长沙梅溪湖

全⽅位再析长沙梅溪湖项⽬设计技术与难点分析

长沙梅溪湖航拍全景

项⽬概况

长沙梅溪湖国际⽂化艺术中⼼是湖南省地标性建筑，由英国的扎哈事务所担纲概念设计，北京市建筑设计研究院落地设

计，北京城建集团施⼯总承包。总建筑⾯积12.6万㎡，总投资近20亿，通过5.2万㎡地下室连为⼀体，地上分为1800

座的⼤剧场、500座的多功能⼩剧场和⼀个展厅⾯积超过1万㎡的当代艺术馆。其中：⼤剧院幕墙总⾯积约为53262

㎡，包括GRC幕墙34230㎡；⼤剧院GRC数量约为5142块，⼩剧院GRC幕墙⾯积14000多㎡，数量约为2221块。现已

成为湖南省规模最⼤、全国领先、国际⼀流的⾼雅⽂化艺术殿堂。

案例解析

01.⽴项背景及总体思路

02.主要⽣产阶段

03.成果推⼴与应⽤

01

本⼯程建筑外形延续了⾏云流⽔般“扎哈曲线”,造型新颖别致,塑造出了⾼贵优雅的“芙蓉花”造型，是座典型的异形结构建

筑。⼯程结构形式为（钢）框架-钢筋混凝⼟剪⼒墙结构；外围钢结构造型奇特，完全由2.2万t弯扭钢构件编制⽽成；外

幕墙约10万㎡，造型迂回曲折，主要由7.4万任意曲⾯GRC（玻璃纤维增强混凝⼟）板组成，室内精装区域由不规则渐

变的双曲GRG拼接⽽成；“扎哈式”复杂前卫的设计背后，是巨⼤且空前的施⼯难度。

难度⼀

任意曲⾯11353块、⾼耐久性、装配式、基于运维阶段GRC幕墙制作安装，难度史⽆前例。

1.由⾃由曲线⽣成的GRC异形双曲⾯板，完全⽆任何规律可循。传统⽊模具产品⼀致性差，⼈⼯成本⾼，效率低，精

度低，⽆法实现⼤规模⽣产。

2.⼤⼩不⼀、曲率不同的11353块GRC板，每块GRC板与主体结构的连接⾓度从平⾯到⽴⾯各不相同，⼀般的标准连接

件，⽆法满⾜⼯程需要。

3.主体钢结构与GRC幕墙理论空间只有1m，后期运维阶段，⼈员⽆法通过设置检修⼝来进⾏内部管线及防⽔层的维

修，施⼯⾯临瓶颈。

4.为满⾜百年建筑⾼耐久性的要求，本⼯程选⽤了密实度更⾼、强度显著优于传统GRC材料的⾼性能GRC。其粘稠度

⼤、难喷射，传统⽅法不能满⾜本⼯程双曲GRC板成型的要求。

难度⼆

⼤体量、⼤跨度双曲单层⽹壳钢结构⾼效、精准安装，难度空前。

1.屋⾯钢结构为异形双曲单层⽹壳结构，整体结构外形尺⼨较⼤且⽆结构缝，变化⽆规律。其整体结构的温度、合拢时

的焊接残余应⼒等模拟分析⼗分复杂，⽆相关技术及案例可参考。

2.国内外⾸创设计的⼤剧场前厅倾斜式竖向承重双曲单层⽹壳结构，南北长58m，东西宽43m，最⼤倾斜⾓度超过40

度，构件处于弯、剪、压、拉及扭等各种⼒系的共同作⽤之下，⼒流的分布异常复杂，设计及施⼯难度空前绝后。

难度三

全过程、全寿命周期、协同集成数字化施⼯，国内外没有先例。

1.由于⼯程造型复杂，涉及各专业领域多，全专业BIM深化设计、协同难度⼤，贯穿全过程的设计和施⼯的数字化集成

需求⼤。

2.⼤⼩不⼀、曲率不同的11353块GRC板，从设计、制造、安装到运维，数据传递必须⼀⼀对应，精准⽆误，研发针对

幕墙GRC板的信息管理系统迫在眉睫。

难度四

⾮对称弧形曲⾯观众厅声学控制，难度巨⼤。

⼤剧院观众厅为⾮对称弧形体型，其表⾯设置了⼤量流线型内凹灯槽，极易形成⾮均匀声场从⽽造成部分区域声聚焦或

缺少侧向反射声、频率吸收不均匀、混响时间控制难等现象。

总体思路

1）研发双曲GRC幕墙相关施⼯技术，实现异形GRC幕墙的⾼精度、全栓接、可调节、可拆卸。

a.发明⼀种数字化双曲模具⽣产技术，对GRC模具进⾏参数化设计，并结合数字化与数控化的对接，控制GRC模具的

加⼯精度；

b.研发⼀种三维可调连接与安装构件，实现GRC板背负钢架与主体结构连接的灵活性；

c.研发⼀种可喷射⾼性能GRC的设备，实现⾼强度性能混凝⼟低收缩可喷射；

d.发明⼀种幕墙板的安拆装置，通过简单的操作便可完成GRC板的安拆。

2）通过设置合拢缝将整个结构划分若⼲个独⽴体系，分区域安装、卸载后，再进⾏整体合拢，以解决⼤体量双曲单层

⽹壳结构的安装技术难题。

3）联合⾼校、科研单位开发基于微信平台的三维可视化GRC信息管理系统，实现设计、制造、安装和运维的数据共

享和传递。

4）联合专业单位及相关检测实验室采⽤多种声学计算软件及缩尺模型测算、试验等技术⼿段，对建筑形体、构造及材

料进⾏整体优化，实现⾳质与建筑造型的完美结合。

02

2014年底设计介⼊梅溪湖，全国GRC单位共同竞标，本项是⽬前国内乃⾄全球最难项⽬之⼀，GRC肩负外墙维护体系

更是设计师作品最直观的表达，做为⾯向⼤众的国际⽂化艺术中⼼，业主要求GRC实现后期可拆卸化，施⼯六向调节

化。确保项⽬交付后防⽔及保温的维修，同⾏在接触本项⽬后陆续退出，我⽅通过三个⽉的不断钻研终于克服困难，制

定了⼀套满⾜本项⽬10000块不同板型的统⼀标准节点，可六向调节即XYZ三向转动、三向正负移动，利⽤防滑垫⽚与

螺母固定限位，并与同济⼤学共同进⾏⼒学验算确保项⽬安全性。

GRC转接件安装

设计阶段

我⽅同扎哈共驻深圳半年时间，运⽤DP、与Rhinoceros软件对建筑模型空间塑造及细部优化处理，并通过

Grasshopper对后期背附钢架建模及模具出图进⾏参数化编程，采⽤程序运⾏提⾼设计精度节约⼈⼯与时间成本，增强

了业主各⽅对倍⽴达设计团队的信⼼。

深化加⼯图为设计最后⼀个环节，为加强设计与加⼯的衔接，设计团队全部进驻⼯⼚，对每⼀个环节进⾏详细交底，运

⽤全站仪施⼯打点测量采集现场数据与电脑模型⽐对，确保交付的每⼀件产品精度控制在3mm范围以内。

⽣产制作

GRC模具制作

GRC板块摆放

开发⼆维码系统

GRC施⼯测量修正

GRC板块起吊

GRC板块吊装运输

GRC板块现场吊装

GRC样板⼆次龙⾻安装

GRC样板现场安装

GRC板块可拆卸视

03

成果推⼴与应⽤

项⽬⾸创的⼤跨度钢结构分区安装与分区卸载、整体合拢技术在北京新机场、青岛机场等⼯程中应⽤，降低了整体安装

的施⼯难度，保证了⼤跨度钢结构的精确安装。

项⽬⾸次研发的任意曲⾯GRC幕墙制作及安装技术在孝感市⽂化艺术中⼼、上虞游泳馆等⼯程中应⽤，实现了异形

GRC幕墙的⾼耐久性、⾼精度、全栓接、可调节、可拆卸。

研究成果解决了⼯程建设前所未有的关键技术难题，为这⼀史⽆前例的“芙蓉花”状建筑造型顺利建成提供了可靠的科学

依据和技术保障，完美实现了建筑意图，⾃竣⼯交付以来，已举办100多场⼤型演出，尤其是成功举办了泛珠三⾓区

域⾏政长官论坛，省会城市市长⾼峰论坛等重⼤政治任务。被英国⼥王伊丽莎⽩⼆世评价其为中英创意合作的典范。累

计参观⼈数约200万次，已成为湖南省，乃⾄全国的旅游⽂化景观资源。

推动⾏业进步的作⽤与意义

1.研究成果确保了本⼯程的出⾊建造，为这⼀史⽆前例的“芙蓉花”状建筑造型顺利建成提供了可靠的科学依据和技术保

障，完美实现了建筑意图，取得了举世瞩⽬的建设成就。

2.为解决“⼤跨度”“⾮线性”建筑的可建造性，提供了参考借鉴经验，整体提升了我国建筑业⽔平。

3.双曲GRC幕墙的⾼耐久性、⾼精度、全栓接、可调节、可拆卸的实现，突破了原有GRC幕墙的设计瓶颈，树⽴了我

国建筑幕墙发展新的⾥程碑。

4.全寿命周期BIM技术的应⽤，实现了设计、制造、安装和运维的数据共享，彰显了BIM、物联⽹、⼤数据等信息技术

与先进建造技术的有机融合，体现了建筑业的创新改⾰。

5.研究成果填补了国内外⼤跨度双曲单层⽹壳、双曲GRC幕墙等相关领域的空⽩，获38项专利、1项软件著作权、13项

省级级⼯法、5项省部级科技类、全国BIM类⼀等奖。相关创新技术主编湖南省、江苏省地⽅标准2项，参编建筑⾏业标

准⼀项，全⾯推动和提升了我国建筑业技术进步和总体⽔平。

公司根据各个不同阶段需求配备相关设计⼈员，设计师都较年轻化，⾮常珍惜有这样⼀个项⽬提升⾃我能⼒，⾯对项⽬

难点我们研制程序创新节点，并推翻传统⼯艺从设计之初到加⼯制模全部程序化，三维控点影像扫描。为满⾜⼯期要求

我们加班加点保证设计质量与进度，向业主及同⾏展⽰了倍⽴达铁军孜孜不倦奋发向上的精神。

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