南沙青少年宫项目位于广州市南沙区凤凰大道，坐落于南沙自贸区门户口岸。在2017年国际概念方案竞赛中，中国建筑西南设计研究院有限公司提交的“海星”方案获得投标第一名。作为南沙自贸区首个落地的EPC项目，由中国建筑西南设计研究院有限公司和中国建筑第三工程局组成的联合体共同建设完成。项目总建筑面积约5.6万m²，总投资约5.5亿；建筑地上5层，高度23.6m，地下1层；功能包含1 000座儿童剧场、文化交流中心、图书馆、科技互动展厅、报告厅及各类教学培训用房。作为珠三角地区规模最大、设施最全的青少年活动设施，南沙青少年宫建成后将担负港珠澳三地青少年交流中心的职能。

项目选址于广州南沙新区珠江江畔，位于凤凰大道西侧。新区尺度开阔，周边的城市肌理尚未成形，如何应对空旷的环境是处理建筑与场地关系的出发点。项目临近已建成的广州南沙体育馆，其海螺形态的大尺度曲面屋顶作为新区醒目的地标，在周边环境中建立起一个秩序展开的锚点。青少年宫的总体规划尊重原体育馆向心的城市秩序，以流畅的形体与场地串联起体育馆和未来北侧的城市公园。

在最初投标方案中，从城市设计角度提出建设一条连接南侧体育馆二层入口平台（5m标高）与北侧公园的空中步道，穿越青少年宫的架空层，再跨越市政道路抵达公园，形成全步行的街区串联，可惜未能实现，最终还是采用了地面步道系统。在这一空间序列中，青少年宫地块被构想为以建筑为核心的儿童公园，居于中央的主体建筑拥有舒展的海星形态，曲面外观覆盖以渐变的白色复合金属板。建筑放射状的柔性体量契合不规则的用地，不同方向的自由伸展宛如张开的手掌，在各个朝向上展现着欢迎的姿态。

五指间形成各具特色的室外景观活动场地，彼此又通过开放的底层架空区域相互联通——航模水池、室外剧院、绿化山丘、下沉广场……多样化的室外活动场地如宝石项链般串联，将新区周边过于疏离的城市尺度转换为适宜儿童活动的尺度。网络状的步行动线将多个来向的人流引入并汇聚到一个半室外广场，实现建筑空间与城市空间的交融。

南方炎热的气候启发了建筑剖面的构想，主体被想象成一朵漂浮的云，遮蔽着下方的活动广场，创造了遮蔽烈日与雨水的宜人户外空间。架空区域高度为9m，最大跨度达到55m。多个方向的开口将凉风导入，体现了气候的适应性。架空层广场中央设置表演舞台，作为节日聚会与演出的场地。舞台上方有一个朝向天空的椭圆形庭院开口，引入聚光灯般的光线。广场顶棚特意采用了镜面不锈钢板材，像一面巨大的反光镜，将周边的绿地与人群的影像倒映在天顶之上，活跃了架空广场的光影氛围。顶棚下方悬挂的二层曲线飞廊从空中穿越而过，桥面成为观看表演的“楼座”，上下互动的视线激活了空间。

架空广场区域是整个项目结构设计难度最大的部位，根据功能需要，架空上部体量为多边形的无柱大空间（长约46m，宽约26m）。经过与结构工程师反复研究，上方大跨度的三层楼面与屋面均采用了高度1.2m的正交网格空腹桁架楼盖，保证了楼层净高且便于设备管线从桁架构件中穿越。

沿三层大跨边缘设置了跨度55m的弧形桁架，支承于两边的钢管混凝土柱，沿中央采光洞口周边设置内环桁架，上下弦连接于三、四层楼盖，与楼层空腹桁架协同受力。二层吊挂的飞廊步道跨度达60m，采用拉索悬挂于桁架钢屋盖之下。飞廊结构由中部纵向主梁、横向梁、桥面板及侧边包板（钢板）组成，结构设计与建筑配合，将开口位置的飞廊平面线型调整为便于单侧悬挂的反对称S形曲线。S形由两个对称圆弧构成，通过斜拉索的水平分力及两端约束，提高连廊纵向主梁的抗扭能力，实现内力自平衡。精巧的结构设计轻盈流畅，主梁截面尺寸仅为700mm×300mm×25mm，远观宛若一条丝带穿梭其间。

创新的结构设计提供了一处开阔的遮荫广场，建筑首层化整为零，形成承载上部大跨楼盖的5个“支撑体”，如同榕树根茎支撑着上部的树冠。5个体量依次布置公众开放度最高的功能，包括儿童剧院前厅、咖啡厅、文化交流中心、多功能厅、科技展厅、书店。各功能区之间是平行关系，各自拥有独立的出入口，而非通过单一门厅来集散，使得每一处室内功能都拥有对应的室外场地，方便孩子们开展户外活动，营造一处活跃的儿童街区。在这里，传统意义上的主次关系和空间等级被放弃了，取而代之的是更具灵活性和开放性的多中心功能模式。在东南街角方向的支撑体中，设计团队特意安排了贯通两层的儿童书店空间，在通往地铁的下沉庭院策划了儿童餐厅，希望通过社会化招商将公益空间与商业空间交织起来，即使在闭馆时段也能对市民开放，为项目带来持续的运营活力。

青少年宫是城市的“儿童之家”，是校园之外的“第二课堂”，提供了探索新型学习空间的契机。随着未来素质教育的转向，强调互动交流、类型丰富的综合学习空间需要前瞻性的设计。空间的公共性和互动性是设计的出发点，功能据此量身定制：架空区周边一、二层安排对外交流型的用房，如剧院、展厅等，便于对城市开放；上部三到五层安排教学培训类用房，围绕内部中庭开放。各类用房空间的大小、高低要求各不相同，催生了跃层交错的复杂剖面结构。一层剧场与书店、三层多功能厅、四层武术教室和休息区均是跨越楼层的通高空间；人流主动线上的室内中庭也并非上下对齐，而是交叠错位，从一到五层呈台阶状螺旋上升。建筑竖向空间呈现的活跃景象将有助于激发儿童认知世界里的感性和好奇。

打破了静态模式的空间，需要匹配更为自由的运动方式。设计将建筑内外的动线考虑为一种“游走”状态，创造分岔互联的网络结构。来访者可以借助架空广场里的室外自动扶梯直达三层的空中门厅，也可以通过室内中庭开敞的曲线楼梯逐级漫步而上，穿越错叠的楼面洞口，到达不同的活动标高，体验步移景异的空间。丰富多彩的场景宛如一座立体展开的岭南园林，开启一段自由快乐的求知旅程，吸引孩子们去探索与发现。

相比剖面的复杂，各层平面布局则简洁明晰。放射状的掌形平面采用向心组织模式，五个“手指”是活动单元，“掌心”是汇聚的公共空间，围绕中央的圆形采光天井。“掌心”是人流交汇的中心，这里的休息区、开放式科技展厅、室外平台充当着非正式学习空间的角色。作为功能空间的粘结剂，公共空间尽可能取消内部隔墙，创造一个流动的完整空间，类似于生物结构里的细胞质。三层的科技互动展区就是一处全开放的室内广场，容纳多个浮岛式互动展台。周边放射状分布的活动单元，则通过赋予每一个教学房间以特征，促成空间与行为的对话，空间不再是抽象的背景而是活动的催化剂。例如，二楼的航模实验室和三楼的互联网实验室，设计为全透明的卵形房间，落地的玻璃隔墙实现了空间透明度，“看与被看”成为互动的视觉游戏。

为了充分调动孩子们的感官，室内界面采用艺术化的色彩和不同触感。1 000座的儿童剧场是所有房间中尺寸最大的一个，观众厅内饰选取海洋主题，浅蓝色的顶棚和黄色的座椅分别象征蓝天与沙滩。在厅堂深化设计中，设计团队通过建立数字化观众厅模型，录入厅堂轮廓、起坡、走道位置等动态参数，实现了座位数、最远视距、最大视角的优化比选；同时根据声学顾问的模拟计算，利用参数化工具进行吸声和反射声的墙面起伏与开孔设计，墙面开孔排布方式更加自然，达到了声学与美学的最佳平衡。

青少年宫的海星体量拥有不同的朝向，而且内部功能复杂，各类教室、排练厅、展厅、图书阅览室对自然光照度需求均不同。在日光强烈的南方地区，建筑如何实现良好采光和节能遮阳的平衡？设计团队提出双层表皮的思路，针对外层遮阳和内层幕墙进行了深入研究，借助软件工具对建筑各个立面进行太阳辐射分析。根据建筑形态特征和光线分布，同时结合设计主题“海洋元素”，希望整个立面有海浪冲刷沙滩的自然肌理美感。根据以上逻辑，借助Ecotect与Rhino软件里的Grasshopper的Geco，编制出数字化的穿孔板排布程序，最终形成5种不同穿孔率的面板，生成参数化立面。

日间炙热的阳光，被这层海浪退晕状的穿孔复合板所过滤。海星状穿孔板的设计消融了实用性与美观性的藩篱，夜幕中帘幕般的戏剧化光线营造出灵动的城市街道景象。

建筑每个展开立面具有不同遮阳率，考虑到现场施工的排板消差问题，设计制定了连续展开面的“消差段”。确保各个表皮在“撕开”与“衔接”连接处的面板都是一块标准板，并将非标准板巧妙隐藏在整个立面中。内外双层表皮的竖向龙骨也是一项挑战，外层幕墙龙骨与内幕墙龙骨需一一对应。综合以上因素，最终得到最优的整体立面排布方案。

立面穿孔板选用了海星图案，设计团队根据复合板生产的标板尺寸，结合冲孔工艺、边缘留边、折边与梅花状的布孔方式，建立了一套穿孔板绘制程序，可以快速地绘制和调整多种海星方案，并通过数字化设计方式监控在相同穿孔率下的不同穿孔数。这些穿孔数量代表着成本、生产周期和建筑效果，将过去不可控的复杂判断转变为相对可控的变量，最终达成设计方、施工方、材料商三方的诉求平衡。

南沙青少年宫项目是一次难得的设计实践，有机的建筑形态与空间充分地回应了南方的炎热气候，对话了周边的城市环境，激发了内部空间的活力，创造了青少年宫建筑的新范例。值得一提的是，概念方案中选以后，业主要求的项目落地工期仅有两年时间。方案不规则的造型带来定位困难、结构复杂的难题，同时加上限额设计要求，对项目建设提出了不小的挑战。设计团队通过在结构、幕墙、绿建、管综、预制施工等方面积极利用BIM技术，显著地提升了施工进度与完成质量，实现了建筑师草图手绘与数字化设计的有机结合。