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提升核心竞争力，为打造“世界级音乐殿堂”提供强有力支撑

中冶天工集团有限公司

2020-06-05

导读：中冶天工渤海公司天津茱莉亚学院项目技术创新综述

TianJin

茱莉亚学院项目

天津茱莉亚学院项目位于天津市滨海新区于家堡金融区核心区，它是素有“音乐界的哈佛”之称的美国茱莉亚学院在海外的首家分院，是中美文化交流的有力见证，建成后将成为滨海新区的新地标，成为天津、中国乃至整个亚洲地区的文化枢纽。

茱莉亚学院项目占地面积18524㎡，建筑面积44965㎡；地下2层钢筋混凝土结构，地上6层钢结构，建筑外檐高度38m。由五条悬浮连廊将音乐厅（700座）、演奏厅（299座）、黑盒剧场（250座）、排演厅连成一体，集教学、阅览、办公、排练、表演等功能于一身。

设计新颖前卫技术特点突出

项目作为打造“世界级音乐殿堂”定位，其前卫新颖设计和音乐属性特征，对噪声控制、隔震、温度、湿度等方面均提出了高标准、高技术要求，无论对项目部还是对公司都是新的领域和挑战。这些都决定了项目团队必须将技术创新贯穿于整个工程建设的全过程，实现建筑艺术与声学技术完美、高度紧密结合，进而培育、提升企业的核心竞争力。

设计新颖

整体建筑体现悬浮式设计理念，音乐厅、演奏厅、排演厅及黑盒剧场，均为不规则多面体，单体间由五条大跨度连廊相互贯通，底层通透的“茱莉亚幻想”公共大厅为开放式共享空间整个建筑设计新颖、造型独特。

声学标准高

建筑声学效果要求极高，室内允许噪声级不大于15分贝，为国内首例。演奏厅和音乐厅采用了“房中房”结构形式，且为实现混响时间、明晰度、声场均匀度等目标，应用了多种新理念、新技术、新材料和新工艺，完成面材料由多个折面叠合而成。同时为实现厅堂内立体效果，建筑师提出横向3mm竖向8mm缝隙，这样的设计理念要求板面制作精度不能超过1mm，从深化设计、到制作、以及最后的安装都极具挑战性。

异形钢结构

为满足悬浮式设计要求，地上主体钢结构设计8大超限，深化设计难度大；大跨度悬挑钢结构，单节点涉及到11个构件，材质特殊（GJC420），最大板厚度100mm，构件制作难度大；构件数量多且难以区分；最大悬挑30m，五条连廊均为大跨度结构，其中连廊A最大跨度73m，重量985t。安装变形控制难度大。

温湿度控制严

室内精装修声学要求标准高

工程室内精装修要求非常高，特别是音乐厅、演奏厅的声学装修部分，需由资深的声学专家进行全程指导，装修材料需要进行声学检测，施工前需做声学模型测试，施工结束要做乐队试演奏，音乐大师进行鉴定验收。

幕墙面积大、造型复杂

工程幕墙总面积约3.5万平米。按四个单体GFRC混凝土板裹覆与连廊玻璃幕墙。包含14个大系统，系统多、深化设计工作量大；幕墙空间造型复杂，与诸多专业息息相关；幕墙加工制作精度要求高；幕墙工期紧。其中单体GFRC板，最大块体达3.6X1.5m，五条连廊为玻璃幕墙，厚度最大120mm。

精心分析论证确定最优方案

面对项目特点和高标准要求，需要应对诸多施工难题与挑战，合理优化技术方案尤为关键。项目部以技术力量为引领，同外方设计、落地设计、外方顾问、国内顾问、专业分包等团队，共同对深基坑支撑支设方案、大跨悬挑结构安装方案、房中房下支墩浇注、装饰装修等关键部位与节点，从施工组织、施工部署、施工工艺、施工方法等方案进行反复比选与完善，从而保证方案科学、合理、高效，达到最优化。特别是在材料选择上，从材料优化、设计深化、模型校核、材料制作、声学保障、高精度安装等全流程深化创新、攻坚克难，确保美学和声学目标的实现。

有效解决了由于地下管线复杂、开挖深度大、开挖体量大、地下水位高的深基坑支护形式难题；解决了主体钢结构由于场地紧张、施工体量大，施工范围广，与土建存在交叉作业、安装定位难度大、桁架跨度大、悬挑结构多的主体吊装与焊接难题；解决了“房中房”结构中保证隔振器的安装精度的下支墩混凝土浇筑方式等一系列难题，同时通过确定35mm厚GFRG（60kg/㎡）材料代替原设计的中密度板，具有了可塑性好、密度大、强度高、潮变率低、声学效果好、制作周期短、安装方便快速等明显优势。通过以上综合方案优化，为项目建设提供了强有力的技术支撑，更保证了施工的安全与有序进行。

BIM技术引领彰显实力优势

天津茱莉亚学院项目，全过程应用BIM技术，建立BIM5D施工管理平台，将工程质量、安全、进度、成本及现场组织纳入该平台，实现管线碰撞设计深化、砌筑排砖效果展示、钢结构模拟安装等，过程中结合BIM5D随时跟踪，实时上传、发现问题及时整改的管理深度，为项目智能化运营管理提供支撑。

一、BIM技术提升优化效率

传统音乐厅类项目完成面为密拼，天津茱莉亚学院项目为实现整体立体效果，DS+R主创设计师要求横向3mm，竖向8mm缝隙。墙面的分格不仅需要考虑整体的协调美观，还需要考虑板块的可制作尺寸，更重要的是多折面相交处的异性节点处理。项目借助BIM模型，按照设计意图进行初步划分，并采用工作营的形式进行讨论。在确定整体划分后，对每个关键节点细节进行讨论研究。

在BIM模型的帮助下，完成音乐厅、演奏厅的墙面划分前后组织20余次专题会议，历时两个半月，最终划分成果既满足了主创设计师的意图，也降低了板面制作和施工的难度，为后续进度和质量的保障奠定了坚实的基础。

二、三维扫描实现实体校核

主体结构施工存在误差在所难免，在主体结构施工完成之后，对整个现场进行三维扫描，及时发现施工偏差，并提前处理，保证工期及施工质量。

并将扫描完成的点云模型与设计模型进行对比，超前发现结构偏差对后续的安装影响。针对现场具备调整条件的，提前调整处理，维持原设计；现场不具备调整条件的，提前调整设计，避免后期GFRG制作完成后无法施工的问题。

建造中推行BIM5D平台六大模块，保证施工组织管理有序。

三、BIM技术实现工业化加工

天津茱莉亚学院项目音乐厅和演奏厅墙面为多折面组成，棱角分明是项目的亮点之一。GFRG作为石膏制品，养护过程中水化热造成的变形使板面边角不直，无法实现原设计意图。同时，横向3mm的要求，对整面墙的每一个单元块都有较高的要求，因为完成面木皮粘贴完成后无法进行更改。针对如上难点，项目充分发挥BIM技术作用，将分缝完成的模型整面墙导出为CNC语言，将CNC语言导入到五轴联动机，对整面墙进行开模，有效保证了施工质量。

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四、BIM数字化保证现场安装精度

天津茱莉亚学院项目音乐厅、演奏厅空间多折面造型，每一块板的定位难度极大。首先借助BIM模型，对每一块板提取角部控制坐标。然后现场建立间距为5m的横纵向控制网，GFRG从角部向两侧安装。安装过程中，借助两个红外线，从横向和纵向严格按照BIM模型中提取的坐标控制每一块板的位置。

通过BIM技术大大提高了复杂造型幕墙的施工效率。解决板块种类多，工艺文件数量大，造成施工效率低、错误率高这一难点。

五、精细化施工确保声学效果

为更好的实现天津茱莉亚学院项目声学效果，按照外方声学要求，在GFRG背面增加阻尼层和约束层，从而减少由于低频声音引起的共振现象。

音乐厅和演奏厅完成面为GFRG贴尤加利木皮，且所有的木皮纹理都要求竖纹（平均三十颗尤加利树木中才能选出一颗）。木皮的粘贴对环境和操作技术都要求极高，否则就会出现起鼓和翘边的情况。木皮的粘贴对GFRG本身的含水率（10%±5）、操作的环境温度（20±5℃）和环境相对湿度（40%±10）均有严格要求，且木皮的粘贴须在无尘条件下进行。

为克服以上困难，项目在现场营造完全封闭的环境，并且配备空气加湿器、热风机、排风机、空调等设备，保证木皮的粘贴环境。贴木皮前对每一批GFRG都会做含水率测试。

为保证木皮的粘贴效果，用手持热风机对木皮进行烘烤压实，并重点关注阳角收边。

六、BIM5D管理、样本引路制度

项目借助BIM5d管理平台，在公司BIM中心和分公司BIM负责人的支持下，积极开展现场进度、质量、安全管理。成立项目针对BIM5d应用的人员体系和管理制度，保证现场BIM技术应用真正落地。

项目始终严格执行样本引路制度，对关键声学部位，先做出声学样板，待声学测试合格后再组织大面积施工。

成品保护制度贯穿贯穿于整个项目，涉及土建、钢结构、精装修、幕墙、AVIT、通风空调、给排水、智能化、舞台机械、地源热泵、茱莉亚幻想空间等众多专业，尤其是简装完成面，无论是GFRG木皮粘贴前的运输，还是GFRG木皮粘贴后的存放，或是安装过程中的吊装，及最终完成后，现场都会对半成品或者成品做好保护。

音乐厅和演奏厅墙面GFRG优化、深化、校核、制作、安装、保护等一系列工序中，进行多种创新和大胆尝试，并且借助BIM模型的可视化和数字化，保证深化与现场紧密结合，提升了深化设计效率和质量，保证了材料的制作精度，降低了施工难度，加快了施工进度，取得的效益受到外方设计、业主、集团公司领导、政府领导的肯定和赞许。

技术创新硕果提升市场竞争力

天津茱莉亚学院项目作为国际领先的项目，包含了很多新理念、新技术、新材料和新工艺。例如VAV系统、地源热泵系统、冷梁辐射板系统、地采暖冷辐射系统、房中房隔振理念、盒中盒隔振理念、屈曲约束支撑、调谐质量阻尼器等等。通过这些新技术、新工艺、新材料的掌握及运用，以及针对临河临地铁、复杂结构体系、高标准声学建筑的实施应用，取得了丰硕的科技创新成果，最终形成成熟、成套的房中房隔震结构、高端房建、场馆、剧场类建筑的核心施工技术，积累了宝贵的施工经验，培育、提升了企业的核心竞争力，塑造了技术品牌优势，为进一步开拓市场奠定了坚实的基础。

在项目实施过程中，通过不断总结创优，完成2项科技成果鉴定（分别为国际先进和国内领先）；通过中冶集团和天津市新技术应用示范工程立项；完成专利14件，其中发明专利4件；完成1项行业级工法，1项企业级工法。

通过天津市建设工程“海河杯”（优质结构）认定；通过“中国钢结构金奖”的专家组验收并以140.5分名列前茅；完成质量管理成果2项（全国工程建设质量管理活动Ⅱ类成果）；QC成果3项（天津市一等奖2项，冶金行业一等奖1项）。获得天津市及全国建筑业BIM大赛一等奖和中冶集团BIM大赛一等奖。