绿色校园建筑设计

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摘　要:学校建筑是一类比较特殊的建筑形式,除了要满足最基本的使用功能外,还要为其使用者、未来社会的建设者――大学生们提供一种思考和启迪示范作用,在设计中注重建筑与环境、建筑表象与内涵的高度融合。以环境对场地的“感应”和建筑对气候的“感应”作为本工程建筑构思的切入点和创作途径。

关键词:学校建筑:交流共享:生态设计:气候感应理论

中图分类号:TU244.3

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2010)07-0105-03

教育作为发展科学技术、培养人才的基础,日益受到人们重视,随着社会发展,校园建设进入了一个前所未有的大规模、高速发展的时期。大量私立、民办学校的涌现,原有学校的改建、扩建。这给校园建筑、环境设计提出了新的要求和挑战。

当代科学技术的进步,有赖于研究实验手段的先进。因此,对实验室建筑的需求不断增加,实验室建筑反映着先进的科学,又是现代技术的产品,这要求建筑设计者在工作中要考虑更多诸如人性化、交流与共享、节能与生态等因素。本文将就笔者的设计实践为例谈一下,在教学建筑设计中所思考的一些问题,及其解决方法。

1　项目概况

湖南农业大学是一所有50多年办学历史的省属高等学校,校园位于长沙市芙蓉区马坡岭马家分区的南部,东领东湖秀色,南润浏阳河风光,西接东岸乡,北与长沙农校毗邻,学校用地已划人长沙市马坡岭农业高科技园。

近些年来,学校加大投资力度,改善办学条件,校园规划总面积达212.3hm2。最近规划的第2教学区靠近现有校区的北侧。拟建工学楼是第2教学区的起点项目,对新教学区的后续建设和形成校园的人文景观具有重大影响和指导意义。

根据校园规划和第2教学区的功能配置,拟建工学楼位于2教学区的东北区域的地块内,东向为科教路,北向为校园环线路,南向与西向为规划的其它校园建筑。拟建工学楼分两期建设,一期工程包括资源环境学院和食品科技学院,二期工程包括工程技术学校、东方科学学院和公共部分。工学楼规划用地面积24146m,设计总建筑面积28009m2,为6层钢筋混凝土结构,建筑总高度控制在24m以内(图1,图2)。

2　建筑设计构思

合理的建筑组合与分区是确保科研和教学用房使用高效便捷的重要基础。设计者综合研究了设计任务书的要求。确定了整个工学楼由互相平行的南北两栋组成,北栋布置资源环境学院和食品科技学院,南栋布置工程技术学院和东方科技学院,南北栋的连接部位为公共用房。在建筑和结构方案设计时,充分考虑一、二期工程分期建设和独立使用的方便性。南北两栋和学术报告厅各有独立的门厅和交通体系,内部又可以通过连廊方便联系。学术报告厅可直接对外疏散人流。

平面关系有规则的相对简化有利于模数化和标准化设计。设计者在精心安排垂直和水平交通枢纽空间和公共空间的基础上,力求通过科学逻辑化、系统化的设计让使用空间具有高度的灵活性,能够适应高科技时展展变化的需要,同时能够包容科研、教学和办公等不同的功能性质。柱网的基本模数为9m×9m、7.2m×6m和7.2m×10.8m,除学术报告厅外,一层层高为3.9m,2～6层层高均为3.6m。

每两个疏散楼梯之间构成一个实验用房单元,实验室布置在内廊两侧,靠外墙周边布置服务空间,如交通体、设备管井、排风管井和卫生间,确保了科研实验用房规整方正,使用效率高,且可灵活变化。

3　绿色设计策略

自工业革命以来,人类文明高速发展,但人类社会与自然环境的关系却日益紧张,各种危机接踵而来:能源危机、生态危机、环境危机、粮食危机等等。大学生是未来社会的建设者,只有让他们感同身受人与自然和谐相处的可贵,才能激发他们对保护自然环境的责任感。

在设计初期,设计师首先对场地规划进行生态学分析,运用麦克哈格的“生态的场地规划”原则分析基地原有的自然状态。由于基地西侧有两株香樟树,枝干粗壮,按照自然主义者的理论,人类与自然界中的其他生物是一样的,都有生存的权利,每一个人,犹如每一个生物,需要成为创造者,破坏是不可容忍的,所以我们保留了这两颗樟树,而将建筑物以此为界向东侧伸展,树、建筑和人共生共存。

对建筑设计手法的确定,首先考虑的是建筑的地域气候适应性,对建筑而言,气候作为重要的环境因素,深深地影响着地域建筑文化的形成,因此,气候、阳光、温度等自然地理条件将无可置疑地成为建筑设计的一个基本出发点,通过建筑朝向(总平面)、剖面形式、平面布局、体谅造型、空间组织和细部设计的确定,表达出它对所处自然环境的一种被动的、低能耗的正确反应。同时,生态气候感应理论强调人与外在环境的联系,建筑内的使用者应该能够感受到外界环境的变化以及四季的更替,而这种感受会令每个使用者产生一种充满活力的新的空间体验。

长沙地处夏热冬冷地区,冬寒夏热,春秋短促,冬夏绵长,针对这种气候特点,建筑设计必须兼顾冬季采暧和夏季降温。采用被动式采暖、自然采光和自然通风降温是有效且经济的生态气候感应建筑的设计策略。

3.1　自然采光设计

为了最大量地利用自然光,设计师将工学楼主体设置为两条东西长轴的长条形体量,在南立面侧窗上部、位于眼睛高度之上的位置设置了反光板。在冬季,由于太阳高度角较低,反光板能有效地反射阳光,将直射日光通过顶棚反射到室内深处,把本该照到近窗处的光线折射到室内天花板再漫射向室内远窗处,提高临近内墙空间的照度,同时降低窗口部位的亮度,使整个室内光线分布更加均匀,同时,太阳辐射热提高室内温度,降低采暖负荷:在夏季,反光板则起到遮阳板的作用,防止直射日光引起室内过热,降低空调制冷负荷(图3)。

3.2　自然通风

对于实验室建筑来说,及时通风是必不可少的,在实验过程中,经常会产生各种难嗅的、有腐蚀性的、或者有毒的气体,如不及时排出室外,就要造成室内空气污染,影响实验人员的健康与安全。恰当地组织自然通风不仅能排出室内废气,引入室外的新鲜清洁空气,还能降低机械通风设备和空调制冷的能耗。

长沙夏季盛行东南风,工学楼主体的南向体量短于北向体量,在东南向形成一个自然通风的“豁口”,把自然风引入两栋建筑之间的空间,形成一个风道,将南侧实验楼排出的废气带走,避免这些废气倒灌入北侧的实验楼,保证了北侧实验楼内的空气质量(图4)。

3.3　气候缓冲区概念

建筑主体东西两端的房间为楼梯间和卫生间等辅助用房,在东西两端外侧设置了阳台和防晒墙,有效地防止了东西日晒,此举成为热缓冲策略中的重要部分(图5―6)。连廓部分的少量东西房间,东西两则设垂直和水平综合型深遮阳板,且西侧有宽阔的走廓,遮挡日晒,可以满足正常使用的要求。

半围合的庭园空间不仅具有景观和休闲、交流的功能,同时可以调节局部的小气候。

4　结语

路易斯・康说过“所有自然物质山、水、空气和我们,皆是有一消耗掉的光所构成的,这一大堆称作物质的东西街有阴影,因应属于光明”。那么在设计中我们不妨还物质以光明,归世界以自然。