多維度保護建筑營造
——周口店遺址保護建筑

崔光海 汪靜 余丹丹

1 項目背景

周口店遺址作為中國舊石器時代的重要遺址，位于北京市房山區周口店鎮龍骨山，遺址年代范圍約為50～70萬年前，是人類化石寶庫和古人類學、考古學、古生物學、地層學、年代學、環境學及巖溶學等多學科綜合研究基地[1]。1961年被國務院公布為首批全國重點文物保護單位，1987年被聯合國教科文組織列入中國首批“世界文化遺產名錄”[2]。

位于周口店遺址東端的周口店遺址第1地點，原是一個天然石灰巖溶洞，俗稱“猿人洞”。它位于龍骨山的東北坡，是“北京人頭蓋骨”的出土點，遺址東南為華北大平原，西北為山地。周口店鎮附近的山地多為石灰巖，在水的作用下，形成許多大小不等的天然洞穴，因出土北京猿人化石而名揚世界。在其附近分布著周口店第4地點、第15地點和山頂洞等諸多古人類遺址和脊椎動物化石地點，組成一個綿亙70多萬年的古人類遺址群[3]。

1 夜景建筑與環境全圖Full view of the building and environment at night

2 建筑模擬山形修補空間關系示意Schematic diagram of the spatial relationship of building simulation mountain-shaped repair

3 建筑整體環境The overall environment of the building

4 保護棚外觀Protective shed appearance

周口店遺址第1地點現狀為一長方形深坑，東西長約35 m，南北寬約5～8 m，深約30 m，周邊為洞頂坍塌后的巖壁，為層層堆積的文化層。第1地點面積約為1 340 m2，其周圍的不可承重山體面積約為1 538 m2，皆為不能擾動或進行施工的敏感區域，其面積總和約為2 878 m2。第1地點以山丘洞穴、巖體、堆積層和植物組成的自然景觀為主，山林茂盛、草木蔥蘢、嶙石掩映，但是經過幾十年來的發展，周邊也留下了過多的人工改造地和建造物，人工構筑物的風貌與遺址區域景觀不能完全相容。

通過對周口店遺址第1地點近20年的監測，了解到遺址面臨以風雨侵蝕為主要誘因的一系列嚴重病害，如風化、剝落和失穩等。尤其是2012年北京“7.21”特大自然災害期間，暴雨過后，洞底及西剖面發現有雨水迅速積聚后又消失的現象。后經物探勘察證明洞底存在大的溶蝕裂隙及破碎帶，嚴重危害整體穩定性[4]。2013年8月，國家文物局將清華大學建筑設計研究院有限公司文化遺產保護中心設計的《周口店遺址第1地點（猿人洞）保護建筑設計方案》[5]，報聯合國教科文組織世界遺產中心備案；2013年11月收到國際古跡遺址理事會審核意見，同意實施周口店遺址第1地點保護設施工程項目，工程相應涉及緊鄰猿人洞的山頂洞遺址、鴿子堂。

周口店遺址第1地點面臨自然與人為雙重破壞：1）第1地點處于露天保存狀態，長期遭受各種自然力的破壞。主要包括大氣降水產生的沖刷及溶蝕破壞、風的吹蝕和溫差作用；雷暴、冰雹、寒潮導致遺址本體出現堆積體、巖體失穩、塌落等諸多地質病害；巖石在沉淀和構造過程中，被自然切割形成大小塊狀，可能出現滑移、塌方、掉塊等現象；植物根系對遺址堆積層及巖體穩定性的破壞。

2）第1地點周邊生產、生活活動惡化了遺址區環境。遺址區除東面有村鎮居民住宅與生活垃圾污染外，周邊區域分布的各種采石、采礦、水泥生產等企業造成了地形地貌的改變，嚴重惡化了遺址區域的生態環境。東部的京廣鐵路周良支線緊鄰遺址核心區域，火車運行所產生的震動對遺址堆積的穩定性構成威脅，同時限制了遺址區的交通可達性。大氣污染、酸雨、震動、噪聲等現代工業的副產品加快了遺址本體的損毀速度。

2 設計原則

2.1 最小干預的保護策略，確保遺址本體真實性

以需保護山體所需覆蓋的最小面積及高度為標準進行保護棚體量設計，保證對遺址本體最低限度的干預[6]。

第1地點因頂部坍塌，遺址直接暴露于室外環境，主要受到雨、雪、冰雹、風、光及溫差等氣候狀況所帶來的危害。本次設計以半封閉的設計手法保持周口店遺址猿人洞自然存在狀態，提供一個緩沖、惰性的空間，避免不確定因素帶來的“保護性破壞”。較采取小型防護設施只能局部或暫時解決防風雨的問題而言，搭建大體量保護建筑不僅可提供整體覆蓋保護，且可保持遺址區環境的安全及完整性，同時考慮到遮風擋雨及內部觀賞空間的要求，保護棚貼合山體低伏，結構最高點僅高出原有山體3 m左右，對周邊山勢影響甚微。

5 影響因素Influencing factors

6 經過嚴格排水設計的保護棚雙葉片系統外觀The exterior of the protective shed double-blade system under a strict drainage design

7 建筑內部細節圖Details of the interior of the building

第1地點及其周邊脆弱山體都需得到保護，考慮雨水飄落角度、光照通風要求、展示設施等因素，將保護棚覆蓋面積緊縮到必要的范圍內。同時，綜合遺址所需覆蓋的最小面積及保護棚結構所需著力點情況，計算出保護棚覆蓋的最小面積。

2.2 因形就勢的設計手法，確保遺址環境完整性

巧妙結合現有地形搭建保護棚。本次設計以現存山體等高線為線索，推導出猿人洞未坍塌前的山體形態，以此為基礎得到保護建筑的整體造型，使新建筑在形態上與周圍山體環境融為一體。

保護棚利用遺址區域內現有道路形成截水溝，阻攔山上地勢高處留下的雨水，設計將保護棚外層表皮葉片由菱形改為更可控且搭接緊密的方形，有組織地收集和引導雨水，最終排放到指定位置，通過被動式的生態建筑手段，降低溫度、濕度，為遺址和室外環境營造可以減小氣候震蕩幅度的緩沖空間[7]。

此文旨在開發一種惰氣替代及輸送的方式，替代柴油燃燒工藝，并保證此系統運行的穩定性和安全性，以適應海上油田生產存儲需要的同時，減少柴油消耗及溫室系統排放量[2]。

雙層表皮及綠植屋面的施工技術已經十分成熟，在國內外已有大量實際工程面世。保護棚設計將屋面劃分為小體塊，實現綠化種植、自然通風及采光、屋頂排水、蓄能照明、日常維護等各項要求，將結構密度按照技術標準調整至合理范圍。通過選取大跨度空間殼體鋼結構，在結構的受力方向形成穩定連續的桿件形態，以靈活適應復雜多變的地形。

2.3 渾然自成的屋面構造，確保空間整體協調性

保護棚采取綠植屋面形式，整體鋪設屋頂綠化，力求融入遺址環境之中。保護棚采用內外雙層葉片體系，考慮到排水、采光及通風等要求，葉片由3～4 m2的方形排列而成，保證相互之間部分重疊又留有空隙，順暢地排出雨水的同時又不影響采光通風[8]。保護棚外表皮葉片參數由計算自動生成，搭接緊密，角度合理。雨水由保護棚最高處葉片向四周葉片逐層下降排出：部分葉片表層雨水降落至南側山頂暗埋雨水溝并最終匯入山頂截水溝；部分降落至北側山腳沿線暗埋排水溝并最終匯入場地內現有排水設施；部分降落至東側或西側檐溝，再匯入北側山腳暗埋排水溝排出場地之外。

保護棚外表皮葉片鋼結構上干掛3～4 m2的鋁制盒子，盒子內固定有營養種植草包。內表面為鋼結構上干掛石材造型單板玻璃鋼，有效減輕結構重量。保護棚的外表皮設計為綠植屋面，計劃2年內形成綠植全覆蓋，使保護棚以綠植為外衣隱沒在綠樹叢中。內表皮抽象模擬山洞意象，向觀眾傳遞遺址環境信息。

2.4 跨媒介敘事的交互設計，確保文化資源延續性

以不對遺址本體造成危害為前提，為豐富遺址展示方式，運用聲、光、電及VR等數字化虛擬科技手段展示遺址內不同歷史時期文化層積。將虛擬性、互動性展示形式納入遺址展示體系內，提升遺址展示空間的科技性、藝術性、趣味性、參與性，使公眾真正參與到遺址信息傳播過程中，提高信息的傳播效率，增強傳播效果。

8 葉片整體效果與葉片細節The overall effect and details of the blade

9 雙層葉片構造分解及模型Two-layer blade structural decomposition and model

為實現世界文化遺產“真實性、完整性、使之世代傳承，永續利用”[9]的保護要求，猿人洞保護建筑工程經過7年論證、3年施工，分別榮獲中國建筑鋼結構行業工程質量最高榮譽——中國鋼結構金獎；亞洲建筑師協會建筑獎保護項目類金獎；中國鋼結構協會空間結構分會空間結構獎設計銀獎。

3 結語

周口店遺址第1地點（猿人洞）建筑設計，基于世界文化遺產保護要求，為加強遺址本體保護，確保遺產真實性、完整性、可延續性，凸顯周口店遺址整體價值，利用當代設計手法重塑遺址環境整體空間結構，把握遺址的空間范圍尺度，適度干預保護建筑物空間界限，合理化材料選擇，利用自然生態設計以及高科技數字手段呈現遺址生態、文化信息。本設計為研究、觀測猿人洞和展示其價值信息提供良好的環境空間氛圍，實現歷史文化資源永續發展的遺址保護建筑設計目標。

10 保護棚組織示意圖A schematic diagram of the protective shed

11 遺址內部展示空間The interior display space of the site

12 保護棚頂部The top of the protective shed

在《周口店遺址第1地點(猿人洞)保護建筑設計方案》中，我們經過認真研究和反復推敲，開展了包含巖土工程勘察、地形測繪、風洞實驗等在內的相關工作，且邀請專家召開第1地點保護建筑論證會，對保護建筑內外景觀效果、基礎定點地勘、保護棚結構設計、抗震性能設計、結構穩定性設計等方面內容進行深入研討，于2014年11月完成方案施工圖設計。2015年5月開始動工，歷時2年，2018年8月底通過竣工驗收，2018年9月底正式對公眾開放。

[9] 世界遺產中心.實施世界遺產公約的操作指南[M]. 中國古遺址協會，譯，北京：中國古遺址保護協會，2017.

項目名稱：周口店遺址第1地點（猿人洞）保護建筑

設計單位：清華大學建筑設計研究院有限公司

項目地址：北京周口店

項目設計時間：2011—2015年5月

項目完成年份：2018年8月

占地面積：2 878 m2

建筑面積：3 487 m2

項目總負責：呂舟

工程負責人：崔光海

建筑專業：汪靜、揭小鳳、李京 、徐知蘭

結構專業：馬智剛、李增超、蔣炳麗

給排水專業：郭漢英、劉玖玲、王晶

電氣專業：郭紅艷、張微、汪昊天

建設單位：北京龍建集團有限公司

項目經理：袁繼祥

圖片來源： 文中照片由董萌、五季、高原、高俊拍攝；繪制圖片均來源于清華大學建筑設計研究院有限公司文化遺產保護中心