“砼”趣
——記清水混凝土建筑榮成青少年活動中心設計施工點滴

康凱 楊松霖

中國建筑設計研究院有限公司

榮成，一個山東半島最東端鮮為人知的美麗濱海小城。這里的海岸線風景壯麗，陸上山丘直插入海，海邊陡崖林立、洞穴叢生，形成了獨特的海蝕地貌。而天鵝棲息、櫻花爛漫的櫻花湖濕地公園更是城市引以為傲的名片，青少年活動中心就選址在這風景如畫的海湖之間。

項目建設用地非常開闊，周邊自然環(huán)境和建筑群尺度巨大，為了使小體量的活動中心與周邊大尺度的環(huán)境相契合，我們將建筑體量由場地北側從地面逐漸坡起，猶如一座隆起的海崖，向東遠眺大海，向西銜接濕地公園，從空間上擴大了建筑體量，同時也將活動中心的圖書館、劇場、科技館、培訓中心和游泳館五個功能組團連接成有機的整體。在建筑的外表面上，我們順勢將綠化引上屋面，屋頂花園成為濕地公園的有效延伸，不僅為青少年提供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，我們在建筑底部植入連續(xù)的腔體形成架空環(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。

1 空間與結構之趣

海邊的孩子都喜歡挖沙，一個個簡單的沙丘在孩子們手中總能變成形狀各異的雕塑品，而構筑城堡和洞穴更是他們樂此不疲的游戲。受此童趣啟發(fā)，我們將五個功能組團以幾何形體進行抽象、重組，形成了大小不同、形狀各異的“洞穴”。公共大廳洞穴呈巨大的拱形，朝南遠眺濕地公園，朝北面向中心廣場；培訓中心中庭洞穴呈錐筒形，如同孔洞密布的紅色珊瑚；科技館洞穴由三個空間球體相貫而成，宛若宇宙星體對撞；游泳館洞穴又好像五個巨大的鐘乳石倒懸海底。大廳的環(huán)形拱廊形同四通八達的隧道串聯(lián)在洞穴之間，或上或下，或開敞明亮或曲徑通幽，不經(jīng)意間穿過一個個小洞又會置身在花草叢生的屋頂平臺之上。洞穴成為包裹性、神秘感、游戲性俱佳的空間，可變、可玩也激發(fā)了孩子們的探索欲，他們的陣陣驚喜也讓這個建筑變得鮮活起來。

1 鳥瞰

2 總平面圖

業(yè)主：榮成市青少年科教中心、榮成市少年宮

建設地點：山東省榮成市

建筑設計：中國建筑設計研究院有限公司本土設計研究中心

項目負責人：崔愷、康凱

設計團隊：崔愷、康凱、胡水菁、張一楠、吳揚、盛啟寰

總建筑面積：48 505m2

項目狀態(tài)：在建

設計時間：2016.06—2017.10

3 圖書館室內

4 拱形公共大廳

5 培訓中心中庭

6 由隧道看向建筑中心廣場

清水混凝土被用作活動中心建造的主要材料，不僅因為混凝土材料擁有良好的耐久性，還因為其可塑性，能夠讓復雜的空間形態(tài)以一種完整的連續(xù)空間曲面來表現(xiàn)結構的張力，達到所見即是結構的效果。這就要求我們在塑造空間形態(tài)時不能只停留在簡單的藝術表現(xiàn)層面，更要符合結構的受力邏輯，以連續(xù)曲面的造型使觀者從中感受荷載傳遞的路徑。殼體是最貼合洞穴感的建筑元素，也是極好的混凝土受力形式，合理設置殼體的造型可以充分發(fā)揮混凝土耐壓的特性，同時使得殼體本身纖薄。對于殼體混凝土曲面有交角的支撐需求，我們在殼體的背后設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，以有效抵抗曲面外穿刺應力和彎矩，并讓殼體繼續(xù)保持相對纖薄和輕巧。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，將以受彎為主的屋面框架梁的方式轉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而陣列，形成了富有韻律感的空間效果。在游泳館空間的結構設計中，五個巨大的清水混凝土結構柱將整個屋頂撐起，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，又成為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計，更是名副其實的殼體承重結構柱，混凝土殼體厚度僅有300mm，且表面幾乎布滿大大小小的孔洞。為了增強殼體面內剛度，我們在殼柱內部沿高度三等分、徑向間隔72°的位置分別暗藏了環(huán)梁和暗柱，同時將殼柱頂部的環(huán)梁與主梁沿切線方向連接，由環(huán)梁將屋面荷載均勻地傳至殼柱上表面，再通過暗柱傳遞至基礎，并且在高度方向上三等分的環(huán)梁也起到了環(huán)箍的作用，從而進一步提高水滴柱的整體性。

2 肌理與光影之趣

走入活動中心的洞穴之中，近距離觸摸墻壁表面，結構的力量會以一種細膩的質感和肌理呈現(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)自本地的河砂均勻細膩，成就了建筑空間的主色調。相比于傳統(tǒng)清水混凝土的清冷，溫暖的灰色調既充滿地域特色，也為室內營造出溫潤的表面質感。

7 概念生成

8 建筑外表面如“流動的石頭”

9 施工中的清水混凝土紋理與空間光影

10 施工完成后的清水混凝土內表面肌理與光影

海邊環(huán)境潮濕多雨，鋼模板表面的銹痕在施工過程中極易污染混凝土表面。相比鋼制模板體系，木模板更容易加工，支撐體系也會相對輕巧簡捷，綜合經(jīng)濟性最優(yōu)。帶有漆膜的清水混凝土木模板還具有一定吸水率，在混凝土硬化過程中能有效地將部分水分帶出，在混凝土帶模養(yǎng)護的過程中又能持續(xù)給混凝土補充水分。這種由反復的化學過程形成的奇妙紋理最終在混凝土表面呈現(xiàn)，我們給它取了一個富有藝術氣息的名字——“云紋”?；炷劣不磻袝纬纱罅繗馀荩瑑A斜角度大的構件表面免不了留下大大小小的氣孔，這看似瑕疵的效果反倒形成了有趣的肌理，培訓中心紅色錐筒表面的氣孔更是與墻體表面大大小小的洞口相映成趣。工程監(jiān)理一直強調施工質量而欲將“云紋”涂勻、氣孔堵實，建筑師卻堅持將這兩種無意而為之的肌理保留了下來。混凝土不是精致的金屬幕墻，用涂料的均勻標準要求更是勉為其難，或許正是因為有了這種確定與不確定之間特性的神秘，才使混得凝土這塊“流動的石頭”有了不可思議的魅力。

清水混凝土墻面保留了施工模板的原始孔痕和蟬縫，加上表面不經(jīng)意間實現(xiàn)的肌理效果纖柔若絲，當陽光透過形態(tài)各異的洞口與柔滑光潔的清水面相接觸，強弱不同的光線、長短不一的光斑隨著時間流動而變幻，建筑空間的趣味也在這光線流轉中悄然行走。在這里，孩子們可以圍坐在明亮的拱形大窗前閱讀，可以在時而高大明亮、時而幽暗深邃的隧道盡情奔跑，還可以在色彩絢麗的光洞之間迂回穿行，在光斑陸離的“海底世界”暢游......

3 細節(jié)與色彩之趣

在建筑中，室內設計往往需要花更重的力氣去做新的構建，而在清水混凝土已經(jīng)形成的空間當中，我們僅使用簡單的材料和色彩便可以輕易、順暢地讓室內與建筑擁有延續(xù)的脈絡。

在裝修設計中，我們以白色和木色作為空間墻面的主基調，明亮的白色涂料提高了空間的亮度，溫潤的木質則平衡了混凝土的冰冷；我們用富有彈性的PVC材料鋪地，深淺、色彩不同的曲面圖案仿佛洞穴中的溪流，在空間中蜿蜒流淌；我們將空間照明系統(tǒng)進行整合設計，纖細的不銹鋼燈桿順著混凝土拱墻在空中劃過優(yōu)雅的曲線，大大小小的半透明PTFE膜材圓盤懸浮在泳池上空，既是輕巧別致的吊頂造型也是發(fā)光燈片；我們還在公共空間點綴了充滿童趣的家具，巨大的“海螺”、圓潤的“卵石”、形態(tài)各異的“珊瑚”就像一個個大玩具，總會在不經(jīng)意間悄悄出現(xiàn)在眼前，不斷帶給孩子們海的遐想。

11 首層組合平面圖

為了避免色彩和圖案的符號化、具象化，色彩的運用結合空間的不同使用功能形成不同的空間主題。圖書館是自然主題，柔軟的聚酯泡沫在閱覽空間中心圍合成地形家具，并用暖綠色的織物飾面包覆，形成可坐可臥的讀書綠島。游泳館是海洋主題，天藍讓人放松，湖藍象征靜謐，寶石藍代表了希望，我們將三種藍色自然寫意地噴涂在頂棚，在天光的映襯下，幽藍的光線從浮游的圓盤之間忽明忽暗地灑下，和波瀾起伏的水面交相輝映。小劇場是海濱落日主題，墻面和頂棚上淡紫、深紅、橙黃的模壓吸聲方體經(jīng)過計算機程序的重組形成了色彩絢麗的油畫點彩，抽象地呈現(xiàn)出晚霞的繽紛。

12 小劇場五彩斑斕的模壓吸聲體

13 拱形大廳的弧形燈桿

14 游泳館PTFE 燈盤平面布置圖

15 游泳館頂棚藍色吸聲噴涂

16 游泳館室內

17 游泳館清水混凝土拆除模板

18 游泳館水滴柱參數(shù)化設計

19 游泳館結構受力變形分析

20 游泳館結構詳圖設計

21 游泳館結構詳圖設計

22 施工現(xiàn)場如木建筑群落

4 技藝與建造之趣

針對活動中心獨特的構件和空間效果，為了高質量地呈現(xiàn)蟬縫，清水混凝土施工單位早早就對模板設計開始了周詳且細致的規(guī)劃，并首次將參數(shù)化軟件引入到模板深化設計中。首先，使用Rhino遵從曲面生成邏輯形成模板單元，進而用Grasshopper編寫通用程序并通過調整參數(shù)控制程序以應對不同的曲面形態(tài)，最后將數(shù)據(jù)導出成圖，整個設計過程精確、直觀、高效。為了做到蟬縫和栓孔的流暢、連續(xù)，即使在工藝角度上認為不必要的位置，也布置了假栓孔。模板深化設計實現(xiàn)了設備末端的整合，為了營造極簡素雅的空間效果，即使定位一個不起眼的插座和煙感裝置都需要像在一張白紙上繪畫那樣小心翼翼。

項目開創(chuàng)性地采用方木背楞系統(tǒng)，替代了傳統(tǒng)建造工藝中的鋼制背楞，使全自動切割和現(xiàn)場拼裝成型的工藝制作更加簡單、便捷。計算機將模型曲面的雙方向網(wǎng)格提取出來并通過雕刻機裁成條板，30mmx18mm厚的條板用高強度結構膠錯縫粘接成單個背楞成型。在施工過程中，首先進行精準放線，依據(jù)空間定位安裝定位盤，并按圖紙編號將單根背楞依次沿定位盤刻度拼裝形成曲面，整個過程施工誤差不超過2mm，確保了清水混凝土模板安裝曲率變化的準確度和連續(xù)性。

活動中心清水混凝土模板由全自動數(shù)控模板雕刻機制作，尺寸精度高，誤差僅為0.2mm。為了防止?jié)仓^程中發(fā)生失水情況，在模板拼縫邊緣處涂刷一層封邊油漆，并且在其上粘貼一層1mm厚的海綿膠條，這一措施還起到了調節(jié)模板間微小誤差的作用。

雙層木模板體系也頭一次應用到了國內工程中，1.2cm厚的外襯板用來抵御混凝土澆筑過程中的側向壓力，0.6cm厚的內面板更容易彎曲成型。兩層模板錯縫拼裝，可以有效消滅模板間的錯臺?；顒又行那逅炷恋慕ㄔ焓且粋€可感知的奇妙過程，在背楞、模板和鋼筋的協(xié)作下，建筑雛形慢慢顯現(xiàn)，現(xiàn)場宛如一個“木建筑”的群落。

為了實現(xiàn)原材料的一致性和供應的穩(wěn)定性，清水混凝土施工單位對所用砂、石、水泥等基本材料進行了多輪篩選，最終實現(xiàn)了原材料質量及配比的定制并設專線供給。在拌合料中，耐堿玻璃纖維的加入有效減少了混凝土結構表面硬化過程中產(chǎn)生的收縮裂縫，聚羧酸外加劑的引入明顯提高了混凝土拌合料的流動性，能更好地應對由于模板隨弧度傾斜變化且不斷扭轉形成的復雜腔體。隨著混凝土拌合料連續(xù)不斷注入空腔，振搗隨即展開，既不能漏也不能過，這不僅對時間的把握要恰到好處，更要求工人對手感和聲音有敏感的判斷。當七天的養(yǎng)護結束，隨著最后一塊模板被拆下，空間的韻感之美脫穎而出。

23 現(xiàn)場放線+安裝定位盤

24 背楞安裝

25 構件異形空洞定位+安裝

26 襯板+面板安裝

27 拱形大廳板縫深化模型

28 數(shù)字化施工模型

29 建筑屋頂遍布綠色

歷時4年，這座充滿“砼”趣1的建筑終于精雕細琢而成。在國內現(xiàn)有工程條件下，能夠實現(xiàn)復雜的異形清水混凝土工程的毫米級施工精度和表里如一的工程質量，意義非同尋常?；仡櫾O計與建造的歷程，數(shù)字化施工模型的建立和應用成功實現(xiàn)了設計與施工的無縫對接，使建筑師得以全面控制清水混凝土工藝深化、加工和安裝的整個環(huán)節(jié)；總包與清水專業(yè)分包之間的協(xié)作自始至終都圍繞著如何呈現(xiàn)高品質的清水混凝土效果展開，并在不斷磨合中逐漸形成默契；項目業(yè)主在施工前先后兩次組織現(xiàn)場清水等比例樣板試制，在施工中始終高度關注清水質量控制，并對由于工藝復雜造成的工期延長給予了充分理解和支持。這些都為項目最初設計構想的實現(xiàn)提供了最強有力的保障。即便如此，整個過程依舊充滿著困難和諸多不確定因素，漫長的施工周期更是對設計與施工團隊耐力和韌性的巨大考驗。這其中免不了會有一些無奈的妥協(xié)，但更多的是對初心的矢志不渝和對工匠情懷的執(zhí)著與堅守......我們不禁感慨，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。

5 尾聲

如今，這座建筑已經(jīng)牢牢扎根在了榮成大地之上，緩緩起伏的活動中心屋頂花園與濕地公園緊密相連，巧然天成。遠處是星星點點的松林，樹蔭成片，綠意翩翩；走近是半圍合的花叢、灌木和開放的草坪；再近處，不同品種和色彩的粉黛亂紫草、斑葉芒、狼尾草在屋面上爭相搖曳，景致層次分明，隨著四季輪轉，總有驚喜疊出。

屋頂花園與室外錯落的平臺形成了豐富有趣的公共空間，為市民各種開放與探索性的活動提供了場所。蜿蜒的竹木棧道在齊腰深的景觀草叢中穿行，頂部形成了一個放大的公共露臺，這里擁有建筑最佳的觀景視野。場地上原有的參天大樹也被保留了下來并與混凝土坐凳相接，為人們提供了林蔭下的休憩之所。雨水順綠坡而下，形成了大大小小的濕地，在這里，孩子們可聽蛙叫蟲鳴，盡情享受自然之趣。

在大自然的輝映之下，這座清水混凝土建筑釋放著它渾然天成的豪放之美，也呈現(xiàn)出它極具地域特色的質樸和細膩。遍布洞穴之口的混凝土墻面就像是歷經(jīng)數(shù)載海浪沖刷而成的海崖，將日新月異的城市美好生活娓娓道來......

注釋

1“砼”趣一語雙關，既指建筑的清水混凝土營造之趣，亦指以肌理、色彩、光影為孩子們營造空間之童趣。