The Playscape 儿童成长中心丨中国北京丨waa 未觉建筑

The Playscape 儿童成长中心——建造纪实访谈

受访者：waa 未觉建筑

历经 3 年的设计和建造，waa 未觉建筑设计的 The Playscape 儿童成长中心已于近日建成完工。该项目位于北京原纺织厂区的仓库，5 座旧建筑体围合形成一个方形的场地，基于原址原建的原则，设计保留了原有建筑的主体轮廓，在新的功能定位下进行了新建及修复。

在本期的“WA 建造纪实”栏目中，WA 世界建筑对项目的主创团队进行了采访，请建筑师对建造全过程和技术难点进行了详细的介绍，分享来自一线的挑战和心得。

施工过程航拍记录-顶视图

施工过程航拍记录-北侧鸟瞰

施工过程航拍视频

WA：项目在设计和建造过程中遇到了哪些挑战？

waa：这个项目最重要的一个词，就是“PLAY”。而玩耍其实是没有年龄局限的，成年人只是在成长过程中逐渐被训练得忘记了玩耍。我们做这个项目的初心，是想提供给孩子们一个可以自由、自主的邻里，在这里孩子们可以真实地遵从自己的身体和感官，探索周边的环境。要达到这样的目的，我们首先关注的是安全性，其次是可挑战性。这两个要素既是矛盾的两边，也是创意的可能。我们一直在这两点尝试找平衡，这是个有趣的设计体验，也是个艰难的过程，好在我们也算是边“玩”边学。

项目实景（摄影：田方方）

对于复杂形态的设计和建造本身就是个充满挑战的过程，而当这个项目和儿童相关时，整个过程中就需要建筑师付出更多的思考和关怀。

从方案到图纸再到建造施工，整个过程是不断向前发展的。

在这个过程中我们遇到了规范的难题、结构的难题、选择材料的难题和控制成本的难题……等等。有些难题在设计中解决了，在施工中可能因为条件的局限还需要再次解决，或者，设计中对施工做法的判断也会因为各种因素需要在施工过程中调整，施工中同样会发现新的机会，这些都是需要一直持续的设计过程。

项目实景

（摄影：田方方）

WA：项目包含了哪些重要元素和技术难点？

waa：管道、山丘和主体建筑是项目的 3 个主要元素，每一个元素都包含了具有挑战性的技术难点，这些技术难题贯穿了从设计到施工的整个过程。

整体施工过程

按照元素分开来说：

管道：

管道虽然不是常见的建筑构件，但在这个项目中，管道作为设计概念的主要元素，我们希望它不是装饰构件，而是通过功能的赋予，使它成为主体建筑的一部分。而从结构体系上来说，管道的结构是主体结构的延伸，与主体结构也属于同一个结构体系。因此，在这个项目中，管道作为建筑体系的一部分，其设计和建造完全没有可以参考的先例，这也是管道部分最主要的技术难点。

管道及主体结构模型

山丘：

山丘是整个建筑围合出来的室外空间，除了它自身必须要满足帮助儿童探索身体平衡能力的功能外，我们也希望可以更好的双倍利用它所提供的面积。因此不同于简单起伏的室外地形，我们要求山丘下方净高 1.4m 以上的空间都是可使用空间。

山丘作为独立于主体结构之外的结构体系，其结构构件要在保证曲面顺滑度的同时尽量轻薄。除了结构难点以外，双曲面构造的施工难点还在于庞大数据的简化提取和如何保证构件加工的精确度。

山丘结构模型

主体建筑：

基于原址原建的原则，原有建筑的主体轮廓被保留下来。

在立面设计上，延续了原有建筑的砖墙材质，窗洞口的位置和数量基本保持不变，在此基础上结合项目特点调整了开窗形态，以抽象的形状模拟儿童的动态特征。

立面设计的难点在于，常规的砖墙上开窗洞需要在洞口上方设置混凝土过梁，但是这样会破坏立面材质的纯粹感，加上异形洞口不规则的受力情况，更是增加了立面设计的实现难度。

主体建筑立面设计

WA：

对于管道这个元素，设计过程有哪些亮点？

waa：

管道作为设计语言中的重点元素之一，我们希望它可以和建筑作为一个整体来考虑。因此我们根据管道的不同尺度，为管道赋予了 5 个角色，也就是管道的功能设定。

管道功能设定

（1）直径 2.3m（主要交通连廊）：直径 2.3m 的管道主要起到了连通不同空间的作用，作为交通连廊，管道需要满足成年人通行的净高要求，而顶部局部开放可以让人在通行的同时欣赏到周围的景色。

（2）直径 1.7m（疏散楼梯）：直径 1.7m 的管道主要是作为疏散楼梯来使用，因此需要满足规范对于疏散楼梯的各项要求，例如通行宽度、平台深度和扶手高度等等。由于在 1.7m 的尺度下，很难满足疏散净高的要求，所以 1.7m 的管道均采用了顶部开放的半管形式。

（3）直径 1.3m（安全防护围栏）：为了充分利用屋面空间，我们把大部分屋面都设计成了可上人的屋顶平台，而屋顶平台的临空处刚好可以利用直径 1.3m 的管道作为带座椅的防护围栏。

（4）直径 0.8m（滑筒）：滑筒是连接管道到山丘的主要游戏设施，与管道元素联系最密切的就是滑筒。在保证滑筒安全性和趣味性的同时，我们希望滑筒的造型也可以表达我们的设计逻辑，因此根据滑筒的坡度要求，我们对滑筒的造型进行了一系列的参数化研究。

（5）直径 0.4m（室外照明）：室外活动场地也是项目的重点之一，所以我们采用了直径 0.4m 的管道作为室外照明，既体现了项目特点，又为夜间的室外活动提供了可能。

管道的 5 种功能：主要交通连廊，疏散楼梯，安全防护围栏，滑筒，室外照明。

（摄影：田方方）

室内滑筒生成过程

室外滑筒生成过程

WA：

管道的结构设计是如何实现的？

waa：

结构工程师根据不同的管道直径设计了不同的结构承载方式，以直径较大的两种管道为例，2.3m 的管道整体受力，利用肋板和管壁建立结构的承载单元，而 1.7m 的管道则由于上部完全打开，无法形成受压区，因此设计了双层管壁，利用踏步板和下部管道组成结构单元。具体设计中，工程师首先在 Rhino 模型上进行详细的建模，所有的劲板、管壁、连接板、踏步、肋板都建出来，然后转换到 SAP2000 中进行计算分析。

基本组合下的结构应力状况

双层管壁钢梯结构细部（隔板、劲板、内外管壁）

WA：

管道是如何建造的？

waa：

在设计之初，我们考虑管道弯头需要在工厂加工完成，因此每种尺度的管道弯头都尽量减少了角度类型，使弯头成为固定角度的模数化构件（90°或 150°）。然而由于现场管道变形较大，工厂加工的弯头难以保证与现场管道贴合，因此我们对施工方案进行了调整，改为采集现场数据后在现场切割并焊接弯头。

管道弯头模数化

管道施工现场

管道加工和安装的详细过程可以分为以下几个步骤：

（1）钢板拉弯：工人根据管道半径利用拉弯机在现场将钢板拉弯。

（2）焊接肋板：钢板弯成圆管后，在管道内部焊接 50mm 高肋板支撑，防止变形。

（3）拼接弯头：将模型中管道弯头分段展开成平面图纸，在工厂根据图纸切割钢板之后在现场拼装焊接。

（4）分段吊装：根据肋板间距将管道分段吊装到正确位置。

（5）现场焊接：管道吊装到正确位置后，在原地进行焊接拼装。

（6）半管定型：由于钢板自重会导致半管外扩变形，因此在焊接完半管肋板后，需增加临时支撑帮助半管定型，与整管焊接后再拆除临时支撑。

（7）现场切割：由于钢板变形率较大，管道相交处的异形钢板需在现场根据已完成的管道轮廓进行切割以保证轮廓贴合。

管道建造步骤

WA：

管道的施工过程还有什么特别之处？

waa：

对于建筑师来说，每个项目在建造时大概都会遇到如何权衡效果与成本的难题，所以我们在这方面也做出了不少努力，希望可以在控制成本的前提下，尽可能达到我们想要的效果。

比如说，管道的弯头如果想要达到非常顺滑的效果需要非常复杂的技术和高昂的成本，于是我们采用了分段拼接的方式，但是在漆面的选择上尽量选择哑光的漆面，这样可以最大程度地弱化拼接位置的棱角感。

管道弯头处理

并且，在施工的过程中我们发现，

由于钢板的导热性很高，管道内部在夏天非常闷热。如果增加通风设备或是保温隔热措施的话成本较高，技术难度也比较大。于是我们取消了原设计中洞口安装玻璃的方案，改为金属防护网，并且又增加了一些开洞位置，促进空气对流的形成。

这样一来就通过自然通风的方式改善了管道内部闷热的问题，成本也得到了控制。

管道自然通风

WA：

看来管道从设计构思到施工安装的确经历了非常复杂的过程。

那么对于第二个元素——山丘，它的概念是如何产生的？在设计中是如何实现的？

waa：

是的。

对于山丘这个元素，首先我们希望这是一个可以供儿童游戏的场所，并且在游戏的过程中可以自由地奔跑、攀爬、探索和感知，增强孩子的独立性，锻炼孩子的协调性和平衡感，从而充分开发身体的机能，同时我们希望山丘的下方空间也是可以利用的，于是就有了这个高低起伏的造型。而这个起伏的造型同时也要保证儿童的安全，并且满足场地的疏散要求、排水要求以及空间的使用需求等等，于是我们做出了一系列的参数化研究和分析，以保证这个造型的可行性。

山丘坡度演化过程

按照不同的坡度范围及结构受力情况，山丘被划分为 4 个区域：

（1）坡度不超过 8%：通行路径（可作为疏散通道）；

（2）倾斜角在 38°以下：儿童独立游玩区域（安全坡度）；

（3）倾斜角在 38°~45°之间：需成人陪同游玩区域（儿童攀爬区域）；

（4）倾斜角超过 45°：不可上人区域。

（注：山丘的坡度划分参考了《无动力类游乐设施——儿童滑梯》中 5.2.4 关于斜坡倾斜角度的规定）

山丘坡度分析

山丘的坡度除了要满足使用需求外，还需要满足排水的需求。根据北京的年降雨量，场地内设计了不小于 2%的排水坡度，同时根据雨水路径的模拟，我们确定了场地内雨水口的位置。

雨水路径模拟

关于山丘下方的空间利用情况，我们按照等高线的形态划分出净高不小于 1.4m 的空间，同时根据山丘的剖面形态，结合不同的高度梯级提出了多种使用可能性，使得山丘下方增加了 662㎡的使用面积。

山丘下方空间利用

材质的选择也是概念成立的关键，EPDM 橡胶颗粒的厚度、弹性和质感不仅可以与山丘的造型完美贴合，而且可以最大程度地保证儿童的安全。值得一提的是，在设计阶段山丘表面的 EPDM 颗粒是香芋色，并不是 EPDM 颗粒的标准颜色，而厂家调色可能需要较高的成本和较长的工期，所以我们根据现有的 EPDM 颗粒颜色进行了多次的比选、混色以及现场试色，最终确定了 40%深灰色与 60%白色颗粒混合的效果，整体颜色趋近于中灰色。

设计方案中山丘 EPDM 颜色

现场试色

WA：山丘的结构是如何实现的？

waa：山丘造型采用的钢结构体系是一种比较复杂的单层网壳的体系，网壳系统中所有的杆件都只承受拉应力或者压应力，而山丘的杆件事实上还承担弯矩，这主要是因为复杂开洞和较低的矢跨比。此外，山丘造型的表面从荷载最优化的角度考虑，只是敷设了 4mm 花纹钢板，钢板的主要目的是作为装饰材料的基层，但后期根据设计深化，现场必须在花纹钢板上铺设一层混凝土以便装饰材料的施工，现场局部完成的花纹钢板和配筋混凝土可以联合工作，因此最终的深化模型中结构工程师考虑了混凝土面层的有利影响。

除了承载力分析外，山丘地形的钢结构还进行了特征值屈曲的分析，分析结果也表明结构的安全性较高，整体失稳模态的因子达到 16 以上。

山丘地形在标准荷载组合下的变形情况

山丘地形结构单元在基本荷载组合下的应力情况

WA：山丘是如何建造的？

waa：山丘的建造过程主要分为几个步骤：

钢梁加工-钢梁组装-铺设钢板-浇筑混凝土-铺设 EPDM 颗粒面层。

其中钢梁的加工和组装是耗时最长也是最复杂的步骤。出于成本和可操作性的考量，数字化加工和施工（机械臂）被现场的人工替代。

施工人员的智慧是无限的，他们特别发明了现场校核高度和弧度的简易系统。

在钢梁加工过程中，为了尽量减小结构高度，钢梁被划分为 1m*1m 的网格，梁高 50mm。由于山丘造型比较复杂，钢梁在工厂完成一次加工后，还需要在现场调整校核，进行二次加工。

（1）数据提取：将不规则曲线根据钢梁 1m*1m 的网格分段简化成圆弧，每段圆弧提取弧长、半径和端点标高。

（2）钢梁编号：现场工人将工厂预加工好的整根方钢管按照弧长分段编号。

（3）标高校核：现场工人利用自制模板校核标高。

（4）弧度调整：利用拉弯机反复调整弧度使其顺滑。

（5）钢梁组装：根据图纸标高将拉弯好的钢梁现场组装焊接。

（6）铺设钢板：现场铺设钢板并调整曲率

（7）固定钢筋网：在铺设好的钢板上固定钢筋网，防止混凝土开裂

（8）喷射混凝土垫层

（9）混凝土抹平压光：工人在喷射好的混凝土上洒水并抹平压光

（10）面层施工：铺设 EPDM 橡胶颗粒面层

WA：山丘的施工过程还有什么特别之处？

waa：被建筑环绕的山丘既可以看作是连接各建筑的交通空间，也可以看作是让人聚集和停留的空间，因此在山丘的使用上我们希望可以有更加丰富的空间层次，于是在利用山丘底部空间的同时，在山丘上开了若干洞口，作为山丘表面和山丘底部的空间联系。而开设洞口之后产生的临空处，则需要设置扶手。设计过程中，扶手的设计经过了非常多次数的推演，既要满足安全防护措施的要求，又要保证不会因为扶手而影响了山丘起伏造型的完整性。由于空间双曲线定位难度很大，在图纸上表达的信息量有限，而且现场的误差可能会造成扶手与山丘形态不贴合的情况，因此施工团队根据现场情况自制了扶手拉弯设备，沿山丘洞口轮廓现场拉弯扶手。

定位图纸：将扶手中心线的平面投影简化成多端圆弧，给出每段圆弧的圆心、半径及定位坐标，再将每段圆弧细分，给出每个细分点的标高。

施工团队自制拉弯扶手设备

WA：那么对于第三个元素——主体建筑，这部分的设计和施工过程有哪些亮点？

waa：在保留原有建筑轮廓和立面材质的基础上，我们试图不改变原立面开窗的韵律和节奏，只是结合儿童项目的特点调整了窗户的形态。这些原始洞口距地高度都较高，对于儿童在室内的视线没有帮助，也影响他们看到室外景观，所以我们调整了窗洞口的下沿造型。这些异形窗为平淡的砖墙增添了一抹活泼的色彩，同时也给施工带来了不小的挑战。

尺寸优化

首先在深化设计阶段我们就考虑到异形玻璃的生产加工局限，调整了异形窗洞口的尺寸，将宽度控制在 2.5m 以内。

在构造设计上，为了避免混凝土过梁破坏砖墙立面的纯粹感，同时满足异形洞口的受力要求，我们采用了钢板支撑洞口的方式，钢板中间增加肋板，嵌入砌体墙与砖墙之间以增加连结力。

钢板支撑

钢板定型：按照洞口形状加工好钢板之后，为避免钢板受力变形，施工团队在现场根据钢板受力情况点焊了钢筋作为临时支撑。

玻璃及窗套安装：洞口周围的钢板不仅支撑了砌体和砖墙，而且为玻璃和窗套的安装提供了固定角码的结构构件。

WA：管道、山丘和主体建筑这 3 个元素看似简单，但实际上包含了很多富有深意的思考，整个设计的建造实现过程令人印象十分深刻。感谢分享！

waa：谢谢，我们也有非常深的体会。希望有机会听到大家的反馈，期待更多的交流。

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waa 项目团队合影

（摄像：Studio FF）

项目信息

项目名称：暖亲儿童成长中心

业主：北京暖亲健康科技有限公司

建筑设计：waa 未觉建筑

室内设计：waa 未觉建筑

主持建筑师：张迪，杨杰克

设计团队：霍明辉，冯雨晴，王忞，朱晶，曹梦博，杨华琳，曹绮雯，李维雅，金河一帆

结构设计：庐瓦建筑结构设计事务所

结构工程师：张锦斌，汤理达

施工单位：意匠营造（北京）建筑工程有限公司

场地面积：3921.26㎡

建筑面积：2657.47㎡

设计-建造时间：2018.05-2021.05

文字及图片来源：waa 未觉建筑

摄影：田方方，waa 未觉建筑

结构部分文字及图片来源：张锦斌，汤理达/庐瓦建筑结构设计事务所