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建筑摄影 © 张广源
兰州市城市规划展览馆地处黄河北岸,为了体现“黄河石”的设计意向,整体选用现浇清水混凝土作为建筑材料。我们不仅为您呈现建造完成后的精彩效果,也邀请项目建筑师讲述了如何一点点通过充满匠人精神的技术操作,实现这些效果的过程。
兰州市城市规划展览馆的用地呈不规则状,沿黄河北岸展开。建筑取“黄河石”为设计意向,经过切削的体块犹如一块被石头包裹的黄河璞玉,经过河水经年累月的冲刷,呈现出历史和文化的沉淀。
方案草图
总平面图
建筑空间顺应展陈建筑特点,采用回字形的展陈流线围绕城市总规模型展开。呼应独特的场地环境,建筑南侧以自然的坡地景观,将滨河道路延伸至河滨,创造出亲水的城市空间。
首层平面图
1 门厅 2 序厅 3 服务台
4 历史展厅 5 模型展厅 6 临时展厅 7 4D影厅
8 贵宾室 9 讲解员休息室 10 观景台
剖面图
立面采用粗犷的现浇清水混凝土,水平向的凹槽自下而上间隔渐宽,南立面还嵌入多处横向的玻璃嵌缝,既表达河水冲刷的感受,也化解了大面积混凝土材料的单调感。这些玻璃嵌缝也成为从建筑内部欣赏黄河美景的窗口。近人尺度的凹缝内还印有黄河卵石肌理,使建筑的地方意味更加浓厚。
纯粹用清水混凝土浇筑的外墙,既是很多建筑师的梦想,也是当前施工条件和环境下,一件极具挑战性的任务。在这座建筑中,建筑师经过与施工者的充分合作,实现了满意的效果,其中的种种心得也是对新时代、新技术条件下匠人精神的一种呈现。
兰州城市规划展览馆清水混凝土建造记
文 / 吴健、康凯、冯君
(中国建筑设计院本土设计研究中心建筑师)
为了表达黄河石的沧桑和历史感,兰州城市规划展览馆的建筑和景观均选择了清水混凝土作为主要立面材料。因为概念比较清晰,方案汇报可以说是一次通过。可到了项目要落实的阶段,甲方对清水混凝土这种材料产生了比较大顾虑:一方面,担心大众对于粗犷的混凝土质感的接受度;另一方面,则是担心国内施工企业对于混凝土效果的把控力。于是,样板墙的尝试就成了项目推进的关键。
样板墙试验
与我们进行前期配合的,是曾经在三峡移民纪念馆的清水混凝土施工中合作过的重庆益汇达工程公司的朱同然率领的团队。这第一次的尝试可以说是“投石问路”,因为我们对究竟能做成什么样子没有具体的概念。
第一版的样板墙按照我们的基本设想,把三角面拼接、横向宽窄凹槽和卵石肌理做了出来,但效果只能说是“凑合”——横向凹槽和角面拼接有了个大概效果,卵石肌理却不尽如人意,因为这种肌理是靠卵石烧热之后在挤塑板上烫出大小不一的坑来作为模板,然后用混凝土直接浇出卵石的效果,容易显得“假”。但有了这么个凑合的坯子,我们就有了让它更向更好的方向发展的可能。
第一次样板墙
第二次做样板墙,我们抛弃了卵石肌理,尝试在宽窄槽的基础上通过凿毛的方式进行表面肌理的处理,希望暴露混凝土内部的骨料,增强表面的肌理感。但这种方式一方面费人工,污染大,另一方面更担心有人会说,“你这房子刚盖出来好好的,干嘛要把它凿成这样?”通过与甲方及总包、监理的接触,我们发现他们更关心的是完成质量,比如线条是不是挺拔啊,会不会有跑浆啊,有没有气泡啊?这些与我们自然粗犷的设想有所差异。经过两次试做,又有人提出了外墙挂板的想法。
经过协调,益汇达团队决定去现场组织专业施工队伍,利用比较好的施工条件再做一次正式样板墙。这一次,我们专门设计了一个样板墙方案,并做出了比较直观的电脑模型,在这个方案中体现了我们想要的三角面拼接、阴阳交角、横向宽窄深浅凹槽、螺栓孔排布、禅缝、卵石镶嵌等所有想要的效果。这一次样板墙因为有比较充足的方案准备和前几次的经验,得到了崔总和市长和的初步认可,一块石头落地,大家也对效果有了些信心,清水混凝土这件事就算是定了下来。
最后一次样板墙
“趁热打铁”,是崔愷总建筑师从兰州回来后跟我们说的第一句话。他要求我们去兰州驻现场,利用一周的时间,在施工方的合作下出一套完整的模板图。
模板及施工控制
与一般幕墙体系的立面形式相比较,清水混凝土外墙的深化图纸其实就是一套完整的模板图,为了后期沟通的方便,我们边深化模型边对施工单位的技术员进行了培训,并一起完成了完整建筑模型的搭建。在搭建过程中结合具体施工方案,边做边发现问题,从几个方面对工程建造及细部节点进行了控制。
建筑形体:建筑整体呈现棱角分明的三角面拼接形态,我们首先对建筑模型进行了完善,使模型达到建筑完成深度,并根据正交系统,取建筑西北角一点作为原点坐标,其余所有三角面角点均按照相对三维坐标取值进行控制,这样就可以得到准确的建筑完成控制面,施工中利用全站仪和红外线发射器,实施空间坐标的投测和精准定位。
横向肌理:建筑横向肌理分两个层级,第一个层级为宽窄不一的凹槽,分100mm、200mm、300mm三种大小,其中200mm和300mm两种凹槽内部又包含凸出横条的层级,横条30mm,间距25mm。我们由第一个层级入手,以±0.00平面为基准面,向上每100mm作一个平行切面,并以这套切面作为所有横向凹槽的基准控制线。横向凹槽全部平行于水平面,因此,所有的凹槽模板全部为平行四边形截面。
螺栓孔排布及处理:清水混凝土模板的螺栓孔会作为立面肌理的一部分保留下来,我们根据施工方间距要求,按照间距600mm的密度在模型上进行布置,尝试让它们平行于三角面其中一个主要的边,并避让所有的横向凹槽,呈现斜纹效果,避免了矩阵布置与三角面拼接的冲突,形成立面的一个背景肌理。在后期施工中,采用了定制的镀锌铝扣盖进行封堵,并将部分螺栓孔作为LED灯位,在夜间呈现出了水波纹的效果。
模板制作:为达到控制造价和塑型目的,施工方确定采用木模板。根据完整的建筑模型直接导出每个三角面的展开面,形成文件,文件内包含了角面边长、横向凹槽和凸出横条的具体位置,螺栓孔的排布方式等信息,木工师傅直接根据图纸进行模板制作和搭建。
此外,为保证衬模安装的精准度和防裂钢丝网安装的质量,他们打破了常规的墙体先绑钢筋后支模的传统工艺程序,改为先支模,后绑钢筋,并在模板制作过程中进行预拼装,保证了施工质量。
卵石模板制作:为使立面呈现分层的地貌效果,我们在近人尺度的位置设置了一条卵石凹槽。我们和施工方一起在黄河滩捡了一些大小不一、样貌漂亮的卵石,由工人手工黏贴到挤塑聚苯板上,再用小铁钉把挤塑板固定在木条上,形成了特有的“模中模”体系。
混凝土浇筑:由于清水混凝土外墙造型复杂,常规机械振捣容易出现卡棒、漏振等问题,给装饰墙板的实体质量带来隐患。施工方经过多次研究、试配,研究出了适用于本工程的低收缩高流态自密实清水混凝土,确保了混凝土的密实性和工作性,达到设计的装饰效果,凸显出清水混凝土的自然质感。
模板拆除:作为立面效果呈现前的最后一步,模板拆除至关重要。在模板制作阶段,我们和施工方就考虑到了拆除难度的模板,对凸出横条位置做了3mm的坡口处理,使模板内小外大,避免大面积的崩边。此外,针对施工过程中仍然会出现的拆模崩边问题,则是用手工将条纹肌理模板包裹50mm宽透明胶带,保证了拆模过程中不毁坏条纹肌理的挺拔效果。
建成效果
立面造型
在建筑造型上,“黄河石”的设计理念得到了充分的体现。三维坐标的控制,实现了三角面的精确对接,两面及多面形成的转角尤其锐角边干脆挺拔,很好地诠释了“切削”的立面关系。建筑的肌理则反映出前后多种层次,以间距为600mm斜列式均匀布置的螺栓孔和禅缝成为立面肌理的背景,在这种均质化的背景中又隐含了“裂开”的玻璃缝隙和横向的深浅槽两种层次。
玻璃的缝隙进一步强化了“切削”效果,利用三角拼贴的隐框玻璃幕墙反射出不同的光线,强化了立面的体块感。幕墙龙骨则采用“T”型钢截面,间距与螺栓孔布置取得一致,使得斜列式的幕墙龙骨与立面形态得到很好的统一。
构成立面主要肌理的横向凹槽则由深浅、宽窄不一的几种模数组成,自下而上由密变疏,在不同的光照环境下,凹槽的阴影会形成深浅不一的层次,横向肌理或贯穿各个角面,或在一个面上逐渐消失,形态相对自然。
相互贯穿的凹槽在角面交接的位置平行于交线,断开20mm通缝,用这种方法解决了不同角度凹缝的交圈问题,又可作为变形缝,减少混凝土裂纹的产生。近人尺度处设计的卵石墙面,则用来呈现自然风化的地貌效果。
室内空间
为满足博览建筑对展示实墙的需求,我们在方案阶段就把主要的公共空间集中设置在东侧入口及南侧临河位置,立面上裂开的玻璃缝隙,因此成为建筑内外沟通的主要途径。
在东西两侧的开口位置,我们将室外的清水墙面及横向肌理延伸到大厅内部,顶部天窗泄下的光线使大厅强化了室内外一致的效果。
上海风语筑展示公司提供
西侧及南侧主要的休息及交通空间,可以透过折面的玻璃幕墙观看壮美的黄河景色,后期展陈设计介入以后,同样很好地反映了清水混凝土的设计意图,保留了部分混凝土梁柱,并做局部修补,主要公共空间的展示墙面也做了仿清水效果。
上海风语筑展示公司提供
景观及照明
河堤部分保持项目整体的折面形态,与建筑立面的水平向条纹肌理一致,延续清水混凝土材质。东端的十二面体的宝石形景观挑台,为人们提供了眺望黄河的位置。中部清水混凝土折面向河滩撕开,形成平缓的踏步,为沿河步行的市民提供下至河滩的便利路径。
景观照明充分利用清水混凝土折面特点,根据折面不同位置角度以及清水面平整光滑的实际情况现场确定灯具参数及位置。通过现场调试近人尺度的横向凹槽的线性肌理感被强化,平整的清水面通过反射也为步行空间提供了恰到好处的安全照明。结合晶体玻璃位置的内透光使建筑在夜间同样能呈现出较强的形体感。此外,沿河立面上利用混凝土螺栓孔布置的上百个LED光源,可以根据程序控制随机闪烁,形成繁星效果,也是设计之初意想不到的惊喜。
工程地点 甘肃省兰州市
设计时间 2012年
建成时间 2015年
用地面积 11428m2
建筑面积 16270m2
建筑 崔愷 康凯 吴健
结构 张淮湧 王树乐 陈越 尹海鹏
给排水 杨东辉
设备 郭然 郑坤 宋占寿
机电 李磊 沈晋 姜海鹏
总图 高治 高伟
景观 冯君
摄影 张广源
室内 上海风语筑展示公司
施工总承包 甘肃第七建设集团股份有限公司
清水混凝土施工 重庆益汇达建筑工程有限责任公司