孙 毅（上海世博文化公园建设管理有限公司，上海 200126）
大型的展览温室在我国起步较晚，1999 年昆明园艺博览会我国第一座大型展览温室才建成。作为集游览与科普一体的功能建筑，大型展览温室既是建筑的花园，也是花园的建筑，涉及专业多。而当前对展览温室项目的研究多为针对单一设计方向，因此非常有必要根据其独特属性，从跨学科综合设计的角度进行分析。同时，由于相关展览温室的建设投资规模往往较大，需要与时俱进，探讨大型展览温室的建设管理特点，采用先进建设管理手段对其建设全过程进行精细化管控。
世博文化公园展览温室项目位于上海市浦东新我世博文化公园内，总建筑面积约 37 877.6 m²，地上约 28 925.9 m²，地下约 8 951.7 m²，由主游客中心（P1）、多肉世界馆（P2）、热带雨林馆（P3）、云之花园馆（P4）、原上钢三厂老建筑构架（P5）共 5 个建筑单体及室外游览步道、室内悬挂步道两个配套设施共同组成，建筑平面布置如图1 所示。本项目 P1 建筑和老建筑构架为钢框架，P2、P3、P4 三个温室场馆为密柱钢框架-铝合金屋盖结构。其中：P2馆尺寸为 90.6 m×60 m，最大跨度约 53.6 m，顶部标高约 13.7 m；
P3 馆 111.6 m×69.2 m，最大跨度约 44.6 m，顶部标高约 20.7 m；
P4 馆199.6 m×67.6 m，最大跨度约44.7 m，顶部标高约 18.0 m。三个温室场馆采用了新颖、创新的结构体系，其中 P2、P3 馆屋盖为异形张弦铝合金空间网格结构体系，P4 馆屋盖为异形悬挂铝合金空间网格结构体系，即铝合金屋盖通过吊杆悬挂在上部老建筑构架上。
图1 建筑平面布置图
2.1 设计理念
世博文化公园温室项目设计理念为连接传统与未来、融合工业与自然，建设生态花园中的温室建筑。旧的钢铁车间曾经是这座城市工业发展的重要催化剂，新的温室花园将是未来城市建设的软实力，温室特色建筑群分为规整的老厂房构架和灵动的温室玻璃建筑。设计秉持绿色低碳概念，保留复原旧钢厂的构架，新设计了四个祥云状单体温室构建不同的自然场景和气候。新建筑外轮廓曲线呈现出优雅的自然云状，形成轻盈活跃的新元素，在复原呈现的规整旧钢厂构架的中部和周边灵巧穿插，同时通过屋面以及立面几何图形的变化与周边框架的交互，呈现出金属结构与自然有机融合的建筑意境，形成生动自然的轮廓，新与旧的建筑、虚与实的空间既对立又统一，而且所有温室屋顶由圆形天窗组成，可使照射到植物的阳光最大化。
2.2 大型展览温室设计特征性要求
2.2.1 建筑外观与空间营造要求
大型展览温室对建筑造型要求极高,既要满足特征功能又要具有建筑标识性和时代性，同时要求建筑外部通透、内部简洁明亮、空间灵活。大型展览温室的空间比一般室内展览馆的空间大，且不能加隔断，需要容纳下“移天缩地”的各类景观，满足大型植物生长空间[1]。因此大型展览温室建筑选型多采用大跨度空间网壳的形式，减少内部支柱，突出内部空间，并提供开阔、通透、无遮挡的视野和采光效果。
2.2.2 温室气候与特殊环境要求
首先温室对气候环境指标有很高的要求，包括适宜的温度、湿度、光照、CO2浓度等。再次，根据不同植物特性进行土壤介质配比设计，打造最佳土壤环境是温室园艺设计的核心技术要求。同时考虑到温室特有的高温、高湿环境需求，大型展览温室对建筑材料的耐腐蚀性有较高要求，要求建筑材料美观、耐光照、耐腐蚀、少维护。所以使用铝合金材料制作受力构件，采用通透性好、跨越能力强的网格结构作为结构受力体系，是温室建筑的理想选择[2]。
2.2.3 植物设计要求
传统植物园温室的首要目标是收集、展示、保育更多植物种类（品种），在某些专类植物收集上有所侧重。世博大型展览温室植物设计的目的有所不同，它主要是通过景观和植物吸引游客，提供良好的游览体验；
通过优美的景观布置、新奇特的植物种类及它们背后的故事、声光电等综合体验，使游客放松身心，释放好奇心和探索欲；
通过不同环境植物的成长特点展示，沿植物进化路径设计植物等方式实现科普和科研的功能。
2.3 大型展览温室关键技术
2.3.1 结构体系选型
（1）铝合金结构体系特点。目前大跨度铝合金结构均采用 Al-Mg-Si 系铝合金材料。其优点有：①轻量化：在同样强度下，铝合金结构的重量只有钢结构重量的1/3，可有效减少温室内杆件数量，增大采光天窗面积及数量。②耐久性：无需防腐漆等表面处理即可达到建筑防腐要求，维护简便。③施工快捷：铝合金构配件全部由工厂标准化生产，数控制造，现场全装配式施工，因此能够简化施工工艺，降低施工设备及场地要求，提高安装速度，减少施工周期[3]。此外还具有挤压成型、一体化、绿色环保等特点。
（2）世博展览温室新型结构体系。世博展览温室通过创造性地采用悬挂式和张弦式铝合金结构体系实现了建筑设计要求，建筑结构具有任意几何边界、无曲率平屋面、异形多边形网格等特点。温室屋顶根据圆形采光窗布置要求形成多边形刚性蜂窝形网格结构，并通过双向索网张拉支撑或通过吊杆悬挂于老厂房构架下，与优美自由的建筑弧线、平面型屋面造型相适应，提供开阔、通透、无遮挡的视野和建筑采光效果。温室外立面则采用密柱钢框架结构，形成有规律的结构形态。建筑屋面及立面均采用一体化玻璃幕墙体系，结构构件既参与受力又是建筑造型元素，结构与建筑的一体化设计展现了建筑与技术的完美结合，结构体系如图 2 所示。
图2 新型密柱钢框架—异形张弦铝合金空间网格结构体系示意图
新型结构体系从高性能铝合金材料、新型杆件截面形式、新型节点等方面都进行开拓性的设计。新型“日”字形三腹板闭口截面提高了结构构件的承载性能并有效减小构件断面，节约材料。新型铝合金杆件结合新型节点系统的应用，确保了异形多边形网格屋面的整体刚度，为屋面提供了大透光率，提高温室植物的光合作用效率。幕墙、结构一体化的设计技术，有效减少了建筑层次与杆件数量，提高了建筑通透率与美观性。
2.3.2 土壤设计技术
（1）温室土壤介质设计。展览温室的土壤，物理上由四周的围墙和地下底板及排水层分隔，与外界土壤完全隔离，空间上由温室外壳与外界自然环境隔离。因此，温室土壤介质必须有良好的物理和化学性状，满足植物长期生长所必需的一切因子。物理性状如容重、保水性、透气性、质地等，化学性状如酸碱度、有机质、阴阳离子交换能力（保肥力）。
（2）主要原材料选择与配备方法研究。筛选了风化花岗岩沙、椰糠、草炭、有机介质和火山岩碎石作为配制土壤介质的基础原料。在介质土配制中选用安徽或江西山中自然风化形成的岩沙，pH 值 5.1～6.6，人工进行分筛，选用粒径 2 mm 以上，这样土壤不易板结，利于透气排水。
通过对国内多个展览温室项目介质土应用情况的多次分析、对比，并根据世博温室所种植植物对土壤的要求，参考原产地土壤理化性状，总结出了成熟的展览温室介质土配比方案。多肉世界馆(P 2)配制的植物均为沙生植物，其植物根系具有向下生长特性，主根深，侧根广，喜疏松透气的特点，配备方案最终选择配比为风化花岗岩沙∶火山岩碎石∶椰糠∶有机介质=3∶5∶2∶2。热带雨林馆(P3)和云之花园馆(P4)均为热带雨林植物，考虑温室内植物的生长空间限制，日常需人为加以控制生长，故介质土内营养成分不宜过高，介质土配比为风化花岗岩沙∶火山岩碎石∶椰糠∶有机介质∶草炭=2∶3∶2∶2∶1。
2.3.3 植物品种设计世博展览温室花园三个温室馆涉及的有沙漠植物、天然雨林、热带植被等。植物品种设计原则以植物生长需求为依据，分为干旱荒漠环境和热带雨林环境，在每个场馆内部的植物分我和布置上，综合考虑以人为提炼的植物特征故事为主线进行植物品种选择和种植设计。同时为打造富有吸引力和科普价值的温室，选择种植的植物需要珍贵、稀有、奇特和丰富多样，而且要考虑长时间的积累和动态更新。例如，世博温室计划引种极度濒危且难栽培的侏儒睡莲、发现不久的新种邢氏水蕨、少见独特的粘叶豆等新颖植物品种。本项目开展全球热带与亚热带的植物配置技术研究，根据不同我域的科属特征，从选育、安全性及应用配套技术等方面着手，按展示的植物的重要程度来选择，主要包括特色植物、基础植物、配景植物、季节性更替植物。最终结合室内景观布置，为园内植物打造一个原生态生长环境，并能够让游人身临其境。
2.3.4 温室环境控制
本项目通过采集植物生长影响因素指标，包括不同高度的温度、湿度、光照、风速、土壤 pH、土壤含水率、土壤EC、浇灌用水 pH、浇灌用水 TDS 等，根据温室植物生长要求，自动控制开窗、遮阳、冷雾、补光、灌溉、施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。世博温室环境主要控制参数和范围如表 1 所示。
表1 世博温室环境主要控制参数和范围
未来，通过对温室环境关键数据采集研究，建立植物生长特性数据库，实现对环境精准控制和环控设备精准调用，可以在满足温室植物生长的要求情况下同时满足经济节能指标。
3.1 建设管理特点
（1）界面协调多。项目位于整体开发城市公园内部，无市政道路接入，项目周边与公园绿化标段紧邻，且连通道下穿规划市政道路与相邻地下空间连接，项目与周边标段存在多处施工界面。在设计界面、施工界面、场地界面等方面存在大量需协调事项。
（2）技术综合性强。作为标志性建筑，本项目涉及建筑功能和结构体系较复杂，新技术、新材料、新结构、新设备等的应用较多，技术密集程度偏高，且具有工程体量较大、建设标准高等特点。
（3）参建单位多。包括政府部门、建设单位、监理单位、勘察设计单位、总承包单位、分包商、供货商、营运方等。
（4）投资规模大，且主要为政府财政资金投资。
3.2 建设项目总控研究
3.2.1 项目总控目标
世博展览温室在总体计划、界面协调、场地管理、信息管理等方面提出了新的需求，用传统项目建设管理模式在整体协调建设过程中存在一定的瓶颈，迫切需要有一种强化管理模式来最大地发挥管理效率[4]。
为有效统筹推进项目，结合项目上述管理特点，建设方研究采用了项目总控管理模式，即通过对项目建设全过程统筹设计、施工、投资总控管理模式及管理技术的系统研究，形成项目总控集成化咨询管理服务模式，并通过开发数字化总控管理平台，提升大型展览温室的建设推进效率。
3.2.2项目总控内容
（1）设计总控管理模式研究。编制导则统一标准。结合大型展览温室项目特点，研究设计工作界面、专业协同内容、分类控制要素和责任主体，编制建设技术导则、技术措施及专项导则，指导和管控各阶段设计成果，进行内外部协调和统筹，总体管控开发建设。全程协同统一手势。在技术层面梳理复杂的设计条件，将大项目中各种复杂的关系进行拆解，形成较为清晰的条线，为全程总控协调工作创造有利条件。从规划到建设，全程执行编制的各项技术规则作为技术统筹、矛盾协调的依据；
在项目设计、建设全过程中动态跟进并执行总体规则。对各专业在施工过程中可能遇到需要协同的技术做法及施工难点进行统一规定及控制建议，以达到不同单体分布但整体统一的设计和做法。
（2）施工总控管理模式研究。针对项目特点及管理难点，研究可高效协同的建设组织体系，研究基于计划、界面、信息、技术、HSE、竣工验收及第三方巡查等管理流程、工作内容及与设计总控、投资总控管理的对接界面。通过施工总控计划管理，提前对整体项目建设计划中的里程碑节点及关键节点（项目间相互影响的交叉节点）进行识别，并通过每月第三方巡查的进度跟踪机制，分析滞后影响。通过施工总控界面管理，提前策划整体项目的场地管理界面、施工期间动态场布规划及与周边项目施工场地的动态调整。通过施工总控第三方巡查，对项目的进度、管理行为、安全及文明施工进行定期检查，督促施工单位、监理单位加强现场管控。施工总控在计划、界面管理方面的提前策划实现了对世博温室项目计划及界面的预控，第三方巡查加强了温室花园项目施工过程的管理，从事前、事中两个层面保证了整体项目建设的高效推进。
（3）投资总控管理模式研究。通过投资总控管理模式提前充分考虑影响项目投资的各种风险因素，确定项目投资总控目标和内容。然后把这些项目投资总控工作内容与成果及时分解到各单体或标段的设计深化、发承包招标阶段、施工阶段的造价专业咨询工作内容中去。各阶段专业咨询工作按投资总控目标和内容开展，其控制结果动态地反馈回项目投资总控，投资总控对反馈结果进行评估和校对，从而建立有效的项目投资控制机制。
世博温室作为上海面向未来的与世界接轨的超大型展览温室，设计理念超前，技术应用领先。新旧统一、虚实结合的设计理念，既保留了城市文脉，又彰显了时代特征。创新的结构体系和建筑结构一体化，实现了独特建筑造型、精致材料特质和高大空间的复合需求。在有限的场地内通过植物的合理种植与科学营造、环境与科技相结合，建成富有特色的展览温室。在建设管理方面，通过项目总控模式这一新兴的工程管理模式的探索与研究，打造设计、施工、投资三大专业总控模式和平台，形成基于全过程效益最优的展览温室项目总控专项技术。
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