多维度保护建筑营造
——周口店遗址保护建筑

崔光海 汪静 余丹丹

1 项目背景

周口店遗址作为中国旧石器时代的重要遗址，位于北京市房山区周口店镇龙骨山，遗址年代范围约为50～70万年前，是人类化石宝库和古人类学、考古学、古生物学、地层学、年代学、环境学及岩溶学等多学科综合研究基地[1]。1961年被国务院公布为首批全国重点文物保护单位，1987年被联合国教科文组织列入中国首批“世界文化遗产名录”[2]。

位于周口店遗址东端的周口店遗址第1地点，原是一个天然石灰岩溶洞，俗称“猿人洞”。它位于龙骨山的东北坡，是“北京人头盖骨”的出土点，遗址东南为华北大平原，西北为山地。周口店镇附近的山地多为石灰岩，在水的作用下，形成许多大小不等的天然洞穴，因出土北京猿人化石而名扬世界。在其附近分布着周口店第4地点、第15地点和山顶洞等诸多古人类遗址和脊椎动物化石地点，组成一个绵亘70多万年的古人类遗址群[3]。

1 夜景建筑与环境全图Full view of the building and environment at night

2 建筑模拟山形修补空间关系示意Schematic diagram of the spatial relationship of building simulation mountain-shaped repair

3 建筑整体环境The overall environment of the building

4 保护棚外观Protective shed appearance

周口店遗址第1地点现状为一长方形深坑，东西长约35 m，南北宽约5～8 m，深约30 m，周边为洞顶坍塌后的岩壁，为层层堆积的文化层。第1地点面积约为1 340 m2，其周围的不可承重山体面积约为1 538 m2，皆为不能扰动或进行施工的敏感区域，其面积总和约为2 878 m2。第1地点以山丘洞穴、岩体、堆积层和植物组成的自然景观为主，山林茂盛、草木葱茏、嶙石掩映，但是经过几十年来的发展，周边也留下了过多的人工改造地和建造物，人工构筑物的风貌与遗址区域景观不能完全相容。

通过对周口店遗址第1地点近20年的监测，了解到遗址面临以风雨侵蚀为主要诱因的一系列严重病害，如风化、剥落和失稳等。尤其是2012年北京“7.21”特大自然灾害期间，暴雨过后，洞底及西剖面发现有雨水迅速积聚后又消失的现象。后经物探勘察证明洞底存在大的溶蚀裂隙及破碎带，严重危害整体稳定性[4]。2013年8月，国家文物局将清华大学建筑设计研究院有限公司文化遗产保护中心设计的《周口店遗址第1地点（猿人洞）保护建筑设计方案》[5]，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，同意实施周口店遗址第1地点保护设施工程项目，工程相应涉及紧邻猿人洞的山顶洞遗址、鸽子堂。

周口店遗址第1地点面临自然与人为双重破坏：1）第1地点处于露天保存状态，长期遭受各种自然力的破坏。主要包括大气降水产生的冲刷及溶蚀破坏、风的吹蚀和温差作用；雷暴、冰雹、寒潮导致遗址本体出现堆积体、岩体失稳、塌落等诸多地质病害；岩石在沉淀和构造过程中，被自然切割形成大小块状，可能出现滑移、塌方、掉块等现象；植物根系对遗址堆积层及岩体稳定性的破坏。

2）第1地点周边生产、生活活动恶化了遗址区环境。遗址区除东面有村镇居民住宅与生活垃圾污染外，周边区域分布的各种采石、采矿、水泥生产等企业造成了地形地貌的改变，严重恶化了遗址区域的生态环境。东部的京广铁路周良支线紧邻遗址核心区域，火车运行所产生的震动对遗址堆积的稳定性构成威胁，同时限制了遗址区的交通可达性。大气污染、酸雨、震动、噪声等现代工业的副产品加快了遗址本体的损毁速度。

2 设计原则

2.1 最小干预的保护策略，确保遗址本体真实性

以需保护山体所需覆盖的最小面积及高度为标准进行保护棚体量设计，保证对遗址本体最低限度的干预[6]。

第1地点因顶部坍塌，遗址直接暴露于室外环境，主要受到雨、雪、冰雹、风、光及温差等气候状况所带来的危害。本次设计以半封闭的设计手法保持周口店遗址猿人洞自然存在状态，提供一个缓冲、惰性的空间，避免不确定因素带来的“保护性破坏”。较采取小型防护设施只能局部或暂时解决防风雨的问题而言，搭建大体量保护建筑不仅可提供整体覆盖保护，且可保持遗址区环境的安全及完整性，同时考虑到遮风挡雨及内部观赏空间的要求，保护棚贴合山体低伏，结构最高点仅高出原有山体3 m左右，对周边山势影响甚微。

5 影响因素Influencing factors

6 经过严格排水设计的保护棚双叶片系统外观The exterior of the protective shed double-blade system under a strict drainage design

7 建筑内部细节图Details of the interior of the building

第1地点及其周边脆弱山体都需得到保护，考虑雨水飘落角度、光照通风要求、展示设施等因素，将保护棚覆盖面积紧缩到必要的范围内。同时，综合遗址所需覆盖的最小面积及保护棚结构所需着力点情况，计算出保护棚覆盖的最小面积。

2.2 因形就势的设计手法，确保遗址环境完整性

巧妙结合现有地形搭建保护棚。本次设计以现存山体等高线为线索，推导出猿人洞未坍塌前的山体形态，以此为基础得到保护建筑的整体造型，使新建筑在形态上与周围山体环境融为一体。

保护棚利用遗址区域内现有道路形成截水沟，阻拦山上地势高处留下的雨水，设计将保护棚外层表皮叶片由菱形改为更可控且搭接紧密的方形，有组织地收集和引导雨水，最终排放到指定位置，通过被动式的生态建筑手段，降低温度、湿度，为遗址和室外环境营造可以减小气候震荡幅度的缓冲空间[7]。

此文旨在开发一种惰气替代及输送的方式，替代柴油燃烧工艺，并保证此系统运行的稳定性和安全性，以适应海上油田生产存储需要的同时，减少柴油消耗及温室系统排放量[2]。

双层表皮及绿植屋面的施工技术已经十分成熟，在国内外已有大量实际工程面世。保护棚设计将屋面划分为小体块，实现绿化种植、自然通风及采光、屋顶排水、蓄能照明、日常维护等各项要求，将结构密度按照技术标准调整至合理范围。通过选取大跨度空间壳体钢结构，在结构的受力方向形成稳定连续的杆件形态，以灵活适应复杂多变的地形。

2.3 浑然自成的屋面构造，确保空间整体协调性

保护棚采取绿植屋面形式，整体铺设屋顶绿化，力求融入遗址环境之中。保护棚采用内外双层叶片体系，考虑到排水、采光及通风等要求，叶片由3～4 m2的方形排列而成，保证相互之间部分重叠又留有空隙，顺畅地排出雨水的同时又不影响采光通风[8]。保护棚外表皮叶片参数由计算自动生成，搭接紧密，角度合理。雨水由保护棚最高处叶片向四周叶片逐层下降排出：部分叶片表层雨水降落至南侧山顶暗埋雨水沟并最终汇入山顶截水沟；部分降落至北侧山脚沿线暗埋排水沟并最终汇入场地内现有排水设施；部分降落至东侧或西侧檐沟，再汇入北侧山脚暗埋排水沟排出场地之外。

保护棚外表皮叶片钢结构上干挂3～4 m2的铝制盒子，盒子内固定有营养种植草包。内表面为钢结构上干挂石材造型单板玻璃钢，有效减轻结构重量。保护棚的外表皮设计为绿植屋面，计划2年内形成绿植全覆盖，使保护棚以绿植为外衣隐没在绿树丛中。内表皮抽象模拟山洞意象，向观众传递遗址环境信息。

2.4 跨媒介叙事的交互设计，确保文化资源延续性

以不对遗址本体造成危害为前提，为丰富遗址展示方式，运用声、光、电及VR等数字化虚拟科技手段展示遗址内不同历史时期文化层积。将虚拟性、互动性展示形式纳入遗址展示体系内，提升遗址展示空间的科技性、艺术性、趣味性、参与性，使公众真正参与到遗址信息传播过程中，提高信息的传播效率，增强传播效果。

8 叶片整体效果与叶片细节The overall effect and details of the blade

9 双层叶片构造分解及模型Two-layer blade structural decomposition and model

为实现世界文化遗产“真实性、完整性、使之世代传承，永续利用”[9]的保护要求，猿人洞保护建筑工程经过7年论证、3年施工，分别荣获中国建筑钢结构行业工程质量最高荣誉——中国钢结构金奖；亚洲建筑师协会建筑奖保护项目类金奖；中国钢结构协会空间结构分会空间结构奖设计银奖。

3 结语

周口店遗址第1地点（猿人洞）建筑设计，基于世界文化遗产保护要求，为加强遗址本体保护，确保遗产真实性、完整性、可延续性，凸显周口店遗址整体价值，利用当代设计手法重塑遗址环境整体空间结构，把握遗址的空间范围尺度，适度干预保护建筑物空间界限，合理化材料选择，利用自然生态设计以及高科技数字手段呈现遗址生态、文化信息。本设计为研究、观测猿人洞和展示其价值信息提供良好的环境空间氛围，实现历史文化资源永续发展的遗址保护建筑设计目标。

10 保护棚组织示意图A schematic diagram of the protective shed

11 遗址内部展示空间The interior display space of the site

12 保护棚顶部The top of the protective shed

在《周口店遗址第1地点(猿人洞)保护建筑设计方案》中，我们经过认真研究和反复推敲，开展了包含岩土工程勘察、地形测绘、风洞实验等在内的相关工作，且邀请专家召开第1地点保护建筑论证会，对保护建筑内外景观效果、基础定点地勘、保护棚结构设计、抗震性能设计、结构稳定性设计等方面内容进行深入研讨，于2014年11月完成方案施工图设计。2015年5月开始动工，历时2年，2018年8月底通过竣工验收，2018年9月底正式对公众开放。

[9] 世界遗产中心.实施世界遗产公约的操作指南[M]. 中国古遗址协会，译，北京：中国古遗址保护协会，2017.

项目名称：周口店遗址第1地点（猿人洞）保护建筑

设计单位：清华大学建筑设计研究院有限公司

项目地址：北京周口店

项目设计时间：2011—2015年5月

项目完成年份：2018年8月

占地面积：2 878 m2

建筑面积：3 487 m2

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 、徐知兰

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

建设单位：北京龙建集团有限公司

项目经理：袁继祥

图片来源： 文中照片由董萌、五季、高原、高俊拍摄；绘制图片均来源于清华大学建筑设计研究院有限公司文化遗产保护中心