BIM в России: новое здание Мариинского театра

Некоторые люди, находясь, видимо, в плену «сказочных» впечатлений от чтения исключительно положительных рекламных буклетов, думают, что BIM – это такая большая кнопка, нажатие которой приводит к появлению нового, выполненного по всем современным требованиям, проекта.

В жизни же информационное моделирование особо важных объектов – колоссальный высокопрофессиональный труд целых коллективов, но результат получается тот же, что и в сказке – современнейший проект с огромной перспективой на будущее.

История создания нового здания Государственного академического Мариинского театра (Вторая сцена) в Санкт-Петербурге началась в 2002 году, когда правительством России было принято решение о его строительстве. Место для постройки естественным образом определили рядом со старым зданием театра – под новый комплекс была выделена территория снесенного для этих целей так называемого Литовского квартала (рис.1).

Рис. 1 Инженерная подготовка территории под строительство.

Разработка проекта здания осуществлялась долго и сложно, она проходила через многочисленные и периодически повторяющиеся конкурсы, обсуждения и дискуссии. В разное время к ней имели отношение многие известные российские и зарубежные архитекторы. В частности, первоначальный вариант театра разрабатывался под руководством француза Доминика Перро, а затем над его совершенствованием работал канадец Джек Даймонд (рис.2).

Рис. 2 Различные виды одного из первоначальных вариантов здания Второй сцены Мариинского театра. Архитектор Доминик Перро.

По своей оригинальности, а порой и вызывающей агрессивности, первоначально предлагавшиеся варианты были один революционнее другого, порождая каждым своим появлением новый виток как восхищений, так и сомнений в бурлящей страстями творческой среде. Так что специалисты и архитектурная общественность долго не могли прийти к единому и окончательному мнению о том, каким же должно быть новое здание театра.

Поэтому итоговый, в некотором роде «синтетический», вариант проекта здания Второй сцены Мариинского театра стал результатом большого количества долгих и весьма жарких споров и дискуссий, частично не затухающих и по сей день. Но подавляющее большинство специалистов разных направлений деятельности ныне реализуемый вариант здания театра все-таки устроил (рис.3).

Рис. 3 Вторая сцена Мариинского театра: различные наружные виды и интерьеры будущего здания.

Как это часто бывает при возведении столь общественно значимых объектов, строительство здания началось еще до того, как был окончательно определен его внешний облик, поскольку многие общестроительные, инженерно-технические и конструктивные решения, предложенные еще в первых вариантах проекта, сомнений не вызывали. При этом почти неизменным оставался срок ввода здания в эксплуатацию - в соответствии с общим графиком работ, в 2012 году строительство театра должно быть полностью завершено (рис. 4).

Рис. 4 Различные этапы строительства здания, 2009 - 2010.

Итак, особенностью Второй сцены Мариинского театра является то обстоятельство, что строительство началось и значительное время велось при отсутствии окончательного проекта. В такой обстановке в июне 2008 года у здания появился новый (третий по счету) генеральный проектировщик – «КБ Высотных и подземных сооружений» (КБ ВиПС) из Санкт-Петербурга, выигравший конкурс, проведенный ФГУ «Северо-Западная дирекция по строительству, реконструкции и реставрации» Министерства культуры РФ. Ему пришлось в кратчайшие сроки, взяв за основу все положительные разработки проекта Доминика Перро, разобраться в том, что уже запроектировано и построено, перепроектировать те разделы, которые этого требовали, и обеспечить высокие темпы строительства. При этом в части проблемных и недостающих решений новый генпроектировщик должен был руководствоваться заданием на проектирование и технологическими заданиями, разработанными компанией «Театрально-декорационные мастерские» (ТДМ) вместе со специалистами Мариинского театра.

Проектирование театра, особенно национально значимого, да еще в Санкт-Петербурге – ответственейшая задача. Ее успешное решение не только делает честь каждому, кто в этом участвует, но и требует от всех проектантов огромных усилий, а также – новых подходов к создаваемому объекту и нестандартных решений. При этом, как и полагается, предлагаемые решения только тогда будут эффективными, когда они опираются на весь предшествующий мировой опыт.

К тому же современный театр – это не только храм искусств, но еще и спрятанный от взглядов посетителей целый завод с огромными машинами, логистическими комплексами, технологическими линиями и постоянно идущими производственными процессами. Это - сложнейший в техническом отношении проект, поскольку здание насыщенно самым современным инженерным оборудованием и системами, обеспечивающими как театрально-постановочные процессы (механизация сцены, хранение, транспортировка и монтаж декораций, постановочное освещение общей мощностью более 10 Мвт, телевидение, акустика и т.п.), так и непосредственно жизнедеятельность самого здания (системы вентиляции, кондиционирования, освещения, безопасности, мониторинга и управления инженерными системами, а также контроля инженерно-технических сооружений и конструкций и т.п.).

На режиссерский замысел, например, работают сотни механизмов грузоподъемностью в 50 тонн каждый, а комфорт и правильный микроклимат в зрительном зале и других помещениях театра обеспечивает система вентиляции, ежесуточно откачивающая из воздуха порядка 70 тонн воды. Особые требования предъявляются и к архитектурной акустике зрительного зала, без которой проект театра просто теряет смысл.

Сложность проекта Второй сцены Мариинского театра также была связана с большими размерами здания (площадь застройки – более 11000 квадратных метров, общая площадь здания – почти 73000 квадратных метров, строительный объем с учетом подземной части (заглубление 11 метров) – более 450000 кубических метров), особенностями места его расположения и необходимостью соответствовать многочисленным требованиям федерального и городского законодательства.

Все работы по проектированию и возведению здания ведутся КБ ВиПС в тесном взаимодействии с государственным заказчиком – ФГУ «Северо-Западная дирекция по строительству, реконструкции и реставрации». Современное театральное здание – проект комплексный. Новому генпроектировщику удалось дополнительно привлечь к созданию Второй сцены 26 известных международных и российских компаний, специализирующихся на различных аспектах как конструктивно-строительной деятельности, так в проектировании, организации и оснащении театральных зданий.

В частности, архитектурными решениями сооружения занимаются известная канадская фирма Diamond & Shmitt Architects и не менее известная американская FDA, разработкой сценического оборудования и специализированных театральных технологий - российская компания ТДМ, а акустическими параметрами зрительного зала – немецкая Muller-BBM, инженерным оборудованием и организацией «интеллектуального здания» - российские «Балтийская климатическая компания» (БКК) и «Объединенные инженерные системы» (ОИС).

Такое количество участников проекта – верный путь к созданию «Вавилонской башни», когда строители просто не смогли договориться друг с другом. Но с новой Маринкой этого не произошло, и во многом благодаря унификации компьютерных подходов в проектировании, основанных на BIM. Консалтинг по использованию программного обеспечения (BIM-консультант) взяла на себя санкт-петербургская компания «ПетроСтройСистема» (ПСС). В Учебном центре компании ПСС было проведено обучение новым технологиям и программам BIM компании Autodesk всех сотрудников КБ ВиПС, участвующих в проекте. Была оказана также помощь в установке программ и организации их использования в процессе проектирования и взаимодействия (рис.5).

Рис. 5 Подготовка специалистов в учебном классе компании ПСС в Санкт-Петербурге.

Учитывая международный опыт внедрения BIM-программ, ПСС организовала постоянно действующую «горячую линию» сопровождения пользователей. Что касается самой технологий проектирования, то, принимая во внимание многочисленные особенности места возведения театра (плотная историческая застройка, сложная геология, близость воды и т.п.), напряженный временной график и большую вероятность постоянных изменений проекта, с самого начала КБ ВиПС был взят курс на максимальное использование технологии информационного моделирования зданий и электронный документооборот.

Решающим в этом вопросе было то обстоятельство, что технология BIM может гибко и быстро учитывать как непосредственно в проекте, так и в генерируемой многочисленной документации все вновь появляющиеся объективные факторы, многочисленные изменения и новые требования, предъявляемые к зданию.

В качестве основных инструментальных средств, реализующих BIM, был выбран комплекс программ Autodesk Revit, а именно: Revit Architecture - для архитектурного раздела, Revit Structure - для строительных конструкций, Revit MEP – для инженерного оснащения здания, Navisworks – для согласования и моделирования различных ситуаций, и некоторые другие продукты компании Autodesk, в том числе AutoCAD для уточнения рабочих чертежей и Civil 3D для моделирования рельефа и генплана. Также использовалась программа MagiCAD и хорошо известные в нашей стране своей эффективностью расчетные комплексы SCAD, Plaxis, ЛИРА и SOFiSTiK. Для визуализации архитектурных замыслов, а также отработки и анимационной проверки взаимодействия механизмов управления сценой и монтажом декораций была задействована программа Autodesk 3ds MAX.

Как и положено, реализация проекта началась с разработки генплана, которая проводилась с использованием классического AutoCAD и разработанной на его основе специализированной программы Civil 3D. Особенностью применения последней стала возможность установления интеллектуальных связей между объектами, позволяющая динамически обновлять все связанные таким образом компоненты при внесении изменений в результаты изысканий или проектные решения.

В результате получилась 3D модель, показывающая расположение нового здания в пределах участка, границы зоны благоустройства, подъезды и подходы к зданию, площадки для погрузки-разгрузки декораций, хранения мусорных контейнеров, въезд на подземную автостоянку, входы в театр и т.п. Такая модель, например, позволяла оценить для последующего проектирования возможности создания пешеходной зоны вокруг театра, кругового объезда для пожарных машин и расширение проезжей части для разворота трейлеров с декорациями, решить вопросы отвода поверхностных вод, благоустройства территории и т.п. В частности, узкий тротуар перед будущим зданием не позволял запроектировать полноценный парадный вход в классическом исполнении. Поэтому было принято нестандартное решение - делать главный вход в театр с угла здания, перепланировав и существенно увеличив в этом месте искусственными конструкциями (перекрыв сверху часть канала) всю прилегающую пешеходную зону (рис.6).

Рис. 6 Вид на Вторую сцену Мариинского театра со стороны главного входа.

Что касается самого театрального здания, то программы комплекса Autodesk Revit (а именно, Revit Architecture, Revit Structure и Revit MEP) позволили за короткое время построить саму модель сооружения со всеми конструкциями, системами и коммуникациями, а затем постоянно ее дополнять, уточнять и совершенствовать. Вплоть до стадии рабочего проектирования модель являлась для всех участников проекта общей базой для совместной разработки, а также обмена информацией между ними (рис.7).

Рис. 7 Один из рабочих моментов моделирования здания в программе Revit Architecture.

Трехмерное проектирование зрительного зала, пространства фойе, холлов и других общественных и служебных помещений, в том числе технического управления и подготовки сцены, значительно ускорило процесс принятия решений при завершении формирования архитектурного облика здания (рис.8).

Рис. 8 Информационная модель театра: объемный разрез.

Технология BIM позволила проектировщикам не просто быстро смоделировать то, что уже имелось, но и, учитывая описанные выше особенности сложившейся вокруг здания ситуации, пойти дальше, находя новые оптимальные решения и постоянно корректируя проект (рис.9).

Рис. 9 Объемные разрезы модели театра в районе зрительного зала.

В процессе работы над проектом постоянно приходилось перерабатывать, изменять, согласовывать и заново утверждать горы проектной документации. Поскольку здание театра является уникальным общественным объектом и возводится на деньги федерального бюджета, проект регулярно проходит обязательную государственную экспертизу. Разовая партия проектной документации, отправляемой в Москву в органы проверки (обязательно в бумажном виде), могла доходить до 200 томов, что требовало для перевозки небольшого микроавтобуса. И здесь неоценимую пользу также принесли быстрая реакция на все изменения, реализованная в технологии BIM, и многократно проверенный в деле AutoCAD, использовавшийся для «доводки» чертежной документации до строгих и неумолимых (иногда, возможно, чрезмерных) требований государственной экспертизы по ее оформлению (рис.10).

Рис. 10 План пятого этажа на отметке 20.740 и продольный разрез здания.

В процессе проектирования было так организовано взаимодействие специалистов, что одновременно над единым проектом могло работать до 250 сотрудников. Использовавшиеся BIM-программы позволяли именно одновременно работать над всей моделью с ограничением уровня доступа к ее отдельным компонентам, а не разделять модель на самостоятельные части, а затем сшивать их в единое целое связями или внешними ссылками, хотя и такие подходы тоже были возможны и применялись. А это уже требовало мощной компьютерной техники и надежной, хорошо организованной компьютерной сети, что в сочетании с BIM в таких масштабах в нашей стране было реализовано впервые.

Как часто бывает в подобных ситуациях, в первое время практически на глазах сотрудников КБ ВиПС количество возникавших технических проблем перерастало в качество. Вернее, та техника и программы, которые нормально работали в небольшом числе и объеме, в большом количестве давали совершенно непредсказуемые сложности и сбои. Конечно, на сегодняшний день все возникавшие проблемы так или иначе решены, но полученный КБ ВиПС опыт информационного моделирования столь сложного объекта просто уникален.

При проектировании здания Второй сцены особо остро вставал вопрос правильного взаимодействия различных программ и работающих с их помощью специалистов, своевременного обнаружения и устранения возможных проектных нестыковок и коллизий. В решении этих проблем основную роль сыграла программа Navisworks компании Autodesk (рис.11).

Рис. 11 Вторая сцена Мариинского театра: вверху - объемный разрез на отметке +12.940; внизу - продольный разрез подземной части здания. КБ ВиПС, Санкт-Петербург, 2008.

Как уже принято для театрально-концертных сооружений, особое внимание при проектировании уделяется сцене и зрительному залу. В нашем случае, поскольку здание театральное, принципиальное значение имеет не только акустическое, но и зрительское восприятие действия (рис.12).

Рис. 12 Компьютерная модель театра: различные виды на сцену и со сцены в зрительный зал.

Акустику человечество уже как-то умеет рассчитывать, хотя опыт последних лет убеждает, что в этом вопросе итоговую точку пока лучше ставят люди с хорошим слухом, а не компьютерные программы. Что касается восприятия сцены со стороны зрителей, то здесь все несколько иначе. Для оценки качества видимости в каждое кресло компьютерной модели (с использованием программы Navisworks) был “посажен” компьютерный манекен (имитация наполнения зала), а затем проектировщики смоделировали взгляд на сцену от каждого такого «зрителя». В случае если полученный вид имел изъяны, производилась некоторая корректировка модели зрительного зала, в результате которой чаще всего менялось расположение кресла или окружающих предметов.Так что без преувеличения можно сказать, что все зрительские места в зале Второй сцены Мариинского театра подобраны индивидуально (рис.13).

Рис. 13 Проверка вида на сцену с различных зрительских мест.

По мнению специалистов КБ ВиПС, на сегодняшний день проект театрального здания полностью отвечает предъявляемым к нему требованиям. При заданном бюджете, локализации объекта и городских ограничениях можно совершенно уверенно говорить о его оптимальности (рис.14).

Рис. 14 Так будет выглядеть новое здание Мариинского театра в существующей застройке города.

Работа по новому театральному зданию еще не закончена, но уже сейчас можно безо всякого преувеличения сказать, что в целом технология BIM при проектировании столь сложного объекта себя полностью оправдала. А опыт и методика, наработанные участниками проекта при моделировании здания Второй сцены Мариинского театра, будут весьма востребованы на дальнейших объектах.

Цикл публикаций Владимира Талапова о BIM продолжается статьей "Многоликий BIM".