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通過近二十年的監測可以了解周口店遺址第一地點一直面臨以風雨侵蝕為主要病因的一系列嚴重病害，如風化、剝落和失穩等。尤其是2012年北京“7.21”特大自然災害期間，暴雨過后，洞底及西剖面發現有雨水迅速積聚后又消失的現象。后經物探勘察證明洞底存在大的溶蝕裂隙及破碎帶，嚴重危害整體穩定性。
國家文物局2013年8月將保護建筑方案報聯合國教科文組織世界遺產中心備案；2013年11月收到國際古跡遺址理事會審核意見，同意實施該項目。
經過認真研究和反復推敲，于2014年11月完成施工圖設計。2015年5月開始動工，歷時兩年，于2018年8月底通過竣工驗收，并于2018年9月底正式對公眾開放。
保護建筑的設計目標是阻斷雨、雪、冰雹，在不隔絕自然環境的前提下減緩風、溫度、濕度等環境要素的劇烈變化，以實現穩妥、改良性的保護策略。
保護棚遵守最小干預和可逆性原則，采用大跨度空間單層網殼結構，橫跨猿人洞遺址，在南側山頂及北側山腳各設置一排落腳點。落腳點均選在敏感區域之外平坦巖層之上，不接觸遺跡及其賦存巖壁，以此覆蓋需要保護的最小面積。
整體建筑施工全部采用場外預制場內拼接，最大限度降低施工期間對場地的干擾，也確保了可以倒序拆除，完整還原原始面貌。
以現存山體等高線為線索，推導出猿人洞未坍塌前的山體形態，以此為基礎得到保護建筑的整體造型，使新建筑從形態上與周圍山體環境融為一體。建筑的外表皮為綠植屋面，按設計目標兩年內可以成形，使其隱沒在綠樹從中。內表皮抽象模擬山洞意向，向觀眾傳遞遺址地環境信息。
保護建筑采用空間單層網殼結構，以不規則曲面覆蓋3700余平方米，南北跨度77.5米，東西跨度54.5米，結構落腳點高差30.7米，最大高度35.7米。
采用雙層表皮，形成溫濕度等環境因素變化的緩沖層。內外表皮葉片由參數化計算自動生成，葉片搭接緊密，雨水通過有組織的方式，由保護棚最高處葉片向周圍葉片逐層下降排出，其間隙提供均勻的自然采光和通風。其中上葉片420片，下葉片405片，總共825片。
通過數字風洞技術，以猿人洞小環境氣象監測數據為基礎，在設計全過程對形體高低、開縫大小、溫度濕度、采光通風等諸多因素進行模擬，為設計提供調整依據，確保保護方案的科學合理。
以猿人洞洞壁為數展示平臺，采用多媒體技術，重點在西側壁展示發掘信息，同時在北側壁介紹猿人泂發掘歷史背景和總體成果，使公眾在遺址環境中身臨其境了解遺址價值，達到最佳的闡釋效果。
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