BIM让“天山雪莲”完美绽放

文｜本刊记者 万晓曦

落成后的新疆大剧院，犹如一朵天山雪莲花，盛放在昌吉屯河边、大美新疆城旅游文化中心的南侧。据了解，新疆大剧院是丝绸之路·印象城第一阶段启动建设项目之一，总投资达17.6亿元，占地面积280亩，总建筑面积10万平方米。被新疆维吾尔自治区列为“十二五”期间文化旅游产业重点项目。

如同悉尼歌剧院、维也纳歌剧院、万达汉秀的独特外形，丝绸之路文化艺术中心的建筑主体——新疆大剧院以“盛开的天山雪莲”为设计理念，成为别具风格的新疆文化艺术地标。作为西北亚地区地标性建筑的新疆大剧院，代表着新疆歌舞艺术展示的整体形象，设计、建筑标准高，为此投资方分别邀请国际、国内知名设计单位进行大剧院方案设计，最终确定了由深圳设计研究总院全国建筑设计大师孟建民设计的方案“天山下的雪莲”。

建筑物以新疆“仙物”天山雪莲的形象为原型，通过抽象与创新，形成里外层套的伊斯兰建筑穹顶造型，主体建筑坐落在4万平米的台基上，神似一朵天山脚下含苞待放的雪莲花，以圣洁的形象寓示着吉祥如意。外饰面通过黄褐色金属光泽的铝板材质表达出轻盈、时尚的品质，内核金色砖纹肌理表达出浓烈的新疆地域文化特征。同时，大剧院内部包括若干个超大型展厅、音乐厅、多功能商务厅和数字影院，实现了商务活动和文化艺术展示的完美统一。

如此气势恢宏的标志性建筑，其建筑设计难度可见一斑，复杂形体定位、绿色节能分析、精细化设计等，都是需要重点解决的问题。不过，业界著名建筑设计企业深圳市建筑设计研究总院有限公司北京分院（简称“深北院”）借助BIM技术，让以上这些建筑难题都迎刃而解。

深圳市建筑设计研究总院有限公司始建于1982年，伴随着深圳经济特区的发展而不断成长。深圳市建筑设计研究总院有限公司北京分院成立于2003年。深北院下设创作研发中心、规划设计所、建筑所、结构所、机电所、项目管理部、质量管理部、财务部、大营销部、人事行政部等10个部门。专业技术人员130余人。从事各类工业及民用建筑设计、装饰工程设计、城市规划编制、市政道路与环境景观设计，涵盖项目前期策划、可研编制、建筑方案及规划设计、施工图设计直至景观外线的全程设计服务，公司业务立足北京，并辐射至天津、河北、山东、内蒙、新疆及整个华北地区。连续三年荣获深圳总院颁发的“优秀设计院(所)”荣誉称号。

而造型复杂、存在多方面难题的新疆大剧院的成功完成则得益于深北院近年来在异形建筑和生态建筑的BIM应用方面进行的有益探索。深北院在福建正荣金融财富中心项目、承德4#地项目中均不同程度的运用了BIM技术作为工作手段。这些积淀，为深北院在新疆大剧院这一项目全方位的应用BIM技术，帮助“天山雪莲”完美绽放，夯实了基础。

BIM技术攻坚难题

以“天山雪莲”的形象为原型，通过抽象与创新的设计，形成与伊斯兰建筑穹窿顶神似的大剧院主体建筑形象，像一朵含苞欲放的雪莲花，同时通过蓝色琉璃饰面材质表达出圣洁、高尚的品质，红色砖纹肌理表达出浓烈的新疆文化特征。大剧院主体建筑点缀以伊斯兰特征的拱券、长廊、水池等特色元素，形成天圆地方的中心对称构图，是“印象西域”国际旅游城的中心地标，创造出全新的现代伊斯兰文化建筑形象，全面提升了旅游城的品味与知名度。

“为完美诠释西域风情，新疆大剧院项目具有比较复杂的形体。观众厅、VIP室、共享大厅、异形飞梯等，业主都有很高的设计要求，基于BIM技术的实施，很好的解决了设计中的难题，降低了设计难度、提高了设计效率、节省了设计时间。”深圳市建筑设计研究总院北京分院项目总监穆英这样概括BIM技术在新疆大剧院中的作用。

穆英进一步解释，新疆大剧院拥有目前国内领先的舞台设施，由于其未来会作为大型秀场，所以大剧院的舞台，包括台口的宽度都是前所未有的巨大。舞台下方的设备非常复杂，在今后的实际演出中，骆驼、冰山等都会通过舞台设备运送进去并展示到台上，因而整个舞台下面的排窗就十分复杂。建筑师基于此设想来做施工图，并需要在不同的位置剖切剖面。问题随之出现，建筑师在电脑前想一整天却不知道从何处下手，想不清楚其中的空间关系。最终，这个过程还是依靠BIM技术建模得以完成。BIM技术能够很好地配合建筑师，他们想要在什么地方剖切，通过BIM技术都可以很方便地得以实现。

大剧院特殊的外形也给建筑设计带来很多麻烦。深圳市建筑设计研究总院北京分院BIM部副部长陶志成表示，由于大剧院空间向上内收，致使原设想的消防楼梯无法上下贯通。为了满足消防疏散的要求，经过性能化设计，建筑师决定利用外壳钢结构桁架双肢之间的空间设置飞梯。然而，对于弧形的结构钢架，能设计出符合规范要求的飞梯就给设计过程中带来了巨大的挑战，因为钢梯必须随着这个壳的弧度来变化，而且必须躲开钢结构。最后，深北院的BIM工程师和建筑师实时沟通，一点点利用BIM技术将这个钢梯的模型搭建出来，让大剧院的钢梯设计得以完美实现。

掀动绿色低碳风

深北院还在新疆大剧院项目中大量加入了绿色应用。深北院BIM部部长、新疆大剧院项目BIM主持人刘曲文介绍称，由于大剧院的特殊地理位置——新疆乌鲁木齐东北30公里的昌吉市，属中温带气候区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。南部山区气候特征明显，北部沙漠性气候特征显著。年平均气温6.8℃，1月份平均气温为-15.6℃，7月份平均气温为24.5℃，极端最高气温39℃, 极端最低气温-37.3℃。全年无霜期约155天左右，年均降水200毫米。

这样特殊的环境，对能耗就产生了很大的挑战，即对项目建筑全生命周期的总成本影响非常大。深北院通过绿色分析的方法，达到整体最优预测性能，为将来在运营阶段，大大地降低运营成本。在概念阶段利用BIM软件中的概念能耗模拟进行方案对比，找出最优形体的方案进行深化设计。另外利用风环境模拟软件模拟新疆大剧院室外风环境，根据得出来的结果调整设计，以至于达到最优的效果，同时也根据模拟出来的结果指导场地规划设计。

大剧院的舞台照度、声学原理同样有着重要要求。刘曲文表示，“一方面，比如说舞台照度要求是350勒克斯，我们就用相关BIM软件对整个室内的照明进行模拟，满足照度技术上的要求。另一方面，大剧院音效重要性体现在混响时间上，混响时间过长或过短都会造成声学缺陷。我们利用BIM技术模拟现实，来为设计师做指导。如果回响时间太长，会指导设计师加一些吸声板和吸声材料；回响时间特别短，达不到设计要求，就可以加一些反射板和反射材料，增加回响时间。这一过程，BIM技术起到了很好的指导作用。”

此外，绿色分析还体现在暖通专业的复合计算方面。穆英表示，对于暖通工程师目前所使用的专业软件，只有在比如长方体等标准房间前提下，才能计算复合空间体量。而大剧院的内外壳都是弧形的，所以平面与墙围成的空间各式各样。这种情况，暖通专业根本无法用自身软件进行复合。于是，项目组通过BIM模型为暖通工程师提取空间的体积和面积，帮助暖通工程师复合计算。可以说，BIM技术给了暖通工程师极大的帮助。

BIM技术的全过程运用

新疆大剧院项目是深北院第一个尝试全专业、全过程使用BIM技术的项目。刘曲文称这是一个大胆的尝试，异形建筑通常很复杂，简单的手段是没有办法把它表达出来的，而基于BIM技术，可以真正帮助深北院实现这样的一个形体。

从最开始定方案的时候用DYNAMO插件做复杂的表皮，到过程中间用Autodesk Revit软件建所有专业的模型，再到后来的模拟、动画。由于大剧院项目，深北院和业主有进一步的服务协议，协议中要求在施工过程中也要用到BIM技术，而更进一步的是，业主希望在以后项目的运营阶段，也能有一些BIM技术方面的运用。

在以上过程中，BIM技术充当了沟通设计师之间，业主和设计院之间的绝佳工具。譬如，有的时候业主想看到实体的情况，设计院通过可以完全与设计图纸匹配的BIM模型，让业主看到更为明细的实际效果。故而，新疆大剧院项目另一个显著特点，就是其从头到尾全过程的BIM技术运用。

随着BIM在国内工程建设行业的深入推广，BIM技术已经慢慢被广大业主和设计师所接受，体现出真正的价值。深圳市建筑设计研究总院有限公司北京分院院长韩纪升表示：“我们院将会在更多的项目中加深BIM技术运用，给予BIM技术更高的关注、加大BIM技术的投入，这也是工程建设行业发展的大势所趋。”不可否认，未来，BIM技术将不仅仅是改变企业的工作流程，更将是企业在竞争中必备的支撑技术。