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        多維度保護(hù)建筑營(yíng)造
        ——周口店遺址保護(hù)建筑

        2021-04-24 08:25:54崔光海汪靜余丹丹
        風(fēng)景園林 2021年3期
        關(guān)鍵詞:建筑設(shè)計(jì)

        崔光海 汪靜 余丹丹

        1 項(xiàng)目背景

        周口店遺址作為中國(guó)舊石器時(shí)代的重要遺址,位于北京市房山區(qū)周口店鎮(zhèn)龍骨山,遺址年代范圍約為50~70萬(wàn)年前,是人類化石寶庫(kù)和古人類學(xué)、考古學(xué)、古生物學(xué)、地層學(xué)、年代學(xué)、環(huán)境學(xué)及巖溶學(xué)等多學(xué)科綜合研究基地[1]。1961年被國(guó)務(wù)院公布為首批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位,1987年被聯(lián)合國(guó)教科文組織列入中國(guó)首批“世界文化遺產(chǎn)名錄”[2]。

        位于周口店遺址東端的周口店遺址第1地點(diǎn),原是一個(gè)天然石灰?guī)r溶洞,俗稱“猿人洞”。它位于龍骨山的東北坡,是“北京人頭蓋骨”的出土點(diǎn),遺址東南為華北大平原,西北為山地。周口店鎮(zhèn)附近的山地多為石灰?guī)r,在水的作用下,形成許多大小不等的天然洞穴,因出土北京猿人化石而名揚(yáng)世界。在其附近分布著周口店第4地點(diǎn)、第15地點(diǎn)和山頂洞等諸多古人類遺址和脊椎動(dòng)物化石地點(diǎn),組成一個(gè)綿亙70多萬(wàn)年的古人類遺址群[3]。

        1 夜景建筑與環(huán)境全圖Full view of the building and environment at night

        2 建筑模擬山形修補(bǔ)空間關(guān)系示意Schematic diagram of the spatial relationship of building simulation mountain-shaped repair

        3 建筑整體環(huán)境The overall environment of the building

        4 保護(hù)棚外觀Protective shed appearance

        周口店遺址第1地點(diǎn)現(xiàn)狀為一長(zhǎng)方形深坑,東西長(zhǎng)約35 m,南北寬約5~8 m,深約30 m,周邊為洞頂坍塌后的巖壁,為層層堆積的文化層。第1地點(diǎn)面積約為1 340 m2,其周圍的不可承重山體面積約為1 538 m2,皆為不能擾動(dòng)或進(jìn)行施工的敏感區(qū)域,其面積總和約為2 878 m2。第1地點(diǎn)以山丘洞穴、巖體、堆積層和植物組成的自然景觀為主,山林茂盛、草木蔥蘢、嶙石掩映,但是經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的發(fā)展,周邊也留下了過(guò)多的人工改造地和建造物,人工構(gòu)筑物的風(fēng)貌與遺址區(qū)域景觀不能完全相容。

        通過(guò)對(duì)周口店遺址第1地點(diǎn)近20年的監(jiān)測(cè),了解到遺址面臨以風(fēng)雨侵蝕為主要誘因的一系列嚴(yán)重病害,如風(fēng)化、剝落和失穩(wěn)等。尤其是2012年北京“7.21”特大自然災(zāi)害期間,暴雨過(guò)后,洞底及西剖面發(fā)現(xiàn)有雨水迅速積聚后又消失的現(xiàn)象。后經(jīng)物探勘察證明洞底存在大的溶蝕裂隙及破碎帶,嚴(yán)重危害整體穩(wěn)定性[4]。2013年8月,國(guó)家文物局將清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司文化遺產(chǎn)保護(hù)中心設(shè)計(jì)的《周口店遺址第1地點(diǎn)(猿人洞)保護(hù)建筑設(shè)計(jì)方案》[5],報(bào)聯(lián)合國(guó)教科文組織世界遺產(chǎn)中心備案;2013年11月收到國(guó)際古跡遺址理事會(huì)審核意見(jiàn),同意實(shí)施周口店遺址第1地點(diǎn)保護(hù)設(shè)施工程項(xiàng)目,工程相應(yīng)涉及緊鄰猿人洞的山頂洞遺址、鴿子堂。

        周口店遺址第1地點(diǎn)面臨自然與人為雙重破壞:1)第1地點(diǎn)處于露天保存狀態(tài),長(zhǎng)期遭受各種自然力的破壞。主要包括大氣降水產(chǎn)生的沖刷及溶蝕破壞、風(fēng)的吹蝕和溫差作用;雷暴、冰雹、寒潮導(dǎo)致遺址本體出現(xiàn)堆積體、巖體失穩(wěn)、塌落等諸多地質(zhì)病害;巖石在沉淀和構(gòu)造過(guò)程中,被自然切割形成大小塊狀,可能出現(xiàn)滑移、塌方、掉塊等現(xiàn)象;植物根系對(duì)遺址堆積層及巖體穩(wěn)定性的破壞。

        2)第1地點(diǎn)周邊生產(chǎn)、生活活動(dòng)惡化了遺址區(qū)環(huán)境。遺址區(qū)除東面有村鎮(zhèn)居民住宅與生活垃圾污染外,周邊區(qū)域分布的各種采石、采礦、水泥生產(chǎn)等企業(yè)造成了地形地貌的改變,嚴(yán)重惡化了遺址區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。東部的京廣鐵路周良支線緊鄰遺址核心區(qū)域,火車運(yùn)行所產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)遺址堆積的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅,同時(shí)限制了遺址區(qū)的交通可達(dá)性。大氣污染、酸雨、震動(dòng)、噪聲等現(xiàn)代工業(yè)的副產(chǎn)品加快了遺址本體的損毀速度。

        2 設(shè)計(jì)原則

        2.1 最小干預(yù)的保護(hù)策略,確保遺址本體真實(shí)性

        以需保護(hù)山體所需覆蓋的最小面積及高度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)棚體量設(shè)計(jì),保證對(duì)遺址本體最低限度的干預(yù)[6]。

        第1地點(diǎn)因頂部坍塌,遺址直接暴露于室外環(huán)境,主要受到雨、雪、冰雹、風(fēng)、光及溫差等氣候狀況所帶來(lái)的危害。本次設(shè)計(jì)以半封閉的設(shè)計(jì)手法保持周口店遺址猿人洞自然存在狀態(tài),提供一個(gè)緩沖、惰性的空間,避免不確定因素帶來(lái)的“保護(hù)性破壞”。較采取小型防護(hù)設(shè)施只能局部或暫時(shí)解決防風(fēng)雨的問(wèn)題而言,搭建大體量保護(hù)建筑不僅可提供整體覆蓋保護(hù),且可保持遺址區(qū)環(huán)境的安全及完整性,同時(shí)考慮到遮風(fēng)擋雨及內(nèi)部觀賞空間的要求,保護(hù)棚貼合山體低伏,結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)僅高出原有山體3 m左右,對(duì)周邊山勢(shì)影響甚微。

        5 影響因素Influencing factors

        6 經(jīng)過(guò)嚴(yán)格排水設(shè)計(jì)的保護(hù)棚雙葉片系統(tǒng)外觀The exterior of the protective shed double-blade system under a strict drainage design

        7 建筑內(nèi)部細(xì)節(jié)圖Details of the interior of the building

        第1地點(diǎn)及其周邊脆弱山體都需得到保護(hù),考慮雨水飄落角度、光照通風(fēng)要求、展示設(shè)施等因素,將保護(hù)棚覆蓋面積緊縮到必要的范圍內(nèi)。同時(shí),綜合遺址所需覆蓋的最小面積及保護(hù)棚結(jié)構(gòu)所需著力點(diǎn)情況,計(jì)算出保護(hù)棚覆蓋的最小面積。

        2.2 因形就勢(shì)的設(shè)計(jì)手法,確保遺址環(huán)境完整性

        巧妙結(jié)合現(xiàn)有地形搭建保護(hù)棚。本次設(shè)計(jì)以現(xiàn)存山體等高線為線索,推導(dǎo)出猿人洞未坍塌前的山體形態(tài),以此為基礎(chǔ)得到保護(hù)建筑的整體造型,使新建筑在形態(tài)上與周圍山體環(huán)境融為一體。

        保護(hù)棚利用遺址區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有道路形成截水溝,阻攔山上地勢(shì)高處留下的雨水,設(shè)計(jì)將保護(hù)棚外層表皮葉片由菱形改為更可控且搭接緊密的方形,有組織地收集和引導(dǎo)雨水,最終排放到指定位置,通過(guò)被動(dòng)式的生態(tài)建筑手段,降低溫度、濕度,為遺址和室外環(huán)境營(yíng)造可以減小氣候震蕩幅度的緩沖空間[7]。

        此文旨在開(kāi)發(fā)一種惰氣替代及輸送的方式,替代柴油燃燒工藝,并保證此系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,以適應(yīng)海上油田生產(chǎn)存儲(chǔ)需要的同時(shí),減少柴油消耗及溫室系統(tǒng)排放量[2]。

        雙層表皮及綠植屋面的施工技術(shù)已經(jīng)十分成熟,在國(guó)內(nèi)外已有大量實(shí)際工程面世。保護(hù)棚設(shè)計(jì)將屋面劃分為小體塊,實(shí)現(xiàn)綠化種植、自然通風(fēng)及采光、屋頂排水、蓄能照明、日常維護(hù)等各項(xiàng)要求,將結(jié)構(gòu)密度按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整至合理范圍。通過(guò)選取大跨度空間殼體鋼結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)的受力方向形成穩(wěn)定連續(xù)的桿件形態(tài),以靈活適應(yīng)復(fù)雜多變的地形。

        2.3 渾然自成的屋面構(gòu)造,確??臻g整體協(xié)調(diào)性

        保護(hù)棚采取綠植屋面形式,整體鋪設(shè)屋頂綠化,力求融入遺址環(huán)境之中。保護(hù)棚采用內(nèi)外雙層葉片體系,考慮到排水、采光及通風(fēng)等要求,葉片由3~4 m2的方形排列而成,保證相互之間部分重疊又留有空隙,順暢地排出雨水的同時(shí)又不影響采光通風(fēng)[8]。保護(hù)棚外表皮葉片參數(shù)由計(jì)算自動(dòng)生成,搭接緊密,角度合理。雨水由保護(hù)棚最高處葉片向四周葉片逐層下降排出:部分葉片表層雨水降落至南側(cè)山頂暗埋雨水溝并最終匯入山頂截水溝;部分降落至北側(cè)山腳沿線暗埋排水溝并最終匯入場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有排水設(shè)施;部分降落至東側(cè)或西側(cè)檐溝,再匯入北側(cè)山腳暗埋排水溝排出場(chǎng)地之外。

        保護(hù)棚外表皮葉片鋼結(jié)構(gòu)上干掛3~4 m2的鋁制盒子,盒子內(nèi)固定有營(yíng)養(yǎng)種植草包。內(nèi)表面為鋼結(jié)構(gòu)上干掛石材造型單板玻璃鋼,有效減輕結(jié)構(gòu)重量。保護(hù)棚的外表皮設(shè)計(jì)為綠植屋面,計(jì)劃2年內(nèi)形成綠植全覆蓋,使保護(hù)棚以綠植為外衣隱沒(méi)在綠樹叢中。內(nèi)表皮抽象模擬山洞意象,向觀眾傳遞遺址環(huán)境信息。

        2.4 跨媒介敘事的交互設(shè)計(jì),確保文化資源延續(xù)性

        以不對(duì)遺址本體造成危害為前提,為豐富遺址展示方式,運(yùn)用聲、光、電及VR等數(shù)字化虛擬科技手段展示遺址內(nèi)不同歷史時(shí)期文化層積。將虛擬性、互動(dòng)性展示形式納入遺址展示體系內(nèi),提升遺址展示空間的科技性、藝術(shù)性、趣味性、參與性,使公眾真正參與到遺址信息傳播過(guò)程中,提高信息的傳播效率,增強(qiáng)傳播效果。

        8 葉片整體效果與葉片細(xì)節(jié)The overall effect and details of the blade

        9 雙層葉片構(gòu)造分解及模型Two-layer blade structural decomposition and model

        為實(shí)現(xiàn)世界文化遺產(chǎn)“真實(shí)性、完整性、使之世代傳承,永續(xù)利用”[9]的保護(hù)要求,猿人洞保護(hù)建筑工程經(jīng)過(guò)7年論證、3年施工,分別榮獲中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)工程質(zhì)量最高榮譽(yù)——中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng);亞洲建筑師協(xié)會(huì)建筑獎(jiǎng)保護(hù)項(xiàng)目類金獎(jiǎng);中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)空間結(jié)構(gòu)獎(jiǎng)設(shè)計(jì)銀獎(jiǎng)。

        3 結(jié)語(yǔ)

        周口店遺址第1地點(diǎn)(猿人洞)建筑設(shè)計(jì),基于世界文化遺產(chǎn)保護(hù)要求,為加強(qiáng)遺址本體保護(hù),確保遺產(chǎn)真實(shí)性、完整性、可延續(xù)性,凸顯周口店遺址整體價(jià)值,利用當(dāng)代設(shè)計(jì)手法重塑遺址環(huán)境整體空間結(jié)構(gòu),把握遺址的空間范圍尺度,適度干預(yù)保護(hù)建筑物空間界限,合理化材料選擇,利用自然生態(tài)設(shè)計(jì)以及高科技數(shù)字手段呈現(xiàn)遺址生態(tài)、文化信息。本設(shè)計(jì)為研究、觀測(cè)猿人洞和展示其價(jià)值信息提供良好的環(huán)境空間氛圍,實(shí)現(xiàn)歷史文化資源永續(xù)發(fā)展的遺址保護(hù)建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)。

        10 保護(hù)棚組織示意圖A schematic diagram of the protective shed

        11 遺址內(nèi)部展示空間The interior display space of the site

        12 保護(hù)棚頂部The top of the protective shed

        在《周口店遺址第1地點(diǎn)(猿人洞)保護(hù)建筑設(shè)計(jì)方案》中,我們經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和反復(fù)推敲,開(kāi)展了包含巖土工程勘察、地形測(cè)繪、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等在內(nèi)的相關(guān)工作,且邀請(qǐng)專家召開(kāi)第1地點(diǎn)保護(hù)建筑論證會(huì),對(duì)保護(hù)建筑內(nèi)外景觀效果、基礎(chǔ)定點(diǎn)地勘、保護(hù)棚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震性能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容進(jìn)行深入研討,于2014年11月完成方案施工圖設(shè)計(jì)。2015年5月開(kāi)始動(dòng)工,歷時(shí)2年,2018年8月底通過(guò)竣工驗(yàn)收,2018年9月底正式對(duì)公眾開(kāi)放。

        [9] 世界遺產(chǎn)中心.實(shí)施世界遺產(chǎn)公約的操作指南[M]. 中國(guó)古遺址協(xié)會(huì),譯,北京:中國(guó)古遺址保護(hù)協(xié)會(huì),2017.

        項(xiàng)目名稱:周口店遺址第1地點(diǎn)(猿人洞)保護(hù)建筑

        設(shè)計(jì)單位:清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

        項(xiàng)目地址:北京周口店

        項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)間:2011—2015年5月

        項(xiàng)目完成年份:2018年8月

        占地面積:2 878 m2

        建筑面積:3 487 m2

        項(xiàng)目總負(fù)責(zé):呂舟

        工程負(fù)責(zé)人:崔光海

        建筑專業(yè):汪靜、揭小鳳、李京 、徐知蘭

        結(jié)構(gòu)專業(yè):馬智剛、李增超、蔣炳麗

        給排水專業(yè):郭漢英、劉玖玲、王晶

        電氣專業(yè):郭紅艷、張微、汪昊天

        建設(shè)單位:北京龍建集團(tuán)有限公司

        項(xiàng)目經(jīng)理:袁繼祥

        圖片來(lái)源: 文中照片由董萌、五季、高原、高俊拍攝;繪制圖片均來(lái)源于清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司文化遺產(chǎn)保護(hù)中心

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