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用技术克服设计挑战：迪拜未来博物馆

未来博物馆 (MOTF) 高 78 米，远未到达迪拜著名的天际线，那里拥有无与伦比的摩天大楼——哈利法塔——世界上最高的塔楼。 然而，凭借其大胆的造型和醒目的外观，超过 14,000 米的阿拉伯书法照亮了它，它无疑成功地成为了该市最具标志性的建筑之一。 Killa Design 和 Buro Happold 的获奖项目于 2022 年 2 月在迪拜金融区开幕，被许多人称为“世界上最美丽的建筑”。 它的总建筑面积为 30,000 平方米，可容纳创新意识形态、服务和产品的展览空间，以及剧院空间、实验室和研究中心。

MOTF 象征着阿拉伯遗产和未来的进步，由三个主要部分组成：绿山、建筑和虚空。 绿色的山丘代表着地球——它的根基——、时间和历史。 它还可以不引人注意地将博物馆抬高到相邻地铁线之上，并创建一个高架公园。 同样，圆环形状的结构象征着人类创新和突破现代工程和建筑极限的能力。 另一方面，椭圆形的虚空是“未知”的表达，旨在激励当今的创造者面对人类不成文的未来。

凭借其规模、引人注目的形式和极其复杂的设计，这座建筑和工程奇迹是有史以来最先进的结构之一。 因此，它需要一系列突破性技术来应对复杂的设计挑战并将愿景变为现实。 为了了解有关这些技术的更多信息，我们采访了来自 Killa Design 的 Shaun Killa 和 Pippa Tucker，这是这座纪念性建筑背后的建筑公司。

建筑师和工程师遇到的许多挑战都源于斜交网格和立面的复杂性。 为了克服这些问题，设计过程需要结合先进材料和 3D 建模软件、协同设计和参数化构造方面的最新技术。 这些数字工具最终对项目的成功至关重要，否则这是不可能的。

正如 Shaun 和 Pippa 与我们分享的那样，最难建造的特征之一是建筑物的弧形外墙，由 1,024 块玻璃钢和不锈钢板组成。 雕刻面板将模制的阿拉伯书法融入独特的 3D 形状，发挥着重要作用。 白天，它们充当窗户，通过无柱的内部投射自然光。 在夜间，他们用 LED 灯照亮城市。 窗户的深度为 1.3 米，足以让参观者站在里面，这是一个永久性的展览空间。 然而，该团队必须克服多重复杂性才能实现这一最终结果。

与执行相关的其他重大挑战包括“协调 1,000 多个独特的结构节点及其基础连接，以及避免与二级支撑钢工程、装修和 MEP（机械、电气和管道）发生冲突。”

为了解决所有这些复杂性，该项目采用了许多关于建筑技术和材料的创新设计原则。 例如，这涉及开发具有增长算法的参数化设计工具，“以数字方式优化主要结构斜交网格、立面和玻璃元件的效率”。 该软件包括带有 Dynamo 的 Revit 和带有 Grasshopper 的 Rhino。 同样，在此过程中，BIM 的使用至关重要，通过多学科协作创建了一个精确的数字模型。 它还用于制作所有图纸以及用于虚拟现实碰撞检测、挠度公差和现场实时构建序列。

Tekla Structures 是 Trimble 开发的结构 BIM 软件，考虑到博物馆的非常规几何形状和大量数据，它被使用。 除了提供强大的 3D 建模功能外，该技术还广泛用于识别与 MEP、屋顶和外墙承包商等其他行业的冲突。 此外，该解决方案增强并简化了设计细节，使工作流程更加顺畅，并在项目的设计、制造和协调阶段满足了复杂的界面要求。 它还允许不同的演员探索和开发例程，以便在短时间内准确地进行建模和详细说明。 总体而言，每种数字设计工具的创新使用带来了最大程度的优化。

高科技程序，如航空软件和自动化机械臂，尤其需要将覆盖外部的书法面板组合在一起。 首先，使用 3D 建模软件将书法设置在建筑物的表面上，并确保避免在窗户中心出现 1000 个钢斜交网格节点。 对于他们的建设，该过程涉及“CNC机器人技术和尖端的成型和加工系统，需要16个步骤来生产。” 为了准确地将面板放置在结构中 – 并确保它们的动态运动没有任何变形 – 该团队使用了多层激光定位系统，该系统也用于精确放置钢斜交网格。

正如 Shaun Killa 所说，可持续性是设计的主要动机，这也通过先进技术得到解决：“我们的愿望是使用最高的创新技术使设计、制造及其运营资源尽可能可持续。” 这涉及开发 3D 能源模型、低能耗和低用水工程解决方案、能源和水的回收策略、被动式太阳能设计、空气质量过滤系统以及来自位于停车场建筑屋顶的附近太阳能农场的综合可再生能源。 总而言之，这有助于减少 45% 的用水量和 25% 的总能源节约。 结果是一座获得 LEED 白金认证的低碳建筑，旨在为阿联酋的所有未来建筑树立榜样。

未来博物馆是一部建筑和工程杰作，它以开创性的方式诠释了博物馆的意义。 毫无疑问，其成功的很大一部分在于其多学科合作和对最新技术的创新使用； 从机器人技术到参数化设计，从 CNC 到航空软件。 这个标志性的地标突破了创新的极限，为通往充满希望的未来铺平了道路，在这个未来中，技术将成为建筑环境的一部分，有利于创造力、福祉和可持续性。

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