了设计成果的矢量化与精确化，并且进行智能化的调整和修正，优化了工程的生产、建造与运行工序。

2．1 几何逻辑构建与参数化设计

与规则体型设计所不同的是，复杂型体的设计会出现许多无法用以往工程设计经验直接套用的轴线、网格系统。为了进行技术深化，建筑师构建了一个与创意相适应的几何控制逻辑体系，这一体系成为了凤凰国际传媒中心进行后续技术深化的基础，也成为了凤凰后续项目工作的主要控制规则。在既定的概念模型基础下，依据结构安全和材料的合理尺度、人体活动的尺度以及视觉美学尺度，落实建筑的水平和垂直及一些特定形态的三维控制线。凤凰的三维控制线包括;基准模型表皮的基本版块划分线;平面形态控制轴线;竖向楼层板及幕墙水平控制线等。正是由于这些基准线的确立，为整个项目的顺利推进发挥了重要的控制作用。几何控制线成为了一些复杂建筑部件参数化的基础。

图4 形体的几何控制逻辑体系中的三维基准线

2．2 钢结构设计与加工

凤凰国际传媒中心的钢结构设计将会成为最为瞩目的成就之一。钢结构极强的可塑性使它实现了其他建筑材料难以实现的三维曲面形体，同时体现了建筑整体的美学表现力。在功能上，钢结构外壳将办公楼与演播楼两种不同的功能形态融合为一个整体，并创造出丰富的公共空间，在生态效应上，它也提供了一层外衣，实现了建筑全生命周期的绿色节能。

建筑师与结构师进行密切的配合，构想了一种三维立体网壳结构，由主肋、次肋两层交叉的曲面结构肋组成，其间形成的空隙用来设置外幕墙系统。而三类三维控制轴线，分别控制了主肋、次肋与幕墙水平控制线。由于其不规则的复杂形体，结构的加工难度巨大，整个建筑几乎没有一个结构构件是标准的。为了满足结构的合理性以及近距离体验建筑的效果，建筑师对细部的控制精度要求也远远超过以往的工程。建筑师几乎直接参与了建筑每一项细节控制，特别是在外壳和主楼结构方面，与结构设计师开展了密切的配合，对结构的交接方式与节点控制进行了多轮的设计与优化，为此，建筑师第一次全面采用三维建筑信息模型技术(BIM)，大部分设计成果不是通过二维图纸来表现的，而是通过全息化三维数据模型来进行表达和控制的。

优美的双曲钢结构肋似一座巨大的艺术品，挥舞着展现了形体的美感，目前其建设成果已经获得中国钢协专家的充分肯定。经测算，外壳钢结构的施工最大误差仅为6 mm，从设计建造、施工工艺等各个方面而言，均已经达到国际顶尖水平。

图7 外壳钢结构建设成果

2．3 表皮鳞片玻璃幕墙

由于外部形体的复杂性，外幕墙的技术处理成为了关键，也成为了体现业主独特的文化性、成本控制以及技术优化的关键。建筑采用了3 000多块完全不同的幕墙单元，没有采用一块曲面幕墙。建筑在每两根外肋中间涉及了一系列单元式的鳞片式组合幕墙，从而使得莫比乌斯环的形体被舞动的钢结构外肋和自然的鳞片肌理所包裹，形成了以凤凰羽翼为意向的建筑表皮效果。由于幕墙的复杂性，三千余块幕墙的技术信息很难逐一绘制，此时三维建筑信息模型以及参数化编程控制技术解决了异型构件的设计文件输出问题，将幕墙信息输出称为一个数据库，以此为基础上进行深化加工与生产，从而完成了常规技术无法实现的设计成果。

图8 利用三维建筑信息模型以及参数化编程技术实现信息输出

图9 3180片平面鳞片幕墙弥合曲面

3 三维数字建造技术在工程中的运用

凤凰国际传媒中心项目采用了许多与国际同步的建造技术，将三维数字建造技术全面的运用在了工程建造中。比如它的钢结构设计、外表皮幕墙的设计等，设计成果均很难用传统的图纸来表达，因而建筑师首次将建筑三维信息模型与加工厂家设备对接，利用数字成果去指导生产，实现了在大型工程中复杂非标准构件数字智能加工。它完全打破了传统的建造模式，是一次前所未有的工程实践。凤凰国际传媒中心所采用的数字加工技术与数字设计技术的对接策略，极大地提高了设计产品的精度和对生产复杂异型产品的控制。

3．1 钢结构数字化加工

凤凰的钢结构立体网壳结构由50根梯形截面蜿蜒环绕的主钢结构肋和50根圆形截面的次钢结构肋交织而成，每一根钢结构的肋的造型都是完全不同的三维曲面，在加工生产中，结构肋的扭曲各不相同，并且精确相接，因此每一个构件的生产都是环环相扣，一旦产生明显的误差，将会造成整个钢结构无法闭合，结构体系则不能成立。这位钢结构的加工提出了严峻的挑战。建筑师在Catia平台中建立了精确的BIM模型，并且通过计算机编程为每一个构件建立了详细的数据库，包含长度、曲率、定位点等等。这些信息最终以数据库和控制模型的方式直接提供给厂家用于深化设计。当建筑模型改变时，数据库信息会自动更新，充分发挥了数字技术的智能化优势。根据建筑师所提供的数字模型，厂家同样充分运用了数字技术进行构件的二次深化，计算出每块钢板的几何信息，并制作了1:1的“样箱”对钢板弯曲进行反复的校核定位，以确保模型中的信息能够准确的实现，从而符合真实的建造要求。

图10 在Catia平台中建立了精确的三维BIM模型

3．2 外幕墙数字化控制与加工

在凤凰国际传媒中心项目中，外幕墙也实现了非标准化的加工建造。外幕墙含有3180个不同的幕墙单元，他们在三维控制线的规则为划分依据和参数化基础，以平面幕墙板块的形式弥合了三维曲面。每个幕墙单元都由30多个不同尺寸的铝合金构件组成，所有的幕墙单元构件数量超过了9万。大量的技术信息，以及非标准化的单元板块为加工建造带来了困难。建筑师采用了数字化手段来应对这一难题，通过通程为每个幕墙单元进行了唯一编号，并依据编号管理每个幕墙参数信息，建筑师将BIM模型和数据库与生产厂家共享之后，幕墙厂家需要在其基础上依据生产工序进行更加深入的二次翻样设计。厂家采用了与设计团队同样的软件程序，可以自动完成幕墙加工信息的提取工作，生成详细的加工参数表，极大地提高了生产效率，也减少了信息转化过程中的误差。

图11 幕墙单元

4 结语

随着凤凰国际传媒中心项目建设逐步推进，它已经获得社会各方的关注。它分别参加了意大利向东方中国建筑景观展，意大利威尼斯建筑双年展等知名的国际展览，同时也受到了市领导以及国内外媒体的关注。它在项目实践中大规模、全面、深入的运用了BIM技术辅助设计施工，在概念设计、形体建构、技术深化、效果控制、专业综合、施工指导、性能化分析等方面建立了全息而精确的建筑信息模型。它利用数字技术实现了复杂形体的精确化设计、加工与建造，并且实现了设计成果的可修正性。

数字化技术的应用为建筑提供了更多的机会，他实现了高效、智能的设计与施工，大大优化的设计、建造供需，并且可以为建筑的运营维护提供便利服务。

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［2］张学斌．BIM技术在杭州奥体中心主体育场项目设计中的应用［J］．土木建筑工程信息技术，2010，2(4):50-54．

［3］马洪娟，姚守俨，戈祥林，林忠和．BIM技术在南宁规划展示馆项目施工中应用体会［J］．土木建筑工程信息技术，2010，2(2):63-67．