周澤渥

(北京市建筑設計研究院方案創(chuàng)作工作室，北京 100045)

1 設計創(chuàng)意:“莫比烏斯”

位于北京朝陽公園西南角的鳳凰國際傳媒中心的建設近來獲得了各界關注。鳳凰國際傳媒中心項目由北京市建筑設計研究院方案創(chuàng)作工作室進行建筑設計，項目大量運用了數(shù)字化技術，實現(xiàn)了本土團隊在國內地標性建筑設計實踐的突破，也開拓了一條全息的數(shù)字化設計之路。

圖1 鳳凰國際傳媒中心

圖2 “莫比烏斯”的設計構想

鳳凰國際傳媒中心位于朝陽公園西南角，是面向都市中心的橋頭堡，它占地面積1．8公頃，總建筑面積約7．5萬m2。南側眺望北京CBD核心區(qū)，東側與北側緊鄰朝陽公園大片湖面，具有開闊優(yōu)美的景觀價值和極為難得的商業(yè)價值。方案設計以鳳凰傳媒“開放、創(chuàng)新、融合”的精神為宗旨，取意“莫比烏斯環(huán)”，其正反相接，上下相承，內外相連的形態(tài)，體現(xiàn)了陰陽相生，中西文化、古今文化融合理念。這一造型與不規(guī)則的道路方向、轉角以及和朝陽公園形成和諧的關系。同時也詮釋著鳳凰傳媒的文化精神。無限循環(huán)的開放式環(huán)狀造型，將建筑的高低起伏自然融合。

建筑由兩座單體建筑和一個極富表現(xiàn)力的外殼組成，兩座單體建筑分別為媒體辦公主樓和演播樓。流線型的外殼帶給了建筑流暢動人的空間，被莫比烏斯環(huán)所環(huán)繞的鳳凰廣場是建筑體量的核心，它被巨大而飛舞的鋼結構圍合，連接著西側的城市主干路與東側的朝陽公園湖濱綠地，是一處可向公眾開放的公共空間。而一條由地面至空中，環(huán)繞貫穿于建筑內部的公眾體驗流線，實現(xiàn)了鳳凰國際傳媒中心在建筑空間上的豐富與開放。公眾可從拱橋拾級而上，到達演播樓二層的開放平臺，由開放平臺回望西中庭，它被流暢交錯的鋼結構包裹，形成了既恢弘的共享大廳，它同時緊鄰城市干道，使通透、高大、變幻的室內空間展現(xiàn)在城市人群面前。沿二層平臺向東，參觀1 200 m2演播制作大廳之后，公眾可到達演播樓樓頂?shù)男蓓臻g，巨大的平臺被鋼結構和坡起的體量環(huán)繞，創(chuàng)造出寬敞的休閑空間。隨后沿平臺走向緊鄰朝陽公園湖面的東中庭，它既是兩座主樓重要的交通聯(lián)系、極佳的觀景點，更是鳳凰開放的公共體驗空間中建筑藝術表現(xiàn)力的高潮。盤桓蜿蜒的環(huán)形坡道連接著入口大廳，而通天扶梯則直達辦公樓頂層。辦公樓頂層是建筑的制高點，也是一處風景絕佳的眺望場所，向南可遙望CBD壯闊的城市景觀，向北可俯瞰朝陽公園的開闊湖面與成蔭綠林。貫穿建筑的整條公共流線上下穿行在莫比烏斯的環(huán)狀空間中，展現(xiàn)了一個“創(chuàng)新、開放、融合”的媒體所應具有的建筑精神。

圖3 西中庭效果圖

2 三維數(shù)字技術支持下的深化設計

由于獨特的創(chuàng)意構思，鳳凰國際傳媒中心具有了復雜的三維形體，這為建筑的深化設計和施工提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著大量前所未有技術難題的涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的建筑設計方法與設計工具已經不足以應對復雜形體的深化控制。因此，鳳凰國際傳媒中心開創(chuàng)性的大量運用了三維數(shù)字化技術，是國內首次運用該技術進行全面的、大規(guī)模建筑實踐的案例。三維技術應用在概念方案深化，建筑體型邏輯加工，結構設計，表皮構造設計等方面，同時利用建筑信息模型以及參數(shù)化編程控制技術生成了無法逐一繪制的技術信息，完成了常規(guī)技術無法實現(xiàn)的設計成果。三維數(shù)字技術的運用實現(xiàn)了設計成果的矢量化與精確化，并且進行智能化的調整和修正，優(yōu)化了工程的生產、建造與運行工序。

2．1 幾何邏輯構建與參數(shù)化設計

與規(guī)則體型設計所不同的是，復雜型體的設計會出現(xiàn)許多無法用以往工程設計經驗直接套用的軸線、網(wǎng)格系統(tǒng)。為了進行技術深化，建筑師構建了一個與創(chuàng)意相適應的幾何控制邏輯體系，這一體系成為了鳳凰國際傳媒中心進行后續(xù)技術深化的基礎，也成為了鳳凰后續(xù)項目工作的主要控制規(guī)則。在既定的概念模型基礎下，依據(jù)結構安全和材料的合理尺度、人體活動的尺度以及視覺美學尺度，落實建筑的水平和垂直及一些特定形態(tài)的三維控制線。鳳凰的三維控制線包括;基準模型表皮的基本版塊劃分線;平面形態(tài)控制軸線;豎向樓層板及幕墻水平控制線等。正是由于這些基準線的確立，為整個項目的順利推進發(fā)揮了重要的控制作用。幾何控制線成為了一些復雜建筑部件參數(shù)化的基礎。

圖4 形體的幾何控制邏輯體系中的三維基準線

2．2 鋼結構設計與加工

鳳凰國際傳媒中心的鋼結構設計將會成為最為矚目的成就之一。鋼結構極強的可塑性使它實現(xiàn)了其他建筑材料難以實現(xiàn)的三維曲面形體，同時體現(xiàn)了建筑整體的美學表現(xiàn)力。在功能上，鋼結構外殼將辦公樓與演播樓兩種不同的功能形態(tài)融合為一個整體，并創(chuàng)造出豐富的公共空間，在生態(tài)效應上，它也提供了一層外衣，實現(xiàn)了建筑全生命周期的綠色節(jié)能。

建筑師與結構師進行密切的配合，構想了一種三維立體網(wǎng)殼結構，由主肋、次肋兩層交叉的曲面結構肋組成，其間形成的空隙用來設置外幕墻系統(tǒng)。而三類三維控制軸線，分別控制了主肋、次肋與幕墻水平控制線。由于其不規(guī)則的復雜形體，結構的加工難度巨大，整個建筑幾乎沒有一個結構構件是標準的。為了滿足結構的合理性以及近距離體驗建筑的效果，建筑師對細部的控制精度要求也遠遠超過以往的工程。建筑師幾乎直接參與了建筑每一項細節(jié)控制，特別是在外殼和主樓結構方面，與結構設計師開展了密切的配合，對結構的交接方式與節(jié)點控制進行了多輪的設計與優(yōu)化，為此，建筑師第一次全面采用三維建筑信息模型技術(BIM)，大部分設計成果不是通過二維圖紙來表現(xiàn)的，而是通過全息化三維數(shù)據(jù)模型來進行表達和控制的。

優(yōu)美的雙曲鋼結構肋似一座巨大的藝術品，揮舞著展現(xiàn)了形體的美感，目前其建設成果已經獲得中國鋼協(xié)專家的充分肯定。經測算，外殼鋼結構的施工最大誤差僅為6 mm，從設計建造、施工工藝等各個方面而言，均已經達到國際頂尖水平。

圖7 外殼鋼結構建設成果

2．3 表皮鱗片玻璃幕墻

由于外部形體的復雜性，外幕墻的技術處理成為了關鍵，也成為了體現(xiàn)業(yè)主獨特的文化性、成本控制以及技術優(yōu)化的關鍵。建筑采用了3 000多塊完全不同的幕墻單元，沒有采用一塊曲面幕墻。建筑在每兩根外肋中間涉及了一系列單元式的鱗片式組合幕墻，從而使得莫比烏斯環(huán)的形體被舞動的鋼結構外肋和自然的鱗片肌理所包裹，形成了以鳳凰羽翼為意向的建筑表皮效果。由于幕墻的復雜性，三千余塊幕墻的技術信息很難逐一繪制，此時三維建筑信息模型以及參數(shù)化編程控制技術解決了異型構件的設計文件輸出問題，將幕墻信息輸出稱為一個數(shù)據(jù)庫，以此為基礎上進行深化加工與生產，從而完成了常規(guī)技術無法實現(xiàn)的設計成果。

圖8 利用三維建筑信息模型以及參數(shù)化編程技術實現(xiàn)信息輸出

圖9 3180片平面鱗片幕墻彌合曲面

3 三維數(shù)字建造技術在工程中的運用

鳳凰國際傳媒中心項目采用了許多與國際同步的建造技術，將三維數(shù)字建造技術全面的運用在了工程建造中。比如它的鋼結構設計、外表皮幕墻的設計等，設計成果均很難用傳統(tǒng)的圖紙來表達，因而建筑師首次將建筑三維信息模型與加工廠家設備對接，利用數(shù)字成果去指導生產，實現(xiàn)了在大型工程中復雜非標準構件數(shù)字智能加工。它完全打破了傳統(tǒng)的建造模式，是一次前所未有的工程實踐。鳳凰國際傳媒中心所采用的數(shù)字加工技術與數(shù)字設計技術的對接策略，極大地提高了設計產品的精度和對生產復雜異型產品的控制。

3．1 鋼結構數(shù)字化加工

鳳凰的鋼結構立體網(wǎng)殼結構由50根梯形截面蜿蜒環(huán)繞的主鋼結構肋和50根圓形截面的次鋼結構肋交織而成，每一根鋼結構的肋的造型都是完全不同的三維曲面，在加工生產中，結構肋的扭曲各不相同，并且精確相接，因此每一個構件的生產都是環(huán)環(huán)相扣，一旦產生明顯的誤差，將會造成整個鋼結構無法閉合，結構體系則不能成立。這位鋼結構的加工提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。建筑師在Catia平臺中建立了精確的BIM模型，并且通過計算機編程為每一個構件建立了詳細的數(shù)據(jù)庫，包含長度、曲率、定位點等等。這些信息最終以數(shù)據(jù)庫和控制模型的方式直接提供給廠家用于深化設計。當建筑模型改變時，數(shù)據(jù)庫信息會自動更新，充分發(fā)揮了數(shù)字技術的智能化優(yōu)勢。根據(jù)建筑師所提供的數(shù)字模型，廠家同樣充分運用了數(shù)字技術進行構件的二次深化，計算出每塊鋼板的幾何信息，并制作了1:1的“樣箱”對鋼板彎曲進行反復的校核定位，以確保模型中的信息能夠準確的實現(xiàn)，從而符合真實的建造要求。

圖10 在Catia平臺中建立了精確的三維BIM模型

3．2 外幕墻數(shù)字化控制與加工

在鳳凰國際傳媒中心項目中，外幕墻也實現(xiàn)了非標準化的加工建造。外幕墻含有3180個不同的幕墻單元，他們在三維控制線的規(guī)則為劃分依據(jù)和參數(shù)化基礎，以平面幕墻板塊的形式彌合了三維曲面。每個幕墻單元都由30多個不同尺寸的鋁合金構件組成，所有的幕墻單元構件數(shù)量超過了9萬。大量的技術信息，以及非標準化的單元板塊為加工建造帶來了困難。建筑師采用了數(shù)字化手段來應對這一難題，通過通程為每個幕墻單元進行了唯一編號，并依據(jù)編號管理每個幕墻參數(shù)信息，建筑師將BIM模型和數(shù)據(jù)庫與生產廠家共享之后，幕墻廠家需要在其基礎上依據(jù)生產工序進行更加深入的二次翻樣設計。廠家采用了與設計團隊同樣的軟件程序，可以自動完成幕墻加工信息的提取工作，生成詳細的加工參數(shù)表，極大地提高了生產效率，也減少了信息轉化過程中的誤差。

圖11 幕墻單元

4 結語

隨著鳳凰國際傳媒中心項目建設逐步推進，它已經獲得社會各方的關注。它分別參加了意大利向東方中國建筑景觀展，意大利威尼斯建筑雙年展等知名的國際展覽，同時也受到了市領導以及國內外媒體的關注。它在項目實踐中大規(guī)模、全面、深入的運用了BIM技術輔助設計施工，在概念設計、形體建構、技術深化、效果控制、專業(yè)綜合、施工指導、性能化分析等方面建立了全息而精確的建筑信息模型。它利用數(shù)字技術實現(xiàn)了復雜形體的精確化設計、加工與建造，并且實現(xiàn)了設計成果的可修正性。

數(shù)字化技術的應用為建筑提供了更多的機會，他實現(xiàn)了高效、智能的設計與施工，大大優(yōu)化的設計、建造供需，并且可以為建筑的運營維護提供便利服務。

［1］蘇駿，葉紅華．基于BIM的設計可視化技術在世博會德國館中的應用［J］．土木建筑工程信息技術，2009，1(1):87-91．

［2］張學斌．BIM技術在杭州奧體中心主體育場項目設計中的應用［J］．土木建筑工程信息技術，2010，2(4):50-54．

［3］馬洪娟，姚守儼，戈祥林，林忠和．BIM技術在南寧規(guī)劃展示館項目施工中應用體會［J］．土木建筑工程信息技術，2010，2(2):63-67．