北京青年报记者从北京建工集团获悉，在“BIM+智能建造”全过程应用的助力下，被誉为“文化粮仓”的北京艺术中心已于日前正式竣工验收，在大运河畔惊艳亮相。北京艺术中心预计将于12月中下旬，在国家大剧院建院16周年之际正式对外开放。届时，国家大剧院将全面开启“一院三址”的发展新格局，观众可以在这座国际一流的艺术中心畅享绚烂的文化盛宴。
4134块不同三角形幕墙拼接实现“大幕拉开”
北京艺术中心工程位于北京城市副中心大运河畔，是一座由戏剧院、歌剧院、音乐厅、森林剧场组成的特大型剧场，也是北京城市副中心三大建筑中体量最大、技术难度最高的工程。工程由北京建筑设计研究院设计、北京建工承担施工，项目以“文化粮仓”为设计意象，意在再次唤醒世界最大、最古老运河岸边往昔的繁华盛景。
冬日灿烂的暖阳下，北京艺术中心的外檐闪闪发光，在光影的变化中为人们呈现着“大幕拉开”的意向。据设计人员介绍，北京艺术中心的设计灵感来源于通州古粮仓和运送物资的船舶，这些极具动感的曲面造型和屋顶轮廓，既是对于古粮仓建筑屋面曲线的写意勾勒，也抽象地再现了古运河上运输船只扬帆启航的盛况。
外幕墙的“帷幕”造型，营造出一种“折幕”感，仿佛是在邀请观众：“大幕拉开，好剧即将上演。”而这如梦似幻搬的“大幕拉开”效果，是靠跨度超过155米的单层曲面钢网壳的完美落架和4134块不同的三角形幕墙单元严丝合缝拼接实现的。每一块三角形幕墙都有唯一的尺寸和造型，没有任何两块完全相同。
为了完成这个“不可能完成的任务”，建设团队完成BIM模型构建，运算生成了每一个板块的加工数据和每一个角点的坐标位置。通过参数化设计，数字化生产，机械化安装，智能化控制，实现了幕墙设计、加工和安装的数字化协同，确保精度的同时提升了效率。
钢结构高精度安装还原设计方案
据北京市建筑设计研究院相关负责人介绍，设计团队运用模型优化双曲面屋面造型，控制结构和完成面尺寸，最终使每一榀钢梁的曲率一致、每一个板块曲率一致，大大提高了屋面的有理化程度。“在外立面的设计中，我们将所有板块信息统计并整合，实现了每一个扭曲三角板的唯一性。”
有了完美的设计，如何将其变为现实成了摆在建设团队面前的挑战。北京建工项目团队基于BIM模型和Tekla模型开展跨专业设计综合协调，基于钢结构深化模型，采用套料系统自动生成材料排版图并直接导入数控切割设备，达到所有零部件100%的数控切割率。加工完成后，又通过三维扫描还原了加工构件的实际尺寸，基于激光扫描技术辅助钢结构预拼装，进一步减少实际拼装难度，最后通过测量机器人、焊接机器人、探伤机器人辅助钢结构现场施工，并在全球建筑工程领域首次实现自动控制探伤，实现了钢结构高精度安装，节约用钢量1300余吨。此外，施工团队还综合利用BIM模型和虚拟预拼装技术，确保所有异形构件一次性安装到位，最终完美还原了设计方案。
“BIM+智能建造”技术打造顶级智慧剧院
剧院建筑是国际公认的高建造难度公共建筑。作为北京城市副中心重点标志性工程和首都北京“文化中心”、“国际交往中心”建设的新地标之一，北京艺术中心定位世界一流剧院，具有声学标准高、“楼中楼”结构复杂、舞台工艺与多专业综合深化难度大等特点。项目团队通过“BIM+智能建造”技术，全面实现数字交付，打造出了一座智慧剧院。
这座智慧剧院的顶级声学效果是如何实现的呢？“BIM+智能建造”是关键。设计和建设团队利用BIM模型在灯光、音视频、融媒体、屋面浮筑系统、声学封堵、座椅、隔声门等70项专业系统中不断协同深化设计施工。在设计过程中，北京建院设计团队通过不断模拟、预测、图解观众厅内的声环境，优化声学设计。在施工过程中，北京建工通过激光扫描还原实际结构，更新模拟，并作为精装造型深化和控制依据，避免施工误差造成的声线反射偏差……正是这一系列数字化、智能化技术，最终助力北京艺术中心打造出了顶级的听觉盛宴。而这一切也最终为北京艺术中心拿下“Autodesk设计与制造大奖”——工程建设行业优选大奖打下了基础。据悉，这是国内企业首次在这项最体现工程建设行业综合技术实力和先进性的行业奖项中登顶最高荣誉。
数字化竣工模型支撑智慧运营管理
数字化技术不仅在工程施工和建设质量方面保驾护航，还大大节约了施工成本。据介绍，施工团队通过“基于BIM模型的全专业深化设计”、“全方位施工组织管理”以及“全过程现场综合管理”的智能建造应用，预估可避免返工费500余万元。
数字化技术不仅贯穿整个建设领域，还将持续到未来的运营中。目前，北京艺术中心工程通过数模分离的工作方式进行了BIM数字化交付，形成数字化竣工模型。未来，该模型将用于支撑北京艺术中心在碳排放、能源、消防、安防、票务与人流管理等方面的智慧运营管理，让这座剧场真正成为一座智慧剧场。
北京艺术中心为今后国内同类项目的建设留下了宝贵的建造经验，并将推动越来越多的中国企业通过数字化升级创造更大价值。
文/北京青年报记者 赵婷婷
摄影/北京青年报记者 魏彤
编辑/谭卫平
