Generalsanierung mit Visionscharakter

Mit fast zwei Millionen Besuchern pro Jahr zählt das städtische Kultur-, Bildungs- und Tagungszentrum Gasteig zu den größten und am meisten besuchten Einrichtungen seiner Art in Europa. Der in den Jahren 1978 bis 1985 nach Plänen der Architektengemeinschaft Raue Rollenhagen Lindemann Grossmann errichtete Gebäudekomplex befindet sich unweit des Deutschen Museums im Herzen Münchens und bietet insgesamt 80.000 Quadratmeter Fläche. Angebote der Volkshochschule, der Stadtbibliothek und der Hochschule für Musik und Theater München sind hier ebenso zu finden wie fünf große Veranstaltungssäle, darunter auch die Philharmonie mit 2.400 Sitzplätzen.

Nachdem das Kulturzentrum in die Jahre gekommen war, nicht zuletzt, weil große Teile der technischen Anlagen ihre durchschnittliche Lebensdauer überschritten hatten, beschloss der Stadtrat der Landeshauptstadt im Januar 2018 eine Generalsanierung. Noch vor Beginn der Bauzeit wird der Gasteig ab Herbst 2021 in ein eigens errichtetes Interimsgebäude in München-Sendling umziehen.

Den für die Generalsanierung ausgelobten Architektenwettbewerb und das anschließende Vergabeverfahren konnte das Münchener Architekturbüro HENN für sich entscheiden. Ihr Entwurf behält den Grundcharakter des Gebäudes bei. Zugleich soll der Bau um einen vollverglasten Einschnitt (die Kulturbrücke) ergänzt werden, der das ziegelsteinbekleidete Gebäude erstmals großflächig zur Stadt öffnet und so neue Einblicke gewährt.

Beispielhafte Anwendung von BIM

Mit seiner enormen Nutzungsvielfalt gilt der Gasteig als Bildungs- und Kulturmotor Münchens, weshalb es nicht zu hoch gegriffen ist, wenn die Nutzerin, die Gasteig GmbH (GMG), eine zeitgemäße Weiterentwicklung des Hauses als „Investition in die geistige Infrastruktur Münchens“ betrachtet. Vor diesem Hintergrund war ziemlich schnell klar, dass eine Sanierung mit konventionellen, womöglich nur rudimentär digitalen Planungsmitteln nicht infrage kam. Stattdessen sollte – auch mit Blick auf den späteren Gebäudebetrieb – beispielhaft BIM als Planungsmethode zum Einsatz kommen.

Bereits vor Auslobung des Architektenwettbewerbs machte sich die Gasteig München GmbH daher auf die Suche nach einem geeigneten Partner, um gemeinsam mit ihm die Grundlagen der BIM-Planung zu schaffen. Fündig wurden sie bei den BIM-Spezialisten von AEC3 – ein Unternehmen, das nicht nur Informatiker und Bauinformatiker, sondern auch Architekten und Bauingenieure beschäftigt und dessen ganzheitliche fachliche Kompetenz gute Voraussetzungen für eine fruchtbare interdisziplinäre Zusammenarbeit bot.

AEC3 stieg in der Leistungsphase 0 noch vor den Architekten ins Projekt ein, um gemeinsam mit der GMG jene BIM-Anforderungen und -Strategien zu entwickeln, auf denen später die Arbeit der Fachplaner beruhen würde. Da diese Zielfindungsphase und der Wettbewerb aus Zeitgründen weitgehend parallel stattfinden mussten, war BIM nicht Teil der ersten Wettbewerbsstufe. Den Teilnehmern war es zunächst freigestellt, mit welchen Mitteln sie ihre Entwürfe erarbeiteten. Allerdings hatten die Büros eine schriftliche Erklärung darüber abzugeben, dass sie sowohl willens als auch in der Lage waren, BIM nach einem Wettbewerbsgewinn konsequent anzuwenden. Die Auftraggeber-Informationsanforderungen (AIA) waren bei Wettbewerbsauslobung ebenso wenig fertiggestellt wie ein 3D-Bestandsmodell.

Dass das Modell nicht früher vorlag, erwies sich für den weiteren Planungsprozess als unkritisch. Sein Vorliegen hätte den Wettbewerbsteilnehmern jedoch durchaus zu einem größeren Verständnis und einem schnelleren Erfassen der Gebäudestruktur verhelfen können. Schließlich handelt es sich beim Gasteig um einen ebenso großen wie geometrisch verschachtelten Gebäudekomplex, dessen vielfältige Nutzungen sich auf zahlreiche Splitlevels verteilen.

Digitales Bestandsmodell bei laufendem Betrieb erstellt

Der Architektenwettbewerb enthielt nur wenige einschränkende Vorgaben, sodass bei der Auslobung nicht klar war, inwieweit die teilnehmenden Teams die vorhandene Baustruktur verändern würden. Nicht zuletzt wegen dieser Unsicherheit ließ die GMG ein BIM-fähiges 3D-Modell erstellen, das nur den Rohbau, nicht aber die Ausbauten und schon gar nicht die ohnehin komplett zu erneuernden technischen Anlagen zeigen sollte.

Dieses geometrische Modell entstand auf Grundlage zweier Quellen: Zum einen gab es einen digitalisierten Planbestand – die wichtigsten Grundrisse und Schnitte aus einem Konvolut von rund 30.000 historischen Papierplänen waren bereits vor einigen Jahren in Form von CAD-Plänen digitalisiert worden. Zusätzlich wurde das Modell durch die Auswertung und Durchsicht insbesondere der Schalpläne durch OPB erstellt. Zum anderen wurde ein Vermesser beauftragt, das Koordinatensystem des Hauses einzumessen, um die wichtigsten Maße, z. B. zur Lage der Gebäudeachsen, mit der ursprünglichen Schalplanung abgleichen zu können.

Die Herausforderung des 3D-Aufmaßes lag insbesondere darin, dass sich das Haus zu diesem Zeitpunkt im regulären Betrieb befand – mit Öffnungszeiten von 8 Uhr bis 23 Uhr. Die Vermesser konnten also nicht einfach durchs Haus gehen und unbehelligt Messungen oder gar Probebohrungen durchführen. Die Ergebnisse des 3D-Aufmaßes waren schließlich ein Rohbau-Bestandsmodell und ein Außenanlagenmodell, die nach dem Wettbewerbsgewinn an HENN übergeben wurden. Der Vergleich der alten Planunterlagen mit dem aktuellen Aufmaß zeigte eine erstaunlich hohe Übereinstimmung.

Das Rohbaumodell basierte nicht auf vollständigen Punktwolken, weil nur die Bereiche genauer betrachtet wurden, die konstruktiv von Bedeutung waren und dies auch während des Umbaus bleiben würden – beispielsweise ungehindert zugängliche Sichtbetonwände- und stützen. Ebenfalls dokumentiert wurden einige wichtige Ausbauelemente. Sie sollten ein vollständigeres Bild des Gebäude-Ist-Zustands erzeugen und zugleich die Erstellung der Abrissplanung erleichtern. Weitere präzisierende Messungen werden erfolgen, sobald das Haus im Herbst seine Pforten schließt und mit dem Rückbau begonnen werden kann. Erst wenn sämtliche Einbauten zurückgebaut sind, sollen die noch fehlenden Maße durch weitere Punktwolken validiert werden.

Open BIM

Die frühe Festlegung auf BIM als Planungsmethode fiel nicht zuletzt im Zusammenhang mit dem Umstand, dass die GMG als Nutzerin und Betreiberin des Gasteig auftritt und so naturgemäß über eine sehr große Erfahrung im Betrieb des Hauses verfügt. Aus diesem Grund erfolgte die Erstellung der AIAs im engen Austausch mit den hauseigenen FM-Spezialisten. Dieser Austausch zwang die Facility Manager nicht nur zur Festlegung jener Attribute, die im Verlauf der weiteren BIM-Planung eine Rolle spielen sollten. Er etablierte auch den frühen selbstverständlichen Umgang mit BIM-Denkweisen. Außerdem erzeugte er bei vielen Mitarbeitern eine gewisse Begeisterung für die Möglichkeiten des auf einem BIM-Modell aufbauenden CAFM.

Die Entscheidung für Open BIM und gegen das Vorschreiben bestimmter Softwares fiel aus zwei Gründen. Einerseits sollte Open BIM dafür sorgen, dass sich alle zukünftigen Planer mit ihren individuellen Fähigkeiten, Softwares und Schnittstellen im Verhandlungsverfahren und am Planungsprozess beteiligen können. Als Standard-Austauschformat wurde IFC festgelegt, während BCF als allgemeines Kommunikationsformat dienen sollte.

Andererseits war von Anfang an klar, dass es bei der Planung des Gasteig zahlreiche Sonderfachbereiche geben würde, beispielsweise Buchförderanlagen. „Man hätte sich sicher keinen Gefallen getan, auf die Verwendung spezifischer BIM-Programme zu pochen, mit denen die Arbeit vieler Spezialisten nicht ohne weiteres integrierbar gewesen wäre.“, sagt Thomas von Küstenfeld, der das Projekt im Architekturbüro HENN als BIM-Gesamtkoordinator leitete.

BIM-Fachmodelle

Im Rahmen der Mitte 2021 abgeschlossenen Vorentwurfsphase (Leistungsphase 2) entstanden die für Projekte dieser Art üblichen Fachmodelle der verschiedenen Gewerke und Disziplinen. Die Besonderheit bei der Planung des Gasteig liegt in den zahlreichen Sondermodellen, die nahtlos in die BIM-Struktur zu integrieren waren. Das Gewerk Buchförderanlage ist ein solches Beispiel – im Baualltag verbreitete Standardsoftwares existieren hierfür ebenso wenig wie bewährte Standardlösungen.

Eine besondere Lösung wurde auch für den Bereich Brandschutz gefunden, da das entsprechende Fachmodell nicht nur als geometrisches 3D-Modell existiert, sondern auch alphanumerisch konzipiert wurde. Es gibt zwar auch Planmaterial (Brandschutzpläne), im Wesentlichen bestand das Modell aber aus einem Excel-Datensatz, der in eigens entwickelten Workflows ausgetauscht und in das Fachmodell des Architekten integriert werden konnte.

BIM geht in diesem Projekt weit über die Verarbeitung von 3D-Daten hinaus. Hier stehen stattdessen die Zusammenführung und Verarbeitung aller verfügbaren Informationen im Mittelpunkt, die im Planungs- und Nutzungsprozess gebraucht werden. Entsprechend dient das 3D-Modell nicht nur der Kollisionsprüfung, also der Überprüfung von geometrischen Überschneidungen verschiedener BIM-Modellelemente, sondern auch zur Beantwortung der unterschiedlichsten Anfragen.

Als eines der größten städtischen Kultur-, Bildungs- und Tagungszentren Europas verfügt der Gasteig über sehr viele unterschiedliche Nutzer. Und so war sicherzustellen, dass es im Zusammenspiel der Fachmodelle möglich ist, mit hoher Präzision sichtbar zu machen, welche Fachbereiche bzw. Fachmodelle in welchem Maß zu den Gesamtkosten beitragen – dies umso mehr, als auch von Seiten der Politik bereits in der Leistungsphase 2 eine vertiefte Kostenschätzung gefordert war.

Virtual Reality

Gebäude am Bildschirm oder mit VR-Brillen in einer hohen grafischen Qualität durchlaufen zu können, zählt für das Büro HENN zum Standard. Dieses Virtual-Reality-Erlebnis betrachten sie als hilfreich, um die Bauherren von ihrer Entwurfsarbeit zu überzeugen oder um schnell Rückfragen klären zu können – was gerade in der Vorentwurfsphase von großer Bedeutung ist. Es unterstützt die Architekten aber auch direkt in ihrer Arbeit: beispielsweise, wenn es darum geht, neue Perspektiven einzunehmen, um den Entwurf und die Gestaltung zu optimieren.

Virtual-Reality-Tools waren aber auch im Umgang mit den zahlreichen Nutzern unerlässlich, die mit dem Lesen von zweidimensionalem Planmaterial nicht vertraut sind. Beispielsweise gab es zahlreiche Gespräche sowie Vor-Ort-Termine etwa mit Orchesterleitern, die mithilfe von VR-Brillen im alten Carl-Orff-Saal ein räumliches Modell des neuen Konzertsaals erleben konnten.

Gemeinschaftliche Planungskultur

Neben all den technischen Rahmenbedingungen, mit denen sich die Weichen für eine erfolgreiche Zusammenarbeit stellen lassen, nahm auch die Etablierung einer gemeinschaftlichen Planungskultur mit allen Fachbeteiligten einen hohen Stellenwert ein. Beispielsweise gab es neben regelmäßigen Planertreffen technische BIM-Jour-fixe unter der Leitung von AEC3, in denen ausschließlich technische Probleme, z. B. zu Datenexporten, besprochen wurden – mit dem Ziel, eine Vermischung von Inhalten und Arbeitsprozessen zu vermeiden.

„BIM zwingt uns, mehr und besser zu kommunizieren“, sagt Thomas von Küstenfeld. „In diesem Projekt gibt es keine isolierte BIM-Welt und keine Nerds, die im stillen Kämmerlein vor sich hin planen. Verantwortliche sitzen vielmehr stets an einem Tisch und gehen die Modelle und die darin enthaltenen Kollisionspunkte zusammen durch.“

Am Ende wurde das 3D-Modell zum zentralen Kommunikationsmittel. Die Kommunikation und die Zusammenarbeit verliefen dabei vor allem aus zwei Gründen sehr erfolgreich. Erstens wurden die CAD-technische und fachliche Ebene voneinander getrennt. Zweitens stand auf fachlicher Ebene nicht der Austausch der BIM-Fachkoordinatoren im Mittelpunkt, sondern das Miteinander der Verantwortlichen der jeweiligen Planungsbereiche. Auf diese Weise kamen immer die richtigen Leute zusammen, die dann gemeinsam an einem Strang zogen.

Wesentlich waren aber auch die Teilnahme der GMG-Vertreter an allen Besprechungen und die Tatsache, dass ihnen der Weg zum Ziel nicht weniger wichtig erschien als das Ergebnis. Zudem zeigten sie sich stets offen für neue Wege und Lösungen – die Integration des Fachmodells Brandschutz als Excel-Datensatz wäre mit einem Vorgehen nach Schema F nicht möglich gewesen.

Life Cycle Management

Am Ende der Planungs- und Bauphase steht das von der GMG geforderte As-built-Modell. Dieses Modell dient nicht nur als ideale Grundlage für das geplante CAFM, sondern vereinfacht auch das Life Cycle Management. Heute, am Ende der Leistungsphase 2, lässt sich noch nicht genau sagen, ob und auf welche Weise es möglich sein wird, später auszulesen, was im Gebäude wo wie verbaut wurde. Das BIM-Modell bietet hierfür jedoch beste Voraussetzungen. Die Qualitäten und Quantitäten sind einfach zu definieren und die Elemente klassifizierbar, wodurch sich leicht die Ausgangsinformationen für Nachhaltigkeitsprüfungen extrahieren lassen. Und bei entsprechender Verknüpfung mit geeigneten Öko-Datenbanken lassen sich daraus Auswertungen wie z. B. zum CO2-Fußabdruck erstellen.

Ein konkreter Anwendungsbereich, der dazu beitragen wird, das Freisetzen von im Bestandsgebäude gebundenem CO2 zu reduzieren, ist die geplante Wiederverwendung der Ziegelsteine im vorhandenen Sichtmauerwerk. Diese Ziegelsteine wurden einst eigens für den Gasteig hergestellt und sind nicht ohne weiteres reproduzierbar. Darum soll genau festgehalten werden, wo wie viele Ziegel abgebrochen werden, damit klar ist, welche Flächen damit anderswo neu entstehen können.

Kultur-, Bildungs- und Tagungszentrum Gasteig (München), BIM-Ökosystem, BIM-Modelle, Bild: HENN Architekten

BIM Champion 2021

Nach der Leistungsphase 2 wurde seitens der Landeshauptstadt München eine Ausschreibung für ein Investorenmodell mit Generalunternehmer erarbeitet. Eine Folge dieses Verfahrens ist der Wechsel der Bauherrenschaft von der GMG zum Baureferat der Landeshauptstadt München. Daraus werden neue Einflüsse und Spielregeln hervorgehen. Die bisherige Planung zeigt jedoch ein so hohes Qualitätsniveau nicht zuletzt hinsichtlich der Attributierung, dass die bisher geschaffenen Ergebnisse die Frage aufkommen lassen, ob es sich hierbei tatsächlich nur um einen Vorentwurf handelt. Diesen Umstand würdigte buildingSMART Deutschland und verlieh dem Gasteig und seinen Partnern (HENN und AEC3) in der Kategorie Planung den Titel BIM Champion 2021.

Sobald der Startschuss für die nächste Ausführungsphase fällt, kann die Projektarbeit im Prinzip sofort wiederaufgenommen werden – mit jenem Visionscharakter, der sich gleichermaßen auf BIM als Planungsmethode wie auch auf die inhaltliche Veränderung und Weiterentwicklung des Gasteig als Kultur-, Bildungs- und Tagungszentrum bezieht.