近日，由上海建工园林集团第一分公司承建的“在水一方”科幻馆景观工程顺利通过综合竣工验收。本项目位于上海市奉贤区金海社区，地处上海之鱼核心地段，东至湖畔路，南至雕塑公园，西至金海湖，北至05-11绿地。项目景观面积约2.233万平方米，其中绿化种植面积1.72万平方米。
“在水一方”科幻馆的核心亮点是建筑顶部的超大薄壳起伏屋面，设计灵感源于“漂浮的水面”。项目团队结合新形势下上海城市第五立面发展需要，基于Rhino平台使用Grasshopper语言编写算法，为这一通过大世界基尼斯记录认定为全球最大的双壳体结构科幻馆铺上一层“绿毯”，打造兼具生态景观和活动功能的第五立面空间。屋面由8个山包和2个楼梯核心筒支撑，东西跨度达80米，最大坡度60度，绿化面积约8474平方米。
智能算法赋能精准施工
“在水一方”科幻馆屋面坡度大、曲率变化多，轻质种植土面临因重力或风力而滑落或流失等情况，需要特殊设计的支撑系统来确保种植介质的稳定性。同时，整个土壤的支撑系统紧紧覆盖于曲面屋顶上，对深化设计和现场实施提出了极高的要求。
为破解难点问题，项目团队运用算法编程技术，编写超大薄壳屋面土壤支撑算法，主要包括八个步骤：载入超大薄壳屋面三维模型、剔除无关区域提取覆土区域、对覆土曲面进行方格划分、提取曲面方格法向量计算方格坡度、按照坡度范围对方格进行分类、拟合不同坡度覆盖区域表面、生成预留钢筋、生成固土挡板和扁铁。
智能算法自动生成屋面不同坡度土壤支撑系统
屋面土壤支撑系统施工实景
三大技术突破
优化绘制等高线图。传统二维等高线图在描述连续曲面时，存在深度感缺乏、复杂性处理困难、曲率变化缺失和误差累积较大等缺陷。项目团队在三维曲面模型的基础上运用智能算法，有利于直接进行深化设计和施工策划工作，帮助施工团队按照不同坡度快速、准确地划分土壤支撑系统的实施区域。
自动识别屋面坡度。算法可自动准确地区分异形曲面上不同坡度所在的区域，精准匹配5°～60°之间不同坡度区域的固土措施。当屋面坡度处于5°～10°之间时，不做固土措施；处于10°～20°之间，铺设土工格栅进行固土；处于20°～60°之间，先设置金属挡土板，在金属挡土板之间铺设土工格栅进行固土。
准确测算工程材料。算法在对屋面三维模型进行分析计算之后，自动提取不同坡度的屋面区域，自动生成预留钢筋、挡土措施所需的挡板和固定扁铁数量，指导施工团队按照计算结果进行材料下单和现场实施，降低施工成本，保证了轻质种植土回填工程的高效和精准。
面对场地狭小、交叉作业复杂的难题，项目团队采用吨包袋吊装技术，将轻质营养土直接吊运至屋顶，通过划袋回填实现高效作业。同时，通过水浸饱和法模拟极端环境，严格把控轻质土配比，确保荷载安全与植物生长需求。
自然草甸漫步“云上桃源”
屋顶绿化以“云上桃源”为设计理念，塑造缀花草甸般的景观风貌。项目团队采用籽播法，种植大滨菊、石竹、鼠尾草等低维护植物，形成四季变化的自然花境。首层铺装以5种色彩的小块石材拼接，模拟水波纹形态，配合全站仪定位与镀锌角铁固定技术，实现了“流动”的视觉效果。随地形起伏的游步道结合局部观景平台，创造多角度的观景视野，给参观者带来高低漫步、穿行其间的体验。
本项目在技术层面树立了国内超大坡度屋顶绿化工程样板，形成了可重复拓展使用的设计算法，并将在未来推广应用至更多复杂屋顶场景。未来，“在水一方”科幻馆将成为承载科幻梦想、传播科幻文化的重要地标，更将成为奉贤新城乃至上海的文化地标和科技教育新高地。
延伸阅读：城市第五立面
城市第五立面是鸟瞰角度下城市整体风貌的外在反映，是城市文化、地域特色和城市规划结构形态的立体化展示。在资源环境紧约束背景下，城市第五立面屋顶空间作为一种宝贵的资源，其生态、经济、人文、美观等多重价值日益凸显。2023年9月，上海市规划和自然资源局印发《关于加强城市第五立面规划建设的指导意见》，明确指出要依托绿色、低碳等先进技术，加强城市第五立面规划设计统筹，推动城市建筑顶部一体化设计创新，促进建筑顶部空间集约、高效、合理利用，营造整洁、有序、安全、经济、绿色、美观的城市建筑第五立面空间形象。
