故宫午门展厅设计:运用现代工程原理实现古建的保护、展示和利用

　　建筑是一个国家在一段时期内综合国力、生产力、文化、文明等的集中体现，皇宫建筑更是其最高水准的代表。有着600年历史的故宫，在其午门正楼内增建世界一流现代化展厅的设想必然奠定它无可替代的地位。以5000年东方文明的底蕴，足以给世界上任何一个文明史提供相互展示、比较的舞台，其不同文化的交流、交融产生的魅力也是任何一个博物馆所无法媲美的。

　　一、工程概况

　　午门是紫禁城的正门，体现了中国长期的礼制和建筑型制的传统，午门正楼内部空间高敞，保存有清代早期的内檐彩画，具有高度的文物价值。1917年民国政府教育部决议将端门至午门一带地方及房屋改为国立历史博物馆馆址。1918年国立历史博物馆规定午门城楼及两翼亭楼辟为陈列室，并于1924年开放。午门城台上各建筑的内部装修和陈设今日已难以修复，因此在维修以后延续其展室功能(晋宏逵在2005年联合国教科文组织亚太地区文化遗产奖颁奖仪式上的讲话)。

　　故宫博物院早在2000年就开始午门展厅项目的策划，探索在传统建筑中开展现代展览活动的可能性，以寻求文物保护与精品展示之间的平衡。午门展厅工程的前期研究与设计工作于2000年11月正式启动，2001年1月形成最初方案，2002年1月方案得到国家文物局的批准，经先后数次修改于2004年6月完成最终方案。工程于2004年9月开工，2005年3月竣工。

　　整个工程由位于午门正楼内的展厅与配套空调机房、东耳房的配电与消防监控室、西耳房的贵宾休息与服务间，以及室外相关设施组成，总建筑面积约为1000平方米。

　　二、基于保护文物的现代建筑设计方法

　　午门展厅的建筑设计要体现的是午门建筑本身的特有魅力，用现代工程原理在绝对保护不可移动文物(文物古建)的前提下给可移动文物(展品)提供一个符合世界最高要求的展示环境，其建筑形象应尽可能避免喧宾夺主的效果。

　　可移动文物对照明、温度湿度等都有严格的要求，但文物古建的特殊性又无法直接在古建上安装各种现代化照明、空调、消防、安防等设备。这就必须要有研究以求证施加在文物建筑上的任何物质对文物建筑的影响。建筑创作更是一个理性、科学的实验过程。

　　午门建成于明永乐十八年(1420)，清顺治四年(1647)重修，嘉庆六年(1801)再修，正楼外围护结构由落地木窗与砖围护墙组成。由于古建本身保温性能较差，室内环境易受到室外气候变化的影响，很难达到恒温恒湿要求，势必要重新建造一个展厅以达到现代化展厅的要求，但它又必须尽可能地体现午门正楼的原有风貌和传统文化氛围;因此采用透明玻璃作为展厅的主要围护材料;这就要有一个结构体系来承受玻璃吊顶、墙面、围护结构、设备、展品、人员等的重量。

　　为此要研究台基安全性能、午门原有结构体系、午门正楼地面金砖承压能力、新建展厅结构体系、地震力影响等等。力求新建展厅对文物古建的影响降到最低，并在某些方面改善文物古建的性能。

　　由于新建展厅跨度达16米之多，为了减少展厅梁截面，结构设计成自平衡索框架系统，并通过框架梁下挂中空玻璃使其形成通透展厅屋盖。对于楼台面金砖不平整和避免其应力集中而受损，每个框架柱下均设置可调支座，通过它调整各柱，使展厅荷载能均匀地传递到城台上。若有地震发生时，由于新增展厅与午门结构间留有足够的间隙，城楼和新增展厅可以各自自由变形，使新增展厅相当于设置在午门城台上的一个阻尼器，反而可增强城台的抗震能力。

　　温湿度对文物古建的影响，是建筑师、设备工程师所不能判断的问题。经有关专家论证确定了保护方案：对于展厅玻璃结构外的过渡空间，相对湿度全年控制在40%以下，以防止霉菌等微生物的产生;对于暴露于展厅恒温恒湿环境内的金柱，逐一进行特殊的表面处理。

　　新增展厅既为展品提供合适的环境，通过控制又能在高湿季节除湿，某种程度上改善了文物古建的环境条件。

　　午门展厅为多功能展厅，全部采用人工光。为了适应和满足各种展品的照明要求，展厅内采用固定灯轨与移动灯具相结合的方式，轨道布置配合吊顶设计覆盖所有的展位，轨道安装在玻璃之间，以保证展厅吊顶的完整美观。在展厅地面布置相应的插座，以满足各种布展需求。

　　为了烘托午门正楼的原有风貌，在展厅上部设置上照型泛光灯，以反映古建的原有天花彩画;通过对展厅内的柱础作重点照明处理，反映古建的原有结构体系;通过对展厅外正楼内夹层环境作重点照明表现、在隔墙上下部设置玻璃，体现展厅在古建中的空间关系。

　　通过展厅环境照明设计，最大程度地体现古建的原有风貌，在展示各种展品文化的同时展示故宫午门的特有魅力。

　　展厅在建筑构造处理、设备安装等方面不对午门正殿现状造成任何损害;必要时，可拆除展厅恢复古建原状。新建展厅不与文物古建发生任何直接联系，必要的部位全部采用柔性连接。由于展厅采用了高气密性设计，既满足了恒温恒湿的展览环境要求，又避免了参观者呼出的大量弱酸性二氧化碳气体对古建和彩画产生不良影响。

　　三、设计中的专题研究

　　基于故宫午门的重要性和特殊性，结合上述设计原理和设计手段，进行了一系列的专题研究。主要有：

　　1.由清华大学土木工程系完成的故宫午门正殿内拟增建展览厅台基安全性能评估。

　　2.由清华大学建筑学院建筑技术科学系完成的故宫午门展厅恒温恒湿空调系统设计方案模拟分析。

　　3.由中国林科院木材工业研究所古建筑木结构与木质文物保护课题组对木质古建温湿度及保护提出具体的意见和建议。

　　4.由北京清华安地建筑设计顾问有限责任公司、北京威斯顿建筑设计有限公司和清华大学土木工程系对不同材料的重量、性能等进行比较，寻求切实可行的最轻结构形式、建筑材料和建筑做法，力图使其重量降到最低确保城台的安全性。

　　5.由清华大学建筑技术科学系完成对轻质隔墙的隔音进行专项研究，确保Z型减震轻钢龙骨纸面石膏板墙满足展厅性能的要求。

　　四、科研与实践相结合的专业合作设计模式

　　如上所述，故宫午门展厅的设计超越了一般意义上的工程和室内设计，向多学科、交叉学科、跨学科发展。建筑师除一般的建筑设计外，主要要通过大量协调工作(两者之间的时间比可达到5%：95%)，才能把握整体建筑艺术效果。除了工程经验丰富的设计队伍外，必须有雄厚的科研成果支持。

　　在整个午门展厅的建筑创作中，可看出科研成果是其基石。当然它也离不开建设单位的支持和施工单位的通力合作，并表现出设计队伍的组成、眼光、判断力和团结合作也是至关重要的。这种科研与实践相结合的专业合作设计模式对于文物建筑中的建筑创作也许是今后发展的一种方向。