● 項(xiàng)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(jì)：崔愷，康凱

● 建筑設(shè)計(jì)：胡水菁，張一楠，吳揚(yáng)，盛啟寰

● 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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(cái)鑫投資有限公司

● 設(shè)計(jì)單位：中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

● 總包單位：山東榮城建筑集團(tuán)有限公司

● 清水施工：北京益匯達(dá)清水建筑工程有限公司

1、設(shè)計(jì)創(chuàng)意簡介

設(shè)計(jì)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(jiān)實(shí)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(shí)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(jì)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(dòng)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(jì)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(cuò)的“隧道”不僅消除了建筑墻體的封閉感，強(qiáng)化了建筑的開放性，也提高了空間的辨識(shí)度。在孩子們的眼中，這些神秘的隧道仿佛通往一個(gè)個(gè)未知的世界，一場奇妙的探險(xiǎn)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(xiàng)目表面效果設(shè)計(jì)要求平滑的光面效果，清水混凝土被用作活動(dòng)中心建造的主要材料，不僅因?yàn)槠浠炷敛牧狭己玫哪途眯?，還因?yàn)槠淇伤苄愿茏審?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(dá)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(gè)體量變得秩序統(tǒng)一卻各有特色，沉穩(wěn)大方卻不乏動(dòng)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(shí)強(qiáng)調(diào)大虛大實(shí)的對(duì)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(jì)意圖及保證設(shè)計(jì)效果是本項(xiàng)目最大的難點(diǎn)和亮點(diǎn)。

▲拱形公共大廳

3、結(jié)構(gòu)性能

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)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(shí)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(duì)于殼體混凝土曲面有交角的支撐需求，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在殼體的背后設(shè)置了加強(qiáng)其面外剛度的肋，從而形成肋拱、肋殼、肋球體的衍生加強(qiáng)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(duì)的纖薄和輕巧。在活動(dòng)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(shí)，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(jì)

在游泳館空間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，五個(gè)巨大的清水混凝土結(jié)構(gòu)柱將整個(gè)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(jì)，更是名副其實(shí)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(jì)團(tuán)隊(duì)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(shí)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(jìn)一步提高水滴柱的整體性。

▲游泳館分層透視圖

4、樣板實(shí)施

如此之復(fù)雜的清水混凝土工程，如何保證項(xiàng)目施工的精細(xì)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(hù)技術(shù)的難度均達(dá)到了世界級(jí)難度，本項(xiàng)目實(shí)施得到了市委市政府的高度重視，各參建單位在項(xiàng)目伊始確定了打造世界級(jí)難度、世界級(jí)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(xiàng)目確定了兩階段樣板實(shí)施方案，第一階段樣板在北京實(shí)施，樣板為項(xiàng)目中典型的拱形通道，按照1：2比例實(shí)施，主要驗(yàn)證模板體系、對(duì)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(jì)鋼管定位標(biāo)高，進(jìn)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(diǎn)標(biāo)高依據(jù)。再根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，并用全自動(dòng)模板裁板機(jī)雕刻出拱形通道圓弧背楞，進(jìn)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(jì)方的基本認(rèn)可后，益匯達(dá)團(tuán)隊(duì)在榮成現(xiàn)場選擇以本項(xiàng)目最具代表性的傘形柱及拱形通道完成1：1比例進(jìn)行第二階段樣板實(shí)施，樣板實(shí)施在第一階段基礎(chǔ)上改進(jìn)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(dá)團(tuán)隊(duì)通過兩個(gè)階段的樣板實(shí)施總結(jié)技術(shù)要點(diǎn)，組織施工人員對(duì)技術(shù)方案認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)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(xiàng)目的順利進(jìn)行。

▲施工過程鳥瞰

5、參數(shù)化設(shè)計(jì)

（1）模板參數(shù)化設(shè)計(jì)

針對(duì)活動(dòng)中心獨(dú)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(dá)團(tuán)隊(duì)早早就對(duì)模板設(shè)計(jì)開始了周詳且細(xì)致的規(guī)劃，首次將參數(shù)化軟件引入到模板深化設(shè)計(jì)中，與設(shè)計(jì)院進(jìn)行三個(gè)月的深化設(shè)計(jì)配合及校對(duì)，運(yùn)用犀牛（Rhino）、Grasshopper等三維軟件進(jìn)行模板及加固體系的深化設(shè)計(jì)，根據(jù)兩千余張的深化圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

▲Revit深化設(shè)計(jì)模型

（2）清水混凝土模板設(shè)計(jì)

主要包括清水混凝土模板的排版設(shè)計(jì)、清水混凝土螺栓孔設(shè)計(jì)及排布、清水混凝土模板加固體系設(shè)計(jì)、明縫條及誘導(dǎo)縫設(shè)計(jì)、清水混凝土洞口加固設(shè)計(jì)、清水混凝土預(yù)留預(yù)埋綜合設(shè)計(jì)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(xiàng)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(yán)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(jì)，結(jié)合施工流程，優(yōu)化設(shè)計(jì)了國內(nèi)最細(xì)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(xiàng)目成型，本項(xiàng)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(jī)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(píng)價(jià)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(dòng)模板裁板機(jī)

為解決異型雙曲面成型問題，本項(xiàng)目面板及背楞系統(tǒng)開創(chuàng)性采用全自動(dòng)模板裁板機(jī)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(jī)床進(jìn)行相關(guān)加工，加工精度達(dá)到了0.2毫米，確保了空間曲線的成型。

▲全自動(dòng)模板裁板機(jī)

（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(dú)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(xiàng)目拼縫準(zhǔn)確及精度，本項(xiàng)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(xiàng)目拼縫優(yōu)良率達(dá)到了95%以上。

▲筒體構(gòu)件定位實(shí)例

（6）超薄清水混凝土模板

本項(xiàng)目造型復(fù)雜，曲面變化多，項(xiàng)目之初，益匯達(dá)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了充分的市場調(diào)研并分析了實(shí)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(jìn)行了可行性分析及試驗(yàn)，最終選擇了木模板的方向，但木模板進(jìn)行曲面施工無法成型，技術(shù)攻關(guān)組結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此超薄清水混凝土模板的開發(fā)及應(yīng)用是本項(xiàng)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(xiàng)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(dá)到了21米一次澆筑成型，科技館三個(gè)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(hù)技術(shù)

為了解決本項(xiàng)目清水混凝土養(yǎng)護(hù)難題，本項(xiàng)目開發(fā)了高分子清水混凝土養(yǎng)護(hù)膜技術(shù)，通過高分子顆粒吸水的特性進(jìn)行一次補(bǔ)水達(dá)到了長期養(yǎng)護(hù)的效果。

▲施工鳥瞰

走入活動(dòng)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(huì)以一種細(xì)膩的質(zhì)感和肌理呈現(xiàn)，這就是混凝土和模板的痕跡?；顒?dòng)中心的清水混凝土骨料就地取材，產(chǎn)自本地的河砂大小均勻細(xì)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(shí)4年，這座充滿砼趣的建筑終于精雕細(xì)琢而成！項(xiàng)目復(fù)雜的異形清水混凝土工程所呈現(xiàn)的毫米級(jí)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(dòng)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)師康凱所說“成就一個(gè)好的清水混凝土建筑作品，天時(shí)、地利、人和，缺一不可?！痹摻ㄖㄟ^BIM設(shè)計(jì)手段和細(xì)致的工地配合，各方團(tuán)隊(duì)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(gè)高標(biāo)準(zhǔn)的少年宮，也是榮成市首個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)清水混凝土建筑。結(jié)合周邊景觀處理，使整個(gè)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(dòng)空間，也為市民提供了一處環(huán)境優(yōu)美的“文化公園”。