建筑结构解密：精巧设计成就上海天文馆成为精密的“天文仪器”
“蝴蝶酥”造型里的圆洞天窗实现全国最大悬挑。倒穹顶，一个直径约45米的倒覆铝合金球形网壳结构，重新创造了一个地平线。建立IBMS可视化系统平台进行耗能管理，可以对公共照明、泛光照明进行控制，智能水电表远程监测，能源统计。
上海天文馆（上海科技馆分馆）位于上海浦东新区临港新城，华建集团上海建筑设计研究院与ENNEAD建筑设计事务所联合设计，与上海科技馆、上海自然博物馆共同构成“三馆合一”的大科普格局。总建筑面积约38000平方米，是全球建筑面积最大的天文馆，其主体建筑被上海市民亲切地称为“蝴蝶酥”，其附属建筑还包含有大众天文台、魔力太阳塔、青少年观测基地等，也是临港新城最具标志性的建筑之一。
上海天文馆的主体建筑由两个椭圆形相互交叠错开而成，形似上海市民钟爱的“蝴蝶酥”。然而，这类形体极为不规则的建筑，无论是设计上，还是建设中，都给华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们带来极大的挑战。
从空中俯瞰建筑，其中有三个明显的圆形部分，就是此馆最为复杂的建筑结构，即“圆洞天窗”、“倒转穹顶”、“悬浮球幕”，而这三个特色设计俨然让建筑本身就化身为一台天文仪器。
1）圆洞天窗：目前全国最大悬挑之一，悬挑面积相当4个篮球场
“圆洞”悬挑出建筑主体结构外，悬浮在天文馆主入口的上端，见证了时间、空间的互动，圆洞天窗配合特殊的地面铺装形成了一个简易的日晷。设计团队为此却付出了极大的努力。
这个带有圆洞天窗的大悬挑，是主体展馆的二层展厅，由双层双向桁架结构组成，也就是俗称的“蝴蝶酥”造型。其跨度约为61米，是目前全国最大的悬挑之一，平面悬挑最大处约为36米，悬挑的楼面面积相当于4个标准篮球场。大悬挑大约2000吨的主体钢结构支撑在两侧交通核周围的钢骨剪力墙上。由于跨度过大，在悬挑端部，结构会带给人群明显的振动感，对于观展体验和结构安全都非常不利，经过计算，结构工程师在这里安装了10个1吨的质量调谐阻尼器，通过现场调校阻尼器的频率，当主结构振动时，阻尼器会与之同频共振，从而“吸走”主结构的振动能量，确保展厅使用的舒适性。在这里，建筑挑战了技术，技术成就了建筑。
大悬挑跨度大、体系复杂、形状特殊，给施工带来了很大的难度。华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们配合施工单位，在施工前找到最佳的构件分段点并兼顾考虑施工中的变形量。在构件安装过程中还对每个分段点的三维空间坐标进行了全程跟踪放样，确保施工精度。通过4个多月的共同努力，克服了重重困难，最终保质、保量、安全地完成了整个大悬挑结构的安装。
2）倒转穹顶：直径45米的球形网壳结构
进入主体建筑，首先映入眼帘的是中庭顶端的倒穹顶——一个直径约45米的倒覆铝合金球形网壳结构。铝合金的强度与Q235钢材接近，密度却仅为钢材的1/3，铝合金的材料性能优势与网壳结构的几何优势相结合，给予华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们更大的发挥空间去实现建筑师梦寐以求的空间效果。而其与外立面幕墙的铝合金型材材料一致，也大大减少了施工安装时的难度。
阳光透过倒穹顶顶部的天窗，洒向中庭，显示地球自转的经典科学装置傅科摆从倒穹顶底部悬吊下来，一个形似天体轨道的螺旋坡道在中庭内环绕傅科摆盘旋上升。倒穹顶上部屋顶有一个观星平台，可同时容纳数十人进行观测，通过利用倒穹顶的高差来消除外界的影响，重新创造了一个地平线。让天文爱好者不受任何周围建筑物的干扰，来观察斗转星移。
3）6个支撑点支起的悬浮球幕
上海天文馆的球幕影院仿佛一个巨大的球体悬浮在空中，好像失去了重力，这个直径约30米的球体，在球体侧面，仅靠6个支撑点与下方的混凝土壳体相连，即由混凝土厚壳支撑起钢结构单层网格。
而球体与壳体之间，形成了一道圆环，日光可以从圆环处洒向室内，在室内的地面上形成“日蚀”。随着太阳位置的变化，光影也随之改变，从完整的圆环变换到新月形。身处其中，如同置身于天体之中，充满了戏剧性和神秘感。
球幕影院的结构复杂也让施工举步维艰，好在BIM技术的模拟为其扫清了障碍。所谓BIM，就是建筑信息模型，也就是在计算机里，通过设计软件，搭建好一个上海天文馆的模型。结构工程师们使用BIM技术对球幕影院的球体网壳进行了施工模拟，并且实时地与健康监测技术反馈的数据进行比对，最终确保球幕影院无论在施工过程中还是在卸载过程中，结构关键部位的应力变化均在安全范围之内，顺利实现了震撼的建筑效果。
造型奇特的上海天文馆能够最终落地离不开BIM技术的运用，它将建筑设计、结构设计、机电设计统统融入到一个模型中，综合解决问题。而且，本项目BIM技术是全生命周期的应用，不仅在设计中发挥了极大作用，也在施工中通过动画的形式，把施工流程手把手教给建筑工人，保证建筑的精准落地。建筑建成后，在BIM模型的基础上，可建立IBMS可视化系统平台进行耗能管理，可以对公共照明、泛光照明进行控制，进行智能水电表远程监测，能源统计等，达到了节省人工和成本的作用。
上海天文馆（上海科技馆分馆）
建设单位：上海科技馆
建设地点：上海临港新城，东至临港大道，南至公共绿地边界，西至临港大道绿化带，北至环湖北三路（C3）绿化带
总建筑面积：38,164平方米
建筑高度/层数：23.95米/地上3层，地下1层，局部夹层
设计/竣工时间：2014年/2020年
设计联合体总包：华建集团上海建筑设计研究院
美国弈艾德建筑设计事务所（Ennead Architects LLP）
设计单位：华建集团上海建筑设计研究院
美国弈艾德建筑设计事务所（Ennead Architects LLP）
华建集团建筑装饰环境设计研究院
华建集团上海地下空间与工程设计研究院（申元岩土工程公司）
“蝴蝶酥”造型里的圆洞天窗实现全国最大悬挑。倒穹顶，一个直径约45米的倒覆铝合金球形网壳结构，重新创造了一个地平线。建立IBMS可视化系统平台进行耗能管理，可以对公共照明、泛光照明进行控制，智能水电表远程监测，能源统计。
上海天文馆（上海科技馆分馆）位于上海浦东新区临港新城，华建集团上海建筑设计研究院与ENNEAD建筑设计事务所联合设计，与上海科技馆、上海自然博物馆共同构成“三馆合一”的大科普格局。总建筑面积约38000平方米，是全球建筑面积最大的天文馆，其主体建筑被上海市民亲切地称为“蝴蝶酥”，其附属建筑还包含有大众天文台、魔力太阳塔、青少年观测基地等，也是临港新城最具标志性的建筑之一。
上海天文馆的主体建筑由两个椭圆形相互交叠错开而成，形似上海市民钟爱的“蝴蝶酥”。然而，这类形体极为不规则的建筑，无论是设计上，还是建设中，都给华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们带来极大的挑战。
从空中俯瞰建筑，其中有三个明显的圆形部分，就是此馆最为复杂的建筑结构，即“圆洞天窗”、“倒转穹顶”、“悬浮球幕”，而这三个特色设计俨然让建筑本身就化身为一台天文仪器。
1）圆洞天窗：目前全国最大悬挑之一，悬挑面积相当4个篮球场
“圆洞”悬挑出建筑主体结构外，悬浮在天文馆主入口的上端，见证了时间、空间的互动，圆洞天窗配合特殊的地面铺装形成了一个简易的日晷。设计团队为此却付出了极大的努力。
这个带有圆洞天窗的大悬挑，是主体展馆的二层展厅，由双层双向桁架结构组成，也就是俗称的“蝴蝶酥”造型。其跨度约为61米，是目前全国最大的悬挑之一，平面悬挑最大处约为36米，悬挑的楼面面积相当于4个标准篮球场。大悬挑大约2000吨的主体钢结构支撑在两侧交通核周围的钢骨剪力墙上。由于跨度过大，在悬挑端部，结构会带给人群明显的振动感，对于观展体验和结构安全都非常不利，经过计算，结构工程师在这里安装了10个1吨的质量调谐阻尼器，通过现场调校阻尼器的频率，当主结构振动时，阻尼器会与之同频共振，从而“吸走”主结构的振动能量，确保展厅使用的舒适性。在这里，建筑挑战了技术，技术成就了建筑。
大悬挑跨度大、体系复杂、形状特殊，给施工带来了很大的难度。华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们配合施工单位，在施工前找到最佳的构件分段点并兼顾考虑施工中的变形量。在构件安装过程中还对每个分段点的三维空间坐标进行了全程跟踪放样，确保施工精度。通过4个多月的共同努力，克服了重重困难，最终保质、保量、安全地完成了整个大悬挑结构的安装。
2）倒转穹顶：直径45米的球形网壳结构
进入主体建筑，首先映入眼帘的是中庭顶端的倒穹顶——一个直径约45米的倒覆铝合金球形网壳结构。铝合金的强度与Q235钢材接近，密度却仅为钢材的1/3，铝合金的材料性能优势与网壳结构的几何优势相结合，给予华建集团上海建筑设计研究院的结构工程师们更大的发挥空间去实现建筑师梦寐以求的空间效果。而其与外立面幕墙的铝合金型材材料一致，也大大减少了施工安装时的难度。
阳光透过倒穹顶顶部的天窗，洒向中庭，显示地球自转的经典科学装置傅科摆从倒穹顶底部悬吊下来，一个形似天体轨道的螺旋坡道在中庭内环绕傅科摆盘旋上升。倒穹顶上部屋顶有一个观星平台，可同时容纳数十人进行观测，通过利用倒穹顶的高差来消除外界的影响，重新创造了一个地平线。让天文爱好者不受任何周围建筑物的干扰，来观察斗转星移。
3）6个支撑点支起的悬浮球幕
上海天文馆的球幕影院仿佛一个巨大的球体悬浮在空中，好像失去了重力，这个直径约30米的球体，在球体侧面，仅靠6个支撑点与下方的混凝土壳体相连，即由混凝土厚壳支撑起钢结构单层网格。
而球体与壳体之间，形成了一道圆环，日光可以从圆环处洒向室内，在室内的地面上形成“日蚀”。随着太阳位置的变化，光影也随之改变，从完整的圆环变换到新月形。身处其中，如同置身于天体之中，充满了戏剧性和神秘感。
球幕影院的结构复杂也让施工举步维艰，好在BIM技术的模拟为其扫清了障碍。所谓BIM，就是建筑信息模型，也就是在计算机里，通过设计软件，搭建好一个上海天文馆的模型。结构工程师们使用BIM技术对球幕影院的球体网壳进行了施工模拟，并且实时地与健康监测技术反馈的数据进行比对，最终确保球幕影院无论在施工过程中还是在卸载过程中，结构关键部位的应力变化均在安全范围之内，顺利实现了震撼的建筑效果。
造型奇特的上海天文馆能够最终落地离不开BIM技术的运用，它将建筑设计、结构设计、机电设计统统融入到一个模型中，综合解决问题。而且，本项目BIM技术是全生命周期的应用，不仅在设计中发挥了极大作用，也在施工中通过动画的形式，把施工流程手把手教给建筑工人，保证建筑的精准落地。建筑建成后，在BIM模型的基础上，可建立IBMS可视化系统平台进行耗能管理，可以对公共照明、泛光照明进行控制，进行智能水电表远程监测，能源统计等，达到了节省人工和成本的作用。
上海天文馆（上海科技馆分馆）
建设单位：上海科技馆
建设地点：上海临港新城，东至临港大道，南至公共绿地边界，西至临港大道绿化带，北至环湖北三路（C3）绿化带
总建筑面积：38,164平方米
建筑高度/层数：23.95米/地上3层，地下1层，局部夹层
设计/竣工时间：2014年/2020年
设计联合体总包：华建集团上海建筑设计研究院
美国弈艾德建筑设计事务所（Ennead Architects LLP）
设计单位：华建集团上海建筑设计研究院
美国弈艾德建筑设计事务所（Ennead Architects LLP）
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