周口店北京人遗址第一地点
（猿人洞）保护建筑工程设计
The Protective Shelter of Locality #1 Archaelogical Site
of Zhoukoudian Peking Man Cave
项目地点 | 北京
项目类型 | 保护工程
用地面积 | 2878平方米
建筑面积 | 3487平方米
项目年份 | 2018年
获奖信息 | 2019年亚洲建筑师协会建筑奖保护项目类金奖、中国建筑金属结构协会颁发第十三届中国钢结构工程奖金奖、中国钢结构协会空间结构分会空间结构奖设计银奖
项目总负责 | 吕舟
工程负责人 | 崔光海
建筑专业 | 汪静、揭小凤、李京
结构专业 | 马智刚、李增超、蒋炳丽
给排水专业 | 郭汉英、刘玖玲、王晶
电气专业 | 郭红艳、张微、汪昊天
周口店遗址因北京猿人遗迹的发现于1987年列入世界文化遗产，其中项目所在的猿人洞作为可追溯至70万年以前的北京猿人头盖骨化石的出土地点，是最重要的一处遗址。2012年前后，因暴雨侵袭造成猿人洞土方塌陷，遗址洞顶和崖壁出现大面积损毁，因此委托设计了该项目。国家文物局2013年8月将保护建筑方案报联合国教科文组织世界遗产中心备案；2013年11月收到国际古迹遗址理事会审核意见，同意实施该项目。经过认真研究和反复推敲，于2014年11月完成施工图设计。2015年5月开始动工，历时两年，于2018年8月底通过竣工验收，并于2018年9月底正式对公众开放。猿人洞遗址本体现状为一长方形深坑，东西长约35 米，南北宽约5-8 米，深约30 米，周边为洞顶坍塌后的岩壁，为层层堆积的文化层。遗址本体面积约为1340 平方米，它周围不可承重山体面积约为1538 平方米，皆为不能扰动或进行施工的敏感区域，其面积总和约为2878 平方米。为保证对遗址本体土层干扰最小，覆盖体的结构受力点应位于敏感区域之外。搭建大体量保护建筑不仅可提供整体覆盖保护，并可保持遗址环境的完整性。保护棚面积共3487平方米，其中覆盖区3170平方米，入口区317平方米。保护棚遵守最小干预和可逆性原则，采用大跨度空间单层网壳结构，横跨猿人洞遗址，在南侧山顶及北侧山脚各设置一排落脚点。落脚点均选在敏感区域之外平坦岩层之上，不接触遗迹及其赋存岩壁，以此覆盖需要保护的最小面积。整体建筑施工全部采用场外预制场内拼接，最大限度降低施工期间对场地的干扰，也确保了可以倒序拆除，完整还原原始面貌。结合建筑形式要求与结构受力要求，选取大跨度弧形壳体钢结构，并在落点处适当释放水平力，减少基础设计水平推力。结构形式选用空间单层网壳钢结构，该形式不仅能在结构的受力方向形成稳定连续的杆件形态，而且能灵活适应复杂多变的地形，施工技术也比较成熟（详施工安排）。单层壳体钢结构设计采用midas 和sap2000 软件进行设计，同时采用高级有限元软件ansys 进行校核分析，采用全三维弹塑性大挠度有限元方法进行结构的极限承载力分析，充分考虑钢结构的几何误差缺陷和加工焊接引起的残余应力的影响，确保结构的安全性和稳定性。对关键节点，关键部位进行详细受力分析，确保结构设计合理。为充分考虑风、雪、地震、温度等各荷载工况的影响，在数值模拟风洞的基础上进行荷载取值，充分考虑周口店地区气候气象条件，合理确定合拢温度数值，尽量减小温度变化的影响。猿人洞遗址保护棚为求隐伏于周边山体环境中，模拟洞顶原始状况，采用内外双层表皮：上下表皮由一片片3-4米见方的叶片组成，叶片的大小、角度由参数化计算确定，并经雨水模拟软件、物理环境模拟软件模拟校核调整，以确保叶片搭接紧密，角度合理，顺畅的排出雨水又不影响采光通风，达到隔绝雨水、降低风速、减少温度、湿度震荡幅度的设计目标。外表皮为种植屋面，在叶片铝板上挂种植槽，种植槽内种植爬藤类植物，维护传统景观。内表皮为石材型玻璃钢，以紧邻的鸽子洞内壁为基础模型，通过三维激光扫描技术制作图案模板，翻制挂板悬于钢结构下部。引起人们对原始洞穴的联想，营造展示氛围的现场感。1、保护棚外表皮叶片由参数化计算自动生成，叶片搭接紧密，角度合理，雨水通过有组织的方式，由保护棚最高处叶片向周围叶片逐层下降排出：部分叶片雨水直接降落至南侧山顶暗埋雨水沟并最终汇入山顶截水沟；部分叶片雨水直接降落至北侧落脚沿线暗埋排水沟并最终汇入场地内现有排水设施；部分叶片雨水降落至东侧或西侧檐沟，再汇入北侧落脚暗埋排水沟排出场地之外。2、遗址周边的地势为南高北低，猿人洞南侧现有山路一条。结合现状地形，沿着现有山路在其南侧设置截水沟。截水沟和山路成为南侧高处流水的两道屏障。这样南侧山势高处的雨水流至截水沟即沿着截水沟排出遗址之外，使猿人洞彻底免受地表径流和雨水的侵袭损害。北京周口店遗址相关报道链接：
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