珠海歌剧院项目中的BIM技术应用

1、北京市建筑设计研究院有限公司（BIAD）业务范围包括：城市规划、投资策划、大型公共建筑设计、民用建筑设计、室内装饰设计、园林景观设计、建筑智能化系统工程设计、工程概预算编制、工程监理、工程总承包等领域。自1949年成立以来，累计完成建筑设计面积已超过1.5亿平方米，从1977年至今，设计作品获得各类奖项总计1166项，曾被北京市政府授予“首都建筑设计突出贡献设计研究单位”荣誉称号。在全国各地设有12个分支机构，建筑设计作品遍及全国31个省市自治区。案例：珠海歌剧院工程相关软件及及解决方方案：Autoddeskk Reevitt ArrchiiteccturreAutoddeskk Reevit

2、t SttruccturreAutoddeskk Reevitt MEEPAutoddeskk NaavissworrksAutoddeskk MaayaAutoddeskk 3dds MMax客户证言：建设工程产产业链上上下游之之间的全全程协同同工作是是问题的的解决方方案。依依托互联联网，利利用 HYPERLINK / BIIM和云云技术，搭搭建一个个开放的的建设工工程服务务平台，将将咨询、规规划、设设计、建建造和管管理各个个环节全全部整合合在平台台上，实实现全程程协同工工作和建建筑全生生命期的的管理。北京市市建筑设设计研究究院有限限公司董董事长朱朱小地信息化和工工业化相相结合的的第三次次工

3、业革革命将在在21世纪纪从根本本上改变变人们的的工作和和生活， HYPERLINK / BIM技术将是这次革命的主力军。北京市市建筑设设计研究究院有限限公司总总经理徐徐全胜 HYPERLINK / BIM技术术在建筑筑领域的的运用，让让我想起起了二十十年前CCAD软软件取代代手绘图图纸成为为工作的的必然需需要，也也许有疑疑问、也也许有困困惑，但但绝不可可以等待待。北京市市建筑设设计研究究院有限限公司第第四设计计所所长长、珠海海歌剧院院项目主主持人马马泷案例正文：珠生于贝贝贝生于海海珠海歌歌剧院项项目中的的 HYPERLINK / BIMM技术应用用北京市建筑筑设计研研究院有有限公司司（简称称“

4、北京院院”）作为为业内著著名的建建筑设计计 HYPERLINK /qiye 企业，近近年来在在复杂形形体和综综合性建建筑的专专业协同同、同步步设计等等领域进进行了多多样化的的实践，在在凤凰卫卫视传媒媒中心、CBD-Z15-中国尊、深圳机场T3航站楼等项目中均不同程度的运用了BIM技术作为工作手段，珠海歌剧院这一项目更是将BIM技术作为核心平台，旨在从设计到施工的各个方面为建筑的全生命周期提供最适宜的解决方案。项目概况珠海歌剧院院地处中中国南部部，位于于广东省省珠海市市野狸岛岛人工填填海区，是是野狸岛岛新填海海区的核核心建筑筑。无论论从香洲洲湾到野野狸岛，还还是从珠珠江口到到情侣路路，在各各个角

5、度度看歌剧剧院都是是视线的的中心。珠珠海歌剧剧院总建建筑面积积 5990000 平方方米,包括15550座座的歌剧剧院、5550座座的多功功能剧院院、以及及室外剧剧场预留留和旅游游、餐饮饮、服务务设施等等。作为为我国第第一座海海岛剧院院，珠海海歌剧院院的定位位是：高高雅的文文化艺术术殿堂、闻闻名的文文化旅游游胜地。其其意义不不单是建建造一座座高品质质的剧院院，而是是为珠海海这座城城市创造造一个具具有原创创性、地地域性和和艺术性性的标志志性建筑筑。图1 珠海海歌剧院院室外鸟鸟瞰效果果图珠海歌剧院院建筑方方案的创创作构思思源于大大海，用用地的总总体布局局形似从从海中升升起的美美丽鱼鳍鳍烘托着着纯净

6、的的双贝造造型，又又如海潮潮退去浮浮现出海海纳百川川般的日日月形象象，形成成“珠生于于贝，贝贝生于海海”的意境境，对珠珠海市的的历史文文化底蕴蕴做出了了恰如其其分的诠诠释。歌剧院观众众厅的色色彩取意意于傍晚晚时分，海海面与天天空渐渐渐融合深深邃，星星空渐起起，海滩滩被夕阳阳染成一一片金黄黄，苍茫茫的海平平面已经经宁静下下来，仿仿佛正在在等待着着一场华华丽乐章章的响起起。通过过这一精精心设计计的歌剧剧院色彩彩氛围，巧巧妙地运运用了色色彩的退退晕和对对比，既既满足了了舞台台台口区颜颜色较暗暗的原则则，又将将从天蓬蓬到地面面演变的的景象自自然地展展现出来来，这一一环境空空灵而震震撼，与与演出前前的候

7、场场氛围十十分统一一，同时时也使珠珠海歌剧剧院获得得了独一一无二的的室内艺艺术环境境。图2 珠海海歌剧院院室内效效果图项目难点空空间剧场内内复杂的的曲面空空间结合合了声学学、舞台台照明、空空调等各各个专业业的不同同要求，而而事实上上，观众众厅内的的复杂曲曲面不仅仅是设计计意图的的表达，同同时也要要将观众众厅设计计中的反反声板、声声扩散体体、耳光光、面光光桥等功功能性设设施结合合到一起起。专业对对于这样样一个高高难度的的剧场设设计，特特聘请了了荷兰的的KUNNKELL公司作作为剧院院舞台机机械领域域的设计计顾问；澳洲的的MARRSHAALL DAYY作为剧剧院声学学领域的的设计顾顾问；SSPEI

8、IR+MMAJOOR照明明设计公公司作为为整体照照明设计计的顾问问；日本本的GKK公司作作为标识识系统的的顾问；以及承承接过国国家大剧剧院外幕幕墙的珠珠海晶艺艺幕墙公公司作为为建筑屋屋面及幕幕墙系统统的设计计顾问。如如此复杂杂的专项项设计阵阵容，如如何在满满足工程程进度的的同时与与全球顶顶级的剧剧场专项项设计团团队进行行频繁而而密切的的配合与与协调，这这是对工工作平台台的一大大考验。结构珠珠海歌剧剧院的主主体建筑筑集中在在海岛建建筑环路路的内侧侧，建筑筑最高点点达到了了90米，贝贝壳除标标志性造造型外，还还为剧院院提供竖竖向交通通空间。虽虽然建筑筑自身的的采光、通通风环境境十分优优越，但但对于

9、珠珠海这一一海滨城城市，台台风、潮潮湿空气气的腐蚀蚀和污染染是对结结构设计计的重大大挑战。BIM在建建筑设计计中的典典型应用用在剧场场的设计计过程中中，运用用欧特克克BIMM软件帮帮助实现现参数化化的座位位排布及及视线分分析，借借助这一一系统，可可以切实实的了解解剧场内内每个座座位的视视线效果果，并做做出合理理、迅速速的调整整。根据据座椅的的设计尺尺寸，以以单元的的形式整整合到模模型中，可可对每一一个座椅椅的间距距、尺寸寸等进行行即时的的调整，并并结合通通用人体体模型模模拟视线线。欧特特克BIIM软件件可以根根据建筑筑师的要要求自动动生成各各个角度度的模拟拟视线分分析，通通过视线线分析模模拟，

10、建建筑师可可以直观观的看到到观众视视点的状状况，从从而逐点点核查座座椅高度度和角度度，进而而决定是是否修改改设计。根根据参数数化模型型可直接接生成视视线分析析表格，在在参数化化的辅助助下，高高达15550座座的视线线分析，这这几乎不不可想象象的工作作量，都都可交由由参数化化软件模模拟，不不仅提高高了效率率，也降降低了错错误率。图3 视线线分析模模拟图4 视线线模型分分析结果果在BIM技技术的统统一设计计平台帮帮助下，各各阶段都都可以与与各专项项设计团团队紧密密的同步步并共享享设计成成果。这这一模式式大大加加快了设设计的效效率，同同时避免免了各团团队之间间由于沟沟通问题题而产生生的失误误与返工工

11、。在剧剧场专项项设计过过程中，BIM技术可以对舞台设计中的面光、耳光、追光的角度和投射面进行即时的模拟，即减少了工作量也提高了工作效率。图5 剧场场综合专专业设计计图对于观众厅厅来说，吊吊顶板声声学设计计非常重重要，要要满足一一次反射射声的要要求，并并能够最最大限度度的扩展展观众厅厅内的混混响时间间。针对对剧场内内表皮模模型的复复杂性，借借助欧特特克软件件搭建的的BIMM平台和和Odeeon声声学软件件，可以以在很短短的时间间里建立立完整的的声学模模型，模模拟并纠纠正模型型的问题题，并反反馈到设设计师手手中。图6 声学学-混响时时间 图7 声学学-EDDT分布布 图8 声学学-清晰度度在整个观

12、众众席区域域所有网网格点(1m x 11m 的的网格)的计算算结果显显示了声声学参数数随空间间位置的的变化，用用彩色图图来显示示这些计计算值可可以清楚楚地表示示声学参参数在座座位区域域的分布布。图6显示了了频率为为10000Hzz 时观观众厅内内混响时时间的分分布，混混响时间间的变化化范围是是0.88s 到到1.88s。在在一个声声扩散空空间内，混混响时间间的分布布是均匀匀的，图图7显示了频频率为110000Hz 时EDTT（早期期衰减时时间即人人们对一一个房间间混响时时间的感感受）的的分布。EDT的变化范围为0.8s 到1.8s。可以看出池座后部和楼座看台的观众席处具有较低的EDT值（图中的

13、深色部分），这一结果表明这些观众席处的声音将具有较低的丰满度和混响感。图8显示了模型中两个对清晰度来说至关重要的区域。在池座的中央位置颜色很深，表明该区域的声音具有较低的清晰度，这也表明该区域接收到的早期反射声较少，而较多地暴露在混响声场中。根据这些建议，通过不断的修改室内模型的造型，以便更好的满足观演的需求。在BIM模模型内建建立一套套反馈机机制，生生成从声声源到反反声板再再到观众众区的一一套计算算模型。在在这套反反射模型型中，通通过调整整反声板板的角度度、大小小、高度度等数据据，确保保来自声声源的声声音能够够准确的的落在观观众席上上，最终终将反声声板整合合到观众众厅内表表面模型型中，并并由

14、Oddeonn声学软软件进行行验证。图9 观众众厅内表表皮调整整前图10 观观众厅内内表皮调调整后同样的，BBIM技技术在建建筑结构构形体的的塑造也也体现了了不可替替代的作作用。建建筑造型型的缘起起，选择择了寓意意珠海历历史与文文化的双双贝形象象。歌剧剧院的观观众厅和和主舞台台、后舞舞台都涵涵括其间间，建筑筑造型纯纯净而自自然，通通向歌剧剧院上部部楼层的的交通系系统完全全设计在在贝壳区区的钢结结构之间间，走在在楼梯上上观众既既可以通通过玻璃璃和细目目金属穿穿孔板欣欣赏室外外的阳光光、大海海、景观观绿化屋屋面，又又可以透透过室内内的细目目金属穿穿孔百叶叶，欣赏赏观众厅厅球体及及贝壳的的优美造造型

15、。图11 室室外人视视图图12 歌歌剧院交交通厅BIM在造造形设计计及钢结结构设计计中的应应用珠海海歌剧院院位于风风景隽秀的野野狸岛上上，她的的形象不不但要承承载艺术术殿堂的的底蕴，也也要融合合海洋、山山林的自自然之美美，成为为珠海人人民引以以为豪的的城市标标志。由由于基地地为人工工填海而而成，并并且歌剧剧院为海海岛的核核心建筑筑，因此此建筑的的用地规规划较为为统一。工工程总用用地面积积为5776700平方米米，主体体建筑集集中在海海岛建筑筑环路的的内侧，建建筑限高高小于1100米米，建筑筑自身的的采光、通通风环境境十分优优越，但但必须特特别注意意台风、海海边潮湿湿空气的的腐蚀和和污染。在结构

16、上，最最大的挑挑战在于于大剧场场钢结构构顶标高高为900米，水水平投影影长约1300米，宽宽约600米。如如此高耸耸的结构构体系矗矗立在填填海区的的沿海小小岛上，可可想而知知其面临临的困难难。在设设计过程程中，初初步将钢钢架模型型导入到到Auttodeesk Revvit软软件中，并并与建筑筑、混凝凝土结构构、设备备、电气气模型进进行合模模，由形形成贝壳壳的空腹腹桁架和和屋顶面面的平面面桁架形形成巨型型框架为为主要结结构体系系。图13 钢钢结构设设计流程程譬如：处理理原始参参照曲面面存在的的种种问问题，图图14所示示可见在在红圈内内的关键键点存在在连续性性的问题题，这就就需要调调整曲面面上的控

17、控制点生生成连续续的曲线线，才能能最终生生成可用用来进行行钢结构构计算的的双曲面面构件。图14 表表面分析析-1 图15 表面分分析-22从图15可可以看到到曲线表表面的不不规则法法线，这这就会导导致钢结结构构件件的受力力不合理理，也需需要进一一步的优优化。遵遵循建筑筑及结构构专业的的意见，利利用偏心心圆和三三度线在在曲面布布置钢结结构定位位线。根根据布线线生成结结构杆件件，综合合美观，造造价及可可施工性性的考虑虑，选择择合理的的生成原原则。在整体的设设计过程程中，基基于合理理的成型型原理，采采用参数数化脚本本程序完完成控制制曲面到到杆件布布置，为为结构计计算生成成规律的的计算模模型。如如此，

18、不不仅能够够针对当当前阶段段设计辅辅助，将将模型进进行数据据化，并并且能够够建立符符合各设设计阶段段要求的的数字化化模型。图16 数数据化模模型同时，通过过Auttodeesk Revvit软软件的碰碰撞检查查，设计计团队能能够在复复杂的结结构模型型中轻松松发现设设计中不不合理的的部分，为为整个工工程争取取更多的的协调时时间，并并且在早早期控制制成本、解解决问题题。此外，基于于BIMM技术提提供的精精确风洞洞模型，风风洞实验验可针对对珠海的的气候特特征，辅辅助设计计师优化化造型，使使其更有有利于适适应当地地环境。图17 珠珠海歌剧剧院风洞洞测压实实验报告告图18 风风向角系系数针对在钢结结构施工工图绘制制的最后后阶段出出现的焊焊接和倒倒角问题题，采用用优化后后的自适适应节点