全钢结构、整体建筑只有四组桩基、零能耗、数字化裸眼3D……近日，由东南大学建筑学院周琦教授主持设计的柳孜运河遗址公园永久性保护大棚初现雏形，其采用了桥梁技术悬索结构，远远看上去仿佛一座“悬空”的金字塔，令人眼前一亮。

据悉，作为柳孜运河遗址国家文化公园中的重点项目，该保护性建筑主体样貌目前已经呈现，整体工程将于今年年底完工，明年初建成对外开放。

设计施工难度大

耗时两年多选定方案

柳孜运河遗址位于安徽濉溪县境内，基坑长53米、宽40米，属于隋唐大运河通济渠故道遗址。1999年该遗址首次被考古发掘，2014年申报成为世界文化遗产。该遗址是在整个大运河沿线发现的唯一的宋代桥梁和码头遗址，在此考古发掘了唐宋时期的沉船和一大批珍贵文物，具有极高的历史价值、科学价值、艺术价值及社会文化价值。其中，石筑桥墩是我国大运河建筑遗址的首次发现，在运河内发现如此多沉船也尚属首次。可以说，不论是在考古学意义上，还是运河本身的历史追溯上，柳孜运河遗址的保护都尤为重要。

周琦介绍，一般而言，这类遗址的保护通常有两种方式，一种是常用的原址保护方式，即作为地下文物继续掩埋，另一种则是公开展示，但考虑到文物如果暴露在阳光、大气中，很快就会被毁掉，所以遗址不可露天展示，需要建造相应永久性保护措施进行室内展示。

2019年，周琦带领团队开启了对该桥梁遗址的保护设施及展示工程。然而，面对如此大规模的运河遗址，其保护工程的设计和施工难度都极大。“遗址本身尺寸加上预留的参观人行道的安全距离，其保护面积至少达到80米×50米。如此大跨度的建筑需要很大的桩基工程，而一旦往地下打桩基，难免会影响到运河遗址。”这是周琦团队在设计初期就遇到的一大难题。为了保护文物，考古遗址上既不能有桩基，还必须要能全部遮住已发掘的考古遗址，对遗址起到永久性保护作用——这也就意味着遗址上方的结构得悬空。

“遗址保护设施的设计，必须从遗产保护、结构力学、建筑设计三个角度来思考，三者缺一不可。在此项目中，遗址基坑的南侧尽管尚未被考古发掘，但已被推断为隋唐时期大运河通济渠故道遗址，不可以在此进行任何土建结构，因此唯一可以进行地下结构工程的只有遗址北侧。”经过两年多的详细勘察、研究与设计，团队从六轮不同方案中最终选定了对遗址影响最小、能够充分阐释其风貌的保护设施建筑设计方案。

采用桥梁悬索技术

悬空“船桅杆”致敬古代工艺

为了保护遗址，团队采用桥梁技术的悬索结构，这也是该方案的最大特点。团队在遗址北侧做了四组桩基，用全钢悬索结构形成80米×50米的无柱巨型空间悬空覆于遗址之上，悬空至高点距离地面50米，主体结构近似于船桅杆。

在施工现场抬头仰望，整个建筑像一座大型金字塔，但在周琦眼中，其微微向前倾斜的造型更像是一艘宋代时期的官船。建筑的“桅杆”和“船体”形成一个富有动感、生机勃勃又具有现代感的建筑形式，这实际是团队向宋代工艺美学、桥梁美学致敬。

“根据结构材料及本身受力性能，我们将桥梁悬索结构用于屋盖体系，垂直幕墙体系悬挂而下，这样一来不会接触任何土壤，最大限度地保护遗址。”周琦介绍，为了防止建造过程中有重件落下，团队将经过特殊处理干燥的沙袋填平基坑，并使用临时支撑结构，用塔吊等精准装配建筑主体。团队充分发挥学校在建筑结构施工技术上的学科优势，历时一年多，该遗址保护设施的主体结构目前已经完工。

自发电零能耗

数字化技术裸眼“穿越”千年

柳孜运河遗址远离都市，距离其最近的淮北市约30多公里，这也让其日常维护成为一大难题。“为了更好地保护文物，博物馆内需要恒温恒湿系统，但这样一来能源消耗就变得很大，因此我们在设计中就需要充分考虑节能因素。”团队将永久性保护大棚的上顶部设计为可以自然采光的天窗，而将下部整个倾斜屋面全部覆盖太阳能发电板，进行自发电。

值得一提的是，这些太阳能板经过特别设计和制作，将材料颜色、质感及安装方式都仿照屋面瓦结构，不仅能防雨、保温、隔热，还能作为优质电源。经计算，博物馆目前的太阳能发电量能够基本满足其日常能耗需要，加上其余的保温节能和自然采光通风设计，使得这里将成为全国第一座零能耗的遗址博物馆。

此外，采用数字化裸眼3D技术也是该方案的一大亮点。柳孜村是一个存在了千年的古村落，这里的村民生活在大运河两旁，得到了大运河的滋养。可惜这段大运河于元代废弃，渐渐消失在公众的目光中。“其实此处的地理环境与张择端所绘的《清明上河图》中景象基本一致，为此我们依据《清明上河图》中的场景，结合此处遗址的相关考古推测，对此处的桥梁结构和样式进行3D数字化建模。既最大化保护了遗址，也让参观者更加真实可感。”

运河上的桥梁码头、来来往往的船帆、熙熙攘攘的人群……设计中，团队将灯光投影“藏”在永久性保护大棚之中，当采光天窗缓缓关闭，千年前宋代运河旁充满烟火气的场景便通过现代声光电的形式缓缓浮现眼前。届时，观众将深入其中，瞬间“穿越”千年，不仅可以裸眼看见宋代古桥的模样，还可以参与互动体验，深刻感受世界文化遗产的魅力。