轻质构筑实践：科兴天富厂区改造 / 中国院本土设计研究中心

撰文：董元铮 | 编辑：李博超 | 校对：李博超 | 2022.03.09 09:09

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

项目地址 北京大兴

建成时间 2022年1月

建筑面积 1100平方米

撰文董元铮

本文文字由设计单位提供。

引言

任务的提出

科兴疫苗在对抗席卷全球的新冠病毒的战斗中做出了卓越的贡献，其中位于北京南郊大兴的科兴天富疫苗厂区，是由既有工业厂房改造而来。厂区历经多次转产转型的适应性改造，建筑密度较大。整个厂区伴随品牌的高速发展，产生了迫切的品质提升需求。

疫苗生产昼夜进行，车间实行24小时工作制，厂区内员工大约2200人。全员的用餐都在草坪东南角一座24小时开放的集中食堂。食堂的主入口位于地下一层，面北开向办公楼与食堂之间狭长的下沉庭院。从北侧办公楼和西北侧车间来往食堂用餐的员工，在风雨中步履匆匆，下沉庭院成为必经之路。快节奏的工作餐后，厂区内鲜少舒适的可供户外休息和驻留的空间。

崔愷院士提出的理念是，在对周边生产办公不产生过大影响的前提下，进行局部轻介入的改造，为员工在通往食堂必经的下沉庭院处，提供一个遮风避雨的、半室外的休闲活动场所。

项目的任务需求是减少对厂区正常生产生活的影响，需要工期短、现场作业少，噪音干扰小，业主对结果的期待是品质精良且具有品牌象征性。综合考虑这些因素，我们决定采用某种装配式的模块装置嵌入下沉庭院，形成风雨遮蔽，引人驻留、闲谈，激活现在略显消极的空间缝隙。

几何的纯粹与现实的复杂

标准化模块需要依赖恰当的几何体系。我们选择球壳作为原型，原因如下：

其一，球体更接近生物细胞的自然形态，具备对业主品牌的象征价值；其二，球面对于矩形的既有厂房和厂区来讲具有不言自明的异质感；其三，也是最重要的一点，球壳是最轻薄的获得跨度和面状覆盖的方式。

基地是一个下沉4米深、15米宽的窄缝。为了使球壳能“嵌入”直线边界的剩余空间，我们需要寻求一种几何关系，衔接“球体”与直线边界。因此，我们对直径约16米的球体在水平投影面上做60度等边的三次切削，得到球面的一部分，以此作为模块原型，该原型是中心对称的三维壳体。

随后，再将原型继续做60度切削，又得到两种更小的平面单元。大单元的立面只有一种，是对称的半圆拱，小单元的立面有两种，是球壳切削得到的中部拱顶或不对称的局部拱脚，而两种单元的平面是两种不同大小的等边三角形，所有单元的平面投影边长是a，或者2a。这样的几何关系可以同时带来立面天际线的丰富性，以及平面拼接、密合的灵活性。与此同时，球面上每一个空间杆的抽象长度，和它们所形成的网格顶点的种类都是十分有限的，这使得工业深化和加工可控。

几何体系自身是抽象和单纯的，而建造则需要适应复杂的现实空间。下沉庭院的两侧边界，是北侧办公楼与南侧食堂形成的两条不完全平行的直线边界，东侧转角处有一些原有的建筑体量切削带来的破碎转角。几何体系首先实现了它在现实的空间缝隙中能够自由的“转弯”，基本上拟合了下沉庭院两侧的建筑边界，使风雨廊的庇护得以延展到办公楼和食堂的东侧入口。

还有一些现实中的误差需要用系统的方法去消除，我们因此引入了“黑箱”，它是凸出于下沉庭院南北两侧的玻璃幕墙，进深大约1米—1.2米，长度为东西通长。基于既有建筑原有的幕墙色调，我们把它们统一定义为黑色。

这个系统是既有建筑界面的整合和局部空间的扩张，一个目的是为了消化白色的纯净几何体与现实边界之间不可能拟合的间隙和误差，使白色系统的几何纯粹性不受干扰；第二个目的是利用“黑箱”与白色壳廊之间的搭接关系为下沉庭院闭水，“黑箱”提供了可靠而简单的天沟系统清晰地处理了雨水；第三个目的是用连续、等高的玻璃界面整理下沉庭院破碎的立面，在拱廊下面获得了纯净的基座，在气温舒适的过渡季节，连续打开的玻璃门，将打通下沉庭院两壁室内外隔绝的界面。黑、白两个系统各自独立，其形成的功能性关系清晰可读。

轻质结构体系

轻质结构的核心之一是对材料的谨慎选择。圆管立柱与跨度15米左右的圆管边拱组成主体受力结构。这一部分由于处在覆盖投影的边缘，部分会暴露在风雨环境中，需要较好的防腐耐候性能。

结合高强和可精细加工的表观的需求，这里的材料选择了双相不锈钢。不锈钢的焊接性能和可打磨的特性，可以解决小截面的圆形截面杆之间难以实现栓接节点的问题。铝合金则由于自身相对高轻高强的特性，作为三角形单元拼接的装配式系杆材料，解决球壳的成形，覆以重量最小的防水构造——ETFE透明张拉膜，减轻屋面构件的自重。

整个装置西起下沉庭院端头，东侧则跨越下沉庭院，覆盖至下沉庭院东侧较高的室外地坪。高低跨越复杂地形带来一个问题，不锈钢立柱的高度相差很大，低的柱子高度不到2米，高的可达10米多。柱子的截面自然产生很大的差异。我们采用张弦柱来消解这种差异，当柱高过大时，3组张拉钢索可以将十米多高的不锈钢立柱的截面减至100毫米，从而与较矮的单立柱的截面完全协调。