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BIM技術(shù)在敦煌莫高窟數(shù)字展示中心的建筑應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：

2019-08-28

2019年8月19日，習(xí)近平總書(shū)記從北京出發(fā)一路向西，行程2300多公里赴甘肅實(shí)地考察文物保護(hù)和研究等情況，首站來(lái)到了敦煌莫高窟。在央視的報(bào)道中，由中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的敦煌莫高窟數(shù)字展示中心占據(jù)了重要篇幅。敦煌莫高窟數(shù)字展示中心，是莫高窟保護(hù)利用工程的核心項(xiàng)目，于2014年開(kāi)放啟用，核心展示內(nèi)容為“數(shù)字敦煌”和“虛擬洞窟”，目的就在于緩解旅游開(kāi)放與文物保護(hù)之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)敦煌莫高窟“永久保存、永續(xù)利用”的目標(biāo)。

這座由崔愷院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)完成的建筑，與蒼茫戈壁融為一體，不僅緩解了龐大的游客數(shù)量對(duì)遺產(chǎn)保護(hù)和管理造成的困擾，也在其中綜合運(yùn)用了數(shù)字技術(shù)(BIM)和綠色技術(shù)，并通過(guò)形態(tài)和材料的合理運(yùn)用，讓建筑具有了獨(dú)特的敦煌特色。

設(shè)計(jì)者最初的感動(dòng)，來(lái)自對(duì)大自然的敬畏，茫茫戈壁上一座沙丘在夕陽(yáng)下顯現(xiàn)出奇妙的千姿百態(tài);最初的震撼，則來(lái)自莫高窟中古代先人巨匠在黑暗的洞窟中描繪出精美絕倫的壯麗壁畫(huà)和造像藝術(shù)。他們把感動(dòng)和震撼融入了構(gòu)思之中。

設(shè)計(jì)草圖(崔愷院士繪)

下面，就讓我們跟隨習(xí)總書(shū)記的腳步，來(lái)了解一下這座“大漠戈壁上的小沙丘”吧。

敦煌莫高窟是世界文化遺產(chǎn)和全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，具有特殊的歷史、科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值，被譽(yù)為“東方藝術(shù)寶庫(kù)”，吸引著世界各地的人們前來(lái)參觀。近些年來(lái)隨著旅游業(yè)的發(fā)展，游客數(shù)量急劇增加，對(duì)洞窟壁畫(huà)和保護(hù)區(qū)的環(huán)境造成了一定的破壞。為加強(qiáng)對(duì)歷史文化遺產(chǎn)的保護(hù)，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)建設(shè)莫高窟游客服務(wù)設(shè)施，主要功能包括游客接待大廳、多媒體展示、數(shù)字影院、球幕影院、辦公用房、郵局、銀行、餐廳、購(gòu)物區(qū)、廚房和其它設(shè)備用房等。

總平面項(xiàng)目選址位于甘肅省敦煌市 314 省道南側(cè)，太陽(yáng)村東側(cè) 500m 處，距離莫高窟約 15km，占地面積 60 畝。用地周邊視野開(kāi)闊，南側(cè)即為平坦的戈壁灘，可遠(yuǎn)眺三危山和鳴沙山。用地東側(cè)不遠(yuǎn)處為敦煌機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)起降時(shí)可以在空中俯瞰游客中心。

一、總體布局

如同沙漠中的流沙，如同雅丹地貌中巨艦般的巖體，如同矗立在沙漠中近千年的漢長(zhǎng)城，如同莫高窟壁畫(huà)中飛天飄逸的彩帶，整個(gè)建筑充滿著強(qiáng)烈的流動(dòng)感。自由曲面的形體相互交錯(cuò)，婉轉(zhuǎn)起伏，巨大的尺度和體量將沙漠地景建筑的特征表達(dá)得淋漓盡致。

由于地處沙漠，周邊視野開(kāi)闊，地勢(shì)平坦，為了強(qiáng)化建筑的體量以適合沙漠的巨大尺度，我們將整個(gè)建筑沿用地南側(cè)長(zhǎng)向一字排開(kāi)，如同流沙般的形態(tài)從大地中生長(zhǎng)出來(lái)。近 200m 的體量在沙漠中游走，與大地景觀融為一體，其恢宏的氣勢(shì)將給游客留下極其深刻的印象。

二、交通組織

結(jié)合這樣流暢的形態(tài)和空間走向，形成完整的游客參觀流程：游客接待 - 參觀預(yù)展- 數(shù)字電影- 球幕電影- 洞窟參觀- 餐飲購(gòu)物 - 參觀結(jié)束。在建筑中段設(shè)置游客的主入口，人們進(jìn)入建筑后往西側(cè)參觀、看數(shù)字電影，從建筑的西南角出去，乘坐專用車(chē)輛去往莫高窟;從莫高窟返回的游客在建筑東南角下車(chē)，由此進(jìn)入建筑，用餐或者購(gòu)物，從建筑的西北角出去，返回停車(chē)場(chǎng)，兩股人流沒(méi)有任何交叉。同時(shí)，在建筑南側(cè)，從莫高窟返回的車(chē)輛在下車(chē)區(qū)卸客之后繼續(xù)往西到上車(chē)區(qū)載客，然后掉頭前行，形成暢通的流線關(guān)系，以及功能和形態(tài)的高度統(tǒng)一。

三、立面造型——流沙與飛天

用地的周邊環(huán)境特點(diǎn)決定了本建筑的形態(tài)特征。如同沙漠中的流沙，如同雅丹地貌中巨艦般的巖體，如同矗立在沙漠中近千年的漢長(zhǎng)城，如同莫高窟壁畫(huà)中飛天飄逸的彩帶，整個(gè)建筑充滿著強(qiáng)烈的流動(dòng)感，若干條自由曲面的形體相互交錯(cuò)，婉轉(zhuǎn)起伏，巨大的尺度和體量將沙漠地景建筑的特征表達(dá)得淋漓盡致。形體在水平和高差交錯(cuò)過(guò)程中自然地產(chǎn)生出光縫和光井，將光線引到室內(nèi)。球幕劇場(chǎng)的圓球體量直接暴露在外，就像從流沙中顯露出來(lái)的石頭一樣，光彩熠熠。

整個(gè)建筑外觀厚重，開(kāi)窗較少。開(kāi)窗的形式借鑒莫高窟洞窟的開(kāi)洞立面構(gòu)成方式，錯(cuò)落有致。外墻采用水洗石工藝，以質(zhì)樸的材料和色彩表現(xiàn)敦煌的自然和地域文化特點(diǎn)。

立面

四、室內(nèi)空間

充滿動(dòng)感的語(yǔ)言特征從室外延續(xù)到室內(nèi)。所有的公共空間，包括接待大廳、數(shù)字展示、公共通道、休息區(qū)均為開(kāi)放空間。順應(yīng)外部形態(tài)的變化，室內(nèi)空間的高度也隨之變化。結(jié)構(gòu)支撐體的形態(tài)用“墻”的概念，將不同功能、不同高度的空間進(jìn)行劃分，界面清晰，空間明確。完整的墻面和天花板可以作為數(shù)字投影的背景，為將來(lái)的數(shù)字展陳設(shè)計(jì)提供充分發(fā)揮的余地;在墻體中間根據(jù)立面的構(gòu)成需要及空間的對(duì)景關(guān)系設(shè)置內(nèi)凹的龕，作為展示空間;連續(xù)的弧形墻面與屋面板之間留出光槽，透出神秘的光源，既勾勒出空間的輪廓，又給每一位游客帶來(lái)一種全新的體驗(yàn)。屋面板在接待大廳和數(shù)字影院出入口區(qū)域部分采用井字梁格，將結(jié)構(gòu)暴露，在梁格中局部設(shè)置燈具，輔以照明。

除數(shù)字影院和球幕影院外，所有公共區(qū)域盡可能不做吊頂，直接在屋面結(jié)構(gòu)板上做簡(jiǎn)單的噴砂處理，以質(zhì)樸的材料表現(xiàn)敦煌的地域文化特點(diǎn)，同時(shí)節(jié)省投資。

五、綠色設(shè)計(jì)

考慮敦煌地域特點(diǎn)，采用低技術(shù)策略的“綠色設(shè)計(jì)”概念—盡量少使用特殊的設(shè)施、設(shè)備、能源來(lái)調(diào)整室內(nèi)氣溫和通風(fēng)采光等要求，在設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)空間、材料、外墻面積的良好控制，充分利用自然條件，盡量減低能耗和運(yùn)行成本以及對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞。

1、采用地道溝自然通風(fēng)系統(tǒng)。過(guò)渡季節(jié)盡量利用自然的通風(fēng)，夏季炎熱時(shí)段利用地道溝系統(tǒng)對(duì)空氣降溫，配合空調(diào)系統(tǒng)，以減少能源消耗。

2、采用地源熱泵系統(tǒng)。它具有很多優(yōu)點(diǎn)：清潔環(huán)保，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本比電制冷空調(diào)系統(tǒng)低，冷熱源同時(shí)解決，省去燃?xì)忮仩t房的投資，熱泵機(jī)組運(yùn)行效率高、可靠、穩(wěn)定。

3、建筑的屋面：采用架空通風(fēng)屋面，夏季減少輻射熱，冬天保溫。屋面結(jié)構(gòu)板局部做雙層空心大板，中間層在施工時(shí)填充泡沫聚苯板，達(dá)到高效的保溫隔熱性。

4、建筑的外墻 500mm 厚，內(nèi)、外兩側(cè)均為 200mm 厚輕質(zhì)混凝土砌塊，中間根據(jù)需要填充泡沫材料及多孔聚合物保溫板，夏天能阻擋熱輻射，保證室內(nèi)涼爽的適宜溫度;冬天減少室內(nèi)的熱損失，有利于儲(chǔ)備熱量。

5、局部采用雨水收集系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)中水處理，用以灌溉綠化。

結(jié)語(yǔ)

我們希望這座建筑是謙和低調(diào)的，它應(yīng)該就是大漠戈壁上的一座小沙丘;我們希望這座建筑是簡(jiǎn)樸的，只用空間語(yǔ)匯說(shuō)話，去掉不必要的浮華雕飾;我們希望這座建筑是宜人的，它應(yīng)該為游人提供舒適的服務(wù)和展映功能;我們希望這座建筑是生態(tài)的，它的自然采光通風(fēng)、遮陽(yáng)、隔熱、地道降溫等一系列適用節(jié)能技術(shù)會(huì)大大降低運(yùn)營(yíng)成本，減少對(duì)環(huán)境的影響;我們更希望這座建筑是有文化特色和藝術(shù)品位的，不需要過(guò)多的說(shuō)明和解釋，就能讓人們從中解讀出自然的美學(xué)和人文的精神，過(guò)目不忘。

—— 崔愷院士于2014年項(xiàng)目落成開(kāi)幕式發(fā)言

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