用建筑語言來講述天文學

　　從上空俯瞰上海天文館，主建筑以優(yōu)美的螺旋形態(tài)構成“天體運行軌道”，而整個建筑群通過弧形軌跡的路徑，像星空一樣分布在大地上，獨立而有機，構筑了建筑與周邊場地的呼應。劉恩芳舉例道，設計團隊巧妙地調整天文館球體與滴水湖的比例，正好映射了“地球”和“太陽”的關系。

　　漫步在天文館內，環(huán)形而上的步道、“漂浮”在空中的球體，處處打造“懸浮感”，拉近人與宇宙的關系。在華建集團上海建筑設計研究院結構總工程師、空間結構院院長李亞明看來，上海天文館是一個空間復雜的場館，要放置的元素很多。而最大挑戰(zhàn)來自于結構體系與材料的選擇。館內獨具特色的圓洞天窗、球幕影院和倒穹頂三個圓形元素構成的“三體”結構一直被人津津樂道，然而在設計建設中，這些都給結構工程師們帶來了極大的挑戰(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的高度角相對應，穿過“圓洞”的日光在下方廣場上形成光斑。隨著時光流逝，光斑在廣場和倒影池中移動，讓參觀者感受到時間變幻的光影。圓洞天窗配合特殊的地面鋪裝形成了一個簡易的日晷，實現(xiàn)了建筑本身成為天文觀測裝置的設計初衷。

　　圓洞天窗采用懸挑結構，上方是主展覽的二層展廳。在懸挑距離超過40米、跨度超過60米、相當于4個標準的籃球場的范圍內，下方沒有一根柱子或其他支撐結構。李亞明說，大懸挑大約2000噸的主體鋼結構支撐都在兩側鋼骨剪力墻上。由于跨度過大，在懸挑端部，結構會帶給人群明顯的振動感，對于觀展體驗和結構安全都非常不利。“經過計算，結構工程師安裝了10個1噸的質量調諧阻尼器，通過現(xiàn)場調校阻尼器的頻率，來‘吸走’主結構的振動能量，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，靠的就是球體側面6個支撐點來“拉”住混凝土殼體。李亞明告訴記者，說說簡單，但6個支撐點的位置以及荷載能力，都是靠計算機嚴密的分析，以及不斷實驗論證出來的。

　　為了重新創(chuàng)造一個地平線，讓天文愛好者不受任何周圍建筑物的干擾，來觀察斗轉星移的倒穹頂，則是一個觀星平臺。為了實現(xiàn)這一設計理念，結構設計師們設計了3個巨型混凝土柱，布置成倒錐形，然后在椎體頂部和中部設置兩道環(huán)梁，形成了一個穩(wěn)定的倒錐臺。之后則在頂部設置一個倒置的鋁合金網殼，輕輕托起倒穹頂結構。

　　上海天文館造型奇特，幾乎沒有一面墻、一個屋頂是平直的，這樣一個異形曲面的建筑究竟是如何落地的？設計師們用怎樣的方法才能讓建筑工人們用最短的時間建造出來？李亞明說，這全部得益于一個神秘推手——BIM技術。所謂BIM，就是建筑信息模型，也就是在計算機里，通過設計軟件，搭建好一個上海天文館的模型，將建筑設計、結構設計、機電設計統(tǒng)統(tǒng)融入到一個模型中，綜合解決問題。

　　BIM技術是全生命周期的應用，不僅在設計中發(fā)揮了極大作用，而且在施工中通過動畫的形式，把施工流程“手把手”教給建筑工人，保證建筑的精準落地。建筑建成后，在BIM模型的基礎上，可建立IBMS可視化系統(tǒng)平臺，通過這個平臺進行耗能管理，可以對公共照明、泛光照明進行控制，進行智能水電表遠程監(jiān)測，能源統(tǒng)計等，達到節(jié)省人工和成本的目的。（