为展现海洋与人类的主题，博物馆外观呈现鱼群向海面鱼跃的效果，内部通过钢结构施工，打造鲸鱼骨骼的轮廓。在展厅设计上，海博馆将利用自然采光，把展品与海结合，让观众身临其境感受海洋、了解海洋。同时，博物馆还在建设和设计过程中，秉承低碳环保的绿色建筑标准，整个场馆设计及施工阶段都应用了BIM技术，即建筑信息模型。该技术为海博馆复杂多变空间设计的实践提供极大助益，且大大提高了施工效率，推进工程进度。海博馆筹建办公室项目现场负责人陈斌告诉记者：“海博馆采用地下120米深度的地热与室内的空调系统相连接，来保证夏季低温和冬季采暖的效果。我们还有太阳能的热水系统，来供应场馆内热水的使用，还采用了太阳能光伏发电。”
国家海洋博物馆建筑面积8万平方米，设计日参观接待能力7600人次，基建及布展项目总投资约16.15亿元人民币，建筑层数为地上四层，展示面积3.8万平方米。开馆后，首期开设中华海洋文明、海上丝绸之路、美丽中国海、远古海洋、今日海洋，以及儿童厅、全息影像厅等8大展厅。日前，海博馆启动一期布展工程施工项目招标，招标布展范围为“远古海洋”“今日海洋”和“中华海洋文明”三个区域的展陈施工及制作，投标下月初截止。
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