康凱 張一楠

中國建筑設(shè)計研究院有限公司本土設(shè)計研究中心

2018年8月，國家第三批“城市雙修”試點城市名單出爐，海口榜上有名。?？谑忻裼慰椭行淖鳛楹？凇俺鞘须p修”的試點項目，聚集了12345海口智慧聯(lián)動平臺、旅游警察、數(shù)字城管、綜治中心等14個單位和部門，集城市形象展示、便民利民服務(wù)、城市綜合管理三大功能為一體，讓市民游客能夠快速直觀地了解?？?、融入?？?，感受智慧城市的建設(shè)成果和便利的公共服務(wù)。為了使游客中心未來在城市可宜居性和可持續(xù)性方面發(fā)揮應(yīng)有的作用，設(shè)計中我們不僅需要著眼于地域文化特色，更要對海口特殊的城市環(huán)境和氣候條件做出獨特而可持續(xù)發(fā)展的回應(yīng)。

1 布局

建筑所在的?？谑袨I海公園是三園合一的核心區(qū)域，也是1996年?？谑刑詈Ｔ靾@、化堿為綠的示范項目。公園中央有一處人工內(nèi)湖，旁邊有一座小山相伴，水面碧波蕩漾，山間椰林蔥郁，是?？谑忻褚惶幗^佳的消暑休閑場所。為了削弱建筑體量對公園的壓迫感，我們特意避開了湖邊開闊的場地，而將建筑設(shè)置在公園西北角一處隱蔽的狹長用地上，并將建筑偏轉(zhuǎn)角度環(huán)繞現(xiàn)狀山體布置，保留了用地北側(cè)小學(xué)和公園之間的視線通廊，也有效回避了公園西側(cè)電站雜亂立面對公園景觀的干擾。整個建筑的功能布局也隨即圍繞開放空間的設(shè)計而展開，我們保留了現(xiàn)狀小山并把步行街放在建筑主體與小山之間，一側(cè)報告廳、多媒體展廳、咖啡書屋等多功能空間嵌入山體，一側(cè)風(fēng)雨無阻的騎樓空間與山野林趣相結(jié)合，形成了開放式立體街道。辦公組團(tuán)是這個建筑中使用最頻繁的部分，我們將其沿城市道路一字排列，北側(cè)是“12345”熱線，南側(cè)是城市管理平臺，兩個功能組團(tuán)通過中間的公共大廳連接，并各自擁有獨立的入口。城市展廳布置在首層和地下一層，并朝向街道盡量開放，形成半室外的活動空間。

2 生態(tài)

?？诘靥幍途暥葻釒П本?，氣候濕熱多雨、全年日照時間長，年平均日照時數(shù)2 000h以上，太陽輻射量可達(dá)11～12萬卡。在這樣特殊的自然氣候條件下，為了創(chuàng)造更多舒適的半室外空間，我們用纖細(xì)的V形鋼撐起巨大的曲線形木屋面，優(yōu)美靈動的曲線起伏跌錯，既形成了富有特點的城市天際線，又是市民游客遮陽避雨的室外庇護(hù)所。為了抵抗西向烈日的輻射，朝西的外窗狹長且凹入厚重的火山巖墻體，方體之間的窄縫既強化了立面形體關(guān)系，又形成了天然的拔風(fēng)廊道，起到了很好的通風(fēng)降溫作用。東向立面朝向公園，大部分建筑位于棚架之下，處理手法則大不相同，立面使用更多通透的大窗和落地玻璃幕墻將公園景觀引入室內(nèi)，建筑形體的組合也更加豐富多變，形成了高低錯落的觀景平臺。但也正因為日照的優(yōu)勢，我們在平屋頂上鋪設(shè)了大量太陽能集熱板，利用太陽能作為室外夜景照明和值班宿舍生活熱水的主要能源。因為公共空間高大，上部用于排煙的開啟窗扇平日很難開啟，因此我們在公共大廳、水邊多功能廳、地下開放展廳等公共空間面向棚架一側(cè)設(shè)計了連續(xù)的玻璃門扇，使得室內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)自然通風(fēng)換氣。從后期運營效果來看，這些生態(tài)措施有效降低了建筑能耗，全年大多時間室內(nèi)都可以不使用空調(diào)，只要將玻璃門全部打開，就能享受到湖面吹來的徐徐涼風(fēng)，愜意非常。

1 從公園看建筑

2 設(shè)計理念

3 總平面圖

業(yè)主：海南華僑城市民游客中心建設(shè)管理有限公司

建設(shè)地點：海南省海口市龍華區(qū)濱海公園

建筑設(shè)計：中國建筑設(shè)計研究院有限公司本土設(shè)計研究中心

項目負(fù)責(zé)人：崔愷、康凱

設(shè)計團(tuán)隊：朱巍、馬欣、李俐、張一楠

總建筑面積：28 976m2

設(shè)計時間：2017.08

建成時間：2018.05

攝影：張廣源、李季

4 木棚架與火山巖

5 建筑通風(fēng)、節(jié)能示意

3 地材

穿行在?？诘拿窬泳勐?，隨處可見火山石木混搭結(jié)構(gòu)的院落。自古以來，海口人就喜好用傳統(tǒng)的石塊壘砌技術(shù)構(gòu)筑耐久實用的房屋，這種最原始的方法更體現(xiàn)著熱帶氣候的特殊性，并賦予了海南民居建筑的本土活力。我們將不同顏色、不同特點的火山石在建筑中分類運用：紅色浮巖孔隙率大且容重輕，砂漿抓結(jié)力大不易脫落，用于外墻最為合適；深灰色火山巖又稱玄武巖，孔隙小且堅硬，可作為鋪地使用。傳統(tǒng)工匠手持電鋸隨切隨拼隨粘，墻面既富有手工質(zhì)感又顯得十分精致，不同深淺和飽和度的紅色極具視覺沖擊力，讓參觀者頓時就能感受到地質(zhì)變化的自然魅力。同時，對于火山石的表面處理方式，我們也突出了不同空間之間的轉(zhuǎn)變，如入口平臺處體現(xiàn)了自然劈開的效果，大廳內(nèi)部采用疏密相間的機刨道面與粗曠的隨拼玄武巖地面穿插使用，整個室內(nèi)地面呈現(xiàn)出琴鍵一般的細(xì)膩質(zhì)感。

4 構(gòu)造

要讓屋面呈現(xiàn)出宛如葉片般輕盈的漂浮感，材料就要盡可能輕巧，相比鋼或混凝土構(gòu)架，靈動的木材是最合適的選擇?，F(xiàn)代膠合木工藝結(jié)合先進(jìn)的木材防腐處理技術(shù)，即便長期在潮濕高鹽的海洋空氣中也不易腐爛變質(zhì)，同時也可以避免膠合木構(gòu)件不受白蟻的侵害。膠合木表面燃燒后會形成一定厚度的碳化保護(hù)層，經(jīng)過簡單的防火處理，就能滿足規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火時間的要求。這些都使得底部的木構(gòu)架徹底暴露成為可能，形成富有結(jié)構(gòu)韻律感的空間效果。木材本身具有吸濕、環(huán)保、保溫隔熱等特性，其可再生性更是降低能源消耗和資源轉(zhuǎn)換的最有效措施。

樹枝狀組合鋼柱將膠合弧形木梁撐起，并通過鋼板、螺釘與木弧梁連接，長度450～600mm、直徑8～11mm不等的全螺紋碳鋼合金螺釘呈45°穿過鋼板鉆入木梁。相比傳統(tǒng)的對穿螺栓和鋼板的全剛性組合方式，用螺釘固定的節(jié)點形成了一種介于鉸接和剛性連接之間的半剛性連接狀態(tài)，在獲得最大承載力的同時還具備更好的延性表現(xiàn)，能更有效率地平衡極端臺風(fēng)天氣作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)位移與變形。膠合木弧梁受拉應(yīng)力比較大的位置，還植入了半螺紋螺釘，防止木材變形、拉裂。

6 木棚架與騎樓空間

7 木結(jié)構(gòu)屋面細(xì)部

8 木結(jié)構(gòu)屋面如飛翼般輕盈

9 木屋面下方半室外空間

10 木屋面下方半室外空間

11 木棚架下眺望城市

木次梁沿主梁曲線方向間距2m固定，其上固定雙層花旗松膠合板。兩層膠合板錯縫安裝，受力牢固且不易變形。上層的膠合板做防腐處理，下層則涂刷透明的防腐、耐候漆，以保留溫潤的木材色彩與自然紋理。屋面面層由雙層SBS防水膜和架空木瓦系統(tǒng)組成，整個屋面由35萬片紅雪松瓦拼成，加厚的紅雪松木瓦通過順紋劈切的技術(shù)制作，有效避免了瓦片受潮可能產(chǎn)生的彎曲變形，楔形截面也讓瓦片在強風(fēng)下的受力更加合理，同時減輕了自重。我們在兩層瓦片之間的搭接部位嘗試增加了新型防水材料——防水透氣膜，可以有效隔絕雨水的層層滲入，反向透氣性又能在晴天將滯留在瓦片中的水分蒸發(fā)透出，大大延長了瓦片在熱帶氣候中的使用壽命。

此外，為了讓木構(gòu)棚架顯得更加輕巧，我們將原本笨重的大截面木梁一分為二形成雙拼梁，100mm寬的窄縫同時也巧妙隱藏了機電設(shè)備管線，并在棚架跨度大、支撐弱的木梁位置兩端張拉鋼索以平衡木梁的水平推力。為了防止雨水從木梁端進(jìn)入內(nèi)部，除了涂刷端頭封閉劑，我們還用精致的金色鋁鎂錳裝飾扣件將其逐一遮蔽。

5 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用

5.1 形體生成與優(yōu)化

隨著數(shù)字化設(shè)計工具的逐漸發(fā)展與成熟，設(shè)計由單純的二維向三維轉(zhuǎn)化。數(shù)字化設(shè)計工具在提高設(shè)計工作效率的同時，也極大地拓展了設(shè)計的可能性，逐漸承擔(dān)起設(shè)計“顧問”的角色。在確定整體生成邏輯后，通過參數(shù)調(diào)整可以輕松實現(xiàn)多方案的比選，使得建筑師在設(shè)計推敲階段能夠做出更加精確的判斷。在三片自由曲面木結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計中，我們充分利用數(shù)字化設(shè)計與建模工具（Rhino+Grasshopper）建立了形體生成邏輯。屋面的整體結(jié)構(gòu)由66根弧形雙拼云杉膠合木梁和825根膠合木次梁組成，為了降低弧形木梁的加工難度、提高木梁形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和加工效率，設(shè)計采用三根弧線作為高、中、低三片木梁形態(tài)的“母線”，通過對“母線”形態(tài)、平面位置及高度的調(diào)整，使其形成不同的曲面形態(tài)，再通過每根“母線”截取范圍的變化確定木結(jié)構(gòu)屋面的邊界，從而生成屋面的整體形態(tài)。這種方式大大減少了木梁的形態(tài)類型，為后期的深化、加工、建造打下了良好的基礎(chǔ)。

5.2 從結(jié)構(gòu)設(shè)計到加工建造

?？谑忻裼慰椭行牟捎谜w木結(jié)構(gòu)屋面、V形鋼結(jié)構(gòu)支撐的基本結(jié)構(gòu)框架，膠合木梁及鋼結(jié)構(gòu)支撐整體外露成為建筑形體的主要組成元素。從鋼結(jié)構(gòu)V形支撐的布置、開合角度到膠合木梁的整體形態(tài)，都與結(jié)構(gòu)受力體系息息相關(guān)。在形體生成演進(jìn)的同時，建筑師通過與結(jié)構(gòu)工程師的合作探討，也利用數(shù)字化工具勾勒出結(jié)構(gòu)體系的整體邏輯。鑒于木結(jié)構(gòu)體系的特殊性，我們特別邀請了加拿大Structure Craft 木結(jié)構(gòu)設(shè)計公司作為木結(jié)構(gòu)設(shè)計顧問全程參與到設(shè)計過程中。在與結(jié)構(gòu)工程師和木結(jié)構(gòu)顧問公司的配合過程中，我們建立了一套基于數(shù)字化模型的工作流程，對整體形態(tài)及結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行控制。得益于Rhino、Grasshopper與SAP2000、Midas等數(shù)字工具之間的無縫銜接，建筑師與結(jié)構(gòu)工程師及木結(jié)構(gòu)顧問可以快速進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析、探討空間效果，形成一種基于技術(shù)與數(shù)字化模型的高效互動工作體系。

12 工廠預(yù)拼裝木結(jié)構(gòu)梁

13 大跨度木梁起吊

14 木梁與下部鋼結(jié)構(gòu)支撐吊裝連接

15 次梁安裝

16 整體裝配流水作業(yè)

17 數(shù)字化建模

18 典型跨模型

游客中心的木結(jié)構(gòu)屋面是大跨度木結(jié)構(gòu)在國內(nèi)的首次應(yīng)用，原材料供應(yīng)、加工、輔材在國內(nèi)工程中均無案例和標(biāo)準(zhǔn)可循。為了保證結(jié)構(gòu)安全和工程品質(zhì)，我們最終與業(yè)主達(dá)成一致，木結(jié)構(gòu)屋面采用原材料國外采購、加工與國內(nèi)組合、拼裝的施工組織模式。在短短兩個月內(nèi)，奧地利的云杉膠合木梁、木檁條，加拿大的防腐紅雪松木瓦和花旗松膠合板，意大利的高強膠合木專用螺釘，美國的膠合木防火漆和德國的水性耐候面漆均嚴(yán)格按照計劃時間，陸續(xù)、有序抵達(dá)?？冢蚰窘Y(jié)構(gòu)材料資源的有效調(diào)配無疑是工程推進(jìn)的最強保障。屋面木結(jié)構(gòu)體系的弧形雙拼膠合木梁及膠合木次梁均由數(shù)控加工方式（CNC）進(jìn)行下料加工。在深化設(shè)計階段，后期現(xiàn)場安裝所需的一切條件均在數(shù)字化模型中設(shè)計好，并以此導(dǎo)出用于數(shù)控加工的文件。其中涉及兩個重要方面：其一，由于木梁采用進(jìn)口膠合木，海運40尺集裝箱內(nèi)側(cè)長度不能超過12m，深化設(shè)計階段的數(shù)字化模型對木梁進(jìn)行合理拆解，滿足國際運輸需要的同時模擬最經(jīng)濟(jì)的裝箱方式；其二，按照不同位置的受力要求和狀態(tài)對分段木梁選擇不同形式的連接方式，如企口連接、鋼板插芯連接等，并且將連接木梁所需的釘孔、鋼構(gòu)件卡槽在數(shù)字化模型中進(jìn)行建模定位并導(dǎo)入加工文件，以保證現(xiàn)場組裝的精確度和結(jié)構(gòu)受力的可靠性。

分段木弧梁及木次梁到達(dá)現(xiàn)場后需要進(jìn)行保護(hù)劑處理及預(yù)拼裝，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場吊裝，在空中完成整體拼接。這其中，屋面最長木梁為58m，整體一次吊裝最長的木梁為37m，重量將近8t。如此巨大的構(gòu)件要達(dá)到高效準(zhǔn)確的裝配化建造，完全得益于整體數(shù)字化加工模型的控制及與數(shù)控加工方式（CNC）的緊密結(jié)合。由此，從木梁整體形態(tài)到每一個連接節(jié)點的精確加工，再加上車間預(yù)拼裝和現(xiàn)場吊裝定位的高效配合，施工現(xiàn)場的每個環(huán)節(jié)都嚴(yán)絲合縫，一氣呵成。短短3個月時間，整體木結(jié)構(gòu)和木瓦屋面安裝完成，并且保證了極高的建筑完成度。

6 結(jié)語

項目完工拍攝時，游客中心已經(jīng)開始運行，最初預(yù)想的場景在短短不到一年之后一一呈現(xiàn)。在優(yōu)美舒緩的濱海公園內(nèi)，這棟建筑靜靜地掩映在椰林樹影之間。隨著時間的推移，木瓦漸漸呈現(xiàn)出與周圍環(huán)境更加協(xié)調(diào)的質(zhì)感和顏色，紅色的火山巖墻面也正悄悄地披上綠色的外衣。小山上繁花簇錦，形態(tài)各異的鳳凰木、三角梅、雞蛋花和各類棕櫚樹點綴其間，營造出綠洲般的熱帶氛圍。山頂泉水聲潺潺，山下瀑布轟鳴，陣陣蕩起的水霧隨風(fēng)穿過大廳，每一位頂著炎炎烈日而來的市民游客頓時神清氣爽....曲折、變化、層次豐富的空間隨著人們在步行街來往的行走不斷展現(xiàn)在眼前，細(xì)膩的騎樓線腳、精巧的百葉窗扇、一盆盆吊掛的綠蘿藤曼與粗曠的暖色木構(gòu)屋架相得益彰....日落之后，淡淡的暖光將整個建筑籠罩，屋面仿佛徐徐拉開的金色大幕，騎樓街道上燈影闌珊，水邊的木構(gòu)屋頂波光閃爍、樹影婆娑，呈現(xiàn)出詩一般的靜謐.....

回首往昔，工程歷經(jīng)艱辛又屢遭挫折，其中也不乏設(shè)計的紕漏與施工的粗制，但是對本土理念的堅持和對自然、氣候環(huán)境的精準(zhǔn)詮釋，讓這座建筑最終得以與環(huán)境協(xié)調(diào)共生，并激發(fā)出這座海濱城市應(yīng)有的活力。我們相信，在不久的將來，更開放、更生態(tài)、更精彩的高品質(zhì)生活一定會在這里出現(xiàn)。