探秘异形三维曲面建筑“雕刻术”

“重庆新晋打卡地大河文明馆火了”“广阳岛最近很火的砖红色神秘建筑”“大河文明馆一步‘穿越’异世界”……近日，由中铁建设西南公司承建的全国首座整体流线型彩色清水混凝土覆土式博览建筑群、重庆“十大”新型建筑——世界大河文明馆主体工程迎来竣工亮相，还未等到场馆内容展陈，奇特的建筑便吸引了大批游客前来打卡拍照。

游客在世界厅拍照打卡（中铁建设西南公司 供图）

世界大河文明馆位于重庆市广阳岛，由中国工程院院士崔愷执笔设计，总建筑面积约1.9万平方米。该工程以“生态北斗”为设计理念，巧借5座土堆山体环山修建沉浸式覆土建筑群，建筑内部厅廊交织、蜿蜒曲折，藏于绿水青山之下，外部通过2栋凸起的建筑与土堆山体形成“北斗七星”的艺术造型，被称作广阳岛“点睛之笔”。

“常见的单曲面都有一个固定半径作为加工参考，而自由曲面不具有特定的几何特征，不具备任何参考。”中铁建设西南公司大河文明馆项目负责人宣志杰说。该工程87.5%的建筑结构采用异形单曲、双曲及多曲面结构，建筑造型奇特且无规律可循，宛如一件放大了的“工艺品”。

大河文明馆项目异形结构墙体（中铁建设西南公司 供图）

“小的工艺品可以用手捏出想要的造型，要‘捏’这座建筑可找不到那么大的手。”宣志杰幽默地说道。为攻克异形曲面施工技术难题，项目团队通过三维建模、BIM施工技术、计算机编程技术建立三维建筑模型，逐一提取曲面数据，反复分析计算建筑的造型特点。在经过8种方案的比对和论证下，他们创新提出了‘定位盘+背楞+饰面板’的施工方法，利用“鲁班球”的拼接原理，将曲面化整为零，用一块块模板拼接出符合曲面造型的“巨型模具”，再将木纹显纹板、欧松板、凹缝条、嵌面板等镶嵌在模板上，“铸造”出满足建筑造型和凹凸线条装饰的“工艺品”建筑。

“曲面模板安装控制难度极大，不但要准确计算模板的空间安装位置，同时还要确保模板与模板之间成型流畅。”中铁建设西南公司大河文明馆项目总工程师肖育军说。他们累计优化施工图5650张，通过数控机床加工、定位安装、拼接打磨等10多道工序严格控制模板精度，并利用11万个标高点、测量点准确定位模板安装位置，精准完成了68万米背楞和35万块张饰面板安装。安装完成后的模板整体流线平顺，拼接精度误差在1毫米以内。

安装后的异形结构清水模板（中铁建设西南公司 供图）

“墙体不需要二次装修，混凝土本身就是建筑天然的装饰面。”宣志杰说，为深入践行绿色低碳理念，项目团队以工程所在地的土壤颜色为混凝土主色，设计出赭红色的彩色生态混凝土，直接将混凝土本身的肌理和质感作为一种天然的装饰面，这不但节省了后期装饰装修费用、减少装修涂料对环境的污染，同时还让建筑与自然完美融为一体。为“创造”出这种独一无二的彩色生态混凝土，项目团队对清水混凝土强度、颜料用量、砂石类型等进行40余次配比试验，反复调整混凝土的色彩和质感，打造出蜿蜒起伏的“素颜”建筑。

施工过程中，项目建设者们先后进行了10余次专家论证和4次样板试验，创新运用“切截面”“投影法”“逆作法”等多种双曲面异形结构施工技术，克服异形开花柱体施工、双螺旋壳体结构施工、非对称锥体结构施工等复杂结构施工难题，创造了全国首个赭红色清水混凝土建筑、全国首例木纹肌理清水混凝土建筑、全国首例双螺旋状彩色清水建筑三项国内“之首”。

大河文明馆广阳厅双螺旋上升渐变壳体结构（中铁建设西南公司 供图）

“该项目自由曲面混合肌理彩色清水混凝土的设计规模和施工难度是国内少有的”“综合评价达到了国内一流的设计施工水平。”看到工程设计构想成功落地，崔愷对工程建设效果予以高度评价。

据了解，依托大河文明馆三维异形曲面建筑施工，该项目团队荣获2项发明专利、7项实用新型专利、4项国家级BIM技术创新成果大奖和2篇国家计算机软件著作认证，2项施工技术标准还分别被写入团体标准和重庆市地方标准。该工程的建设成功打响了中铁建设在异形三维曲面建筑施工领域的“金字招牌”，同时成为建筑与艺术生动融合的又一典型代表之作。

大河文明馆项目实景（中铁建设西南公司 供图）

【编辑：敏业】