郑州邙山黄河黄土地质博物馆.doc

二、郑州邙山黄河黄土地质博物馆建筑设计 2.1 项目背景概况 郑州邙山黄河黄土地质博物馆选址在黄河风景名胜区的榴园餐厅原址之上，南面正对岳山，北面可远眺黄河（图2-1，2-2）。该项目规划用地面积为19820m，建筑总建筑面3300m以内，为旧建筑改造工程。博物馆集中展示了地质公园的四个主题：黄土、黄河、黄淮平原、黄河文化，并通过建筑的绿色化改造，为人们提供了绿色环保教育的场所，在唤起民众对“与环境共生”的重视时更激励他们去思考、创造。 2.2 总平面布局 总平面力图解决的是为博物馆营造一个气氛良好的环境与提供便利的服务设施之间的矛盾。地质博物馆所处小山以北是景区的主要道路，因此，博物馆的主人口被置于北部，游客可以方便的从景区大门游玩至此。重新修整规划的北广场是游人与车辆的集散地，同时也是博物馆的室外展场，可用于一些大型地质展品的展出。山体以南设置的是新的黄河展厅，是观众休息和饱览岳山美景的场所。博物馆东面是古生态园，主要反映的是郑州地区远古时期自然环境。而在山顶之上的是雕塑广场，人们可以在此远眺黄河与景区主景炎黄二帝广场（图2-3）。 2.3 建筑功能的组织 依据博物馆建筑的功能要求，本设计将原有窑洞与新建建筑有机的融为一体，并通过合理的空间划分组织参观人流，满足了观众的“不走回头路”的要求。 博物馆为观众、贵宾以及工作人员分别设置出入口，人流互不干扰。新增建筑主要是：1）北侧入口大厅，满足整体规划中的北入口要求，并在其中设置临时展厅、书店、纪念品销售处等功能空间；2）在建筑南侧，在原餐厅花园的基址上新建展示公园黄河主题的黄河厅，解决博物馆大型展览空间的使用问题， 并成为窑洞南侧的大型阳光间，为窑洞展厅内形成更好的热环境提供了有利条件；3）在旧有窑洞中增加部分空间，与原有窑洞空间相整合，安排了黄淮文化厅、黄土厅、多媒体厅等功能空间。原有的小榴园餐厅则被改为贵宾接待大厅，并通过一条新的隧道式路径与博物馆展览空间相连（图2-4，2-5）。 三、绿色生态策略在窑洞式博物馆中的应用 黄土窑居建筑最大生态优势在于节约自然资源能源，因此对资源能源的利用与节约也应是窑洞式博物馆的设计重点，其中具体的一些绿色化策略，如自然通风、白昼光的有效利用等也是解决窑洞式博物馆物理环境和心理方面矛盾的好方法。 3.1 低技术性系统的应用（被动式太阳能系统）； 窑洞建筑作为黄土高原地区最典型的传统建筑形式，具有就地取材、造价经济、节能节地等朴素的生态建筑思想。因此，被动式太阳能应用技术与窑洞建筑的完美有机结合，必然产生令人欣慰的结果，创造出适应当地风土环境、顺应当代可持续发展思想的新型窑洞式绿色建筑。 被动式太阳能建筑系统在本项目中的应用（1）被动式太阳能采暖 a直接得热式 位于博物馆南侧的黄河展厅通过其木骨泥墙、植草屋面以及双层中空玻璃窗（图3-1）构造处理，提供了保温性能，很好的解决了黄河厅在冬季热损伤的问题；同时，我们将包裹原榴园餐厅立面的水泥墙面拿掉，露出山体的黄土层，通过黄河厅的天窗的处理，让冬季阳光可以直接照射到这些黄土墙上（而夏季太阳高度角较高，不能直接照射到室内），这样黄土墙就成为了天然的蓄热墙，可以为博物馆提供部分冬季夜间的供热。而宽大的挑檐和周围良好的绿化植被又为黄河厅提供了必要的夏季遮阳措施，防止了室内的过热（图3-2）。 b混合型附加阳光间 混合型是把直接型和间接型组合起来的类型，有附属温室（阳光间）等设施。从构造形式和条件上来看，博物馆黄河厅可以看作是窑洞展厅的附加阳光间。因此，窑洞内的热环境条件比黄河厅内更好，同时，加上窑洞北端的缓冲空间处理和自然通风措施，也使的窑洞内温湿度不稳定的问题得到解决，满足了博物馆藏品防护的基本要求（图3-2）。 （2）被动式太阳能制冷 通过利用流体模拟软件Phoenics对黄河地质博物馆的室内具体通风情况的模拟分析（图3-3），依靠博物馆外部的风压变化很难达到良好的室内自然通过效果，而利用热压原理实现通风的效果有限，还有可能破坏窑洞内原本良好的热舒适性。因此，在本项目中笔者希望通过风压通风方式来达到博物馆夏季的降温效果。 郑州地区，夏季平均风速达到2.6 m/s，为实现风压通风提供了一定的保证。因此，在窑洞上的通风竖井上部设一倒圆锥形的捕风装置，使通风井采风不受风向的影响，以利室内通风顺畅。同时，在黄河厅顶部的天窗设置风扇，在夏季白天向外排风，保证和增强室内自然通风效果，这样窑洞内的凉爽空气可被导入黄河厅，从而减少其热负荷；而在夏季晚间，经过白天的热交换，通风井与窑洞已经变暖，室外冷空气通过房间进入通风井底部，与通风井进行热交换，升温变轻，最后流出通风井，使白天的通风过程逆转。而天窗上的风扇也可反相运转，增强通风效果（图3-4，3-5）。 3.2 尽量使用当地传统材料，提高建筑的生态适应性； 3.2.1木材的应用 南侧黄河展厅 在黄河厅采用了Mitsumata 结构，该结构是黄河厅的基础，3根木材在一端用钢节点固定起来，另一端则开放着，就像一个三角架，这种结构简单、稳定而灵活，所选用木料是一种通常用于脚手架的便宜的原木材料。两根木料形成墙面，第三根木料伸出墙面，墙是通过连接这些结构化单元形成的（图3-6）。 黄河厅屋顶由13榀钢索连接的木桁架支撑，形成黄河厅内动人的空间韵律。 北侧入口大厅 北侧入口大厅的设计要点是利用小尺度的木结构单元组合成大的室内空间。北大厅起伏变化的屋顶是由单元化的方形木结构，通过榫卯形式互相连接，并用钢板和螺钉铆接而成的。树形的钢木结构在下方支撑整个屋顶。（图3-7，3-8） 3.2.2生土的应用 黄土高原的传统窑洞是一种最为典型的生土建筑。黄土在干燥的气候条件下具有极强的坚固性和稳定性，极易成型，同时也具有其它生土传湿、隔热性能好的优点，因此是一种极佳的天然建筑材料。 在新建的黄河厅和入口大厅中，以黄土为材料、用传统技术建造的夯土墙成为了重要的墙体组成部分。这些夯土墙增强了博物馆新建部分的热舒适性，并与钢木结构融为一体，相当于中国传统的“木骨泥墙”构造，很好的保护了木结构，增加了结构的耐久性；同时，黄土与木材的结合也使得整个建筑充满了黄土高原特有的自然人文气息。 3.3 白昼光的有效利用 3.3.1天窗采光反光板反射采光 对于多数博物馆来说，自然顶光是最好的光源，既可以获得均匀的光线，尽量避免眩光，又可以充分利用墙面来悬挂展品。南侧黄河厅顶部设置天窗，通过特殊的构造设计，使得夏季的强烈阳光不能直射进室内，而是通过数次反射以漫射光的方式进入室内。同时，光线也可通过黄河厅外的水池经反射、漫射进入室内深处。而在黄河厅和窑洞展厅之间设置一条采光带，通过安装在窑洞端部的反光板，将光线导入窑洞深处（图3-9）。 3.3.2中庭采光遮帘反射采光 在圆形的博物馆黄土厅中，设计将黄土厅上部的黄土全部取走，并在其上加建一个玻璃穹顶，从而形成了一个室内外环境相呼应的采光“光庭”，在解决博物馆自然采光问题的同时，也为参观流线增加了一个饶