設(shè)計(jì)單位? 清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院素樸工作室、北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

項(xiàng)目地點(diǎn)? 青海海西

建成時(shí)間? 2024年6月

建筑面積? 3997平方米

本文文字由設(shè)計(jì)單位提供。

概念緣起：

鹽湖上隨風(fēng)飄動(dòng)的紅絲巾

茶卡鹽湖被譽(yù)為“天空之鏡”，固液并存的鹵水湖形成了自然奇觀，水映天、天接地，人在湖間走，宛如畫(huà)中游。項(xiàng)目整體造型來(lái)自景區(qū)多年來(lái)自發(fā)形成的標(biāo)志性打卡形象，鋼結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)共同形成的自由曲面，仿佛鹽湖上隨風(fēng)飄動(dòng)的紅絲巾。

觀光火車軌道延伸到鹽湖深處，游客在站臺(tái)停留休憩，也可以步入鹽湖，遠(yuǎn)眺水天一色和連綿山脈?！安杩L(fēng)”的名字來(lái)自景區(qū)提升設(shè)計(jì)項(xiàng)目的系列概念——鹽、霞、風(fēng)、雪，其中風(fēng)站是構(gòu)筑物體量最大的一站，總建筑面積3996.64平方米，如何將矗立在平靜湖面上的巨大鋼構(gòu)筑物（出于鹽湖生態(tài)保護(hù)的需求，只能采用鋼結(jié)構(gòu)），做出風(fēng)的感覺(jué)，是個(gè)難題，但同時(shí)也為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供了難得的機(jī)會(huì)，嘗試將裝置藝術(shù)的思路與建筑技術(shù)結(jié)合?？匆?jiàn)風(fēng)，聽(tīng)到風(fēng)，留下風(fēng)的記憶，就是我們希望這個(gè)場(chǎng)所能夠帶給到訪人們的體驗(yàn)。

站臺(tái)分為上下兩層，底層架空在3條軌道之上，結(jié)合游人進(jìn)出站和下湖流線設(shè)置步梯和電梯，上層主要為停留觀光和商業(yè)售賣的休閑平臺(tái)。頂部為整體設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)復(fù)合的自由曲面，從湖面遠(yuǎn)觀呈現(xiàn)風(fēng)中舞動(dòng)的姿態(tài)。走進(jìn)站臺(tái)，紅橙黃三色的懸掛織物伴隨風(fēng)聲翻揚(yáng)，帶來(lái)近人的風(fēng)的體驗(yàn)。

形體建構(gòu)：

數(shù)字化設(shè)計(jì)輔助多層次的形體生成

整體曲面主要由三個(gè)層次構(gòu)成：主體的鋼結(jié)構(gòu)、頂面兩種不同性能的膜結(jié)構(gòu)，以及底面懸掛的可以隨風(fēng)飄揚(yáng)的三種顏色的織物。結(jié)合空間、形象和力學(xué)的要求，我們?cè)陲w舞的紅絲巾的基礎(chǔ)上，又參考了雨滴入湖的水面波動(dòng)，作為曲面形態(tài)生成的概念意向。

主體鋼結(jié)構(gòu)沒(méi)有簡(jiǎn)單的采用漂浮的曲型屋面加支撐柱的形式，而是作為整體結(jié)構(gòu)落地貫穿到站臺(tái)，從而讓形態(tài)更加有隨風(fēng)飄揚(yáng)之感。建筑鋼結(jié)構(gòu)部分雖為自由曲面，但生成邏輯明確：首先，受制于鐵路的影響，在站臺(tái)及東西兩側(cè)的平臺(tái)上選取三個(gè)位置，作為曲面的落地點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合初步結(jié)構(gòu)受力分析，設(shè)置四個(gè)大開(kāi)花柱進(jìn)行支撐；通過(guò)結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算殼體局部受力薄弱點(diǎn)位，在不影響曲面形態(tài)的前提下，進(jìn)一步補(bǔ)設(shè)三個(gè)小開(kāi)花柱增強(qiáng)整體穩(wěn)定性?；ㄖ煨腿∽运稳牒r(shí)水面因張力形成的姿態(tài)，通過(guò)曲面彈力找型，實(shí)現(xiàn)花柱和屋頂曲面的相對(duì)平滑銜接。

考慮到施工難度與造價(jià)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)采用以直擬曲的形式。在保證結(jié)構(gòu)受力合理的情況下，增設(shè)構(gòu)件使原本約為3米的菱形結(jié)構(gòu)單元模塊轉(zhuǎn)變約為1.5米邊長(zhǎng)的兩個(gè)三角形與六邊形的單元模塊，從人視角度得到一個(gè)相對(duì)近人的劃分尺度。頂面膜結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)共同作用，形成受力整體。

設(shè)計(jì)初期頂面膜結(jié)構(gòu)對(duì)比考慮了氣枕膜、鋁板和單面膜三種材質(zhì)：氣枕膜造價(jià)高且工藝相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法滿足工期要求，并且遠(yuǎn)看絲巾形態(tài)不夠順滑；鋁板造價(jià)低但比較生硬沉悶，和絲帶的質(zhì)感相差甚遠(yuǎn)；單面膜造價(jià)相對(duì)適中，并且本身具有一定的延展性，可以使原本以直擬曲的焦點(diǎn)位置平滑過(guò)渡，因而成為最終選擇。

此外，考慮到屋面起伏的形態(tài)和結(jié)構(gòu)尺寸受風(fēng)荷載影響較大，最終采用半透的PTFE膜與不透的PTFE加附膜兩種不同的材質(zhì)，在滿足遮陽(yáng)擋雨的基本功能同時(shí)盡量減少風(fēng)荷載。膜材質(zhì)本身的張拉力也對(duì)鋼結(jié)構(gòu)本身有一定影響，二者共同作用，形成整體受力。

PTFE加附膜形成的復(fù)合材質(zhì)透光不透雨，為游人提供遮雨區(qū)域，懸掛的織物也主要集中在這個(gè)區(qū)域的下方，避免經(jīng)常淋雨影響效果。不加附膜的PTFE膜則因其自身材料的特性存在約21%的穿孔率，根據(jù)結(jié)構(gòu)模擬，布置在風(fēng)荷載較大的位置，可以有效減少風(fēng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，也可以讓風(fēng)更流暢地進(jìn)入站臺(tái)內(nèi)部，吹動(dòng)懸掛的織物。透過(guò)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)入內(nèi)部的光與風(fēng)弱化了空間的圍合感，形成了由透到半透到封閉的過(guò)渡。兩種膜的分布根據(jù)游客在平臺(tái)上的主要?jiǎng)泳€進(jìn)行劃分，減小游客在平臺(tái)上進(jìn)出站及商業(yè)空間受到雨雪天氣的影響。

底面懸掛織物的設(shè)計(jì)，將大花柱作為漣漪中心，模擬形成類波紋狀曲線組，投影至屋面形成織物的整體分布。三色織物隨風(fēng)飄動(dòng)，白天陽(yáng)光的變幻和夜間的呼吸式照明設(shè)計(jì)進(jìn)一步加強(qiáng)了水波漣漪的感覺(jué)。

茶卡冬季漫長(zhǎng)風(fēng)力強(qiáng)勁，鹽湖區(qū)域濕度高腐蝕性強(qiáng)，普通的織物耐久性無(wú)法滿足要求，因而我們選用了一種室外遮陽(yáng)簾材質(zhì)，耐候性更好?？椢镌谠O(shè)計(jì)之初選用同屋頂一樣的全紅配色，模擬發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榕c屋頂顏色完全融合，使得遠(yuǎn)觀時(shí)絲帶的飄逸感不足。結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕瘋鹘y(tǒng)，我們選取了經(jīng)典色彩中的黃色與橙色，與紅色搭配。三色膜形成的圈帶從開(kāi)花柱與屋頂連接過(guò)渡處的紅色起始，隨漣漪趨勢(shì)向外逐層漸變。

受限于定制膜材質(zhì)可選顏色相對(duì)固定，無(wú)法做到多色的相對(duì)柔和漸變，因此轉(zhuǎn)換思路改用馬賽克形式，將完整的漣漪環(huán)單元化通過(guò)調(diào)整設(shè)定離散隨機(jī)值做到顏色逐步過(guò)渡，再通過(guò)微調(diào)局部單元色塊，得到更加多樣的顏色變化，使得整體吊掛織物的層次感更加豐富。

建構(gòu)優(yōu)化：

結(jié)構(gòu)深化找形與細(xì)部構(gòu)造性能化設(shè)計(jì)

茶卡風(fēng)形似飄帶曲面靈動(dòng)，采用單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼在承受豎向重力荷載的工況下，需要有幾個(gè)豎向支點(diǎn)，如何將形態(tài)美和力學(xué)美充分結(jié)合是建筑師和結(jié)構(gòu)師的追求目標(biāo)。

在經(jīng)過(guò)多次模型迭代優(yōu)化之后，結(jié)構(gòu)確定用4個(gè)大開(kāi)花柱和3個(gè)小開(kāi)花柱作為主要豎向承重構(gòu)件，其中大的開(kāi)花柱不僅承擔(dān)豎向受力，還承擔(dān)水平地震力和水平風(fēng)力，而小的開(kāi)花柱主要承擔(dān)豎向力，保證豎向變形豎向剛度滿足要求，通過(guò)對(duì)線性屈曲模態(tài)的分析尋找薄殼空間剛度的薄弱點(diǎn)，并對(duì)局部采取加強(qiáng)措施。

由于本單體造型較為復(fù)雜，對(duì)風(fēng)荷載作用的響應(yīng)較難通過(guò)規(guī)范體型系數(shù)確定，設(shè)計(jì)中我們委托北京交通大學(xué)對(duì)本單體進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)。

除了整體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化找形，4個(gè)大開(kāi)花柱也針對(duì)頂部的雪荷載進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)。大開(kāi)花柱形態(tài)成漏斗狀，天然形成匯聚作用，一旦雪荷載積壓將會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大影響。頂面膜結(jié)構(gòu)對(duì)隨柱體曲面的下降高度進(jìn)行了控制，減少了積雪高度，并連接到花柱中心的一個(gè)類似放大的雨水管的鋼板裝置。裝置上部為漏斗狀收集雨雪，下部連接接直徑0.6米的管道。膜結(jié)構(gòu)與裝置連接處設(shè)置電伴熱可以起到加速雪的溶解，進(jìn)一步減小雪的堆積。

建造落地：

精確的工業(yè)化預(yù)制與容差的手工藝處理

在數(shù)字設(shè)計(jì)工具和智能建造體系的輔助下，主體鋼結(jié)構(gòu)最終分解為1292個(gè)網(wǎng)格單元，2350塊形狀尺寸各不相同的鋼構(gòu)件，經(jīng)過(guò)工廠的數(shù)控加工后，再進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拼裝?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化預(yù)制保證了大型曲面結(jié)構(gòu)從概念方案到落地的精確建造，并且極大縮短了現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間：主體鋼結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工共計(jì)64天，盡量減少了對(duì)鹽湖生態(tài)環(huán)境的影響。

在整體形態(tài)的控制上，項(xiàng)目得益于現(xiàn)代工業(yè)化和數(shù)字化發(fā)展的結(jié)構(gòu)精確控制。另外，在游人可以近距離接觸的內(nèi)部，懸掛織物在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)同樣借助數(shù)字化工具，但是在建造環(huán)節(jié)采取了一種容差的手工藝控制策略。

織物的加工和現(xiàn)場(chǎng)人工固定操作，不像鋼結(jié)構(gòu)制造般的精確。在控制織物的水波效果的基礎(chǔ)上，局部的色彩拼接并沒(méi)有嚴(yán)格要求工人精準(zhǔn)定位，而是可以在參考設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的拼接情況進(jìn)行一定的調(diào)整?？椢锸┕さ膸滋靸?nèi)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)與工人一起配合，對(duì)整體效果進(jìn)行把控，及時(shí)進(jìn)行局部的調(diào)整。最終，在近人和遠(yuǎn)觀的角度，通過(guò)這種傳統(tǒng)的懸掛手工藝感，建筑在堅(jiān)實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)骨架上實(shí)現(xiàn)了柔和放松的效果，與景區(qū)大自然的氛圍融為一體。

設(shè)計(jì)圖紙 ▽

完整項(xiàng)目信息

項(xiàng)目名稱：茶卡風(fēng)——茶卡鹽湖觀光火車站

項(xiàng)目地點(diǎn)：青海省海西州烏蘭縣

建筑面積：3997平方米

占地面積：5000平方米

設(shè)計(jì)時(shí)間：2023年11月—2024年3月

建成時(shí)間：2024年6月

建設(shè)單位：青海茶卡鹽湖文化旅游發(fā)展股份有限公司

設(shè)計(jì)單位：清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院素樸工作室、北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

主持建筑師：宋曄皓、陳曉娟

工程主持建筑師：解丹

建筑設(shè)計(jì)人員：俞海躍、石磊

專業(yè)工程師：張勁、劉召軍、舒濤（結(jié)構(gòu)）；馮亦（電氣）；陳晨（總工）；于亮（審定）

茶卡鹽湖景區(qū)整體設(shè)計(jì)項(xiàng)目總負(fù)責(zé)：沈丹

景觀設(shè)計(jì)：北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院風(fēng)景園林一所

照明設(shè)計(jì)：清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院同原照明工作室

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