● 項目地址：山東，榮成

● 建筑面積：4.85萬平米

● 清水面積：約3.8萬平米

● 主持設(shè)計：崔愷，康凱

● 建筑設(shè)計：胡水菁，張一楠，吳揚，盛啟寰

● 結(jié)構(gòu)設(shè)計：任慶英，劉文珽，楊松霖

● 建筑攝影：李季，李信君

● 建設(shè)單位：榮成市財鑫投資有限公司

● 設(shè)計單位：中國建筑設(shè)計研究院有限公司

● 總包單位：山東榮城建筑集團有限公司

● 清水施工：北京益匯達清水建筑工程有限公司

1、設(shè)計創(chuàng)意簡介

設(shè)計從本土角度出發(fā)，結(jié)合榮成當(dāng)?shù)乇成矫婧５牡孛蔡卣?，提取出海崖這一空間意向。逐漸坡起的屋面形成建筑主體，像一塊穩(wěn)定的基巖，隱喻堅實的基礎(chǔ)，給人以山崖般的永恒感。建筑斷面上形成的深淺不一的通廊和凹洞取意于榮成特色地貌“花斑彩石”，這些如崖壁被風(fēng)水等自然元素雕琢后自然形成的洞穴形成極具特色的空間，同時又能讓置身其中的人感受到建筑與榮成本地的內(nèi)在聯(lián)系。

▲建筑效果圖

在建筑的外表面上，設(shè)計順勢將綠化引上屋面，屋頂花園成為濕地公園的有效延伸，不僅是青少年極具特色的活動空間，也為市民提供了又一座優(yōu)美的“綠色公園”。在建筑空間中，設(shè)計將連續(xù)的腔體植入建筑底部，形成架空的環(huán)廊，縱橫交錯的“隧道”不僅消除了建筑墻體的封閉感，強化了建筑的開放性，也提高了空間的辨識度。在孩子們的眼中，這些神秘的隧道仿佛通往一個個未知的世界，一場奇妙的探險之旅隨即展開。

▲屋頂花園

綠化延伸至屋面

2、建筑材料的選擇

項目表面效果設(shè)計要求平滑的光面效果，清水混凝土被用作活動中心建造的主要材料，不僅因為其混凝土材料良好的耐久性，還因為其可塑性更能讓復(fù)雜的空間形態(tài)以一種完整的連續(xù)空間曲面來表現(xiàn)結(jié)構(gòu)的張力，達到所見即是結(jié)構(gòu)的效果，淺灰色混凝土效果又能使建筑的各個體量變得秩序統(tǒng)一卻各有特色，沉穩(wěn)大方卻不乏動感。屋面大部分為覆土屋面，局部空間選用鏡面不銹鋼及玻璃材質(zhì)，在用混凝土體現(xiàn)建筑的力量感的同時強調(diào)大虛大實的對比關(guān)系，形體的質(zhì)感及空間的通透感，如何呈現(xiàn)設(shè)計意圖及保證設(shè)計效果是本項目最大的難點和亮點。

▲拱形公共大廳

3、結(jié)構(gòu)性能

設(shè)計團隊對空間形態(tài)的塑造不僅只停留在簡單的藝術(shù)表現(xiàn)層面，更要符合結(jié)構(gòu)的受力邏輯，給觀者以連續(xù)曲面的造型從而感受出荷載傳遞的路徑。采用殼體是最貼合洞穴感的建筑元素，同時殼體也是極好的混凝土受力形式，合理設(shè)置殼體的造型可以充分發(fā)揮混凝土耐壓的性能，使得殼體做的很薄。對于殼體混凝土曲面有交角的支撐需求，設(shè)計團隊在殼體的背后設(shè)置了加強其面外剛度的肋，從而形成肋拱、肋殼、肋球體的衍生加強體以有效地抵抗曲面外穿刺應(yīng)力和彎矩，并讓殼體繼續(xù)保持相對的纖薄和輕巧。在活動中心的頂層空間中，原本呈網(wǎng)格狀布置的框架柱、梁體系被優(yōu)雅別致的大跨度拱肋替代，將受彎為主的屋面框架梁的方式轉(zhuǎn)化為以受壓為主的拱肋形式，承擔(dān)屋面較重的覆土荷載的同時，巧妙地避開了下層的拱殼空間，并隨著下層空間的彎轉(zhuǎn)而陣列，形成了富有韻律感的空間效果。

▲Abaqus spasCAD YJK結(jié)構(gòu)分析

▲科技館球體空間深化設(shè)計

在游泳館空間的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，五個巨大的清水混凝土結(jié)構(gòu)柱將整個屋頂撐起，逐漸向外伸展的形態(tài)宛若一把把大傘，既可以有效地減小游泳館屋頂梁的跨度，又是渾厚有力的空間雕塑。兒童戲水池中心的水滴形采光器緩緩從屋面懸垂而下，陽光在孔洞中競相閃爍，宛若晶瑩剔透的水滴。水滴柱既是別出心裁的造型設(shè)計，更是名副其實的殼體承重結(jié)構(gòu)柱，混凝土殼體厚度僅有300mm，且表面幾乎布滿大大小小的孔洞。為了增殼體面內(nèi)剛度，設(shè)計團隊在殼柱內(nèi)部延高度三等分、徑向方向間隔72度的位置分別暗藏了環(huán)梁和暗柱，同時在殼柱頂部設(shè)置的環(huán)梁與主梁延切線方向連接，由環(huán)梁將屋面荷載均勻的傳至殼柱上表面，通過暗柱傳遞至基礎(chǔ)，并且在高度方向上三等分的環(huán)梁也起到了環(huán)箍作用從而進一步提高水滴柱的整體性。

▲游泳館分層透視圖

4、樣板實施

如此之復(fù)雜的清水混凝土工程，如何保證項目施工的精細程度、異形雙曲面形體如何控制成型、復(fù)雜曲面測量控制技術(shù)、高性能清水混凝土配合比技術(shù)、高性能混凝土澆注養(yǎng)護技術(shù)的難度均達到了世界級難度，本項目實施得到了市委市政府的高度重視，各參建單位在項目伊始確定了打造世界級難度、世界級品質(zhì)的質(zhì)量目標(biāo)。為了確保該工程清水混凝土施工質(zhì)量和效果，本項目確定了兩階段樣板實施方案，第一階段樣板在北京實施，樣板為項目中典型的拱形通道，按照1：2比例實施，主要驗證模板體系、對拉螺栓、數(shù)字化施工空間曲線成型效果。

▲拱形通道模擬施工模型

首先根據(jù)現(xiàn)場放線定位和CAD深化設(shè)計鋼管定位標(biāo)高，進行搭設(shè)鋼管架體，找出拱形通道水平方向鋼管定位標(biāo)高?，F(xiàn)場預(yù)拼10米半徑圓弧，做架體定點標(biāo)高依據(jù)。再根據(jù)深化設(shè)計圖轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，并用全自動模板裁板機雕刻出拱形通道圓弧背楞，進行背楞的預(yù)拼及安裝。

▲切割好的背楞模板整齊排放

襯板安裝采用2400mm*1200mm*18mm模板，固定襯板采用60mm固定，固定在圓弧背楞上，止水螺桿安裝，防止圓弧變形。

▲第一階段拱形通道樣板完成效果

在第一階段樣板得到業(yè)主和設(shè)計方的基本認可后，益匯達團隊在榮成現(xiàn)場選擇以本項目最具代表性的傘形柱及拱形通道完成1：1比例進行第二階段樣板實施，樣板實施在第一階段基礎(chǔ)上改進采用了三維模型數(shù)字化施工手段，定制專用清水面板等方法。

▲拱形通道1：1樣板

▲傘形柱襯板安裝

益匯達團隊通過兩個階段的樣板實施總結(jié)技術(shù)要點，組織施工人員對技術(shù)方案認真細致地進行研究探討后，形成一套成熟的參數(shù)化工藝及工法、定制專用清水面板等方法，有力的保證了項目的順利進行。

▲施工過程鳥瞰

5、參數(shù)化設(shè)計

（1）模板參數(shù)化設(shè)計

針對活動中心獨特的構(gòu)件和空間效果，為了能夠保證蟬縫高質(zhì)量地呈現(xiàn)，益匯達團隊早早就對模板設(shè)計開始了周詳且細致的規(guī)劃，首次將參數(shù)化軟件引入到模板深化設(shè)計中，與設(shè)計院進行三個月的深化設(shè)計配合及校對，運用犀牛（Rhino）、Grasshopper等三維軟件進行模板及加固體系的深化設(shè)計，根據(jù)兩千余張的深化圖紙進行設(shè)計和施工。

▲Revit深化設(shè)計模型

（2）清水混凝土模板設(shè)計

主要包括清水混凝土模板的排版設(shè)計、清水混凝土螺栓孔設(shè)計及排布、清水混凝土模板加固體系設(shè)計、明縫條及誘導(dǎo)縫設(shè)計、清水混凝土洞口加固設(shè)計、清水混凝土預(yù)留預(yù)埋綜合設(shè)計等。

▲清水混凝土施工部位劃分圖

6、參數(shù)化施工

（1）現(xiàn)澆清水混凝土配合比技術(shù)

本項目采用原材料一次采購、混凝土攪拌站專線生產(chǎn)保證材料的穩(wěn)定及顏色的統(tǒng)一，配合比創(chuàng)新的采用了耐堿玻璃纖維增韌技術(shù)、優(yōu)選低水化熱水泥、嚴格控制原材料質(zhì)量，保證了現(xiàn)場混凝土的品質(zhì)。

▲傘形柱清水澆筑效果

（2）現(xiàn)澆清水誘導(dǎo)縫技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)及建筑設(shè)計，結(jié)合施工流程，優(yōu)化設(shè)計了國內(nèi)最細的寬度為8mm的誘導(dǎo)縫。

▲傘形柱清水澆筑效果

（3）造型木

為保證項目成型，本項目創(chuàng)新性的采用了造型木，通過三維犀牛模型深化形態(tài)，通過數(shù)字模板裁板機精確加工下料成型。造型木的應(yīng)用保證了異形混凝土結(jié)構(gòu)的形態(tài)，崔愷大師在施工過程中的評價為清水混凝土模板藝術(shù)品。

▲整體結(jié)構(gòu)體系犀牛模型

（4）全自動模板裁板機

為解決異型雙曲面成型問題，本項目面板及背楞系統(tǒng)開創(chuàng)性采用全自動模板裁板機加工成型，其中面板是由犀牛軟件將三維圖紙轉(zhuǎn)化成二維CAD圖紙加工而成。通過數(shù)控加工機床進行相關(guān)加工，加工精度達到了0.2毫米，確保了空間曲線的成型。

▲全自動模板裁板機

（5） 數(shù)字化定位測量體系及雙層模板體系

為了保證異形雙曲面的表觀形態(tài)，我們單獨建立了數(shù)字化的定位體系，及數(shù)字圓盤定位體系，解決空間形態(tài)的定位問題。確保項目拼縫準確及精度，本項目創(chuàng)造性采用了雙層優(yōu)質(zhì)模板體系，底層襯板為受力的12毫米厚或17毫米厚優(yōu)質(zhì)覆膜板，面板為量身定制的6毫米厚優(yōu)質(zhì)清水專用覆膜板，安裝拼縫大小控制在0.5毫米；通過雙層面板的應(yīng)用本項目拼縫優(yōu)良率達到了95%以上。

▲筒體構(gòu)件定位實例

（6）超薄清水混凝土模板

本項目造型復(fù)雜，曲面變化多，項目之初，益匯達團隊進行了充分的市場調(diào)研并分析了實施的可能性，從鋼模板、塑料模板、玻璃鋼模板、塑木復(fù)合模板、鋁塑模板、木模板等進行了可行性分析及試驗，最終選擇了木模板的方向，但木模板進行曲面施工無法成型，技術(shù)攻關(guān)組結(jié)合項目特點開發(fā)出了12mm厚清水襯板+超薄6mm厚的清水面板，把模板受力成型的特點進行了拆解，通過12mm厚清水襯板+超薄6mm厚的清水面板分別解決了混凝土表面效果和混凝土受力的難題，通過數(shù)字切割下料，保證拼縫達到設(shè)計要求。因此超薄清水混凝土模板的開發(fā)及應(yīng)用是本項目表面效果的保證。

▲木模板安裝

（7）超高混凝土澆筑技術(shù)

本項目所有拱形通道、科技館混凝土為一次澆筑成型，其中拱形通道最高達到了21米一次澆筑成型，科技館三個球體連環(huán)相切一次澆筑800立方米清水混凝土均打破了國內(nèi)混凝土澆筑高度及體量的記錄，有利的保證了清水混凝土效果。

▲曲面清水混凝土澆筑完成效果

（8）異形雙曲面清水混凝土養(yǎng)護技術(shù)

為了解決本項目清水混凝土養(yǎng)護難題，本項目開發(fā)了高分子清水混凝土養(yǎng)護膜技術(shù)，通過高分子顆粒吸水的特性進行一次補水達到了長期養(yǎng)護的效果。

▲施工鳥瞰

走入活動中心的洞穴之中，近距離觸摸墻壁的表面，結(jié)構(gòu)的力量又會以一種細膩的質(zhì)感和肌理呈現(xiàn)，這就是混凝土和模板的痕跡?；顒又行牡那逅炷凉橇暇偷厝〔?，產(chǎn)自本地的河砂大小均勻細膩，成就了建筑空間的主色調(diào)，相比于傳統(tǒng)清水混凝土的清冷，溫暖的灰色調(diào)既有地域特色，也為室內(nèi)營造出溫潤的表面質(zhì)感。

▲施工過程中玻璃幕墻安裝

▲圖書館室內(nèi)

歷時4年，這座充滿砼趣的建筑終于精雕細琢而成！項目復(fù)雜的異形清水混凝土工程所呈現(xiàn)的毫米級施工精度和表里如一的工程質(zhì)量在國內(nèi)現(xiàn)有工程條件下能夠?qū)崿F(xiàn)，意義非同尋常，正如榮成青少年活動中心項目設(shè)計師康凱所說“成就一個好的清水混凝土建筑作品，天時、地利、人和，缺一不可。”該建筑通過BIM設(shè)計手段和細致的工地配合，各方團隊克服了種種困難，為大眾呈現(xiàn)出一座建筑與結(jié)構(gòu)高度融合且充滿童趣的建筑，是榮成歷史上首個高標(biāo)準的少年宮，也是榮成市首個高標(biāo)準清水混凝土建筑。結(jié)合周邊景觀處理，使整個場地被綠化所覆蓋，不僅為青少年提供了一處極具特色的活動空間，也為市民提供了一處環(huán)境優(yōu)美的“文化公園”。