珠海歌剧院项目中的BIM技术应用

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：珠海歌剧院工程程相关软件及解决决方案：AutodesskRevvitArrchiteectureeAutodesskRevvitSttructuureAutodesskRevvitMEEPAutodesskNavvisworrksAutodesskMayyaAutodessk3dssMax客户证言：建设工程产业链链上下游之间间的全程协同同工作是问题题的解决方案案。依托互联联网，利用BBIM和云技技术，搭建一一个开放的建建设工程服务务平台，将咨咨询、规划、设设计、建造和和管理各个环环节全部整合合在平台上，实实现全程协同同工作和建筑筑全生命期的的管理。——北京市建筑筑设计研究院院有限公司董董事长朱小地地信息化和工业化化相结合的第第三次工业革革命将在211世纪从根本本上改变人们们的工作和生生活，BIMM技术将是这这次革命的主主力军。——北京市建筑筑设计研究院院有限公司总总经理徐全胜胜BIM技术在建建筑领域的运运用，让我想想起了二十年年前CAD软件取取代手绘图纸纸成为工作的的必然需要，也也许有疑问、也也许有困惑，但但绝不可以等等待。——北京市建筑筑设计研究院院有限公司第第四设计所所所长、珠海歌歌剧院项目主主持人马泷

案例正文：珠生于贝贝生于于海珠海歌剧剧院项目中的的BIM技术应用北京市建筑设计计研究院有限限公司（简称称“北京院”）作为业内内著名的建筑筑设计企业，近年来来在复杂形体体和综合性建建筑的专业协协同、同步设设计等领域进进行了多样化化的实践，在在凤凰卫视传传媒中心、CCBD-Z115-中国尊尊、深圳机场场T3航站楼等等项目中均不不同程度的运运用了BIMM技术作为工工作手段，珠珠海歌剧院这这一项目更是是将BIM技术作作为核心平台台，旨在从设设计到施工的的各个方面为为建筑的全生生命周期提供供最适宜的解解决方案。项目概况珠海歌剧院地处处中国南部，位位于广东省珠珠海市野狸岛岛人工填海区区，是野狸岛岛新填海区的的核心建筑。无无论从香洲湾湾到野狸岛，还还是从珠江口口到情侣路，在在各个角度看看歌剧院都是是视线的中心心。珠海歌剧剧院总建筑面面积590000平方方米,包括15500座的歌剧院院、550座的多多功能剧院、以以及室外剧场场预留和旅游游、餐饮、服服务设施等。作作为我国第一一座海岛剧院院，珠海歌剧剧院的定位是是：高雅的文文化艺术殿堂堂、闻名的文文化旅游胜地地。其意义不不单是建造一一座高品质的的剧院，而是是为珠海这座座城市创造一一个具有原创创性、地域性性和艺术性的的标志性建筑筑。

图1珠海歌剧剧院室外鸟瞰瞰效果图珠海歌剧院建筑筑方案的创作作构思源于大大海，用地的的总体布局形形似从海中升升起的美丽鱼鱼鳍烘托着纯纯净的双贝造造型，又如海海潮退去浮现现出海纳百川川般的日月形形象，形成“珠生于贝，贝贝生于海”的意境，对对珠海市的历历史文化底蕴蕴做出了恰如如其分的诠释释。歌剧院观众厅的的色彩取意于于傍晚时分，海海面与天空渐渐渐融合深邃邃，星空渐起起，海滩被夕夕阳染成一片片金黄，苍茫茫的海平面已已经宁静下来来，仿佛正在在等待着一场场华丽乐章的的响起。通过过这一精心设设计的歌剧院院色彩氛围，巧巧妙地运用了了色彩的退晕晕和对比，既既满足了舞台台台口区颜色色较暗的原则则，又将从天天蓬到地面演演变的景象自自然地展现出出来，这一环环境空灵而震震撼，与演出出前的候场氛氛围十分统一一，同时也使使珠海歌剧院院获得了独一一无二的室内内艺术环境。图2珠海歌剧剧院室内效果果图项目难点空间———剧场内复复杂的曲面空空间结合了声声学、舞台照照明、空调等等各个专业的的不同要求，而而事实上，观观众厅内的复复杂曲面不仅仅是设计意图图的表达，同同时也要将观观众厅设计中中的反声板、声声扩散体、耳耳光、面光桥桥等功能性设设施结合到一一起。专业——对于这这样一个高难难度的剧场设设计，特聘请请了荷兰的KKUNKELL公司作为剧剧院舞台机械械领域的设计计顾问；澳洲洲的MARSSHALLDAY作为为剧院声学领领域的设计顾顾问；SPEEIR+MAAJOR照明明设计公司作作为整体照明明设计的顾问问；日本的GGK公司作为为标识系统的的顾问；以及及承接过国家家大剧院外幕幕墙的珠海晶晶艺幕墙公司司作为建筑屋屋面及幕墙系系统的设计顾顾问。如此复复杂的专项设设计阵容，如如何在满足工工程进度的同同时与全球顶顶级的剧场专专项设计团队队进行频繁而而密切的配合合与协调，这这是对工作平平台的一大考考验。结构——珠海歌歌剧院的主体体建筑集中在在海岛建筑环环路的内侧，建建筑最高点达达到了90米，贝壳壳除标志性造型型外，还为剧剧院提供竖向向交通空间。虽虽然建筑自身身的采光、通通风环境十分分优越，但对对于珠海这一一海滨城市，台台风、潮湿空空气的腐蚀和和污染是对结结构设计的重重大挑战。BIM在建筑设设计中的典型型应用在剧场场的设计过程程中，运用欧欧特克BIMM软件帮助实实现参数化的的座位排布及及视线分析，借借助这一系统统，可以切实实的了解剧场场内每个座位位的视线效果果，并做出合合理、迅速的的调整。根据据座椅的设计计尺寸，以单单元的形式整整合到模型中中，可对每一一个座椅的间间距、尺寸等等进行即时的的调整，并结结合通用人体体模型模拟视视线。欧特克克BIM软件可可以根据建筑筑师的要求自自动生成各个个角度的模拟拟视线分析，通通过视线分析析模拟，建筑筑师可以直观观的看到观众众视点的状况况，从而逐点点核查座椅高高度和角度，进进而决定是否否修改设计。根根据参数化模模型可直接生生成视线分析析表格，在参参数化的辅助助下，高达11550座的的视线分析，这这几乎不可想想象的工作量量，都可交由由参数化软件件模拟，不仅仅提高了效率率，也降低了了错误率。图3视线分析析模拟图4视线模型型分析结果在BIM技术的的统一设计平平台帮助下，各各阶段都可以以与各专项设设计团队紧密密的同步并共共享设计成果果。这一模式式大大加快了了设计的效率率，同时避免免了各团队之之间由于沟通通问题而产生生的失误与返返工。在剧场场专项设计过过程中，BIIM技术可以以对舞台设计计中的面光、耳耳光、追光的的角度和投射射面进行即时时的模拟，即即减少了工作作量也提高了了工作效率。图5剧场综合合专业设计图图对于观众厅来说说，吊顶板声声学设计非常常重要，要满满足一次反射射声的要求，并并能够最大限限度的扩展观观众厅内的混混响时间。针针对剧场内表表皮模型的复复杂性，借助助欧特克软件件搭建的BIMM平台和Odeeon声学软软件，可以在在很短的时间间里建立完整整的声学模型型，模拟并纠纠正模型的问问题，并反馈馈到设计师手手中。图6声学-混混响时间

图图7声学-EDTT分布

图8声学-清晰度在整个观众席区区域所有网格格点(1mx1m的网格)的计算结果果显示了声学学参数随空间间位置的变化化，用彩色图图来显示这些些计算值可以以清楚地表示示声学参数在在座位区域的的分布。图6显示了频率率为10000Hz时观观众厅内混响响时间的分布布，混响时间间的变化范围围是0.8ss到1.8s。在在一个声扩散散空间内，混混响时间的分分布是均匀的的，图7显示了频率为为1000HHz时EDT（早期期衰减时间即即人们对一个个房间混响时时间的感受）的的分布。EDDT的变化范范围为0.88s到1.8s。可可以看出池座座后部和楼座座看台的观众众席处具有较较低的EDTT值（图中的的深色部分），这这一结果表明明这些观众席席处的声音将将具有较低的的丰满度和混混响感。图88显示了模型型中两个对清清晰度来说至至关重要的区区域。在池座座的中央位置置颜色很深，表表明该区域的的声音具有较较低的清晰度度，这也表明明该区域接收收到的早期反反射声较少，而而较多地暴露露在混响声场场中。根据这这些建议，通通过不断的修修改室内模型型的造型，以以便更好的满满足观演的需需求。在BIM模型内内建立一套反反馈机制，生生成从声源到到反声板再到到观众区的一一套计算模型型。在这套反反射模型中，通通过调整反声声板的角度、大大小、高度等等数据，确保保来自声源的的声音能够准准确的落在观观众席上，最最终将反声板板整合到观众众厅内表面模模型中，并由由Odeonn声学软件进进行验证。图9观众厅内内表皮调整前前图10观众厅厅内表皮调整整后同样的，BIMM技术在建筑筑结构形体的的塑造也体现现了不可替代代的作用。建建筑造型的缘缘起，选择了了寓意珠海历历史与文化的的双贝形象。歌歌剧院的观众众厅和主舞台台、后舞台都都涵括其间，建建筑造型纯净净而自然，通通向歌剧院上上部楼层的交交通系统完全全设计在贝壳壳区的钢结构构之间，走在在楼梯上观众众既可以通过过玻璃和细目目金属穿孔板板欣赏室外的的阳光、大海海、景观绿化化屋面，又可可以透过室内内的细目金属属穿孔百叶，欣欣赏观众厅球球体及贝壳的的优美造型。图11室外人人视图图12歌剧院院交通厅BIM在造形设设计及钢结构构设计中的应应用珠海歌剧剧院位于风景景隽秀的野狸岛岛上，她的形形象不但要承承载艺术殿堂堂的底蕴，也也要融合海洋洋、山林的自自然之美，成成为珠海人民民引以为豪的的城市标志。由由于基地为人人工填海而成成，并且歌剧剧院为海岛的的核心建筑，因因此建筑的用用地规划较为为统一。工程程总用地面积积为576770平方米，主主体建筑集中中在海岛建筑筑环路的内侧侧，建筑限高高小于1000米，建筑自自身的采光、通通风环境十分分优越，但必必须特别注意意台风、海边边潮湿空气的的腐蚀和污染染。在结构上，最大大的挑战在于于大剧场钢结结构顶标高为为90米，水平平投影长约130米，宽宽约60米。如此此高耸的结构构体系矗立在在填海区的沿沿海小岛上，可可想而知其面面临的困难。在在设计过程中中，初步将钢钢架模型导入入到AutoodeskRevitt软件中，并并与建筑、混混凝土结构、设设备、电气模模型进行合模模，由形成贝贝壳的空腹桁桁架和屋顶面面的平面桁架架形成巨型框框架为主要结结构体系。图13钢结构构设计流程譬如：处理原始始参照曲面存存在的种种问问题，图144所示可见在在红圈内的关关键点存在连连续性的问题题，这就需要要调整曲面上上的控制点生生成连续的曲曲线，才能最最终生成可用用来进行钢结结构计算的双双曲面构件。图14表面分分析-1

图15表面分分析-2从图15可以看看到曲线表面面的不规则法法线，这就会会导致钢结构构构件的受力力不合理，也也需要进一步步的优化。遵遵循建筑及结结构专业的意意见，利用偏偏心圆和三度度线在曲面布布置钢结构定定位线。根据据布线生成结结构杆件，综综合美观，造造价及可施工工性的考虑，选选择合理的生生成原则。在整体的设计过过程中，基于于合理的成型型原理，采用用参数化脚本本程序完成控控制曲面到杆杆件布置，为为结构计算生生成规律的计计算模型。如如此，不仅能能够针对当前前阶段设计辅辅助，将模型型进行数据化化，并且能够够建立符合各各设计阶段要要求的数字化化模型。图16数据化化模型同时，通过AuutodesskRevvit软件的的碰撞检查，设设计团队能够够在复杂的结结构模型中轻轻松发现设计计中不合理的的部分，为整整个工程争取取更多的协调调时间，并且且在早期控制制成本、解决决问题。此外，基于BIIM技术提供供的精确风洞洞模型，风洞洞实验可针对对珠海的气候候特征，辅助助设计师优化化造型，使其其更有利于适适应当地环境境。图17珠海歌歌剧院风洞测测压实验报告告图18风向角角系数针对在钢结构施施工图绘制的的最后阶段出出现的焊接和和倒角问题，采采用优化后的的自适应节点点，节点的几几何数据由网网格计算得出出。主要目的的是为了解决决3段截面空间旋旋转后无法相相接的问题，这这种问题在后后期修改很频频繁，所以采采取自适应节节点的策略———由三段接接口的位置程程序生成节点点。图19通用有有限元分析关于管线综合方方面，依靠BBIM技术的的优势可以将将AutoddeskRRevit文文件导成MWWC文件，在在AutoddeskNNaviswworks中中选择需要碰碰撞的构件并并生成THMML格式的碰碰撞报告，直直接索引到AAutodeeskReevit总模模型中打开生生成的局部三三维模型，在在其中找到相相应的