● 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?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。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高?，F(xiàn)場預(yù)拼10米半徑圓弧，做架體定點標高依據(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?！痹摻ㄖㄟ^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準的少年宮，也是榮成市首個高標準清水混凝土建筑。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”。