用建筑語(yǔ)言來(lái)講述天文學(xué)

　　從上空俯瞰上海天文館，主建筑以優(yōu)美的螺旋形態(tài)構(gòu)成“天體運(yùn)行軌道”，而整個(gè)建筑群通過(guò)弧形軌跡的路徑，像星空一樣分布在大地上，獨(dú)立而有機(jī)，構(gòu)筑了建筑與周邊場(chǎng)地的呼應(yīng)。劉恩芳舉例道，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)巧妙地調(diào)整天文館球體與滴水湖的比例，正好映射了“地球”和“太陽(yáng)”的關(guān)系。

　　漫步在天文館內(nèi)，環(huán)形而上的步道、“漂浮”在空中的球體，處處打造“懸浮感”，拉近人與宇宙的關(guān)系。在華建集團(tuán)上海建筑設(shè)計(jì)研究院結(jié)構(gòu)總工程師、空間結(jié)構(gòu)院院長(zhǎng)李亞明看來(lái)，上海天文館是一個(gè)空間復(fù)雜的場(chǎng)館，要放置的元素很多。而最大挑戰(zhàn)來(lái)自于結(jié)構(gòu)體系與材料的選擇。館內(nèi)獨(dú)具特色的圓洞天窗、球幕影院和倒穹頂三個(gè)圓形元素構(gòu)成的“三體”結(jié)構(gòu)一直被人津津樂(lè)道，然而在設(shè)計(jì)建設(shè)中，這些都給結(jié)構(gòu)工程師們帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

　　圓洞天窗位于天文館主入口的上方，圓洞的傾斜角度與太陽(yáng)的高度角相對(duì)應(yīng)，穿過(guò)“圓洞”的日光在下方廣場(chǎng)上形成光斑。隨著時(shí)光流逝，光斑在廣場(chǎng)和倒影池中移動(dòng)，讓參觀者感受到時(shí)間變幻的光影。圓洞天窗配合特殊的地面鋪裝形成了一個(gè)簡(jiǎn)易的日晷，實(shí)現(xiàn)了建筑本身成為天文觀測(cè)裝置的設(shè)計(jì)初衷。

　　圓洞天窗采用懸挑結(jié)構(gòu)，上方是主展覽的二層展廳。在懸挑距離超過(guò)40米、跨度超過(guò)60米、相當(dāng)于4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的籃球場(chǎng)的范圍內(nèi)，下方?jīng)]有一根柱子或其他支撐結(jié)構(gòu)。李亞明說(shuō)，大懸挑大約2000噸的主體鋼結(jié)構(gòu)支撐都在兩側(cè)鋼骨剪力墻上。由于跨度過(guò)大，在懸挑端部，結(jié)構(gòu)會(huì)帶給人群明顯的振動(dòng)感，對(duì)于觀展體驗(yàn)和結(jié)構(gòu)安全都非常不利�！敖�(jīng)過(guò)計(jì)算，結(jié)構(gòu)工程師安裝了10個(gè)1噸的質(zhì)量調(diào)諧阻尼器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校阻尼器的頻率，來(lái)‘吸走’主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，確保展廳使用的舒適性。”

　　異形曲面建筑背后有神秘推手

　　球幕影院之所以能打造成“漂浮”在空中的球體，靠的就是球體側(cè)面6個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)“拉”住混凝土殼體。李亞明告訴記者，說(shuō)說(shuō)簡(jiǎn)單，但6個(gè)支撐點(diǎn)的位置以及荷載能力，都是靠計(jì)算機(jī)嚴(yán)密的分析，以及不斷實(shí)驗(yàn)論證出來(lái)的。

　　為了重新創(chuàng)造一個(gè)地平線，讓天文愛(ài)好者不受任何周圍建筑物的干擾，來(lái)觀察斗轉(zhuǎn)星移的倒穹頂，則是一個(gè)觀星平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)了3個(gè)巨型混凝土柱，布置成倒錐形，然后在椎體頂部和中部設(shè)置兩道環(huán)梁，形成了一個(gè)穩(wěn)定的倒錐臺(tái)。之后則在頂部設(shè)置一個(gè)倒置的鋁合金網(wǎng)殼，輕輕托起倒穹頂結(jié)構(gòu)。

　　上海天文館造型奇特，幾乎沒(méi)有一面墻、一個(gè)屋頂是平直的，這樣一個(gè)異形曲面的建筑究竟是如何落地的？設(shè)計(jì)師們用怎樣的方法才能讓建筑工人們用最短的時(shí)間建造出來(lái)？李亞明說(shuō)，這全部得益于一個(gè)神秘推手——BIM技術(shù)。所謂BIM，就是建筑信息模型，也就是在計(jì)算機(jī)里，通過(guò)設(shè)計(jì)軟件，搭建好一個(gè)上海天文館的模型，將建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)統(tǒng)統(tǒng)融入到一個(gè)模型中，綜合解決問(wèn)題。

　　BIM技術(shù)是全生命周期的應(yīng)用，不僅在設(shè)計(jì)中發(fā)揮了極大作用，而且在施工中通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式，把施工流程“手把手”教給建筑工人，保證建筑的精準(zhǔn)落地。建筑建成后，在BIM模型的基礎(chǔ)上，可建立IBMS可視化系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行耗能管理，可以對(duì)公共照明、泛光照明進(jìn)行控制，進(jìn)行智能水電表遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，能源統(tǒng)計(jì)等，達(dá)到節(jié)省人工和成本的目的。（