建设纪实 | 星河WORLD文化艺术中心的灵动，始于全方位把控
作为深圳星河WORLD不可或缺的重要部分，星河文化艺术中心毗邻高耸入云的双子塔，两者形成相互凸显的一体。AECOM参与星河WORLD建设历时超过10年之久，更见证这座蜿蜒建筑从无到有的全过程，随着双子塔的设计成形、规划的调整，这座1,200座的艺术中心应运而生。
面对三角形的局促场地限制，以及双层“流动”幕墙等挑战，AECOM多专业团队不放过在建筑设计、结构、幕墙、机电等各方面上的每一个细节，力求打造出不论是空间和演出体验，或是建筑形象，都具标志性与高品质的文化体验新高地。我们将透过本篇微信，随项目团队的讲述，了解建筑背后的故事，看见各专业成员在过程中遇到的挑战与倾注的心血。
01
何嘉宏
“谨慎的推敲，捕捉风的形状”
我是何嘉宏，主要负责文化艺术中心的方案与造型设计。
在历时十余年的项目过程中，星河WORLD区域设计始终以“打造青山绿水中的产城”为主线。与之对应的规划与建筑设计，则呼应着这条逻辑主线：外围的建筑方正，符合功能性与效率；呈折线的建筑表皮如山体岩层；核心的建筑或圆润，仿佛被谷中溪水冲刷过，或临空飘舞，像风从谷中掠过。
文化艺术中心位于园区中央，是“山谷”的核心，并承载着“风”的期待。经过了快速的多方案的尝试，我们的设计方向也迅速聚焦成形——雕琢风的形态。最终的设计采用空灵的造型，翻转流动的线条包裹着的建筑体，如宝石般圆润晶莹，在日光的照耀下产生交错变化的光影，成为园区核心中近尺度的标志性建筑。
◎项目效果图与施工实景对比
在过程中，我们克服了两大挑战：首先，设计方案需要在局促的三角形场地内，涵盖1,200座剧场所需的完整功能，并通过下沉花园与地下空间及轨道有机连接；其次是通过细心雕琢每一处线条，实现结构与幕墙体系的“空灵”与“流动”。
以六边形的观众厅为核心，文化艺术中心的西面是舞台与不对称的侧台，东面是三边环绕的前厅与侧厅。前厅下小上大，弧面外倾的幕墙弥补了空间进深的不足，而侧厅下大上小，两者组合出变换流动的空间。项目全程借助BIM正向设计方法，让不同的体系得以有机结合。
与此同时，建筑的“外墙”体系非常独特，内层是带保温的封闭幕墙，外层是通透开放的波浪形式幕墙，而中间层是作为内外幕墙支撑框架的结构骨架。在内外幕墙之间，我们还设计了两条蜿蜒的人行坡道，分别从二层南北侧厅出发，环绕艺术中心外墙，汇合于屋面，为来访者提供一条独特的体验路线。由于内墙和外墙以流动的形态相互映衬，均不是常规的“垂直面”，内层的钢结构布置需要建筑师与结构工程师共同协作交付考虑更全面的设计。
◎前厅设计效果图
看似自由流动的内层墙，其实蕴含着谨慎的推敲。建筑师认真规划、仔细考虑哪一片墙是三维曲面、哪一片是二维曲面，以及它们的交汇是以醒目的棱线还是自然的曲面；经过深思熟虑后设计而成的前厅顶部，由双曲玻璃幕墙体系构成，往两侧过渡则为单曲面幕墙体系，再过渡至侧面便为平板幕墙体系。流动空间的设计成果背后，是我们基于严谨的几何逻辑的多番研究。
02
王辰燕
“关注功能流线，内外兼修”
我是王辰燕，是本项目的建筑与施工图设计负责人。
相对局促的三角形场地给我们带来了挑战，也激发了我们的创造力。在舞台和观众厅区域的设计上，我们投入了很多的心力，力求在有限的空间里打造出高性能的演出场所。
经过与室内设计、声学设计团队的紧密合作，以及结合视线分析的反复计算，我们设计的六边形观众厅，其进深为30米、面宽19~32米、高24米，首层池座为982 座，二层楼座为218座。它能避免颤动回声出现，并使声能分布均匀的同时，最大程度地保证观众席观赏效果。
◎文化艺术中心首层平面图（左右滑动查看更多）
◎文化艺术中心二层平面图
◎文化艺术中心观众厅剖面
舞台设计的基础在于台口，台口的尺寸决定着主台、侧台的面宽和进深，也会影响观众厅的范围和座位数及后台规模。星河文化艺术中心的台口设计经过多轮调研研究，克服了布局的限制，最终确定为18米宽、11米高，通过“假台口”的设置，使得台口可根据演出需求调整宽度。
我们应对的下一个挑战则是同样因场地的限制而无法实现传统的品字形舞台，最终选择结合现代化设备设置一字形舞台，两侧台与主舞台21米的进深保持一致，宽度不对称。建成的文化艺术中心可举办主流歌剧、舞剧、戏曲、话剧等类型演出，也可满足年会、发布会、综艺演出等多样化需求。
◎剧院施工现场
另一方面，围绕观众厅的设备用房设计极其考验各专业间的相互配合，不仅需要建筑水暖电的设备系统与剧场声光电的设备工程的配合，更要与标高和外墙构造复杂的结构系统协调，整体考虑因素涵盖了音质、扩声系统、减噪系统、舞台照明与工艺、视觉视线、机电系统、安全设计、消防设计等。项目团队借助BIM正向协同设计方法，以三维可视的数字化形式对剧场的核心区、外立面以及机电、结构系统等模型进行统筹整合，让所有复杂的系统有条理地实现。
回顾项目过程，设计工作固然辛苦，但在前往全国各地重要剧场文化建筑进行实地调研考察的过程中，我们得到了与多位剧场设计、运营等方面专家交流学习的宝贵机会，也促成了项目团队能力的不断提升。
03
李远辉
“刚柔并重的结构美学”
我是李远辉，本项目的结构设计主要由我负责。
艺术中心的“外壳”造型特殊，属于有着多项不规则的复杂空间钢结构。钢框架-支撑抗侧体系、钢梁+闭口型压型钢板组合楼板竖向承重体系，以及部分大跨度屋面钢桁架体系，共同组成了高32米的文化艺术中心主结构。其中，艺术中心前厅及侧厅空间关系复杂，结构采用了数榀大跨钢桁架（最大跨度36米）支承钢柱及悬挂钢柱的方式，巧妙地解决了结构与建筑“需求”上的矛盾。
◎主体钢结构
◎外壳钢结构（左右滑动查看更多）
◎前厅两侧钢结构
为了适应复杂的空间造型，同时兼顾支承内墙，我们以主体外框柱和楼面外伸钢梁作为支点，向外出挑钢桁架作为主受力构件，通过间隔均匀的竖向桁架及水平（斜）系杆，构建了一个既能支承内墙又能撑起造型外壳的稳定空间骨架。
我们通过参数化设计，优化外壳钢结构杆件的空间布置，让钢结构更加合理且具规律性。艺术中心前厅两侧的钢结构设计最为复杂，前端是大出挑的弧形桁架帽檐，后端是分叉再落地的主体支撑，内侧悬挂延伸到屋面的室外走道。结构体系与建筑造型浑然一体。我们将夹在内外幕墙间的环形走道，设计为环形钢桁架附着于外框柱上的悬挑桁架上，单向最大悬挑18米，无支长度达32米，这既确保了承载力，又满足了行走舒适度要求。
◎持续施工中的文化艺术中心（左右滑动查看更多）
艺术中心毗邻地铁10号线雅宝站，与站点间的直线距离不足20米。为减缓地铁运营时轨道振动对艺术中心带来的影响，并基于观众厅对高标准的声学需求，团队依照相关政策促成甲方申请了在此站点实施地铁轨道减振降噪的专业措施，极大地缓解了轨道振动带来的次生效应，保证了艺术中心的高性能与高品质。
04
吴潘
“灵动的造型，取决于每一个细节”
我是吴潘，主要负责配合幕墙顾问与施工方，进行幕墙设计深化。
文化艺术中心的幕墙系统相对独特，是由内外两层幕墙体系共同组成。在幕墙深化设计中，我们通过算法合理化分隔和优化细部节点等手段，力求以高精度设计提高项目整体的完成度，保证最终的落地效果。
在外层开放铝板幕墙深化过程中，首先要综合方案的经济性与视觉效果去优化方案原始曲面，提取曲面的控制线，以控制线为基准线生成基准铝板单元面；通过分析曲率的方式区分铝板单元的单曲面、双曲面和平板区间类型以及范围；辅助以单曲面拟合双曲面的方式减少双曲面的单元数量。最终，设计生成以单曲+平板为主的外幕墙铝板单元。
针对内层封闭幕墙的深化，我们遇到最棘手的是解决前厅侧窗部位内外幕墙的交汇问题。对此，我们根据现有曲面去定义两条渐消曲线，进而生成新曲面，交接室内外幕墙。
例如在两侧位置，延续前厅上小下大空间的斜直墙，与室外向内收缩造型的直墙在此交汇，通过结合侧面玻璃幕墙上边缘，以延续到斜直墙上的渐消曲线，完成室外造型与室内空间的交汇。
◎幕墙交汇处
而在建筑的前厅玻璃幕墙深化过程中，基于首要考虑的是确保幕墙与主体钢结构组合成为高品质的有机整体，因此我们淘汰了铝框架幕墙搭配钢主体结构做法，而采用钢框架幕墙，并优化幕墙节点，将钢方通管链接构件改为T型钢链接构件——T型钢的翼板链接幕墙结构，腹杆链接主体结构。
◎前厅入口幕墙设计
◎优化后：T型钢幕墙节点（左右滑动查看对比）
◎优化前：方通幕墙节点
我们最终设计出的前厅正入口是一片约45米x21米的弧面玻璃幕墙，主体结构采用了4米x4米的钢桁架框架作为支撑，对应结构框架尺寸的下部幕墙采用2米x2米的曲面玻璃单元，上部弯弧段则采用1.3米x2米的曲面玻璃单元。
◎幕墙框架施工现场
05
刘定 赵坤 王立成
“精密的机电，注入血液系统”
我们是刘定、赵坤和王立成，负责本项目的机电工程。
剧院建筑的性能表现，很大程度上都需要机电设备的支持。我们机电团队在紧密的合作下，希望通过全面而整体的设计，为文化艺术中心提供合理的气流组织、稳定的电力供应、舒适的声光体验。
通过前期精密的CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟计算，观众厅的空调系统最终采用了座椅送风、侧墙回风、吊顶排风的方案，冷风直接送入人员活动区，通过严格控制座椅送风口的风速≤0.2m/s，保证观众无吹冷风感，房间热气从上部排出，形成均匀的速度场和温度场，同时防止冷量的耗散；座椅下方巨大的空调静压箱采用内贴消音棉的方式，与下层建筑之间设置隔声吊顶，从而控制空调系统噪声对演出环境的影响。舞台空调采用侧送顶送加侧回的方式，结合不同的舞台造景需求，通过电动阀来控制送风口的送风方式。
◎观众厅前厅空调剖面及气流组织示意图
为了实现绿色建筑的设计理念，减少建筑耗能，针对大量的辅助功能用房，我们采用各自独立的多联机系统，以满足独立检修、调光等使用需求，辅助用房楼座、池座、舞台均采用水冷电制冷冷水机组中央空调系统，应对不同上座率、单独彩排的情况，从源头精确控制系统开启。
艺术中心承载着可举办不同类型戏剧、演出及活动的多功能，与传统剧院相比，这对建筑的供电可靠性提出了更高的要求。因此本项目采用三路10KV市电+后备柴发的供电方案；其中2路电源主用，第三路电源备用，三路市电分别引自2个以上的110KV变电站；即使出现2路市电断电的极端情况，剧院的正常供电依然能得到保证。
◎文化艺术中心BIM设计三维图
舞台艺术更多是依托声光影来呈现，而提高舞台灯光设计质量和避免电流谐波带来的不稳定性，是有效营造良好表演氛围的关键。我们将主机房都设置在剧场投影范围之外的地下室，末端电气控制箱、整流柜等则设置在电井或专用房间内，以避免电气设备运行可能产生的噪声及弧光影响。
为减少隔声处理的压力，我们划分出后台区、舞台、观众厅、前厅等多个区域，并采用竖向内部供电方案，主线路全部敷设在剧场主功能区外，主管线通过竖井与各功能区相连，避免出现管线穿越各功能区。另外，我们也在舞台区域设置开式雨淋系统，可直接通过电信号控制雨淋阀；并在舞台口设置防火幕布及防护冷却系统，火灾发生时可分隔观众席和舞台，提供双重防护保障生命安全。
星河WORLD项目施工建设正如火如荼进行当中，星河文化艺术中心目前已完成了25米标高的主体钢结构和部分楼板浇筑，双子塔已于去年年底顺利完成主体结构封顶。值得一提的是，根据世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）高度评判标准认证，高356米的星河双子塔建成后将为「中国最高的等高双子塔」。
AECOM中国区建筑设计副总裁、项目负责人王一旻表示，“我们参与建筑项目全过程设计的多专业团队，希望以整合性的创新解决方案，把控整体，完善细节，助力园区打造充满活力、宜居宜业的产城融合新城，更期待这座国际创新总部基地未来成为推动粤港澳大湾区协同创新的孵化地。”
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