洛阳博物馆位于城市中轴线上，北邻洛浦公园，南邻隋植物园和唐城遗址。占地300亩，建筑面积6.2万平方米，其中地上4.2万平方米，地下2万平方米，总投资3.5亿元。
主体建筑
洛阳博物馆采用“鼎立天下”的设计理念。整体建筑外观呈大丁字形，以不对称的空间结构为支撑，利用园林手法，在广场流线型的转折处设置庭院、采光天井，使空间布局达到平衡的动态动力学。
外部营造出大尺度的起伏地形，而内部则通过构建相应的一系列空间连接来暗示“虚无”的概念主题，通过对13处露天遗址考古场景的再现，深入揭示洛阳千年都城的深刻内涵将场地特征与建筑理念融为一体。它从都城文化、遗址文化、河洛文化、园林文化、地理五个方面充分体现了十三朝古都洛阳的历史内涵和文化特色。
整个建筑由主楼和附楼两部分组成，长230米，宽140米。
洛阳博物馆项目在空间布置上充分吸收园林布局手法，结合展览流程设置不同位置、大小、特色的室内花园和明亮天井，让参观者在参观过程中始终保持与自然的亲密接触。

天枢观光塔
洛阳博物馆前的观景台仿武周时期的“天书”。八角柱高39米，立于瞭望塔顶的四条巨龙高9.5米，巨龙支撑的“火珠”直径3.9米。龙和“火珠”都是用铜制成的。
天枢是武则天的姬公主。意为“世界中心”，是吴周盛世的象征，是世界中心的象征。在世界三大济公柱（我国五洲天枢王朝、罗马图拉真济公柱、印度阿育王石柱）中居首位。
全称“大州万国宋德天舒”，标志着我国古代我国国际地位的巅峰。长生三年（694年）八月，世界各国元首在波斯领袖阿罗庆等人的号召下，要求用铜铁融合天枢，铭记德，废黜唐松洲。开元之初被唐玄宗所毁。
洛阳博物馆前的天枢是有意的工程，不是对原址的重建。天枢遗址位于隋唐洛阳城端门轴线以南，洛河北岸。一千多年后，天枢遗址因洛河的波荡不复存在。
博物馆的顶部
洛阳博物馆的屋顶按能分为13个部分，象征着13个朝代建都洛阳。瓦楞屋顶再现了洛阳作为历史都城的壮丽气息。屋顶有不规则的采光孔，屋顶的拓扑组合抽象地表达了河图洛树的形象。博物馆南侧设计了一个以“河图洛书”为主题的绿色广场。
博物馆附楼
副楼造型处理采用景观手法，化解了主体与衬托的关系，生动再现了洛阳城址选址的地理风貌，引莽山，南看。朝着一阙。

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