BIM实践 | 扎哈事务所·成都独角兽岛建成流程解密

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转载自公众号建筑手账C

作者：建筑手账C

前言

成都市和天府新区正在加快了美丽宜居公园城市建设，全面优化城市结构。而位于天府新区兴隆湖湖畔、未来新经济高地的独角兽岛便是在公园城市、智慧城市建设框架下诞生的产物，其设计旨在从规划、单体设计到建设施工都以可持续发展的角度进行。

本期我们将以由 Zaha Hadid Architects设计的独角兽岛启动区首座建筑为例，从草图到建成，从规划、建筑到灯光、景观，全方位解密异形建筑设计难点。期望给大家带来公园城市建设与异形建筑设计上有益的思路与经验。

一、独角兽岛规划

18年，总书记视察成都，留下 “突出公园城市特点，把生态价值考虑进去”的殷切嘱托。同年，成都市明确提出加快美丽宜居公园城市建设，将 “公园城市”这一理念编入《成都市城市总体规划(2016-2035)》，坚持可持续发展战略，正式开启了宜居城市公园化的发展道路。而位于天府新区兴隆湖的独角兽岛，在经济与政治上有着至关重要的地位，因而在规划和设计上也应该对于公园城市这一理念有更深层次的理解与实践，并为后续发展提供丰富的经验。

“独角兽岛”项目是独角兽企业孵化和培育为主的产业载体。该项目位于兴隆湖东侧，鹿溪智谷核心区。其规划与建筑方案由国际顶尖的zaha hadid事务所进行设计。

在规划方案上，扎哈哈迪德事务所强调了以下几个方面： a. 绿色能源的使用,并结合海绵城市理念进行可持续性设计 b. 人车分流。人们在整个园区里犹如置身生态公园。c. 智慧城市、复合功能构造等积极配套，智能化管理

整个规划采取了睡莲的概念，形态上犹如一朵朵绽放的莲花。

该方案设计形态创新多变，可以适应多种不同需求，规划上也强调生态和科技的结合。同时，独角兽岛项目旨在打造高品质、全周期、全要素的良性发展为目标的产业生态圈。多层次的立体生态园区让整个公园空间具有丰富性与渗透性。不同标高、形态、景观的绿化措施，为不同使用者、不同功能提供绿化的景象，让人置身于森林之中。

水景与公园全息环抱城市，更贴切了还自然于民、还自然于生活、公园里建造城市等公园城市理念。此外，交通设计以公共交通为导向，倡导绿色出行。整个产业园区位于公共交通的600m的步行范围内，具有良好的步行体验。

此外，不同于传统的建筑设计方式，这些莲花造型是通过以拓扑学为基础的信息学技术进行优化计算得出。其大小尺寸是在连接性、日照和视线参数上，通过遗传算法进行迭代计算。合理的算法可以优化异形建筑的形态。

二、单体建筑设计

独角兽岛的建筑单体形态独特，但与生态学结构十分贴切。单体形态呼应莲花，每个建筑如莲花一般盛开，许多单体中心都是雨水花园，用于收集雨水，起到自然环保的作用。以独角兽岛启动区为例，该示范区建筑形态上犹如一朵展开的睡莲，中心的漏斗结构，可以很好的收集雨水，同时该中庭也能为建筑办公提供良好的自然采光和环境景观。

2.1 设计前期

独角兽岛最初大部分的建筑由MAYA或犀牛等软件捏形完成，以此保证曲线的自由度和美观。而到了设计深化的这一阶段，草图设计就显得非常重要。因为MAYA和犀牛等软件建模出来的形体往往精度不够，而一个异形建筑要进行落地就需要大量的结构设想和内部空间细节组合。

扎哈哈迪德事务所亚太地区总监大桥谕的草图功底非常精湛，很多有深度的草图都出自他手。一个好的草图，包含了大量的信息：基础设计概念、局部细部构造与设想、人们的行为与使用方式、空间组合关系。

很多后期深化的细部实际上是这个阶段就开始考虑的。比如如果做好幕墙的隐蔽设计，如何进行排水暗沟的设计；防火卷帘怎么设计；架空地板怎么设计等等。

滑动查看更多草图

一个类似的案例是，ZHA在澳门Morpheus设计的水炮就巧妙地做成了装置艺术。将难以做隐蔽设计的水炮做成了一件艺术品。

除此之外，一个完整的剖面上的草图勾勒也非常重要。可以在这样一张草图里看到对各个细部的设想和更加完善的思考，并以此探讨并解决很多碰撞和隐蔽设计的问题。

并且，草图也利于多团队运作，图画比文字在中外多团队沟通上更有利。

2.2 流线与空间

流线和空间需要在草图之上进行深化。这一阶段需要大量的中方设计院和外方事务所的配合。往往外方事务所极力保证空间组织流线关系、空间质量和趣味性，而中方设计院则需要保证各类建筑规范问题落实，尽量保证设计实现的可能性。同时，这一阶段，中方的结构工程师开始大量涉入对结构进行测算，以得到更加合理的结构形式。而机电工程师们则对设备选样、管井和机房位置、百叶大小等等进行要求。

独角兽首个启动区建筑主要以展览和办公为主。整个空间围绕着一个采光中庭组成。这个中庭既是雨水花园又是可以接受阳光的采光筒。同时，围绕这个中庭的空间可以承担多功能的使用功能。

同时，一个旋转楼梯承担了前庭的垂直空间组织。这个标志性的楼梯可以引导参观人流前往各个展览部分。

拍摄于还未建成时的旋转楼梯

2.3 结构参数化

异形建筑的结构框架本身也是一种建构艺术。通过中方工程师和钢构厂家提出合理的结构意见，而外方在此基础上利用Grasshopper等软件进行深度细化，对表皮进行划分。因为本设计里结构和幕墙构架保持一致，因此就需要更合理的结构细分。

另外，因为异形建筑的表皮是双曲面，而结构柱又有很多斜撑，中方的BIM设计部门也开始介入。在REVIT里，可以更加直观的应对表皮和结构可能存在的碰撞问题。

2.4 幕墙参数化

幕墙与结构细化高度一致，可以得到更加纯净的空间感受。双层幕墙——玻璃+幻彩铝板可以让建筑在阳光下炫彩多变，并让中庭采光井接收充足的阳光。玻璃本身也自带防水效果，可以避免使用屋面防水层对空间效果的影响。

幕墙通过参数化进行优化，保证每一块玻璃尺寸都在可施工面积范围内。同时，这也与后期加工与施工预制化息息相关，通过Rhino和Revit进行详细地施工定位有助于后期的快速建造。

ZHA在Morpheus也使用了类似的做法。空间网架结构有助于创造纯净的异形空间。

除了屋盖的玻璃幕墙和铝板幕墙，下方的底座则是由GRC幕墙组成。因此，按照生产方式进行分板可以有效地帮助厂家进行预制化生产。对该部分的拆分了也帮助清单整理和工程实施。对于曲率过大的地方可以进行优化。保证每块板都能精准地生产出来。

三、BIM 技术正向设计

由于整个表皮是双曲不规则面，内部的功能和结构、机电走管就很容易遇到碰撞问题。因此，对工程引入BIM技术，一方面可以优化管综、检测碰撞问题，另一方面也便于施工方进行项目管理和预制化处理。因此，与目前市场常用的BIM后期技术应用不同，本次独角兽岛为BIM正向设计，在前期就介入，合作设计，保证每一部分的质量。

BIM 设计拆分图 © 中国建筑西南设计研究院

BIM主要是对整个建筑各方面系统进行整合、检测和优化，对预期建造效果进行提前把控，并协助工程管理和预制化生产。并且，后期大部分施工图不再经过CAD，缩短了设计流程。另外，BIM还可以更方便每块板的定位，有助于施工组装。

BIM 设计图 © 中国建筑西南设计研究院

除此之外，复杂的结构和表皮对管道综合有较大影响。而BIM设计则很大程度解决了各个重要管井、管道碰撞、水箱、机房等等机电问题，帮助机电设备的全流程控制。

丽泽SOHO的管道布置，随着空间流动 © Zaha Hadid Architects

四、灯光，室内和景观设计

4.1 灯光

灯光设计旨在提供更好地突出建筑本体，并避免炫光。灯光可以凸显建筑的体积感和景观环境的层次感。幕墙本身会内透灯光，因此建筑外围的洗墙灯就不需要特别大面积的照射。冷暖对比可以让建筑明暗关系能够更好地凸显出来。

独角兽岛启动区本身承担的功能主要为白天的办公与景观，因此晚上的灯光不需要太明亮。在走廊处和GRC下沿布置连串的夜灯就看可以起到基本的照明工作。

4.2 室内

室内设计由扎哈哈迪德事务所进行设计，中方设计院进行施工图深化。整个内部建筑呈现了ZHA一贯的风格，柔性的曲线感和硬朗的结构呈鲜明对比，而光影效果则起到边界的柔滑和模糊的作用。色调以黑白为主，追求空间纯净的质感。

在中国地区，ZHA事务所完成了澳门摩珀斯酒店、银河、凌空和望京Soho等建筑的室内设计。流动性是ZHA事务所常用的设计手法。

“色谱”则将大气与用户对舒适度，意识，焦点和放松的要求联系起来。利用材质搭配和色调组合去影响用户情绪。同时，ZHA的室内设计常常利用形态的“折痕”去产生色彩的朦胧感。

梅溪湖国际文化艺术中心

在独角兽建筑空间里，公共开放区域使用了从白色渐变过度到浅灰色层级的水磨石。同时，ZHA事务所引入激活空间的元素，例如真空金属化玻璃舱，展示互动创新技术。媒体展廊和媒体室采用工程橡木制成，营造出舒适温馨的氛围。

会议室和展览空间采用定制的沿着流线形式的地毯，实现声学舒适性和柔软性。整个天花板和旋转楼梯的柔和浅色调展示了曲面的壮丽，投射出的光线形成柔和的阴影。

同时，ZHA还进行了各种室内家具设计。大到会议室，小到花池。保证了室内室外的设计方式一致，空间更加纯净自然。

4.3 景观

景观为戴水道Ramboll进行方案设计。ZHA对与景观有一定的初步设想，确定了整个独角兽岛相契合的圆弧形和曲线段作为景观设计基调。

Ramboll的整个景观方案设计和深化也在独角兽岛荷塘的概念下进行，场地塑造展现了风吹荷塘清风起涟漪的概念，同时配以比较硬朗、有层次的草坡和艺术地形设计。另外，每个圆形场地都有一定的主题，可以承载不同的活动。

在ZHA以往的设计中，景观也是建筑重要组成成分。草坡往往以流线型或者圆角三角形为主，配以水池、层叠的平台。这样的设计可以更好地映衬建筑，也可以设置更多的在外观赏点。

因此，在多轮的景观设计当中，景观形式从复杂逐渐简化。和建筑一样，最开始的景观设计从草图开始，融入不同的景观意向。

而后戴水道对每个节点都进行了深化，比如叠水花园本身与独角兽岛花园城市和海绵城市的概念相符。类似的还有流水花园和乐水花园，提供更好的亲水环境，也与兴隆湖的水景相结合。

对于硬质铺地和艺术坡地来说，独角兽岛启动区采用了水磨石花岗岩，并且铺装也是用不同的模块拼合而成，体现渐变的效果。

景观施工现场，建筑的斜坡部分主要由草盆聚落组成。不同色彩的草坡和外部多植物的搭配让整体景观更显动态。

五、现场控制和落地

5.1 材料选择

ZHA方的材料选择过程非常有意思。设计师们会将材料小样和效果图铺成开来，可以很好地进行对比以及搭配。木头的触感、颜色，水磨石的石点尺寸大小和密度、地毯的触感和色感等等，可以非常直观地进行感受。

材料选样时的workshop

此次独角兽岛装配率近乎100%，幕墙和钢结构都可以在工厂预制、现场搭建，极大程度提高了施工质量、缩短了施工时间。

钢结构施工迅速，由于前期的BIM应用以及ZHA事务所对于犀牛的详细化处理（分板、分形等等），异形建筑的施工过程也可以很好地完成。

施工初期现场

而对于施工来说，虽然曲面设计中遇到了很多问题，但因为预制化技术和前期细分得当，施工上的问题还是很快得以解决。最后呈现的效果与设计效果图几乎一致，完成度非常高。

塔吊拆了之后的施工现场和细节打磨

效果图和施工现场图对比

后记

独角兽岛建筑标新立异，其设计和施工难度并不小。通过Rhino+grasshopper+Revit的工作流很大程度整合了各专业的设计，简化施工难度，易于后期管理。同时，统一界面对于多团队协作来说非常重要；前期的草图、多轮的现场讨论和后期的模型整合起来，以便不同的团队进行深度配合和交流。

建筑设计团队：Zaha Hadid Architects

室内设计团队：Zaha Hadid Architects

景观团队：Ramboll Studio Dreiseitl

灯光团队：ZDP中辰远瞻

施工图深化及BIM团队：中国建筑西南设计研究院有限公司

施工团队：中建五局第三建设有限公司

航拍视频（中建五局第三建设有限公司提供）

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