新时期剧院形态的营建——青岛万达东方影都大剧院的设计与实施

高山兴 范斯媛 GAO Shanxing，FAN Siyuan

1 华凯国际（香港）有限公司

2 中国建筑西北设计研究院有限公司

距离20世纪与21世纪之交北京国家大剧院建筑方案设计所引发的巨大争议，已经过去了快二十个年头。当我们再次回首，除却对建筑周围人文和空间环境影响的讨论，当年同样饱受质疑的、形式与功能分离导致的建筑形态，以及新奇夺目的造型特点，在今日看来却具有了开创性的意义——打开了中国新时期剧院乃至大型公共建筑设计的崭新局面。

一方面，传统的建筑形态被完全突破，同时建筑的标志性也成为了设计中的重点，如广州大剧院、珠海大剧院、哈尔滨大剧院等。另一方面，得益于新时期“信息与计算机辅助设计”的发展完善和普及，那些新奇的、具有标志性的建筑形态进一步趋向于复杂化、非线性和不规则化，参数化设计和BIM技术在设计和营建过程中的应用为这一切的实现提供了高效和有序的保障。万达青岛东方影都大剧院项目就是这一系列优秀设计思想的集中体现。

1 项目概况

青岛东方影都大剧院位于青岛市黄岛区西海岸经济新区中央商务区东方影都项目的核心区域，是一座专为国际电影节打造的文化建筑，将会作为电影节的主会场，举办电影节开闭幕式与颁奖典礼，平时则用于综合文艺演出与偶尔的音乐会演出（图1）。项目用地为填海区域，北部为黄海灵山湾，总建筑面积为2.4万m2，建筑层数为地上4层、地下2层，拥有2 200座特大型剧场及相关附属用房。东方影都大剧院与东侧紧邻的秀场项目一同成为了黄岛区西海岸最重要的标志性建筑。

2 设计理念

方案主题名为“碧海银螺”，设计理念来源于海螺的图形。青岛市是北方重要的沿海城市，项目用地正处于城市的海岸线上。选择海螺这样一个极具海洋特征和文化底蕴的海洋生物形象作为大剧院形态设计的概念源头，能够塑造极佳的城市海岸线景观，融入国际化的文化背景，让其标志性的建筑形态更加深入人心。海螺与海关系最为亲密，据说将其放在耳边闭目聆听，就可以听到海的声音；海螺作为乐器的历史也很悠久，符合大剧院的功能定位；不仅如此，海螺自身优美的曲线形态也很适合转译于建筑的形态创作之中。

大剧院形态设计的重点在于如何用建筑语言去表达海螺的概念意象，通过对海螺本身生物形态特征的分析和挖掘，我们将这些生物特征与建筑形态、表皮肌理结合起来。整体造型设计为螺旋状上升的复杂曲线，通过横向的复合铝板幕墙构造出层叠的造型。我们采用上下叠加式的米白色复合铝板，每块铝板倾斜角度为5°，叠加部分宽400mm、深200mm。

同时，运用渐变的手法将中空Low-E橘红色彩色玻璃由下至上随机穿插其中，形成逐渐减少的态势（图2）。这种做法活跃了立面的节奏，也加大了建筑底部视觉的通透性。夜色降临，灯光从如鳞片般的玻璃幕墙中透射出来，斑斑点点，如同海面反射在建筑上的光斑，醉人心弦（图3）。建筑入口的造型与海螺生物形态的口部造型巧妙结合（图4，5），增强了建筑形态的趣味性，也使入口部分更具气势。入口的色彩呼应了橘红色的玻璃幕墙，形成统一的建筑色彩体系。

业主：万达集团

建设地点：山东省青岛市

建筑设计：华凯建筑设计（上海）有限公司（方案）

中国中元国际工程有限公司（施工图）

联合设计：万达集团文旅规划设计院（规划）

北京中建建筑设计院有限公司上海分公司（景观）

北京筑邦建筑装饰工程有限公司（室内）

北京市洛西特灯光设计顾问有限公司（照明）

珠海晶艺玻璃工程有限公司（幕墙）

项目负责人：高山兴（建筑）；阎凯（景观）；朱轶蕾（室内）；王伟、张明杰、杨静（照明）

设计团队：温一康、常琦、邓志森、唐晓敏、王祥、于晓旻、张清芳、范斯媛

总建筑面积：24 000m2

建成时间：2017

图片版权：华凯国际（香港）有限公司

1 大剧院鸟瞰

2 建筑分材质爆炸图

3 夜晚灯光实景

4 主入口方向透视

5 主入口局部

6 剧院门厅

7 剧院门厅效果图、BIM模型与建成实景对比

8 Rhino软件建模过程

9 铝板幕墙的双曲面平板有理化

10 铝板幕墙

11 建筑钢结构BIM模型

12 建筑立面图

同样复杂而迷人的还有将海螺元素由外而内贯穿的室内空间及造型设计。从主入口进入建筑之后，整个前厅的通高空间依然沿用海螺形态的不断重复和隐喻（图6），展现了一种螺旋上升的动势。室内色彩也十分统一，金色渐变的光泽配合星星点点的灯光设计，使人联想到波光粼粼的海面和海螺内变幻的珠光，主要材料为可塑性极强的GRG。为了完成复杂的造型，我们搭建了精细到节点的室内BIM模型（图7），并对复杂的技术要点与其他专业协调检查，反复推敲，最终指导施工。

在绿色节能方面，曲线的建筑形态能够有效消解海陆风带来的巨大风荷载，同时犹如鳞片层覆式的幕墙结构也将风对建筑能耗的影响降到最小，并形成自遮阳系统，进一步降低了建筑的自身能耗。幕墙材料的选择也充分考虑了节能减排的需求，如中空Low-E玻璃、抗阳极氧化涂层复合铝板的采用等，铝板内里为60mm厚的保温层，朝向室内一侧为1.5mm厚的银灰色烤漆钢板，充分考虑了幕墙背面在室内空间的视觉效果。

3 BIM技术的应用

3.1 形态设计BIM

大剧院项目的最终实现得益于正向BIM方法的贯穿始终。由于传统二维绘图方式已经无法满足此次大剧院设计的曲线建筑形态，若无高效率的设计、加工措施，这种高难度的工程项目将很难完成。因此，该项目以设计为主导，在设计初期应用了Rhino（犀牛）软件，采用了全参数化曲线控制方法（图8），一方面在形态上将艺术形象的设计和NURBS曲线模型完美结合，另一方面在功能上将优美的海螺形象和大剧院的功能空间合理整合。

建筑整体复杂的螺旋状曲线形态是通过算法对立面进行数字参数化建模，然后建立联动逻辑关系获得的。有了参数化的联动控制，能够尽量减少不同大小、角度、分格尺寸的幕墙单元种类，并对设计做出即时快速的修改调整。其中，最重要的优化设计是团队自主开发的双曲面平板有理化技术。这种技术能将幕墙单元双曲面铝板优化成三角平板，双曲面玻璃优化成单曲玻璃（图9，10），节省了整个双曲面结构外立面幕墙大约60%以上的最终造价，直接产生经济效益3 568万元。

幕墙板材后面的支撑钢龙骨一部分与混凝土土建主体连接，另一部分位于观众厅和前厅的通高部分，与独立的结构支撑钢桁架连为一体。由此，钢结构部分的BIM进一步实现（图11），也使得设计在沟通、统筹、协同的过程中更加高效有序。

在幕墙施工图阶段，通过BIM可以精确算出曲面板材的弧长、边长等尺寸。板材尺寸通过Grasshopper进行提取后，可直接生成CAD加工图纸，并对板块进行编号、批量生成，以实现快速精确出图（图12）。参数化模型还能直接根据外表皮利用Grasshopper插件生成幕墙龙骨、转接件及埋件。在协同设计阶段，再根据幕墙构造节点生成梁边线及板边线，向土建结构设计提资（图13）。

13 建筑混凝土结构BIM模型

14 建筑幕墙BIM模型

15 幕墙单元加工图

16 标准段施工封样

17 建筑幕墙施工

18 实测模型与BIM模型对比

19 幕墙施工划分控制单元

3.2 幕墙施工BIM

通过BIM控制板材加工以及龙骨和面板的安装方式，能够实现快速精准的幕墙施工安装过程，节省大量的安装时间和成本。不仅如此，BIM模型还能通过CATIA软件（图14）精准提取板件、构件的加工数据，导出加工详图，方便施工人员直接根据加工图纸下料加工。例如，根据幕墙BIM模型深化铝板的加工参数生成精确的二维铝板加工图，提取玻璃加工曲率半径对曲面异形玻璃进行精确展开（图15），以满足下料要求等。该模型还能对异形板块BIM模型进行分析，提前确定碰撞地方的处理方案；提取板材及构件的空间坐标点位，便于现场全站仪定位和复核，从而指导现场安装；对建筑的重要节点位置建立局部细节模型封样来指导施工（图16，17）。

在提高建造精度方面，BIM模型和钢结构完成后的全3D扫描也发挥了巨大的作用。在土建和钢结构主体完成之后、幕墙安装之前生成实测三维扫描模型。在大剧院项目的三维扫描工作中，布站扫描共计65站，累计扫描15天，累计作业人数45人次，输出大剧院钢结构实体整体点云数据，保留了工程实体该阶段全部施工物理信息数据，且该数据可经转化、提取、统计成为各项模型处理分析的基础数据。通过实测模型与设计BIM模型的对比（图18），分析各钢结构杆件的偏差情况，生成对比数据分析报告，及时对超出幕墙容差范围的部位进行调整。全3D扫描也为后期钢结构构件的保养与维护提供了更为直观有效的参考。

为了更进一步减少大型幕墙工程施工中可能产生的误差，通过BIM模型在建筑物周围引测50个坐标控制点，进行测量放线（图19）。这50个控制点将外立面划分为50个单元，使安装误差得以在单元内消化解决。空间安装定位则按照引测控制点与各单元龙骨之间的空间位置关系来指导测量放线，通过三维转二维的测量放线手段，降低测量放线的技术难度并提高功效。

3.3 工程测算BIM

BIM模型除了拥有材料加工图纸直出、板块自动编号定位的作用以外，在精确算量上也节省了大量的人力、物力，并具有更高的准确度。由于幕墙系统为三维曲面，无法通过传统方式进行精确算量，为保证招标中工程量的准确，所有工程量均由BIM模型进行计算。在模型中预先建立不同图层，将不同材质属性的材料进行分类汇总，然后选取需算量的物件，就能通过软件命令精确算出板材面积、个数等数据。

3.4 后期运维BIM

一个项目建造的完工才是其真正使用寿命的开始。同样，对于建筑来说，BIM不仅是在设计、施工过程中发挥作用，在大剧院今后更长时间的运营和维护中，BIM模型与信息系统的融合使用更能够体现其价值，如通过万达慧云智能化管理系统（3D可视），实现建筑的设备管理、能耗管理、消防安防管理、运营管理和智能化监控等。

4 结语

大剧院项目从开始的方案设计，一直到幕墙、钢结构、管线、精装修的施工图设计和施工，甚至建造完成后的运维，都实现了全过程的BIM应用。BIM信息模型使原本在传统设计中独立的各专业信息在BIM平台上得到了集成。在各专业设计阶段以及建造过程中，通过BIM共享信息、相互协调，真正实现了信息共享及协同工作，极大地提高了设计效率，高效解决了项目建造中遇到的重点、难点问题，真正实现了建设工程项目数字化管理、精益化管理，节约了成本，减少了人力物力，缩短了工期，创造了巨大的价值和直接的经济效益。

随着新时期剧院建筑的形态标志性日趋重要，复杂的建筑形态更需要精细化的营建方式。精细化的建造方式又进一步提出了节约资源、提高经济性的新要求。这是时代技术发展的必然结果，也是未来建筑营造的必须要求。无论营造方式如何变化，但始终不变的是，设计概念应在建造中得到最优化转译，艺术和技术应在建筑中得到完美融合。