发布时间：2024年03月22日 [返回列表]
项目地址：重庆，南岸区
建筑面积：约 19,000 平米
主持设计：崔愷、刘恒
清水面积：约 62,000 平米
建设单位：⼴阳岛绿⾊发展中⼼
设计单位：中国建筑设计研究院有限公司
建筑摄影：中铁建设集团西南公司、中国建筑设计研究院绿色建筑设计研究院
总包单位：中铁建设集团西南公司、宣志杰创新工作室
清水施工：北京益汇达清水建筑工程有限公司
▲大河文明馆鸟瞰效果图
重庆广阳岛大河文明馆位于重庆市南岸区广阳岛沿江农田区域，为多层博物馆建筑、大中型综合类博物馆，同时容身智慧广阳岛、长江模拟器等功能。总建筑面积约1.9万平米，清水展开面积约6.2万平米。
本项目设计理念先进科学，项目为空间型双曲面彩色清水混凝土结构，87.5%的建筑结构为异形曲面结构，含有双螺旋壳体、伞形柱、弧形梁等结构，造型不规则且无规律可循，施工技术难度在全国十分罕见，充分体现了绿色生态设计理念。
建筑以“生态北斗”为设计理念，突出“形于山、嵌于地、隐于田、望于江”的设计意向，围绕现状“土堆”为核心顺势嵌入，内部空间随“土堆”自然成形，外部地势微微隆起，建筑与自然融为一体 ；敞开屋盖均为悬挑结构构成，悬挑长度 4.4‐6.9m。
▲大河文明馆施工鸟瞰 ©中铁建设
整个规划建设用地呈不规则多边形、场地南北宽约 225 米，东西长约 350 米，西侧中干路市正标高约在190.5 米～ 193 米之间东侧环岛滨江路标高约在 188.40 米～ 188.60 米之间。场内部有三座土丘，由西向东三处高度分别为约为 195 米、207 米、198 米。
▲鱼尾驿站环廊展厅入口
展陈以“生态兴则文明兴”为主题，布置世界、华夏、长江、重庆、广阳等五大主要篇章。通过建筑、展陈内容和表达方式的协调融合，开展生态文明、大河文明的互动交流，形成厅廊交织、自然生态与人文科技互动的半覆土建筑空间。
施工概况
▲广阳厅展厅施工现场
#01、异型双曲面彩色肌理混凝土--欧松板饰面肌理
市面上的模板有胶合板、竹胶板、竹模、PVC模板、钢模、不锈钢模板。从首钢的竹筒PVC饰面清水，廊坊的不锈钢钢模，到大河文明馆的欧松板饰面清水，不断地创新，清水混凝土不再是单一的，欧松板模板，通过纵横交错的纹理，不再是仅用于装修上，在建筑模板上也是一种创新，赋予了清水混凝土新的生命，增添了清水混凝土的新的艺术色彩。
欧松板的运用不仅环保可再生，而且契合了当地本土特色。
▲欧松板实拍
▲同比例样板欧松板木纹肌理效果
项目清水混凝土墙体饰面效果要求为暗红色木纹饰面效果。以清水混凝土的自然状态为最终饰面效果，强调清水混凝土的自然表现肌理。要用清水混凝土，但质感又不能过于冰冷，首先要解决的就是材料颜色的问题，这个颜色有明确的参照物：大河文明馆山体泥岩。
1）彩色清水混凝土配合比
构成混凝土的水泥、砂子及石子的类型、比例等，都会对混凝土的色彩及质感产生一定的影响。不同颜色氧化铁如何搭配，也需要不断试验。项目团队结合当地土质情况，施工前期通过不同颜色配合比样品试验初步确定颜色方向，为“创造”出这种独一无二的彩色生态混凝土，项目团队积极探索新技术、新工艺、新材料运用。对清水混凝土标号、颜料用量、砂石类型纤维用量、木纹类型等进行40余次配比试验反复试验、调整混凝土的色彩和质感。在经过114组样品比对和修正后，终于试配出符合设计要求的彩色生态混凝土，达到观之有纹理、触之有肌理的艺术效果。
混凝土颜色调整材料。主要为氧化铁红、氧化铁黄。
▲混凝土细骨料选配 ▲粗细骨料最终定样
▲大河文明馆混凝土色块小样
2）彩色清水混凝土肌理选择
针对肌理表现形式，本项目采用木纹肌理作为建筑装饰面。因此项目团队再利用不同板面效果的木纹模板进行肌理拆模试验，确认彩色混凝土配比与木纹肌理饰面板的最终表现效果。
▲樟子松木纹肌理混凝土样块
▲欧松板木纹肌理混凝土样块
3）自由曲面彩色清水混凝土深化理念
饰面板效果采用欧松板肌理为主，通过以不同高度的嵌板（高度从150mm~650mm不等量变化）嵌板高度由小变大。使人体视觉效果形成所有嵌板高度相同的视觉错觉、搭配不同宽度的明缝条（20mm宽、30mm宽）、深浅不一的双层饰面嵌板搭配欧松板独有的无序木纹肌理，形成嵌板相互之间犬牙交错，明缝效果宽窄不一交互配合形成的有序灵动。本项目清水混凝土饰面层深化设计理念：在无序中排序、在排序寻找自然、在自然中加入人类智慧的美。最终呈现史上第一个彩色曲面欧松板排版效果。
饰面板深化排版要求：
①明缝条的垂直间距根据设计要求进行排版深化。
②欧松板嵌板及大板在阴阳角部位采用“下密上疏”、“下长上短”的原则进行深化，避免出现明缝转角过大的现象，不仅影响视觉美感，还增加安装难度。
③减少欧松板嵌板在阳角处的排版，避免阳角不顺直的视觉错感。
▲深化设计图
#02、样板展示
▲彩色木纹清水混凝土样板 ©中铁建设
#03、异形双曲面清水混凝土模板工艺
蜿蜒流线，比拟天工。工程87.5%的建筑结构为异形单曲及双曲面结构，含有双层螺旋墙、锥形壳体、伞形柱等结构，建筑造型奇特且无规律可循。项目团队根据难易程度、视线主次，针对不同的结构形态，制定不同的施工模板体系方案，并结合图纸及模型进行造型背楞模板深化设计，采用全自动程控模板裁割机雕刻成型，再根据编号进行拼装。
▲异形曲面模板施工 ©中铁建设
▲自由曲面模板定型体系
▲Grasshopper参数化编程
为搭建符合曲面造型的“巨型模具”，项目团队自主研发“定位盘+背楞”支撑体系，创新运用多种三维建模技术异形曲面施工技术提取三维曲面数据。
三维模型数据搭建完成后聘请专家团队对施工模型当中的支撑体系、模板加固体系、混凝土浇筑流动过程中模板侧压力承载极限进行验算。验算合格后开始三维模型施工模拟，并在三维模型施工模拟验证过程中不断优化异型龙骨和模板的下料尺寸及安装工序。同时进行多次模板施工体系模型的迭代更新，控制模板材料使用率既能满足现场施工要求，又能最大程度的节约施工造价成本。
待三维施工模型模拟验证通过后将最终进行二次深化，将数以千计的三维模板体系模型进行维度转换将三维模型转换为二维平面图框，最终采用全自动数控CNC机床进行精确下料。使加工误差控制在±1mm以内。
模板加工生产过程中技术团队同步进行模板的施工安装交底工作，确保每块半成品模板顺利找到各自位置。
▲Z3桃心柱定型模板施工过程
▲Z2伞形柱、Z3桃心柱定型模板施工过程
▲管廊展厅定型模板施工
一块模板需经过计算机三维建模、数控机床加工。模板拼接打磨等10余个工序施工后，才能被精准安装到固定点位。他们共计优化模板施工图5650张完成4万多个标高点、7万多个测量点放线68万米背楞和定位盘安装。
施工过程中项目部团队创新运用“切截面”、“投影法”、“逆作法”等多种双曲面异形结构施工技术。克服异形开花柱体施工、双螺旋壳体结构施工非对称锥体结构施工等重重阻碍。成功攻克了全国首例异形双曲面彩色肌理清水混凝土施工难题！
#04、钢筋体系
为满足异型结构造型设计要求，一根钢筋要进行4至5次不同曲率的折弯加工。且无法使用传统钢筋算量技术计算加工数据。为攻克钢筋技术难题，因此施工团队创新使用“三维建模+计算机编程+二维转换”技术，测量计算出每条曲形钢筋的二维长度、折弯曲度，再通过数控机床进行精准加工，对每一条钢筋进行编码排列。
▲华夏厅钢筋三维模型采用Rhino+GH参数化建模
▲桃心柱钢筋模型
▲钢筋放样配料单
▲异形钢筋绑扎 ©中铁建设
“该项目自由曲面混合肌理彩色清水混凝土的设计规模和施工难度是国内少有的。综合评价达到了国内一流的设计施工水平”。在工程设计构想成功实现后，崔愷院士对工程建设予以充分肯定。
#05、背面模板施工技术
1）自由曲面背膜施工措施
1、模板原材料全部改为室内堆放，堆放平整减少其自然变形 ，模板使用时变形较大的模板不得使用。增加连接木条板宽度，除用枪钉连接外增加铁钉连接，枪钉全部斜向钉装，增加抓附力，连接板条增加厚度，将缝隙填满。
2、增加振捣时长，振捣时间由45S增加至60S，减缓提棒速度。顶部上翻面开排气孔，振捣时需看到排气孔冒浆后方可停止振捣。现场准备附着式振捣器进行辅助振捣。
3、弧墙模板顶部压在环梁背模吊模下口，模板顶部增加一排螺杆加固，背面辅助顶撑钢管受力，环梁背模顶部定收口条，混凝土收面以收口条为准。
4、顶部曲面环梁吊模位置进行2次振捣，避免混凝土气泡过多。在背模合模完成后，在模板上设置排气孔。调整振捣口在弧度位置开口，缩小振捣口尺寸。或采用10公分宽圆孔开孔器开洞振捣口后期打磨修复。
▲桃心柱背面模板
▲曲面背膜造型木加固体系
完工效果
▲一层组合平面图
▲轴立面图
▲公共服务厅地下斜坡通道
▲世界厅展区
▲半室外展厅Z4花瓣柱
▲公共服务区展厅与世界廊入口
▲半室外展廊
▲半室外展厅Z5花瓣柱
▲广阳厅内部环廊与展厅廊道
▲广阳厅廊与广阳厅展区入口
▲半室外展厅与广阳廊交汇入口
▲鱼尾驿站与重庆廊连接通道
▲广阳厅双螺旋壳体室内展厅
为保护好广阳岛的山水湖田，项目团队固土护坡、绿化植被，对土堆山体进行修复和绿化最大程度保护。山体原有的植被群落和水文生态，坚持“绿色建筑三星级”标准，严格控制建筑材料绿色标准，大面积采用绿色再生材料欧松板，混凝土废旧骨料回收应用，整体89%的绿色建材使用比例等措施。
对建筑垃圾进行破碎回收再利用，引入生活污水处理系统、雨水回收利用系统。从源头做好河流湖泊湿地的生态保护工作，引入空气源热泵、江水源热泵、太阳能路灯等节能减排设备，投用后预计平均每年减碳约246.4吨。
▲大河文明馆现场航拍图 ©绿色建筑设计研究院
大河文明馆为大中型综合类覆土式科技馆，定位于世界一流科技馆，在施工过程中大力推广和利用建筑新技术，通过新技术的运用提高工程质量、缩短工期、节约施工成本，推进行业技术发展，大河文明馆被列为重庆市“十大”新型建筑之一，迎来了市民游客的喜欢和一致好评。
部分资料来源：中铁建设、绿色建筑设计研究院