摘要：大型室内游乐园工程设计的水平直接影响游乐园的使用效果。通过对建筑功能流线、结构设计、CFD模拟、水体设计的研究，保证了项目室内乐园的安全和能耗等方面能够正常运营，控制了能耗成本，从而保证游乐园盈利运营。
关键词：室内游乐园；工程设计；技术难点
引言
近年，文旅业在政府的大力支持下快速发展，文化旅游类建筑从原来由政府主导的文化场馆类建筑，逐渐转变为开发商主导的文化娱乐综合体。我国城市寸土寸金，从全年运营状况分析，室内游乐园虽然规模有限，但却能够更好地平衡淡旺季的经营差异，在受开发商青睐的同时，也广受市民欢迎。大型室内游乐园在北美、日韩等地区发展较早，在我国常与商业综合体结合。建筑师需要协同各工种将室内游乐园部分作为单独子项进行设计研究，在方案之初就需要综合考虑游乐园的功能流线、建筑结构、建筑设备等技术特点，以保证最终的设计品质。
1建筑功能与流线
1.1功能分区
大型室内游乐园一般采取一票限入一次的形式，入场后再进入不同的主题游乐区。乐园内的平面布局包括售票区、前厅区、纪念品销售区、游乐区、餐饮区、后勤区、设备机房区等。游乐区根据娱乐主题分为不同的组团，再由主动线串联起来。早期的室内乐园餐饮区相对独立，餐厅种类和就餐类型单一，设计简单。目前室内乐园餐饮大多结合IP设计主题餐厅，这些餐厅根据每个游乐主题的差异分散在不同位置。除了配置专业厨房的品牌餐厅，还有大量的快餐、轻餐、水吧及贩卖车。餐饮和周边商品贩卖占乐园运营收益的很大比重，不仅要保证活动营业点位的水电，更要设计好机械排烟，避免在室内大空间产生空气污染。纪念品销售通常在游乐设施周边布点，最大的纪念品商店一般设置在主入口附近，设有独立出入口，游客未购票进入乐园时也可以进入并购买周边产品。
1.2流线设计
园内主要游乐项目的排队区设计要避开主动线，同时设计等待区游客的互动内容。儿童区应位于家长视线范围内，通常临近休闲区以便看护；室内水上乐园除基本功能和流线外增加了更衣环节，一般在购票的同时租赁衣柜和手环；售票更衣区可以与游乐区不在同一楼层，除设置男女更衣淋浴区之外，建议设计相应比例的家庭更衣室。由于水上乐园常与度假酒店联合开发，对于入住酒店的客人需要预留专用出入口。在消防流线的设置上，室内水上乐园并不会因为有大量水面而设置捷径，反而因为大小水池及漂流河道的阻碍，很难一次预留好室内消防流线，需要不断优化调整方案。室内乐园一般单体规模较大，需要进行专门的消防设计，消防通道的开口常兼具通风口、医疗紧急出口、大型花车出口等（图1）。巡游和表演是室内乐园短时间聚集大量游客的高峰时段。定点表演通常采用固定的舞台和观众席，室内乐园通常把主舞台设计在平面一侧，作为主动线串联的娱乐项目之一；水乐园则把主舞台设计在造浪池上方，结合弧形沙滩作为观演区。巡游作为乐园最受欢迎的活动，演员操控设备和花车按照设定路线完成动态表演，巡游路径的设计须在平面方案之初就确定，一般结合主游览动线形成连续路径。巡游表演一般一天一次，在其他营业时间巡游路径上可以停放大量贩卖车销售食品和周边商品，但不建议在路径上布置休息座椅和景观小品等固定设施。表演开始前工作人员清理巡游通道，将观众隔在通道两侧形成沿途观演区，因此游乐设施距离通道两侧需要预留空间，以容纳高峰时段的大量观众。
2建筑结构
2.1大跨屋面
由于大量游乐设备布置和游客群体活动场地的需要，室内游乐园往往需要大型无柱开敞空间，大跨屋面则是设计的重点。1989年建造的韩国乐天世界，室内游乐园采用了胶囊形玻璃采光顶，因此室内出现了一圈钢柱。限于当时的技术水平和工期压力，配合这种空间模型，钢柱围绕室内溜冰场一周设立，游乐设备都布置在钢柱与墙体之间的环形范围内。如今室内游乐园需要更加灵活自由的设备布局，同时考虑到室内均匀采光得热的需要，一般不建议选择集中开窗的大跨屋面，优先选用能够实现均匀开窗的结构形式（图2~4）。立体桁架结构可以有效地均匀开窗，并可根据合理的开窗比例进行结构形式优化。但是室内游乐园由于大型设备高度的需要，室内净高往往要达到30m以上，当跨度较大时，立体桁架设计可能会出现杆件过粗或过密等问题。虽然保证了屋面结构的稳定性，但是对于在室内娱乐的游客来说，空间感受和视觉效果就会大打折扣（图5，6）。需要结构工程师在选型阶段，就采用真实空间尺度的模型进行方案比选，模拟人视线时多站点、多角度地检验屋面效果。斜拉索屋面可以很好地解决室内杆件的视觉干扰问题，屋面也更加通透轻盈。但是暴露在室外的结构构件，可能会影响相邻功能空间的使用，并不适合所有的项目。此外，大跨屋面还需要解决好排水、积雪清除、屋面清洁、设置开启扇等问题，应在确定屋面结构选型的基础上，尽早结合厂家最新的产品及技术要求进行细节优化设计。
2.2承重体系
大跨屋面常落在主体框架上，而室内乐园大量的主题包装则集中在四周墙体。主题包装目前普遍采用的是艺术水泥，常规的造型设计及施工不会大幅度增加荷载，但如果有巨型LED屏幕、大型高空攀岩山体或特殊舞台布景设计，则需特殊设计。楼板的设计主要取决于大型设备的荷载分布。国内游乐园开发过程中工艺普遍有一定的滞后性，往往建筑设计先行，游乐设备的选购清单待定。需要至少确定游乐设备的位置，并由意向供货商提供常见设备参数，通常包含静荷载、活荷载、风荷载和地震荷载参数。如果是室内水上乐园，还需要先确定水池的位置和降板高度。如果游乐园范围内有地下室，布置设备机房和地下车库，则尽量避免该范围内出现坡道，并有效避让造浪池、海豚池、水族箱等特殊功能空间。室内水上乐园虽然会出现多处降板，但是大多数设备本身是静止的，不易出现结构振动的问题，而室内游乐园尤其需要注意设备启动后带来的振动。室内游乐园往往密集布置海盗船、大转盘、跳楼机等惊险刺激的游乐设备，需要专业工艺公司对设备布置方案进行震动模拟计算，防止共振对建筑承重体系产生不利影响。
3建筑设备
3.1CFD模拟
室内游乐园的能耗不仅决定建筑物对环境的影响，也是影响乐园运营成本的重要因素。从全年能耗情况来看，照明和池水加热等能耗占比较低，空调和新风能耗往往占到总运行能耗的70%左右。因此，暖通设计在大型室内游乐园建筑设计中尤为重要，建议进行CFD模拟分析，即采用计算流体力学的技术，模拟高大建筑空间的热舒适性，以达到优化暖通设计的目的。模拟分析的主要内容包括：玻璃幕墙热工性能计算、建筑运行能耗分析、热环境模拟评价分析。室内游乐园常在短时间内聚集大量游客，出于运营考虑一般全年开放，应分别模拟夏季和冬季的不同工况进行能耗分析。项目所在城市如气候适宜，宜采用冬季采暖、夏季自然通风的方案。冬季，应严格控制漏风，避免室内温度过低不能满足顾客舒适度的问题，保证围护结构的设计和施工质量；夏季，屋顶和四周的通风口应可控开启，实现有效的自然通风，降低室内温度。如果是室内水乐园，应随时监测室内空气指标并及时开启通风口，防止大量氯水挥发产生气味。通风口的位置建议根据模拟计算并进行多方案比较，如消防通道位置理想可兼作通风口。夏季还应注意建筑遮阳设计，控制玻璃幕墙的遮阳系数。室内乐园和水乐园在进行模拟时不同：1）室内热源和湿源不同，水乐园会增加大量的水体散热；2）室内温度要求不同，水乐园设计温度高；3）屋顶玻璃幕墙面积比不同。室内游乐园进行室内温度计算时，应考虑大量游乐设施的散热，风口和机房最好和主题包装场景相结合，设计成城堡或人造景观。室内游乐园冬季室内设计温度一般控制在（18~20）℃；如果是水上乐园，冬季室内设计温度则要达到（25~28）℃，而且需要考虑不同功能区内人着装的差异。在泳装区域，不仅应保证室内空气温度，还应该采用地板加热确保赤脚行走的舒适度。在餐饮区和观演区等位置，游客可能为日常着装，大多数乐园不希望将这些区域设计为独立房间，而是和游乐区同处于开敞大空间内，这种情况下需要在日常着装区增设空调送风口，以达到局部空间降温除湿的要求。水乐园的玻璃屋面通常也需要增设风口，目的是避免玻璃内部形成冷凝水，一方面冷凝水连续滴下形成“水帘洞”严重影响娱乐体验；另一方面结构杆件长期处于潮湿状态容易生锈老化，应选取合适的点位设置出风口，向玻璃吹干热风。
3.2水体设计
室内游乐园因游乐项目和景观需要往往要设计专用水体。室内游乐园设置如激流勇进、喷泉、瀑布、人工运河、水族箱、海豚池等；室内水乐园通常包括造浪池、儿童水寨、漂流河、温泉泡池等。这些水体位置除了结构和构造上需要特殊考虑外，水专业对水处理系统等设备机房设置的研究同样非常重要。与人直接接触的水体一般要求设计标准符合泳池水质标准，循环周期和流量根据设备需求设置；观赏水体则根据功能和使用要求的区别按照不同的标准进行水处理。机房位置根据水体类型的不同各异，如运河需要在建筑同层预留机房，机房地面标高要求低于河道水面2.5m。大型水族箱除了水处理系统还需要维生系统，如饲养大型鱼类需设置回游池、养护池、蓄水池等，每部分水体要求的清洁度、温度、PH值、成分都不相同，需要配备大量的水处理机械和电器设备。迪拜MALL中的水族墙是娱乐互动设计的经典案例，设有隧道展示水体，配置多个重力过滤池及回收水池，池壁墙体需预留大量维生系统的管道位置（图7）。海豚表演池常见的主水池外形接近“腰果”形，表演池较大并且通常环绕水池设有地下工作间，必须采取有效措施防止水体侵入。如场地开阔海豚表演会采用水池组合的形式，不同水池的尺寸和标高不同，储水池、设备层、暂养池、表演池等要按照工艺要求分层设计（图8，9）。室内水乐园水体分散，水温控制根据游乐项目不同分别设置。虽然大小水池位置临近，但是水体设计不能贯通，每一个游乐项目的池水净化系统都需要独立设置，避免共用。尤其是儿童戏水池对水质要求更为严格，而该区域游客年龄较小，容易造成水体污染，水处理系统独立工作可避免突发情况造成的水体污染导致乐园停业。
4结语
大型室内游乐园是文旅地产项目开发的亮点，在成熟的开发模式中很少作为单一产品出现，在工程设计过程中与周边的酒店商业等功能有千丝万缕的联系。建筑设计应全工种高效协同，密切配合游乐工艺、照明设计、包装设计等专业，为投资方实现乐园运营盈利提供良好的建筑基础，为市民享受高品质的文化娱乐体验创造理想空间。
作者：撰文 李静 龚坚 郑超 单位：中国建筑标准设计研究院有限公司
