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天地之中蘊鄭城，慢慢品，舊事未老。深裝巧匠奪天工，披星月，盡趕早。
冕冠加繡銀甲鱗，細細筑，創世王朝。寶盆乃大皆有容，似也嘆，合聚好。
——《浪淘沙·鄭博新館》
△視頻：正在建設中的鄭州博物館新館幕墻工程
編者按
鄭州博物館作為國家一級館，存有文物52468件，其中一級文物79件、二級文物238件。“鎮館之寶”包括大名鼎鼎的青釉瓷尊、商代前期青銅方鼎、春秋青銅編鐘、九鼎八簋九鬲兩壺等。老博物館由于面積受限，讓大量“寶貝”隱居庫房。而正在建設的新館，建成投入使用后，依托7萬多平方米的地面建筑面積，和功能完善、設施先進的館設，大量“隱居”的文物將和世人親密接觸，成為國人領略中原傳統厚重歷史文化的重要之地。
從2018年年底開始進場，鄭州博物館(新館)幕墻工程已初具規模，其建筑外觀立意取自象征黃帝文明的“冕冠”造型，同時引借聚寶盆的形象寓意，提煉出遒勁的曲線動勢，生成“冕冠”浮出“聚寶盆”上的文明景象。新館在今年落成后，將成為2019年第11屆全國少數民族傳統體育運動會的重要配套設施。
一圈轉下來，這個幕墻項目看點十足，而且不經意間，又締造了諸多“幕墻之最”。
一、GRC之最：造型最復雜的GRC幕墻
GRC幕墻面積有3萬多平方，展開有40000㎡以上。
GRC板在微觀上是碗形+菱形+橫條型。在宏觀上呈厚碗型(聚寶盆)。
“聚寶盆”碗狀GRC雖然整體呈現的是一個東西走向直線距離達155米，最高點達29米的龐大“聚寶盆”，但分解開來，其實是由一個個小的梯形“聚寶盆”組成的。說它小，其實也不小，最大分格的碗狀GRC達到2933x1664mm，重達350公斤。造型上外端由一個較大的梯形組成，里端則由1/3板塊大小的等比例梯形內凹170形成一個小的“聚寶盆”，“盆”里側則規則的布置著“回”字狀鋸齒形拉槽。
二、超大、超復雜屋面系統
1.建筑單體屋面形式多達四種。
① 隱框玻璃幕墻采光頂;
② 電動遮陽百頁;
③ 屋面采光頂;
④ 鋁板屋面，這個要說一下，鋁板是和鋼結構進行預裝，以裝配式的形式進行提升安裝，部分位置還要進行橫向運動就位，最大提升的屋面結構板塊尺寸達到9米×4米×1.4米，重量超2噸。
△ 屋面“鋁板+鋼結構”裝配式單元體，最大尺寸達9米×4米×1.4米
2.整體屋面面積近60000㎡，創建筑單體屋面之最。
3. 屋頂的女兒墻部位，還有巧妙設計的溢水孔，能確保百年一遇的暴雨來臨之際，及時給屋面排水，避免屋面被雨水壓塌(屋面承水水深極限為30cm)。
三、精確的加工工藝和高質量施工技術，確保“冕冠”浮出“聚寶盆”上的文明景象。
好了，鄭博新館幕墻工程的詳情，讓我們一起來看看設計師的解讀吧……
集大氣于天成，蘊靈巧于萬物，坐落于鄭州西四環東側，中原路與隴海高架之間的市民公共文化服務區“四個中心”中軸線的鄭州博物館新館亮相中原，這座萬博之館是河南省最大體量的博物館，秉承著“中華之中，黃帝之冠”的設計理念，將現代化的表現手法和悠久的傳統歷史有機結合起來，完美呈現出一種文化與時尚的視覺盛宴。
映入眼簾的東西兩側是雄偉壯麗的GRC系統，行云流水的雕紋賦予著古老而又莊嚴的氣息，北面碗狀GRC則是收納天下之靈氣的“聚寶盆”的象征，最具特點的是由鋁板組成的屋頂造型“冕冠”，東西長約140m，懸挑高度最高處達67.8m，給人以帝王般尊貴隆重的視感。
中建深圳裝飾有限公司承接該項目幕墻工程后，迅速組建實力雄厚的項目管理團隊及設計團隊，充分的了解了建筑的設計內涵和文化寓意后，逐一分解該項目復雜的造型設計，并逐一制定方案將其個個擊破，把建筑師的設計內涵一一轉化為具體的一釘一栓。克服工期緊、任務重、難度大的三座大山，不畏艱險，逆流而上，在確保工程質量的基礎上勢將其順利交付給鄭州人民，使“中華之中、黃帝之冠”的形象如期躍然于神州大地。
鄭州博物館新館項目估算投資額約15.1億元，總建筑面積14.5萬平方米，是國內單體面積最大的博物館。地下兩層，地上三層(局部五層)、建筑總高68米。新館一層由三層通高的中央大廳、臨時展廳、學術報告廳、非遺展示區、公共服務空間、觀眾服務用房等組成。二層由基本陳列展廳、專題展廳、未成年活動中心、4D影院、觀眾互動體驗空間及公共服務空間等組成。三層主要由專題展廳、未成年人活動室、觀眾休息廳、互動體驗室等用房組成。局部四層主要由專題展廳、多功能廳、科技保護中心用房及文物庫房組成。局部五層：主要由科技保護用房、綜合業務辦公用房、信息資料中心用房等組成。
藏品庫區由庫前區和庫房區組成。庫前區主要包括拆箱間、鑒選室、暫存庫、材料庫、保管設備庫、周轉庫等;庫房區按藏品材質分類，包括書畫、金屬器具、陶瓷、玉石、織繡、木器等庫。
基本陳列展區用于展出鄭州地區地下出土文物，以及傳世和征集的珍貴文物，包含“創世王都”“天地之中”“鄭城舊事”三個基本陳列展廳。設置在建筑二層。專題展區用于展出大型石刻、鄭州名人、漢代畫像磚、陶瓷藝術、宋金壁畫、姓氏文化、地方戲曲、非物質文化遺產等主題文化。設置在一至四層。
教育區主要包括學術報告廳、未成年人活動中心、觀眾體驗專區、多功能廳、4D影院。其中，學術報告廳位于一層東側，出入口位于北側;未成年人活動中心位于二、三層東側，獨立成區;觀眾互動體驗區及其他休閑設施分散布置在博物館各節點，為觀展游客提供體驗式的互動休閑空間;多功能廳位于四層，與周圍展廳構成地方特色文化展示區;4D影院位于二層南側，與邊庭空間共同構成休閑區域。
新館公共服務設施主要包括：售票室、飲水室、廣播室、貴賓接待中心、紀念品店、書店、餐廳、公共空間等。
鄭州博物館作為國家一級館，目前有文物52468件，其中一級文物79件、二級文物238件，包括大名鼎鼎的青釉瓷尊、商代前期青銅方鼎、春秋青銅編鐘、九鼎八簋九鬲兩壺等，都可謂鄭州博物館的“鎮館之寶”。由于展廳面積或其他條件因素，除了展現在觀眾面前的“寶貝”，博物館往往還有大量“隱居”庫房的文物。
新館投入使用后，依托7萬多平方米的地面建筑面積，功能更加完善、設施更加先進，將讓大量“隱居”的文物和公眾“親密”接觸，進一步發揮其在社會公共服務和中外文化交流中的重要作用，未來，這里將成為市民領略中原傳統厚重歷史文化的重要場所，也將成為外來客人了解鄭州過往歷史的一個重要窗口。
一.幕墻工程概況
項目幕墻工程主要由7種主系統組成
系統一：入口處碗狀GRC幕墻，位于建筑北面。
系統二：弧形立面菱形狀GRC幕墻，位于建筑東西兩側。
系統三：弧形立面橫條形GRC幕墻，位于建筑東西兩側。
系統四：外立面弧形玻璃幕墻，位于建筑南北面。
系統五：內庭弧形玻璃幕墻，位于建筑內庭及屋面。
系統六：屋面玻璃采光頂。
系統七：屋面大截面（詞條“截面”由行業大百科提供）金屬格柵。
二.面積最大 GRC幕墻——東西兩側弧形立面菱形GRC幕墻設計
△視頻：鄭州博物館新館弧形立面菱形狀GRC幕墻安裝一覽
系統難點及解決方案介紹：
2.1宏觀造型設計：
該項目整體平面呈現為橢圓造形，其中東西兩側立面弧線線長都為107米，立面在宏觀上是由半徑分別為62858mm與126583mm的圓弧于1-10軸和1-23軸線處相切而成，如下圖所示：
△ 菱形GRC宏觀造型示意
但因為GRC板塊為菱形狀，并非常規矩形，故而必定會有板塊橫跨
兩種半徑，這給加工制作帶來了一定困難。
2.2微觀造型設計：
在宏觀造型上為變半徑圓弧相切，在微觀上造形更為復雜，整體呈現為菱形狀，但菱形中部為球面圓柱體造型，輔以象征中華傳統文化的“回形紋”路，使得GRC板塊整體造型莊嚴大氣，同時也增加了單個板塊的加工復雜程度。
△ 菱形GRC實物樣板照
△ 菱形GRC規格造型圖
2.3層間防火設計
復雜的造型，導致GRC板面進出凹凸不平，這給層間防火的設計工作帶來兩個挑戰：1.如何在這凹凸不平的板材與層間結構間設置一道嚴絲合縫的防火隔離帶;2.如何盡量減少因防火隔離帶導致的板塊種類增加的問題。在經過反復而又嚴格的比較核對后，最終我們創造性地增加了GRC背部層間防火構造，并兼顧了所有樓層的不同情況，選擇了只增加兩種防火GRC類型的方案，完美的解決了該問題。
△ 菱形GRC背部層間防火隔離帶三維示意
2.4造型消防救援窗及溢流口設計
如此復雜的造型上，還分布有17處消防救援窗及12處溢流口。消防救援窗設計的設置難點有：1.需在合適的位置上設置大小滿足1000*1000mm凈尺寸空間的消防救援窗;2.GRC消防救援窗無法像玻璃一樣采用砸碎的方式來進入救援，只能以設置開啟扇的方式來解決該問題，這就又產生了兩個新的問題，一是尺寸問題，太大開不動，太小不滿足尺寸要求;二是對外立面效果的影響問題，如何讓這消防救援窗既能在平時不影響觀感，火災之時又能分辨得清?這看似矛盾得不可調和的問題著實讓我們十分為難，經過反復求證，最終我們通過選取菱形GRC中間的1117*1000mm矩形窗來實現開啟的可操作性，通過減少造型中間球面圓柱體的凸起距離來體現差異性，讓整個立面第一眼乍一看上去顯得毫無違和感，但第二眼再一細看又能明顯找到這幾處救援窗。
△ 消防救援窗方案圖
△ GRC消防救援窗開啟狀態(左)、GRC消防救援窗關閉狀態(右)
△ GRC消防救援窗開啟狀態實景圖
此外，菱形GRC屋頂女兒墻處還布置有12處溢流口。溢流口的布置是為了防止博物館這種重點文物保護工程突遇大雨而屋頂有組織排水效果不佳或失效時，采取的一種保證措施，能使屋頂大量的積水通過溢流口到達幕墻外立面直接外排，從而達到保障重點文物不受浸害的目的。既要實現溢流的功能，又要讓溢流口對立面效果的影響最小化，我們通過對造型的分析，最終巧妙地將溢流口設置在凹槽內部，既能在排水量上滿足設計要求，又將其對外立面的影響巧妙地藏了起來。
△ 菱形GRC溢流口模型示意圖
三.造型最復雜 GRC幕墻——北面“聚寶盆”碗狀GRC幕墻設計
△視頻：鄭州博物館新館碗狀GRC幕墻安裝一覽
系統難點及解決方案介紹
3.1宏觀造型設計
北面“聚寶盆”碗狀GRC是本項目的一個亮點也是難點，寓意聚集天下之靈氣，造型上底口是由半徑為99083mm的圓弧與兩側兩個半徑都為35358mm的圓弧相切而成，同理，頂口則是由半徑為116383mm的圓弧與兩側兩個半徑都為52658mm的圓弧相切而成，截面則是取半徑為32947mm的一段圓弧，使其進出尺寸差達到17300mm。詳細造型成型原理如下圖所示：
△ 碗狀GRC成型平面圖(圖中紅色部分)
△ 碗狀GRC剖面造型
△ 碗狀GRC表皮成型圖
3.2微觀造型設計
“聚寶盆”碗狀GRC雖然整體呈現的是一個東西走向直線距離達155米，最高點達29米的龐大“聚寶盆”，但分解開來，其實是由一個個小的梯形“聚寶盆”組成的。說它小，其實也不小，最大分格的碗狀GRC達到2933x1664mm，重達500公斤。造型上外端由一個較大的梯形組成，里端則由1/3板塊大小的等比例梯形內凹170mm形成一個小的“聚寶盆”，“盆”里側則規則的布置著“回”字狀鋸齒形拉槽。
△ 碗狀GRC實物樣板照
△ 碗狀GRC板塊詳圖
3.3平面分格點及橫梁精確定位
眾所周知，雙曲面異形幕墻的龍骨及面材的加工、安裝定位問題一直是難點所在，針對本項目的具體情況，我們采用了立柱主龍骨拉彎，橫梁折線擬合的方案，其中，以橫梁的加工定位精度（詞條“精度”由行業大百科提供）要求更高，難度更大，針對這一困難，我們將每一根橫梁的長度，加工所需角度β及橫梁與立柱定位角度α以列表的形式列舉出來，方便現場加工生產及定位安裝。
△ 碗狀GRC橫梁加工及定位尺寸表
除此之外，我們還結合三維模型對現場進行交底，方便一線工人的理解，但鑒于三維操作要求較高的困難，我們又將這些他們理解后的構造關系及數據全部轉換為二維圖紙和具體的標注，其中包括每一根橫梁的位置尺寸布置圖以及每一個高度分格所對應的多達17張平面圖，這些數據共同保證了現場一線工人的準確理解和正確合理的材料加工及施工安裝。
△ 碗狀GRC三維交底模型
△ 碗狀GRC三維數據轉二維數據布置圖
△ 碗狀GRC施工實景圖
四.建筑單體屋面之最——屋頂“冕冠”造型鋁板幕墻設計
4.1宏觀造型設計
“冕冠”始于周代，也稱“旒冠”，俗稱“平天冠”， 主要由延、旒、帽卷、玉笄、武、纓、纊、紞等部分組成，是帝王在參加重要典禮活動時所戴的等級最高的禮冠。本項目屋頂造型鋁板正是取自“冕冠”里的重要組成部分“延板”而成，營造出鄭州博物館如帝王般尊貴隆重的氣勢。其中北側標高35.7米，從北向南逐漸升高至67.8米，且呈北寬南窄漸變之勢。
4.2復雜鋼桁架鋼網架結構及龍骨布置固定方案設計
該項目屋頂“冕冠”造型總用鋼量多達12000多噸，主要由中間
31榀鋼桁架及兩側的鋼網架組成，中間有鏤空鋁板造型，復雜的桁架及網架腹桿叢生，規格各異，如何運用最少規格的材料來適應不同規格主體鋼架且能避開復雜的腹桿是擺在面前的第一道難題。此外，“綖板”前后懸挑出結構近三十米，最高處達67.8米，這里如何施工也是擺在眼前的一個巨大難題。
△ 屋頂造型鋁板鋼結構模型圖
經過仔細研究鋼結構圖紙，尋找主體結構布置規律，我們采用了埋板抱箍+鋁板獨立主次龍骨布置的方案較好的解決了固定和材料規格統一的問題;最后，為了減少現場施工措施的搭建，提高材料的加工安裝精度，我們將懸挑部位設計成單元板塊，如此一來，很好地解決了施工措施的問題，但因單元的非標準性，導致形狀各異的異形單元給設計和施工又帶來了新的難度。
△ 屋頂造型鋁板龍骨布置及固定方案圖
△ 屋頂造型鋁板單元吊裝實景圖
4.3 BIM參數化下料
因屋面造型鋁板在高度和寬度上同時漸變，導致鋁板和玻璃的尺寸很難在二維圖紙中精度表達，為克服該問題，我們采用了行業較為成熟的RHINO+GRASSHOPPER的BIM參數化軟件較好地解決了該問題，批量生成加工圖及其對應數據，極大地減少了設計下料的工作量。
△ 鄭州博物館重難點部位RHINO模型
△ 異形鋁板RHINO+GRASSHOPPER參數化下料
五.南面24米大跨度鋼桁架玻璃幕墻設計
△ 南面24米大跨度鋼桁架安裝實景圖
本項目南面為豎明橫隱的玻璃幕墻，玻璃配置較高，為8+1.52Pvb+8(雙銀low-e)+12Ar(氬氣)+8+1.52Pvb+8mm超白鋼化夾膠中空玻璃(暖邊條)，最大尺寸達4400*2154,重達800公斤，玻璃后面采用吊掛式鋼桁架主龍骨，高度達24米。如此大的荷載給主體結構帶來了不小的負擔，經過與設計院核對并反復調整桁架固定方案，最終對14榀桁架的不同情況制定出針對性的5種連接方案，最大限度地減少對主體結構的負荷，較好地解決了該問題。
△ 本次采訪人員(左起：《幕墻設計》總編 唐琦、中建深圳裝飾有限公司武漢分公司經理 劉鋮、中建深裝設計研究院武漢分院院長 張偉方)
六.結語
鄭州博物館新館作為鄭州市文化中心CCD的重要組成部分，在傳承河南悠久歷史、弘揚傳統文化方面具有重要意義，也為中原崛起、文化自信打下了堅實的基礎，中建深圳裝飾有限公司致力于品質提升，弘揚文化精神，巧奪天工的手藝溶于鄭州博物館新館的一磚一瓦當中，別具匠心的設計將傳統文化與現代建筑有機結合，將文化傳承下來的同時，為城市帶來福音，架起優秀傳統文化與社會公眾互通、中華文明與世界文明互動的橋梁。
文/ 中建深圳裝飾有限公司張偉方、李 鵬、苗 壯
致謝/ 本文特別感謝鄭州市建設投資集團有限公司副總經理 汪 洋、中建三局總承包中原公司鄭州博物館新館項目經理 劉 明 的大力支持。
