海口市民游客中心

康凯 张一楠

中国建筑设计研究院有限公司本土设计研究中心

2018年8月，国家第三批“城市双修”试点城市名单出炉，海口榜上有名。海口市民游客中心作为海口“城市双修”的试点项目，聚集了12345海口智慧联动平台、旅游警察、数字城管、综治中心等14个单位和部门，集城市形象展示、便民利民服务、城市综合管理三大功能为一体，让市民游客能够快速直观地了解海口、融入海口，感受智慧城市的建设成果和便利的公共服务。为了使游客中心未来在城市可宜居性和可持续性方面发挥应有的作用，设计中我们不仅需要着眼于地域文化特色，更要对海口特殊的城市环境和气候条件做出独特而可持续发展的回应。

1 布局

建筑所在的海口市滨海公园是三园合一的核心区域，也是1996年海口市填海造园、化碱为绿的示范项目。公园中央有一处人工内湖，旁边有一座小山相伴，水面碧波荡漾，山间椰林葱郁，是海口市民一处绝佳的消暑休闲场所。为了削弱建筑体量对公园的压迫感，我们特意避开了湖边开阔的场地，而将建筑设置在公园西北角一处隐蔽的狭长用地上，并将建筑偏转角度环绕现状山体布置，保留了用地北侧小学和公园之间的视线通廊，也有效回避了公园西侧电站杂乱立面对公园景观的干扰。整个建筑的功能布局也随即围绕开放空间的设计而展开，我们保留了现状小山并把步行街放在建筑主体与小山之间，一侧报告厅、多媒体展厅、咖啡书屋等多功能空间嵌入山体，一侧风雨无阻的骑楼空间与山野林趣相结合，形成了开放式立体街道。办公组团是这个建筑中使用最频繁的部分，我们将其沿城市道路一字排列，北侧是“12345”热线，南侧是城市管理平台，两个功能组团通过中间的公共大厅连接，并各自拥有独立的入口。城市展厅布置在首层和地下一层，并朝向街道尽量开放，形成半室外的活动空间。

2 生态

海口地处低纬度热带北缘，气候湿热多雨、全年日照时间长，年平均日照时数2 000h以上，太阳辐射量可达11～12万卡。在这样特殊的自然气候条件下，为了创造更多舒适的半室外空间，我们用纤细的V形钢撑起巨大的曲线形木屋面，优美灵动的曲线起伏跌错，既形成了富有特点的城市天际线，又是市民游客遮阳避雨的室外庇护所。为了抵抗西向烈日的辐射，朝西的外窗狭长且凹入厚重的火山岩墙体，方体之间的窄缝既强化了立面形体关系，又形成了天然的拔风廊道，起到了很好的通风降温作用。东向立面朝向公园，大部分建筑位于棚架之下，处理手法则大不相同，立面使用更多通透的大窗和落地玻璃幕墙将公园景观引入室内，建筑形体的组合也更加丰富多变，形成了高低错落的观景平台。但也正因为日照的优势，我们在平屋顶上铺设了大量太阳能集热板，利用太阳能作为室外夜景照明和值班宿舍生活热水的主要能源。因为公共空间高大，上部用于排烟的开启窗扇平日很难开启，因此我们在公共大厅、水边多功能厅、地下开放展厅等公共空间面向棚架一侧设计了连续的玻璃门扇，使得室内能够实现自然通风换气。从后期运营效果来看，这些生态措施有效降低了建筑能耗，全年大多时间室内都可以不使用空调，只要将玻璃门全部打开，就能享受到湖面吹来的徐徐凉风，惬意非常。

1 从公园看建筑

2 设计理念

3 总平面图

业主：海南华侨城市民游客中心建设管理有限公司

建设地点：海南省海口市龙华区滨海公园

建筑设计：中国建筑设计研究院有限公司本土设计研究中心

项目负责人：崔愷、康凯

设计团队：朱巍、马欣、李俐、张一楠

总建筑面积：28 976m2

设计时间：2017.08

建成时间：2018.05

摄影：张广源、李季

4 木棚架与火山岩

5 建筑通风、节能示意

3 地材

穿行在海口的民居聚落，随处可见火山石木混搭结构的院落。自古以来，海口人就喜好用传统的石块垒砌技术构筑耐久实用的房屋，这种最原始的方法更体现着热带气候的特殊性，并赋予了海南民居建筑的本土活力。我们将不同颜色、不同特点的火山石在建筑中分类运用：红色浮岩孔隙率大且容重轻，砂浆抓结力大不易脱落，用于外墙最为合适；深灰色火山岩又称玄武岩，孔隙小且坚硬，可作为铺地使用。传统工匠手持电锯随切随拼随粘，墙面既富有手工质感又显得十分精致，不同深浅和饱和度的红色极具视觉冲击力，让参观者顿时就能感受到地质变化的自然魅力。同时，对于火山石的表面处理方式，我们也突出了不同空间之间的转变，如入口平台处体现了自然劈开的效果，大厅内部采用疏密相间的机刨道面与粗旷的随拼玄武岩地面穿插使用，整个室内地面呈现出琴键一般的细腻质感。

4 构造

要让屋面呈现出宛如叶片般轻盈的漂浮感，材料就要尽可能轻巧，相比钢或混凝土构架，灵动的木材是最合适的选择。现代胶合木工艺结合先进的木材防腐处理技术，即便长期在潮湿高盐的海洋空气中也不易腐烂变质，同时也可以避免胶合木构件不受白蚁的侵害。胶合木表面燃烧后会形成一定厚度的碳化保护层，经过简单的防火处理，就能满足规范规定的结构构件耐火时间的要求。这些都使得底部的木构架彻底暴露成为可能，形成富有结构韵律感的空间效果。木材本身具有吸湿、环保、保温隔热等特性，其可再生性更是降低能源消耗和资源转换的最有效措施。

树枝状组合钢柱将胶合弧形木梁撑起，并通过钢板、螺钉与木弧梁连接，长度450～600mm、直径8～11mm不等的全螺纹碳钢合金螺钉呈45°穿过钢板钻入木梁。相比传统的对穿螺栓和钢板的全刚性组合方式，用螺钉固定的节点形成了一种介于铰接和刚性连接之间的半刚性连接状态，在获得最大承载力的同时还具备更好的延性表现，能更有效率地平衡极端台风天气作用下产生的结构位移与变形。胶合木弧梁受拉应力比较大的位置，还植入了半螺纹螺钉，防止木材变形、拉裂。

6 木棚架与骑楼空间

7 木结构屋面细部

8 木结构屋面如飞翼般轻盈

9 木屋面下方半室外空间

10 木屋面下方半室外空间

11 木棚架下眺望城市

木次梁沿主梁曲线方向间距2m固定，其上固定双层花旗松胶合板。两层胶合板错缝安装，受力牢固且不易变形。上层的胶合板做防腐处理，下层则涂刷透明的防腐、耐候漆，以保留温润的木材色彩与自然纹理。屋面面层由双层SBS防水膜和架空木瓦系统组成，整个屋面由35万片红雪松瓦拼成，加厚的红雪松木瓦通过顺纹劈切的技术制作，有效避免了瓦片受潮可能产生的弯曲变形，楔形截面也让瓦片在强风下的受力更加合理，同时减轻了自重。我们在两层瓦片之间的搭接部位尝试增加了新型防水材料——防水透气膜，可以有效隔绝雨水的层层渗入，反向透气性又能在晴天将滞留在瓦片中的水分蒸发透出，大大延长了瓦片在热带气候中的使用寿命。

此外，为了让木构棚架显得更加轻巧，我们将原本笨重的大截面木梁一分为二形成双拼梁，100mm宽的窄缝同时也巧妙隐藏了机电设备管线，并在棚架跨度大、支撑弱的木梁位置两端张拉钢索以平衡木梁的水平推力。为了防止雨水从木梁端进入内部，除了涂刷端头封闭剂，我们还用精致的金色铝镁锰装饰扣件将其逐一遮蔽。

5 数字化技术应用

5.1 形体生成与优化

随着数字化设计工具的逐渐发展与成熟，设计由单纯的二维向三维转化。数字化设计工具在提高设计工作效率的同时，也极大地拓展了设计的可能性，逐渐承担起设计“顾问”的角色。在确定整体生成逻辑后，通过参数调整可以轻松实现多方案的比选，使得建筑师在设计推敲阶段能够做出更加精确的判断。在三片自由曲面木结构屋面设计中，我们充分利用数字化设计与建模工具（Rhino+Grasshopper）建立了形体生成逻辑。屋面的整体结构由66根弧形双拼云杉胶合木梁和825根胶合木次梁组成，为了降低弧形木梁的加工难度、提高木梁形态的标准化程度和加工效率，设计采用三根弧线作为高、中、低三片木梁形态的“母线”，通过对“母线”形态、平面位置及高度的调整，使其形成不同的曲面形态，再通过每根“母线”截取范围的变化确定木结构屋面的边界，从而生成屋面的整体形态。这种方式大大减少了木梁的形态类型，为后期的深化、加工、建造打下了良好的基础。

5.2 从结构设计到加工建造

海口市民游客中心采用整体木结构屋面、V形钢结构支撑的基本结构框架，胶合木梁及钢结构支撑整体外露成为建筑形体的主要组成元素。从钢结构V形支撑的布置、开合角度到胶合木梁的整体形态，都与结构受力体系息息相关。在形体生成演进的同时，建筑师通过与结构工程师的合作探讨，也利用数字化工具勾勒出结构体系的整体逻辑。鉴于木结构体系的特殊性，我们特别邀请了加拿大Structure Craft 木结构设计公司作为木结构设计顾问全程参与到设计过程中。在与结构工程师和木结构顾问公司的配合过程中，我们建立了一套基于数字化模型的工作流程，对整体形态及结构布置进行控制。得益于Rhino、Grasshopper与SAP2000、Midas等数字工具之间的无缝衔接，建筑师与结构工程师及木结构顾问可以快速进行整体结构分析、探讨空间效果，形成一种基于技术与数字化模型的高效互动工作体系。

12 工厂预拼装木结构梁

13 大跨度木梁起吊

14 木梁与下部钢结构支撑吊装连接

15 次梁安装

16 整体装配流水作业

17 数字化建模

18 典型跨模型

游客中心的木结构屋面是大跨度木结构在国内的首次应用，原材料供应、加工、辅材在国内工程中均无案例和标准可循。为了保证结构安全和工程品质，我们最终与业主达成一致，木结构屋面采用原材料国外采购、加工与国内组合、拼装的施工组织模式。在短短两个月内，奥地利的云杉胶合木梁、木檩条，加拿大的防腐红雪松木瓦和花旗松胶合板，意大利的高强胶合木专用螺钉，美国的胶合木防火漆和德国的水性耐候面漆均严格按照计划时间，陆续、有序抵达海口，全球木结构材料资源的有效调配无疑是工程推进的最强保障。屋面木结构体系的弧形双拼胶合木梁及胶合木次梁均由数控加工方式（CNC）进行下料加工。在深化设计阶段，后期现场安装所需的一切条件均在数字化模型中设计好，并以此导出用于数控加工的文件。其中涉及两个重要方面：其一，由于木梁采用进口胶合木，海运40尺集装箱内侧长度不能超过12m，深化设计阶段的数字化模型对木梁进行合理拆解，满足国际运输需要的同时模拟最经济的装箱方式；其二，按照不同位置的受力要求和状态对分段木梁选择不同形式的连接方式，如企口连接、钢板插芯连接等，并且将连接木梁所需的钉孔、钢构件卡槽在数字化模型中进行建模定位并导入加工文件，以保证现场组装的精确度和结构受力的可靠性。

分段木弧梁及木次梁到达现场后需要进行保护剂处理及预拼装，再运输到施工现场吊装，在空中完成整体拼接。这其中，屋面最长木梁为58m，整体一次吊装最长的木梁为37m，重量将近8t。如此巨大的构件要达到高效准确的装配化建造，完全得益于整体数字化加工模型的控制及与数控加工方式（CNC）的紧密结合。由此，从木梁整体形态到每一个连接节点的精确加工，再加上车间预拼装和现场吊装定位的高效配合，施工现场的每个环节都严丝合缝，一气呵成。短短3个月时间，整体木结构和木瓦屋面安装完成，并且保证了极高的建筑完成度。

6 结语

项目完工拍摄时，游客中心已经开始运行，最初预想的场景在短短不到一年之后一一呈现。在优美舒缓的滨海公园内，这栋建筑静静地掩映在椰林树影之间。随着时间的推移，木瓦渐渐呈现出与周围环境更加协调的质感和颜色，红色的火山岩墙面也正悄悄地披上绿色的外衣。小山上繁花簇锦，形态各异的凤凰木、三角梅、鸡蛋花和各类棕榈树点缀其间，营造出绿洲般的热带氛围。山顶泉水声潺潺，山下瀑布轰鸣，阵阵荡起的水雾随风穿过大厅，每一位顶着炎炎烈日而来的市民游客顿时神清气爽....曲折、变化、层次丰富的空间随着人们在步行街来往的行走不断展现在眼前，细腻的骑楼线脚、精巧的百叶窗扇、一盆盆吊挂的绿萝藤曼与粗旷的暖色木构屋架相得益彰....日落之后，淡淡的暖光将整个建筑笼罩，屋面仿佛徐徐拉开的金色大幕，骑楼街道上灯影阑珊，水边的木构屋顶波光闪烁、树影婆娑，呈现出诗一般的静谧.....

回首往昔，工程历经艰辛又屡遭挫折，其中也不乏设计的纰漏与施工的粗制，但是对本土理念的坚持和对自然、气候环境的精准诠释，让这座建筑最终得以与环境协调共生，并激发出这座海滨城市应有的活力。我们相信，在不久的将来，更开放、更生态、更精彩的高品质生活一定会在这里出现。