郑州大剧院 “扬帆起航”
—— 金刚幕墙新作品
“黄河帆影,艺术之舟”——大剧院的设计理念,“黄河帆影,演绎中原艺术之源泉,艺术之舟,唱响九州文明之华章。”郑州作为华夏文化的发源地,历史悠远,底蕴深厚。故郑州大剧院以“黄河帆影,艺术之舟”为设计理念,描绘一艘承载文明的古舟巨舰,航行于黄河之上,经天亘地,扬帆破浪。建筑如同定格一幕气吞山河的歌剧,以一种气势磅礴的精神象征,独具中原底蕴的建筑形象彰显郑州文化轴心地位。
大剧院整个建筑体量由六片迎风展开的巨舰船帆,围合而成,其坐落在4.5m高的平台之上,独具气贯长虹之势。六个极具现代气息的艺术金属板造型构成六片迎风高展的船帆,白天张力十足,每当夜幕降临,室内璀璨的灯光通过玻璃幕透出,“船帆”蜕变成拉开的巨幕,观众在建筑里的活动若隐约现,凸显大剧院作为观演建筑的艺术特质。
郑州大剧院鸟瞰效果图
建筑采用了多种形式的幕墙组合,幕墙面积约56000平方米,主要由框架玻璃幕墙、金属板内外覆层幕墙和石材覆层幕墙构成,显现出弯弧平滑走势的建筑效果。金属板占建筑立面最大比重,展现出扎实厚重、质感强烈、大气端庄的建筑风格。金属板和玻璃的分格尺寸外加刀切式的立面凹槽看似随性勾画,实际凸显复杂交错的几何元素共同刻画了建筑“扬帆起航”之感。整体建筑采用了颜色互相协调、互相映衬的银色和蓝灰色,利用对金属板和玻璃的特殊设计,实现圆滑附有张力的曲面效果。首层石材幕墙做为建筑风格的基础,特殊的“无线缝”设计理念,使得整个首层建筑元素更加浑然一体与自然。
郑州大剧院西立面效果图
幕墙造型奇特、复杂,立面弧形曲面设计是本项目的特点及难点,为了完美的呈现建筑的外观效果,保证幕墙弯弧曲面平滑走势,因此金刚团队采用BIM参数化建模,全程运用BIM技术来设计、下料及指导施工。
郑州大剧院整体犀牛模型
首先根据建筑、结构施工图及相关设计规范进行幕墙深化方案设计确定幕墙构造形式,对重点部位进行三维安装模拟,确定系统可行性,并将模型导入ANSYS 软件进行计算确定系统的安全性、可靠性。
郑州大剧院玻璃幕墙局部龙骨布置犀牛模型
郑州大剧院玻璃幕墙计算模型
然后在确定幕墙的构造形式的基础上,通过 BIM参数软件(GRASSHOPPER) 对建筑外立面进行参数化分格划分,在满足建筑外观效果的同时要保证幕墙杆件、板块满足规范及结构受力的要求,并校验杆件、板块的可加工性和现场安装要求。
参数化分格划分
郑州大剧院整体犀牛模型参数化分格划分
建筑外立面参数化分格划分完成后,再利用BIM软件对幕墙自由曲面部分 进行高斯曲率分析,根据分析结果对不平整顺滑的的区域进行曲面的重新拟合生成,从而保证建筑立面弧形曲面顺滑过渡,最后得到完美外立面效果,从而完成整个建筑幕墙的参数化建模。
郑州大剧院整体犀牛模型高斯分析后重新拟合
建筑立面主要由六个帆面与四个入口组成,其相互交接、交叉,立面中需要闭合部位多达14处,并且帆面幕墙之间,帆面幕墙与入口幕墙之间,均为曲线交接,造成幕墙支座定位、主次龙骨定位、面板定位等均需要测量定位,且精度要求极高。因此测量放线也是项目质量控制重点。
郑州大剧院现场实景照片
金刚团队利用BIM模型导出参数化坐标数据表格(.csv),导入全站仪进行现场放样,对幕墙的支座点、主次龙骨及幕墙面板进行多重三维坐标定位,以保证施工精度。同时为避免环形放线最后造成闭合时的累计误差,对立面幕墙进行分区放线,6个帆面幕墙分为6个区,各放线区的闭合点再进行二次测量放线,同时首次测量放线之后的两周内每隔3天再对各区幕墙关键控制点进行复核,收集相关数据。并且根据放样结果校核模型,结合BIM模型做出相应的调整, 为后续下料及安装提供准确数据。
现场测量放线流程
项目体量大、幕墙类型多、帆面曲面造型奇特,造成板块种类多,板块尺寸多,传统方法已经无法满足生产要求,故采用BIM参数化技术对材料信息进行批量提取,导出材料清单及加工图纸,将模型和加工图纸一起提交厂家进行生产加工,效率大大提升,极大的缩短了材料采购、加工周期。例如:由于本工程中帆面铝板是采用超宽超大板,需从原板厂家定制,正常的采购周期60天,通过BIM技术预加工备料,周期缩短至20天。
根据模型参数化提取加工单
幕墙构造复杂、结构特殊,主体结构有钢结构,也有混凝土结构的,立面造型为弧形双曲面,幕墙外向倾斜,主次龙骨的对角线与水平面平齐,设计施工难度大,金刚团队采用全程采用BIM技术,利用BIM技术进行模拟安装,分析其构造节点的可行性;利用BIM三维可视化沟通,与建筑设计院、加工厂能够直观的展示建筑的形态和构造,所见即所得,有效的缩短沟通时间,提高沟通效率,同时在移动端可以实时查看BIM模型,提高施工效率。
BIM三维可视化沟通展示
同时坚持“技术引路、样板先行”的原则,选取有代表性的部位制作上墙样板,提前发现设计和施工中的问题,做到早发现问题,早解决问题,不断完善构造节点,总结出安全、可靠、便捷、先进的安装工艺,指导现场大面的安装。
郑州大剧院样板现场照片
在现场施工管理上,采用“互联网+BIM”的管理方式对材料进行科学化、智能化、高效化的管理,利用“二维码”技术解决材料管理成了很棘手的问题,并对材料进行实时代热跟踪及监控。
利用无人机进行空中航拍形成720度全景影音资料,方便与BIM模型进行比对,以便确定模型与现场进度的统一,对工程进度有更为直观的监控。
郑州大剧院实时无人机航拍照片
金刚团队通过科学有序的组织管理、一流的幕墙技术、高超的施工能力以及精细的质量把控,倾力打造出了一个幕墙的精品,让黄河帆影,演绎中原艺术之源泉,让艺术之舟,唱响九州文明之华章,让大剧院扬帆起航。
郑州大剧院现场实景照片