[摘要] 摘要:万达武汉秀场依靠BIM技术强大的虚拟建造功能,提高了万达和其它协同单位对整个实施过程的参与度,减少施工风险,提高了项目管理水平
摘要:万达武汉秀场依靠BIM技术强大的虚拟建造功能,提高了万达和其它协同单位对整个实施过程的参与度,减少施工风险,提高了项目管理水平。
武汉万达秀场效果图
由于万达武汉秀场的复杂程度远超一般建筑项目,已不能用传统方式进行工程策划、设计、实施管理工作。项目团队借助BIM技术搭建信息共享平台,统筹各参与方的工程需求,不仅将BIM技术作为管线综合和深化设计的工具,而且进一步将BIM技术应用于施工实施阶段,为项目的整体管理提供了有效支持。这种尝试不仅拓宽了公司现有业务范围,在国内的BIM技术应用领域也无疑是具有开创性和前瞻性的。
武汉万达秀场效果图
位于武汉的万达汉秀剧场建筑面积8.6万平方米,地下3层,地上1层,局部8层,设有2,000个座位,并有VIP专属通道与坐席。汉秀剧场创造多项世界文化之最:世界投资额最大的演艺剧场;世界首个可结合剧情升降、移动、倾斜、错落无限变化的梦幻舞台;世界首个能移动、旋转、升降的观众坐席;世界首台可飞行移动的LED巨型屏幕;世界上最大的舞台表演水池,长58米,宽32米,深10米;世界上难度最高的舞台节目,包括24米的高台跳水表演。
武汉万达秀场效果图
如此复杂的单体建筑在国内尚属首例,尤其对剧场内用到的特种设备,如升降舞台、升降座椅、旋转座椅等,需要由万达直接进行发包和管理,并且特别需要在项目总承包及各特种设备承包商间进行多方协调,保证工序在实施过程中的合理穿插。
在此项目中,不仅依靠成都BIM团队建立的模型提供了一个可视化平台,BIM技术更起到了一个管理工具的作用。项目团队根据万达管理的特点,派驻了经验丰富的现场工程师进行BIM管理应用的实践,主要服务内容包括创建4D进度模型,以及依照4D进度模型的技术方案优化。应用BIM技术进行施工阶段的项目管理辅助,是实现项目数字化管控的有益尝试;依靠BIM技术强大的虚拟建造功能,提高了万达和其它协同单位对整个实施过程的参与度,减少了后期的施工风险,提高了项目管理水平。
武汉万达秀场日景
武汉万达秀场是万达集团与弗兰克·德贡娱乐集团倾力合作,联袂打造的世界顶级舞台秀场。万达秀场采用新颖独特的表现手法,通过精心推敲的外观和合理设计的功能布局,将浓郁中国元素与现代科技巧妙融合,以中国传统“红灯笼”形象矗立于武汉美丽的东湖之滨、水果湖畔。
武汉万达秀场方案由全球杰出的设计大师马克·菲舍尔先生主创。秀场总面积约8.6万平方米,主要由2000座的观众厅和干湿表演舞台、前服务区、后服务区和机械设备区组成。观众座席由旋转观众席和升降观众席组成。舞台表演区由逾万立方的带水中升降台的表演水池,带升降台的干区舞台,三轴运动的机械臂LED巨屏,大型飞行特技桁架,双层满布悬挂栅顶,四层地下设备层等组成。
万达秀场的建筑造型和内部空间非常复杂,如何将内部空旷、功能复杂、造型别致的红灯笼剧场设计并建造起来,结构工程师着实不容易。以下就为大家揭密这座红灯笼剧场的结构是如何设计和建造的。
剧场主体结构的设计与建造
建筑表达和典型平面
整个灯笼的建筑高度约71m,平面投影为直径110m的圆。
红灯笼外立面构成
灯笼建筑外立面由灯笼外皮、灯笼外皮环形“肋”、灯笼穗、灯笼芯组成。整个灯笼外皮由18000多个直径约为800mm的铝合金光盘组成,八道环形的“肋”则撑起整个外皮。
红灯笼剖面构成
根据表演需要及功能要求,灯笼剧院内部非常空旷,仅在各层周边设置功能用房区域存在楼板,地上主体结构从2层到栅顶层约30多米的高度范围内中心区域几乎中空,各层楼面平面最小开洞尺寸约为水平54米、竖向60米,最大开洞尺寸约为水平68米、竖向87米。
楼层平面最小开洞尺寸(表演马道层)
楼层平面最大开洞尺寸(变配电层)
主体结构如何选型实现建筑功能
◆为了实现剧场的建筑、表演功能及建筑的造型,秀场采用了钢框架-多筒(共四个筒)抗侧力结构体系,四个“巨型筒”分布在秀场的周边四周,犹如“擎天柱”将受荷很大的屋面这片“天”支撑起来,并作整个结构的主要抗侧力结构。为了满足剧场内部的使用需求,需要屋面层要有比较大的跨越能力,最大的跨度达到70米,结构上在巨型核心筒间设置了6m高的主桁架来实现。
结构整体骨架模型
屋面跨越70m的主桁架
主要承重模型构成图
◆除了四个筒以外,为了实现周边建筑功能,围绕四个筒在周边设置钢框架。
周边钢框架结构布置
◆为了满足剧院的使用功能要求,屋面桁架吊挂以下各部分:马道层、后区排练厅层、飞行特技桁架、栅顶层、滑轮梁层,并支撑屋顶观光灯笼芯等。
结构立面楼层示意图
◆主体结构的建造
作为主体结构最为重要组成部分的屋面桁架,总用钢量约3200吨,其跨度大、构件多、重量大,采用设置满堂支撑、并采用高空散装拼接的方案耗时久,造价高。经多轮论证,屋面桁架核心部分包含吊挂栅顶层和飞行轨道采用整体提升方案。 屋面桁架核心部分提升区长81m、宽68m、面积4300㎡、总重量1700吨。范围为下图影阴部分所示:
屋面桁架整体提升区域
核心筒顶部提升点
屋面桁架提升过程
屋面桁架底部吊挂格栅层整体提升准备
飞行轨道提升准备
屋面桁架核心部分采用整体提升的方案,大大缩短了现场钢结构的安装进度,并提高了现场的安装质量。
前区墙体无支撑高度达到27m,水平长度达到了80m,因此在前区两核心筒之间采用3m厚的柱面双向交叉桁架,其中柱面外侧钢柱在19m楼层标高楼层转换。
前厅柱面双向交叉桁架
前厅柱面双向交叉桁架施工
红灯笼外形结构的设计与建造
建筑外形的构思
根据建筑的构思,整个红灯笼外形由灯笼体、灯笼穗、灯笼芯三部分组成。
灯笼体的结构设计与建造
灯笼体为圆筒型,由轮辐骨架、支撑系统、外皮系统共同构成。
轮辐骨架由八个两两互为相交的水平投影直径为110m圆的空间椭圆组成。八个椭圆两两相交后形成56个空间网格,网格边长最大的空间长度约为40m。八个轮辐环管骨架形成的空间网格如下图:
轮辐骨架空间网格示意图
由于前厅轮辐跨度较大,直线距离达到了80多米,故将前厅轮辐设计为空间交叉桁架结构,后区部分则采用单管交叉轮辐结构,轮辐的直径采用400mm钢管。轮辐骨架通过伞状支撑与屋面外挑桁架、框架柱及裙楼顶部空间轮辐支座将外幕墙与主体结构连接。
轮辐骨架及支撑系统构成
前厅轮辐结构及灯笼皮索网结构施工现场
后区轮辐结构施工现场
八个椭圆形轮辐环管相交形成的56片灯笼外皮,采用单层曲面索网结构,每个网格上双向布索,张拉预紧后,自然往里凸形成马鞍面,同时在每个双向索网交点上布置直径约800mm的圆形装饰碟片,以实现灯笼造型。
单层曲面索网幕墙示意
索节点及光盘效果图
索网及光盘施工现场
为节约钢索用量,光盘背面最终采用单根交叉索。根据统计,本工程面索合计采用2135条直径为20mm的不锈钢拉索,采用了18000多个红色铝合金光盘。
灯笼穗的结构设计与建造
为了达到细长的建筑效果,灯笼穗采用格构片柱造型,片柱高度达到19m,宽度为0.3m。灯笼穗不仅为满足建筑的造型要求,同时也支承裙楼的各层楼面并为外皮轮辐估计提供了底部支撑。
灯笼穗格构片柱布置
灯笼穗格构片柱现场施工
灯笼穗外包板施工完成
灯笼芯的结构设计与建造
灯笼芯不仅做为建筑造型的组成部分,同时它也承担了屋面观光、太阳能布置、隐藏屋面空调设备等的功能。灯笼芯外环直径约59.2m,内环直径约38m,高度约11m,屋面设备、观光楼梯均隐藏在了10m的环内。结构上采用带支撑钢框架结构,满足功能要求的同时减小了用钢量。
灯笼芯构件布置图
灯笼芯内侧施工现场
灯笼芯环内施工现场
武汉万达秀场
武汉万达秀场自2011年7月开始设计至2014年12月开业,设计、施工及节目排练历时三年半,使用建筑钢材约一万一千吨,建造成国内屹今演出功能最复杂的大型剧场。见证万达秀场的设计、施工、落成和开业,设计团队内心充满喜悦与自豪。
业主单位
武汉万达东湖置业有限公司
主要经济技术指标
总用地面积:26886㎡
总建筑面积:162486㎡(其中地上:93132㎡,地下:69354㎡)
建筑总高度:59.8米,屋面景观构筑高71.6米
概念方案设计团队
STUFISHARCHITECTSANDPRODUCTIONDESIGNERSFORENTERTAINMENT
方案深化、初步设计、施工图设计团队(LDI)
项目负责人:黄捷
建筑专业负责人:张桂玲、黄皓山
建筑专业设计人:张桂玲、黄皓山、赵亮星、郑冠荣、卫轲、徐永坤
结构专业负责人:黄泰赟、符景明结构专业设计人:杜元增、边建烽、朱东烽、李源波、李卫勇、庄信
给排水专业负责、设计人:叶军、祝晓笠、倪毅、张海璇
电气专业负责、设计人:陈广权、谭秉廉、丘星宇、岑永良、李坚松
暖通专业负责、设计人:罗志焱、张慎
项目经理:伍晖虹
演出工艺设计团队
TPCTHEATERPROJECTSCONSULTANTS
原出图单位
广州珠江外资建筑设计院有限公司
LDI设计团队现单位
北京市建筑设计研究院有限公司华南设计中心
本稿特约作者
杜元增