圆洞天窗——日晷
圆洞天窗
一入馆内，抬头便是“三体”之一：圆洞天窗 。这是目前全国最大悬挑之一，倒转穹顶又采用网壳结构，悬浮球幕运用BIM进行模拟 。
悬浮的“圆洞”见证了时间、空间的互动 。圆洞的倾斜角度与太阳的高度角相对应，穿过“圆洞”的日光在下方广场上形成光斑，随着时光流逝，光斑在广场和倒影池中移动，让参观者感受到时间变幻的光影 。实际上，圆洞天窗配合特殊的地面铺装形成了一个简易的日晷，实现了建筑本身成为天文观测装置的设计初衷 。
圆洞天窗 上海建筑设计研究院 供图
带有圆洞天窗的悬挑结构是主体展馆的二层展厅，在悬挑距离超过40米、跨度超过60米、相当于4个标准的篮球场的范围内，没有一根柱子或其它支撑结构 。
倒转穹顶
倒转穹顶
进入主体建筑，首先映入眼帘的是中庭顶端的倒穹顶——直径约45米的铝合金单层网壳结构 。阳光透过倒穹顶顶部的天窗洒向中庭，证明地球自转的经典科学装置傅科摆从倒穹顶底部悬吊下来，一个形似天体轨道的螺旋坡道在中庭内环绕傅科摆盘旋上升 。
上海天文馆中处处可以体验到天文现象 。
倒穹顶上部屋顶有一个观星平台，可同时容纳多人进行观测，设计团队利用倒穹顶的高差来消除外界的影响，重新创造了一个地平线，让天文爱好者能够不受周围任何建筑物的干扰来观察斗转星移 。
观星平台 上海建筑设计研究院 供图
悬浮球幕
球幕影院
上海天文馆的球幕影院是一个悬浮在空中的巨大球体，几乎看不到这个球体与主体结构的连接，仿佛失去了重力 。这个直径约30米的球体，仅靠6个侧向支撑点与下方的混凝土壳体相连，而球体与壳体之间的缝隙形成一道圆环天窗，日光穿过天窗洒向室内，在室内的地面上形成“日蚀” 。随着太阳位置的变化，光影也随之改变，从一个完整的圆环变换到一个新月形 。参观者可以在这里从光影变幻和空间体验中感受戏剧性和神秘感 。
不规则建筑的设计施工归功于BIM技术
BIM技术在上海天文馆的设计和施工中发挥了不可或缺的作用 。
上海天文馆几乎没有一面墙、一个屋顶是平直的，这样一个异形曲面的建筑的落地得益于BIM技术 。所谓BIM，就是建筑信息模型，也就是在计算机里，通过设计软件，搭建好一个上海天文馆的模型，将建筑设计、结构设计、机电设计统统融入到一个模型中，综合解决问题 。
而且，BIM技术是全生命周期的应用，不仅在设计中发挥了极大作用，而且在施工中，通过动画的形式，把施工流程手把手教给建筑工人，保证建筑的精准落地 。建筑建成后，在BIM模型的基础上，可建立IBMS可视化系统平台，通过这个平台进行耗能管理，可以对公共照明、泛光照明进行控制，进行智能水电表远程监测，能源统计等，达到节省人工和成本的作用 。
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