7月18日，全球規模最大的天文館“上海天文館”將向公眾開放，建筑面積可達3.8萬平方米。

在壓力測試階段，十多個經典打卡點已提前披露：圓洞天窗的光斑可隨時間而變幻；球幕影院仿佛懸浮在半空中；在大堂中央，傅科擺緩慢擺動，頂部連接的天花板，像是倒扣穹頂……步入上海天文館的人們，能夠親身感受到超脫現實的科幻感、未來感。

這些令人印象深刻的景觀是如何創造的？

沉浸體驗兩對宇宙天體關系

天文館的造型和選址都很講究。鮮為人知的是，當人們進入上海天文館進行游覽的時候，便走入了設計者特意營造的宇宙天體的關系中。

上海天文館位于臨港新城，主體結構由兩個橢圓形交疊而成，形似上海人鐘愛的“蝴蝶酥”。

“從空中俯瞰可以看到，有3個圓形建筑鑲嵌在‘蝴蝶酥’當中，被稱作‘三體’結構。它們分別是大廳及觀星平臺、球幕影院和圓洞天窗，象征著太陽、地球和月亮。”華建集團上海建筑設計研究院總建筑師、天文館項目中方設計總負責人劉恩芳介紹。

建筑與城市的關系，被演化為另一對天體關系。上海天文館與滴水湖相距不遠，通過調整天文館球體與湖泊的比例，來象征地球與太陽。

上海天文館與滴水湖的關系

和普通場館不同，整座建筑的物理形態融入天文理念，幾乎沒有一處平面或直線，形體也極為不規則，處處可見軌跡、球體、曲線、懸浮等概念。

“這些元素從圖紙走向現實，并不簡單。上海天文館采用了許多不規則的弧度和曲面，對建造的精度要求很高，每個點位都要計算和定位，需要用計算機和試驗來輔助完成。”華建集團上海建筑設計研究院黨委書記、董事長姚軍解釋說。

上海天文館是高精尖技術的集成式應用，更需要采用數字化、信息化設計手段，特別是全生命周期的BIM（建筑信息化模型）技術。

減震采用摩天大樓同款設備

在上海天文館中，藏著10個特殊裝置，是摩天大樓“鎮宅神器”阻尼器的縮小版。

阻尼器可以減弱大風和地震對高層建筑的擺幅和震動。中國第一高樓上海中心大廈，便安裝了我國自主研發的世界上首個電渦流擺式質量調諧阻尼器。 為什么上海天文館也要安裝質量調諧阻尼器？

這得從場館的主入口說起。在室外人們可以看到，一個巨大圓洞懸浮在主入口的上端，它被稱為“圓洞天窗”，是一個簡易版日冕。太陽光可以穿過圓洞，形成光斑。隨著時光流逝，光斑在廣場和倒影池中移動。

讓建筑變成天文觀測裝置，意味著設計要有所突破。華建集團上海建筑設計研究院結構總工程師、空間結構院院長李亞明說，“圓洞天窗”之所以能夠“懸浮”，是因為采用了懸挑結構，懸挑距離超過40米，其間沒有一根柱子或其它支撐結構。這是目前全國最大的懸挑結構，面積相當于4個籃球場。

但是大跨度的懸挑結構，容易產生振動。

經過計算，結構工程師在這里安裝了10個1噸的質量調諧阻尼器，通過現場調校阻尼器的頻率，當主結構振動時，阻尼器會與之同頻共振，從而“吸走”主結構的振動能量，確保展廳使用的舒適性。

圓洞天窗

懸浮球體背后有“玄機”

上海天文館的球幕影院是一個漂浮在空中的巨大球體，直徑約30米。遠遠看去，幾乎看不到這個球體與主體結構的連接，仿佛失去了重力。

懸浮球體

之所以能懸浮，靠的就是球體側面6個支撐點來“拉”住混凝土殼體。李亞明告訴記者，說說簡單，但6個支撐點的位置以及荷載能力，都是靠計算機嚴密的分析，以及不斷實驗論證出來的。

有了技術助攻，懸浮球體成為獨特景觀。由于球體與殼體之間存在縫隙，形成一道圓環天窗，當日光穿過天窗灑向室內，便能在地面上形成“日蝕”。隨著太陽位置的變化，光影也隨之改變，從一個完整的圓環變換到一個新月形。

傅科擺

另一處玄機在大廳中央。大廳中央天花板是倒穹頂。陽光透過倒穹頂頂部的天窗灑向中庭，用于證明地球自轉的科學裝置傅科擺，從倒穹頂底部懸吊而下，一個形似天體軌道的螺旋坡道在中庭內環繞傅科擺盤旋上升。

倒穹頂的上部屋頂是觀星平臺，可以容納多人觀測。設計團隊利用倒穹頂的高差來消除外界的影響，在倒穹頂中央打造了一個平臺，相當于重新創造了一個地平線，讓天文愛好者能夠不受周圍任何建筑物的干擾來觀察斗轉星移。

倒穹頂的上方是觀星平臺