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都设2021新春学术周（五）
作为罕见的交通建筑改造而成的博物馆项目，盐城黄海湿地博物馆在2020年9月开始施工建设，项目预计于2021年上半年竣工，建成后势必成为热门城市文化地标。本次深化过程中对建筑结构与幕墙的一体化表达、大跨度屋面结构、新老结构体系交接等问题做了重点探讨。盐城博物馆延续了都设建筑、幕墙、室内一体化的设计体系，同时，作为都设第一个采用参数化的全过程落地项目，即将精彩呈现 。
这一次，都设犹如改造魔术师，大手一挥
将盐城黄海湿地博物馆打造成盐城市民心中的"白月光"
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改造缘起 △ 改造前的盐城火车站（图片来自网络）
从类型学意义上来说，交通建筑与展览建筑的空间有天然的共通性。火车站的高大候车室、站台空间适合改造为展览空间。废弃的火车站改造为其他功能，在国际上也早有先例，巴黎奥赛美术馆就是最成功的例子。在黄（渤）海候鸟栖息地正式列入世界遗产名录后，盐城急需一个对外展示湿地文化的窗口。火车站毗邻新建的湿地公园，改造为湿地博物馆后，将成为展示盐城湿地文化的新地标。
在深化过程中，主要有以下难点： 1. 项目工期紧张，2020年6月方案报批通过，2021年6月就要求竣工 2. 作为EPC项目，初步设计阶段就要锁定材料及造价 3. 新老结构并存，幕墙、空间、室内关系错综复杂
对于如此复杂的大型项目，按常规做法是不可能完成的任务。在本项目中，都设近年来提倡的设计体系发挥了至关重要的作用。从方案阶段初始，建筑，结构，机电，幕墙，景观，室内，灯光等专业设计团队就开始协同作战。在两个半月时间里，不仅完成了全专业初步设计，还有外立面与室内主要材料的清单列表，作为EPC招标文件，控制施工造价。
△ 幕墙系统分类△ 幕墙系统分类计价表
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改造策略
原火车站建筑面积约9000㎡，平面布局简单。建筑中部空间较高，为挑空的入口大厅及候车室，两侧布置行李房等后勤用房。原建筑的规模及室内空间均无法满足新博物馆的使用要求，需进行系统性的改造更新。 △ 改造前的盐城火车站（图片来自网络）
改造步骤
STEP 01. 保留旧建筑意象
保留原有盐城火车站弧形立面意象，承载旧有城市记忆与文化形象。
STEP 02. 结构改造
原火车站局部层高较低，难以满足空间高度及展品荷载要求。改造设计拆除部分现有网架，新增加大屋面结构体。
STEP 03. 功能重塑
利用新屋面系统和原有结构，置入新的功能，增加出5000多平米的使用空间。
STEP 04. 屋架进化
在原火车站拱型屋架的基础上，展开”翅膀”，将湿地生态元素融入博物馆建筑。
STEP 05. 崭新建筑形象
结合原有火车站立面及湿地生态元素，最终生成新的建筑形象。
△ 博物馆改造后立面效果
△ 幕墙结构分解图
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屋架设计 | 建筑-结构-幕墙一体化设计
结构与造型的一致性表达
屋面造型以原有曲面的对角线起点作为出发点，用圆弧线的切线作为方向生成前后轮廓线，通过均匀渐变的手法化解一高一低交错的矛盾，形成具有渐变韵律且整体统一的新屋顶。银白色的线性元素，也呼应盐城湿地保护动物——丹顶鹤羽毛意向。 △ 原火车站网架结构△ 以原网架切线形成新的屋面轮廓△ 屋面轮廓细分，形成渐变韵律
在方案设计阶段，结构师提前介入，配合建筑师的造型设计。从一开始的折板方案，到网架方案，最终确定采用六边形桁架+联系桁架方案。也形成了屋面造型与结构一致性、无多馀装饰的屋面造型。
屋盖结构方案的演进
1. 变厚度折板方案
从结构上受力比较合理，施工也比较方便， 但结构与建筑屋面不贴合，钢构件不能很好的包在屋面幕墙之中。
2. 等厚网架方案
由于最大跨度达220m, 从结构受力分析，网架厚度至少3m以上，而根据建筑效果，屋面凹处结构中间距需要控制在1.5m以内。与建筑屋面效果有差异因此需再优化调整。
3. 变厚网架方案
与建筑视觉效果较匹配的方案，网架中间部分可以适当做厚，于两侧可以适当做薄。
最终结构方案建筑师协调结构师在10多次建模，20多次细部调整优化下形成
△ 屋盖结构横剖面图
△ 加强桁架处典型剖面图△ 最终结构方案——六边形桁架+联系桁架
为贴合建筑方案造型，充分利用有效结构空间，结构造型采用加强六边形桁架+联系桁架的方案。联系桁架的上下层管中心间距为1.4 m。加强桁架为六边形，肋管中心间距为3.3m。 △ 建筑形式与结构逻辑相统一
屋架造型由七根大跨门架与内凹双曲面板所构成，在逻辑上与结构形式——六边形桁架+联系桁架相统一。
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造型定位
考虑各专业配合及后续施工深化，屋架设计全程使用参数化平台。将建筑造型转化为参数化数据，梳理出完整的生成逻辑，作为结构设计基准面。结构设计以屋面轮廓减去构造厚度，即可得到结构构件的包络面，确保结构与幕墙不干涉。 △ 屋架轮廓定位数据化表达△ 正立面效果图△ 转角屋面效果图
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屋面幕墙系统
屋面幕墙系统选型不仅要考虑外饰面效果，还需保证保温防水等技术性能过关。同时，造价也是不得不考虑的重要因素。△ 本项目屋面系统比选
常用的金属屋面形式主要有密闭打胶金属板屋面、钛锌板（铝镁锰板）直立锁边、直立锁边+开放式金属板屋面几种。从外观效果上，打胶金属板效果较差、直立锁边屋面与建筑效果差距较大，这两种可以首先排除。 △ 直立锁边+开放式铝复合板屋面系统节点
另外两种系统做法中，直立锁边+铝板系统较为常见，实际案例也较多。但本项目特殊之处在于屋面凹凸较多，特别是突出的门型桁架与双曲屋面之间，各位置凹凸关系难以统一。如下部做直立锁边屋面，转角处均需特殊处理，十分容易漏水。 △ 直立锁边系统两个方向排水分析
相比较而言，泡沫玻璃紧密型屋面的防水层整体施工，施工质量容易保证。同时屋面排水面较为简单，在山墙两侧设虹吸排水沟即可满足排水要求。相对直立锁边，紧密型屋面更适合阴阳角较多的复杂屋面造型。 △ 泡沫玻璃紧密型屋面标准节点
泡沫玻璃紧密型屋面系统以高品质泡沫玻璃保温层为承载层，力图通过使屋面构造中的各材料层之间紧密结合，从而最大程度的避免冷热桥的产生，减少渗漏的隐患，降低安全风险，减免后续维修养护成本的保温防水一体化屋面解决方案。 △ 屋面标准段大样图
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泛光设计
博物馆紧临城市高架路，屋面作为第五立面，泛光设计至关重要。照明设计重点表达建筑设计特点，屋面洗亮门型桁架肋，强化建筑意向。△ 博物馆夜景效果图△ 屋面灯光节点示意
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正立面玻璃幕墙 | 幕墙结构性的实践
△ 改造前的盐城火车站（图片来自网络）
主立面改造设计首先将原建筑进行分解，根据既有建筑曲线确定正立面幕墙基准点位置。同时，斜面幕墙保留原建筑70.6°的斜度，生成弧面幕墙母线。形成弧面幕墙后，由原建筑屋面檐口轮廓作切线，最终生成玻璃轮廓。 △ 原建筑结构图解△ 取原建筑幕墙斜度作为弧面母线△ 生成弧面幕墙所在圆锥体△ 以原建筑檐口线做切面，生成弧面幕墙轮廓
结构性幕墙的完美实现幕墙立柱作为幕墙主受力件，承担自重和水平荷载。常规的做法是结构在各层做连梁，立柱挂在横梁上，再支撑整个幕墙体系。但按这种做法必然导致一个非常复杂的结构系统。同时，作为改造项目，幕墙后侧大部分立柱都是既有混凝土柱，很难增加钢梁去支撑幕墙。在与幕墙顾问数次讨论后，最后选择了顶底承重方式，即地梁承受幕墙主要自重，顶部横撑承担幕墙水平荷载。除了这两个点，中间无需其他结构支点，透过幕墙立柱解决整体幕墙结构问题。
△ 建筑师卡拉特拉瓦 / 世贸中心交通枢纽（图片来自网络）
建筑师卡拉特拉瓦，以纯粹结构形成的优雅建筑型态而举世闻名。世贸中心交通枢纽项目中具有雕塑感的形式通过钢结构肋条的模块化重复构成，最终形成了复杂的形体。肋条之间的玻璃可以引入自然光线照亮整个建筑，成为了希望和活力的象征。
本案也采用了钢框架幕墙，幕墙的结构性与围护性高度一致，是幕墙中极其少有的做法。
△ 主立面大厅入口效果图 △ 主立面大厅剖面示意△ 主立面幕墙体系反力
博物馆项目此受力系统优势明显，但带来的问题也显而易见，那就是如此大的跨度，幕墙立柱的尺寸必然会增大。对于高跨幕墙，常规的做法是做钢套芯，外包型材装饰。两层构造自然会增加立柱尺寸。同时，钢型材不可能做20m通长，立柱也会出现断缝。 △ 立柱形式的比选
基于以上考虑，深化设计选用高精钢作为幕墙立柱。最大宽度350的梭形钢立柱作为结构杆件，没有其他装饰面，可有效减小构件尺寸。同时高精钢可以整体加工，保证20m高度没有断缝。 △ 钢立柱系统图解 △ 钢立柱系统顶部收口节点△ 高精钢工厂生产照片@kjt△ 高精钢工厂生产照片@kjt△ 主立面样板段照片@kjt
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折面穿孔板幕墙系统
屋架与弧面玻璃之间，由穿孔铝板幕墙进行过渡。穿孔板采用渐变效果，划分节奏与屋面一致。穿孔板外侧布置泛光照明，勾勒出曲线轮廓，呼应建筑意向。另一方面，穿孔板后侧可布置通风百叶，可避免在主要玻璃幕墙上开洞。△ 折面穿孔板效果图△ 折面穿孔板夜景效果图△ 折面穿孔板定位及生成逻辑△ 折面穿孔板大样效果△ 穿孔板及灯光做法比选
穿孔板幕墙系统深化设计时，需重点考虑泛光照明。较为常见的做法是在内侧布灯。灯光从穿孔板后透出来，会更显均匀。但此做法带来两个问题：1，穿孔板后侧龙骨虽已尽可能简化，但因板面较大，加劲肋不可避免。灯光打到加劲肋上易产生阴影。2.灯具必须考虑检修，若从室内检修必须预留检修门。穿孔板范围横跨正立面分布，全部做检修门成本上并不现实。若从室外检修，须设置开启板块，将影响外立面完整性。
因此，后续方案优化为在折板上口做凹槽，向上洗亮穿孔板。穿孔板内侧加劲肋及背板均做深灰色处理，外立面完整统一。同时，灯装在外侧极大便于检修更换，避免拆板操作。
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室内设计
室内设计理念
博物馆公区室内设计也是由都设完成，室内设计也延续了建筑设计的理念——简约、空灵的设计意向。 室内设计的范围主要含括主要入口大厅及重要主空间，整体设计取丹顶鹤之羽和湿地沙洲为设计意象，黑白冷色调为主，强调空灵澄澈而又轻盈唯美的氛围。白色GRG背景墙采用非线性参数化设计，拟合丹顶鹤展翼的形态，与幕墙立柱的序列感相呼应。黑色大理石地面象征湿地水面，米色砂岩墙面暗喻露出水面的沙洲浅滩，远远望之有如一只栖息水边的丹顶鹤徐徐苏醒，振翅欲飞。 △ 博物馆入口大厅效果图△ 博物馆入口大厅效果图△ 博物馆通廊效果图△ 博物馆售票厅效果图△ 博物馆电梯厅效果图
结语
继鲅鱼圈保利大剧院与图书馆、南京白云亭文化艺术中心、梁子湖国家水生态展览馆之后，盐城黄海湿地博物馆将是都设落地的又一原创文化地标。在深化设计中，除了重点关注外立面细节，更需要统筹考虑建筑造型、结构体系、室内空间、展览流线等各方面因素的相互影响。
项目信息
地点：江苏/盐城
总用地面积：9920 ㎡
总建筑面积：18573 ㎡
业主：盐城市铁路投资发展有限公司
设计总控：上海都设营造建筑设计事务所有限公司
建筑设计：上海都设营造建筑设计事务所有限公司
合作设计：华建集团上海建筑设计研究院有限公司
室内设计：上海都设营造建筑设计事务所有限公司/蒙泰室内设计咨询( 上海) 有限公司
景观设计：上海都设营造建筑设计事务所有限公司/重庆大野景观创意设计股份有限公司
幕墙顾问：上海睿柏建筑外墙设计有限公司
照明设计：上海格锐照明设计有限公司
标识设计：澳颖设计咨询（上海）有限公司
人防设计：盐城市建筑设计研究院有限公司
绿建及海绵城市顾问：江苏汉筑节能技术有限公司
抗震检测及鉴定：同济大学房屋质量检测站
风洞试验：华东建筑设计研究院有限公司技术中心
装配式建筑顾问：华东建筑设计研究院有限公司技术中心
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