開放空間與游走路徑
——廣州南沙青少年宮設(shè)計(jì)

劉藝 王玨 朱健 劉夢(mèng)豪 LIU Yi,WANG Jue,ZHU Jian,LIU Menghao

中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司

南沙青少年宮項(xiàng)目位于廣州市南沙區(qū)鳳凰大道，坐落于南沙自貿(mào)區(qū)門戶口岸。在2017年國際概念方案競賽中，中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司提交的“海星”方案獲得投標(biāo)第一名。作為南沙自貿(mào)區(qū)首個(gè)落地的EPC項(xiàng)目，由中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司和中國建筑第三工程局組成的聯(lián)合體共同建設(shè)完成。項(xiàng)目總建筑面積約5.6萬m2，總投資約5.5億；建筑地上5層，高度23.6m，地下1層；功能包含1 000座兒童劇場、文化交流中心、圖書館、科技互動(dòng)展廳、報(bào)告廳及各類教學(xué)培訓(xùn)用房。作為珠三角地區(qū)規(guī)模最大、設(shè)施最全的青少年活動(dòng)設(shè)施，南沙青少年宮建成后將擔(dān)負(fù)港珠澳三地青少年交流中心的職能。

1 開放的場地策略

項(xiàng)目選址于廣州南沙新區(qū)珠江江畔，位于鳳凰大道西側(cè)。新區(qū)尺度開闊，周邊的城市肌理尚未成形，如何應(yīng)對(duì)空曠的環(huán)境是處理建筑與場地關(guān)系的出發(fā)點(diǎn)。項(xiàng)目臨近已建成的廣州南沙體育館，其海螺形態(tài)的大尺度曲面屋頂作為新區(qū)醒目的地標(biāo)，在周邊環(huán)境中建立起一個(gè)秩序展開的錨點(diǎn)。青少年宮的總體規(guī)劃尊重原體育館向心的城市秩序，以流暢的形體與場地串聯(lián)起體育館和未來北側(cè)的城市公園。

在最初投標(biāo)方案中，從城市設(shè)計(jì)角度提出建設(shè)一條連接南側(cè)體育館二層入口平臺(tái)（5m標(biāo)高）與北側(cè)公園的空中步道，穿越青少年宮的架空層，再跨越市政道路抵達(dá)公園，形成全步行的街區(qū)串聯(lián)，可惜未能實(shí)現(xiàn)，最終還是采用了地面步道系統(tǒng)。在這一空間序列中，青少年宮地塊被構(gòu)想為以建筑為核心的兒童公園，居于中央的主體建筑擁有舒展的海星形態(tài)，曲面外觀覆蓋以漸變的白色復(fù)合金屬板。建筑放射狀的柔性體量契合不規(guī)則的用地，不同方向的自由伸展宛如張開的手掌，在各個(gè)朝向上展現(xiàn)著歡迎的姿態(tài)。

五指間形成各具特色的室外景觀活動(dòng)場地，彼此又通過開放的底層架空區(qū)域相互聯(lián)通——航模水池、室外劇院、綠化山丘、下沉廣場……多樣化的室外活動(dòng)場地如寶石項(xiàng)鏈般串聯(lián)，將新區(qū)周邊過于疏離的城市尺度轉(zhuǎn)換為適宜兒童活動(dòng)的尺度。網(wǎng)絡(luò)狀的步行動(dòng)線將多個(gè)來向的人流引入并匯聚到一個(gè)半室外廣場，實(shí)現(xiàn)建筑空間與城市空間的交融。

2 架空的活動(dòng)廣場

南方炎熱的氣候啟發(fā)了建筑剖面的構(gòu)想，主體被想象成一朵漂浮的云，遮蔽著下方的活動(dòng)廣場，創(chuàng)造了遮蔽烈日與雨水的宜人戶外空間。架空區(qū)域高度為9m，最大跨度達(dá)到55m。多個(gè)方向的開口將涼風(fēng)導(dǎo)入，體現(xiàn)了氣候的適應(yīng)性。架空層廣場中央設(shè)置表演舞臺(tái)，作為節(jié)日聚會(huì)與演出的場地。舞臺(tái)上方有一個(gè)朝向天空的橢圓形庭院開口，引入聚光燈般的光線。廣場頂棚特意采用了鏡面不銹鋼板材，像一面巨大的反光鏡，將周邊的綠地與人群的影像倒映在天頂之上，活躍了架空廣場的光影氛圍。頂棚下方懸掛的二層曲線飛廊從空中穿越而過，橋面成為觀看表演的“樓座”，上下互動(dòng)的視線激活了空間。

1 鳥瞰圖

2 總平面圖

業(yè)主：廣州市南沙區(qū)明珠灣管理局

建設(shè)地點(diǎn)：廣州市南沙區(qū)鳳凰大道西側(cè)南沙體院館片區(qū)A1-12-01地塊

建筑設(shè)計(jì)：中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉藝

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：王玨、朱健、劉夢(mèng)豪、王碩、肖凌驍、祁志謙、劉宜豐、陳遠(yuǎn)、鄧普天、徐強(qiáng)、陳錦春、蔡靜、聶賢、黃華明、李偉、熊俊、殷兵利、魏海龍、史茜倩、鄭霖強(qiáng)

總建筑面積：56 028.86m2

設(shè)計(jì)時(shí)間：2017.10

建成時(shí)間：2020.05

攝影：IX-Miles

3 柔性體量的自由伸展

4 街角透視

5 架空層廣場

6 架空廣場部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

架空廣場區(qū)域是整個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度最大的部位，根據(jù)功能需要，架空上部體量為多邊形的無柱大空間（長約46m，寬約26m）。經(jīng)過與結(jié)構(gòu)工程師反復(fù)研究，上方大跨度的三層樓面與屋面均采用了高度1.2m的正交網(wǎng)格空腹桁架樓蓋，保證了樓層凈高且便于設(shè)備管線從桁架構(gòu)件中穿越。

沿三層大跨邊緣設(shè)置了跨度55m的弧形桁架，支承于兩邊的鋼管混凝土柱，沿中央采光洞口周邊設(shè)置內(nèi)環(huán)桁架，上下弦連接于三、四層樓蓋，與樓層空腹桁架協(xié)同受力。二層吊掛的飛廊步道跨度達(dá)60m，采用拉索懸掛于桁架鋼屋蓋之下。飛廊結(jié)構(gòu)由中部縱向主梁、橫向梁、橋面板及側(cè)邊包板（鋼板）組成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑配合，將開口位置的飛廊平面線型調(diào)整為便于單側(cè)懸掛的反對(duì)稱S形曲線。S形由兩個(gè)對(duì)稱圓弧構(gòu)成，通過斜拉索的水平分力及兩端約束，提高連廊縱向主梁的抗扭能力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)力自平衡。精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕盈流暢，主梁截面尺寸僅為700mm×300mm×25mm，遠(yuǎn)觀宛若一條絲帶穿梭其間。

創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一處開闊的遮蔭廣場，建筑首層化整為零，形成承載上部大跨樓蓋的5個(gè)“支撐體”，如同榕樹根莖支撐著上部的樹冠。5個(gè)體量依次布置公眾開放度最高的功能，包括兒童劇院前廳、咖啡廳、文化交流中心、多功能廳、科技展廳、書店。各功能區(qū)之間是平行關(guān)系，各自擁有獨(dú)立的出入口，而非通過單一門廳來集散，使得每一處室內(nèi)功能都擁有對(duì)應(yīng)的室外場地，方便孩子們開展戶外活動(dòng)，營造一處活躍的兒童街區(qū)。在這里，傳統(tǒng)意義上的主次關(guān)系和空間等級(jí)被放棄了，取而代之的是更具靈活性和開放性的多中心功能模式。在東南街角方向的支撐體中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)特意安排了貫通兩層的兒童書店空間，在通往地鐵的下沉庭院策劃了兒童餐廳，希望通過社會(huì)化招商將公益空間與商業(yè)空間交織起來，即使在閉館時(shí)段也能對(duì)市民開放，為項(xiàng)目帶來持續(xù)的運(yùn)營活力。

7 飛廊輕盈流暢

8 一層平面

9 三層平面

10 四層平面

11 剖面圖

12 休息廊

13 門廳公共樓梯

3 游走路徑與特色空間

青少年宮是城市的“兒童之家”，是校園之外的“第二課堂”，提供了探索新型學(xué)習(xí)空間的契機(jī)。隨著未來素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)向，強(qiáng)調(diào)互動(dòng)交流、類型豐富的綜合學(xué)習(xí)空間需要前瞻性的設(shè)計(jì)?？臻g的公共性和互動(dòng)性是設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，功能據(jù)此量身定制：架空區(qū)周邊一、二層安排對(duì)外交流型的用房，如劇院、展廳等，便于對(duì)城市開放；上部三到五層安排教學(xué)培訓(xùn)類用房，圍繞內(nèi)部中庭開放。各類用房空間的大小、高低要求各不相同，催生了躍層交錯(cuò)的復(fù)雜剖面結(jié)構(gòu)。一層劇場與書店、三層多功能廳、四層武術(shù)教室和休息區(qū)均是跨越樓層的通高空間；人流主動(dòng)線上的室內(nèi)中庭也并非上下對(duì)齊，而是交疊錯(cuò)位，從一到五層呈臺(tái)階狀螺旋上升。建筑豎向空間呈現(xiàn)的活躍景象將有助于激發(fā)兒童認(rèn)知世界里的感性和好奇。

打破了靜態(tài)模式的空間，需要匹配更為自由的運(yùn)動(dòng)方式。設(shè)計(jì)將建筑內(nèi)外的動(dòng)線考慮為一種“游走”狀態(tài)，創(chuàng)造分岔互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。來訪者可以借助架空廣場里的室外自動(dòng)扶梯直達(dá)三層的空中門廳，也可以通過室內(nèi)中庭開敞的曲線樓梯逐級(jí)漫步而上，穿越錯(cuò)疊的樓面洞口，到達(dá)不同的活動(dòng)標(biāo)高，體驗(yàn)步移景異的空間。豐富多彩的場景宛如一座立體展開的嶺南園林，開啟一段自由快樂的求知旅程，吸引孩子們?nèi)ヌ剿髋c發(fā)現(xiàn)。

14 兒童劇場

相比剖面的復(fù)雜，各層平面布局則簡潔明晰。放射狀的掌形平面采用向心組織模式，五個(gè)“手指”是活動(dòng)單元，“掌心”是匯聚的公共空間，圍繞中央的圓形采光天井?！罢菩摹笔侨肆鹘粎R的中心，這里的休息區(qū)、開放式科技展廳、室外平臺(tái)充當(dāng)著非正式學(xué)習(xí)空間的角色。作為功能空間的粘結(jié)劑，公共空間盡可能取消內(nèi)部隔墻，創(chuàng)造一個(gè)流動(dòng)的完整空間，類似于生物結(jié)構(gòu)里的細(xì)胞質(zhì)。三層的科技互動(dòng)展區(qū)就是一處全開放的室內(nèi)廣場，容納多個(gè)浮島式互動(dòng)展臺(tái)。周邊放射狀分布的活動(dòng)單元，則通過賦予每一個(gè)教學(xué)房間以特征，促成空間與行為的對(duì)話，空間不再是抽象的背景而是活動(dòng)的催化劑。例如，二樓的航模實(shí)驗(yàn)室和三樓的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)為全透明的卵形房間，落地的玻璃隔墻實(shí)現(xiàn)了空間透明度，“看與被看”成為互動(dòng)的視覺游戲。

為了充分調(diào)動(dòng)孩子們的感官，室內(nèi)界面采用藝術(shù)化的色彩和不同觸感。1 000座的兒童劇場是所有房間中尺寸最大的一個(gè)，觀眾廳內(nèi)飾選取海洋主題，淺藍(lán)色的頂棚和黃色的座椅分別象征藍(lán)天與沙灘。在廳堂深化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過建立數(shù)字化觀眾廳模型，錄入廳堂輪廓、起坡、走道位置等動(dòng)態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了座位數(shù)、最遠(yuǎn)視距、最大視角的優(yōu)化比選；同時(shí)根據(jù)聲學(xué)顧問的模擬計(jì)算，利用參數(shù)化工具進(jìn)行吸聲和反射聲的墻面起伏與開孔設(shè)計(jì)，墻面開孔排布方式更加自然，達(dá)到了聲學(xué)與美學(xué)的最佳平衡。

4 立面肌理與雙層表皮

15 立面穿孔板設(shè)計(jì)

16 不同方案穿孔率比較

17 海星狀穿孔板排布研究

18 穿孔板數(shù)字化設(shè)計(jì)

19 立面海星狀穿孔板夜景

青少年宮的海星體量擁有不同的朝向，而且內(nèi)部功能復(fù)雜，各類教室、排練廳、展廳、圖書閱覽室對(duì)自然光照度需求均不同。在日光強(qiáng)烈的南方地區(qū)，建筑如何實(shí)現(xiàn)良好采光和節(jié)能遮陽的平衡？設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出雙層表皮的思路，針對(duì)外層遮陽和內(nèi)層幕墻進(jìn)行了深入研究，借助軟件工具對(duì)建筑各個(gè)立面進(jìn)行太陽輻射分析。根據(jù)建筑形態(tài)特征和光線分布，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)主題“海洋元素”，希望整個(gè)立面有海浪沖刷沙灘的自然肌理美感。根據(jù)以上邏輯，借助Ecotect與Rhino軟件里的Grasshopper的Geco，編制出數(shù)字化的穿孔板排布程序，最終形成5種不同穿孔率的面板，生成參數(shù)化立面。

日間炙熱的陽光，被這層海浪退暈狀的穿孔復(fù)合板所過濾。海星狀穿孔板的設(shè)計(jì)消融了實(shí)用性與美觀性的藩籬，夜幕中簾幕般的戲劇化光線營造出靈動(dòng)的城市街道景象。

建筑每個(gè)展開立面具有不同遮陽率，考慮到現(xiàn)場施工的排板消差問題，設(shè)計(jì)制定了連續(xù)展開面的“消差段”。確保各個(gè)表皮在“撕開”與“銜接”連接處的面板都是一塊標(biāo)準(zhǔn)板，并將非標(biāo)準(zhǔn)板巧妙隱藏在整個(gè)立面中。內(nèi)外雙層表皮的豎向龍骨也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，外層幕墻龍骨與內(nèi)幕墻龍骨需一一對(duì)應(yīng)。綜合以上因素，最終得到最優(yōu)的整體立面排布方案。

立面穿孔板選用了海星圖案，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)復(fù)合板生產(chǎn)的標(biāo)板尺寸，結(jié)合沖孔工藝、邊緣留邊、折邊與梅花狀的布孔方式，建立了一套穿孔板繪制程序，可以快速地繪制和調(diào)整多種海星方案，并通過數(shù)字化設(shè)計(jì)方式監(jiān)控在相同穿孔率下的不同穿孔數(shù)。這些穿孔數(shù)量代表著成本、生產(chǎn)周期和建筑效果，將過去不可控的復(fù)雜判斷轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)可控的變量，最終達(dá)成設(shè)計(jì)方、施工方、材料商三方的訴求平衡。

5 結(jié)語

南沙青少年宮項(xiàng)目是一次難得的設(shè)計(jì)實(shí)踐，有機(jī)的建筑形態(tài)與空間充分地回應(yīng)了南方的炎熱氣候，對(duì)話了周邊的城市環(huán)境，激發(fā)了內(nèi)部空間的活力，創(chuàng)造了青少年宮建筑的新范例。值得一提的是，概念方案中選以后，業(yè)主要求的項(xiàng)目落地工期僅有兩年時(shí)間。方案不規(guī)則的造型帶來定位困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的難題，同時(shí)加上限額設(shè)計(jì)要求，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)提出了不小的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過在結(jié)構(gòu)、幕墻、綠建、管綜、預(yù)制施工等方面積極利用BIM技術(shù)，顯著地提升了施工進(jìn)度與完成質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了建筑師草圖手繪與數(shù)字化設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。