綠色校園景觀建筑設(shè)計(jì)實(shí)例——以山東建筑大學(xué)“岱岳一居”設(shè)計(jì)為例

鄭斐，張曉楠，劉甦，趙繼龍

(1.山東建筑大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101;2.山東建筑大學(xué) 可再生能源建筑利用技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

綠色大學(xué)的核心，是以大學(xué)為平臺(tái)，為大學(xué)校園塑造生態(tài)文明的美好環(huán)境，為大學(xué)精神融入生態(tài)文明的價(jià)值觀念［1］。綠色大學(xué)校園是“綠色”社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，在這個(gè)子系統(tǒng)中，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效應(yīng)達(dá)到高度統(tǒng)一，它不僅僅是環(huán)境的保護(hù)和優(yōu)化，更重要的是綠色價(jià)值觀的示范力量。對(duì)于綠色大學(xué)校園景觀類建筑，不僅要傳承具有歷史文化價(jià)值的建筑形式以塑造校園人文環(huán)境，更重要的是探索在綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀的指導(dǎo)下，從更大空間尺度上考慮建筑的全壽命周期的生態(tài)與節(jié)能。

山東建筑大學(xué)新校區(qū)是全國(guó)綠色校園建設(shè)的先鋒典范。隨著近年來生態(tài)化、園林化、人文化校園景觀環(huán)境的打造，同時(shí)針對(duì)山東古村落生存危機(jī)頻現(xiàn)的問題，學(xué)校遴選了山東各地多例具有歷史價(jià)值的傳統(tǒng)老建筑來塑造校園環(huán)境。而傳統(tǒng)石砌民居對(duì)于如何在山區(qū)因地制宜、就地取材，營(yíng)造宜居的環(huán)境具有重要的借鑒意義，是不應(yīng)被遺忘的建筑遺產(chǎn)，福建、黔中、豫北等全國(guó)多地石砌民居已被重視并保護(hù)，作為五岳之首的泰山山脈中的石砌民居的研究工作亟需推動(dòng)［2］。坐落在雪山景觀帶內(nèi)“岱岳一居”就是在此背景下建造的一個(gè)新案例，其設(shè)計(jì)秉承山東建筑大學(xué)綠色校園的設(shè)計(jì)理念，遵循傳承建筑地域性文化、尊重校園整體性規(guī)劃、貫徹綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀等原則，對(duì)濟(jì)南南部泰山山脈的于家盤村瀕臨消失的原生態(tài)石砌民居拆解后進(jìn)行保護(hù)性優(yōu)化設(shè)計(jì)，并探索面向綠色大學(xué)校園景觀類建筑的設(shè)計(jì)模式與策略。

1 區(qū)域概況

1.1 區(qū)域位置

1.2 自然條件

山東建筑大學(xué)所在城市—濟(jì)南屬于大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，全年平均氣溫14.5 ℃，最熱月份平均氣溫27.4 ℃，最冷月份平均氣溫－0.4 ℃［4］。校區(qū)的整體環(huán)境以植被茂盛的雪山作為學(xué)校的景觀中心，利用其東側(cè)的沖溝形成了貫穿南北的道路和綠化走廊，周邊道路和建筑呈輻射狀分布。緊鄰雪山山頂東北向的扇形區(qū)域?yàn)椤把┥骄坝^帶”，地勢(shì)較高，視野通達(dá)，“岱岳一居”就位于其中(如圖2 所示)。

圖1 校園規(guī)劃結(jié)構(gòu)分析圖

圖2 “岱岳一居”鳥瞰效果圖

1.3 人文條件

濟(jì)南不僅是聞名遐邇的泉城，還是具有深厚文化底蘊(yùn)的齊魯古城，在幾千年的建城史上留下了眾多的歷史文化遺存，有舜文化遺址舜耕山，先于秦長(zhǎng)城的齊長(zhǎng)城，最古老的地面房屋建筑漢代孝堂山郭氏墓石祠以及最古老的石塔隋代柳埠四門塔等，這些都是古人留給濟(jì)南的最寶貴的歷史文化遺產(chǎn)。人們?cè)讵?dú)特的自然風(fēng)光和令人贊嘆稱絕的人文魅力中詩意的棲居，造就了尊重自然、保護(hù)歷史文化、傳承地域特色的氛圍。

吳良墉先生指出“人文精神的復(fù)萌應(yīng)該被看作是當(dāng)代建筑發(fā)展的總的趨勢(shì)”［5］。老建筑有著獨(dú)特的歷史價(jià)值，它本身有著深厚的文化積淀，將其改造置于大學(xué)校園不僅能承載校園文化，還是校園人文精神的集中體現(xiàn)。山東建筑大學(xué)是一所土木建筑類專業(yè)特色高校，它以“厚德博學(xué)· 筑基建業(yè)”為校訓(xùn)，并以弘揚(yáng)“勤奮、嚴(yán)謹(jǐn)、團(tuán)結(jié)、創(chuàng)新”為校風(fēng)。新校區(qū)以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，多方面致力于綠色校園的景觀建設(shè)，在景觀建筑規(guī)劃中希望通過移植、重建具有歷史價(jià)值的傳統(tǒng)老建筑的方式，營(yíng)造傳承地域文脈的生態(tài)化、園林化、人文化的綠色校園環(huán)境。近年來，學(xué)校在上述設(shè)計(jì)策略指導(dǎo)下已經(jīng)營(yíng)造了多處景觀建筑。如夜行三十公里、落戶校園的原濟(jì)南經(jīng)八緯一路民國(guó)老建筑，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)樓房整體遷移最遠(yuǎn)記錄;原日偽時(shí)期作為特務(wù)機(jī)構(gòu)的鳳凰公館，是石頭起基、頂覆紅瓦的石砌老房子，經(jīng)拆解異地重建的形式得以保護(hù)，成為了山東首個(gè)建筑文化博物館;來自威海榮成極富地域特色的海草房四合院，是沿海居民長(zhǎng)期居住經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，其自身就是原生態(tài)的綠色環(huán)保住宅;建于1954 年的濟(jì)南市“中國(guó)電影院”正門已經(jīng)以牌坊的形式融入到大學(xué)校園的整體環(huán)境中。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

方案在充分考慮自然環(huán)境，空間尺度等設(shè)計(jì)依據(jù)的同時(shí)，遵守現(xiàn)行的國(guó)家和地區(qū)建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)如下:

(1)GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》;

(2)GB 50352—2005《民用建筑設(shè)計(jì)通則》;

(3)JGJ 26—95《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》;

結(jié)果，生下來是個(gè)腦癱的兒子，來不及了。她哭，埋怨婆婆，可她天生樂觀，眼淚擦干，袖子一挽，就想著怎么照顧兒子。

(4)GB/T 50378—2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》;

(5)GB 50176《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》;

(6)山東建筑大學(xué)新校區(qū)建設(shè)總體規(guī)劃。

3 設(shè)計(jì)原則

“岱岳一居”作為景觀類建筑，秉承山東建筑大學(xué)綠色校園的設(shè)計(jì)理念，遵循以下幾個(gè)原則:(1)傳承建筑地域性文化 保護(hù)物質(zhì)遺產(chǎn)，沿承歷史文化，以建筑教育者的責(zé)任感保護(hù)具有價(jià)值的建筑遺存，傳承歷史建筑的多樣性;(2)尊重校園整體性規(guī)劃充分考慮校園整體環(huán)境與場(chǎng)地資源，強(qiáng)調(diào)校園生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)的整合，達(dá)到自然生態(tài)與人造景觀的和諧統(tǒng)一，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的景觀環(huán)境;(3)綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀指導(dǎo)下的適應(yīng)性改造 在保持傳統(tǒng)建筑形式特色的前提下實(shí)現(xiàn)其功能轉(zhuǎn)化，同時(shí)從更大空間尺度上考慮了建筑的全壽命周期的生態(tài)與節(jié)能，以最低的資源消耗來滿足使用者對(duì)建筑舒適度的需求［6］。

4 設(shè)計(jì)構(gòu)思

4.1 設(shè)計(jì)思路

“岱岳一居”原型為濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)崮山鎮(zhèn)于家盤村的原生態(tài)傳統(tǒng)民居，由于所在山區(qū)生活環(huán)境惡劣，大多居民已搬遷至山下新居，因此原村落破舊不堪，這種原生態(tài)的石砌建筑已至瀕臨消失的境地(如圖3 所示)。為了這一建筑形式的傳承與保護(hù)，由某集團(tuán)資助拆解重建，并將其功能賦予為我校電信技術(shù)的展示平臺(tái)，綠色智能建筑的示范樣板房。作者參與了其建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，其設(shè)計(jì)思路即面向具有歷史價(jià)值的傳統(tǒng)老建筑，結(jié)合校園的整體環(huán)境，采用拆解后優(yōu)化設(shè)計(jì)的策略，從更大空間尺度上遵循綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀。

4.2 場(chǎng)地設(shè)計(jì)

總體布局是從全局性把握環(huán)境與用地關(guān)系的重要環(huán)節(jié)，建筑朝向的選取又是關(guān)乎綠色節(jié)能的關(guān)鍵性要素［7］。沿雪山景觀帶東麓可以看到依次建造的“鳳凰公館”、“雪山書苑”和“海草房”?！搬吩酪痪印钡倪x址考慮了與這三棟景觀建筑的相對(duì)關(guān)系，定位在海草房的西北側(cè)，以延續(xù)此區(qū)域的建筑空間布局和參觀流線。另一方面從校園總體規(guī)劃特點(diǎn)出發(fā)，考慮到雪山對(duì)周邊建筑的輻射作用以及“岱岳一居”西南側(cè)環(huán)山路建筑的界面的連續(xù)性，其建筑體量與東南側(cè)的海草房形成10°的夾角，與西南側(cè)環(huán)山路保持了平行關(guān)系。院落主入口設(shè)置在東側(cè)，與東南側(cè)“海草房”的出口相呼應(yīng)，有效的延續(xù)了“雪山景觀帶”的游覽流線。

圖3 于家盤村原生態(tài)民居院落圖

“岱岳一居”基地西南方向?yàn)檠┥街聘唿c(diǎn)，原始地勢(shì)由西南到東北方向逐漸降低，基地范圍最大落差為2 m。東北向?yàn)樯较陆虒W(xué)區(qū)，無建筑遮擋，具備被觀賞的良好位置。豎向設(shè)計(jì)本著對(duì)自然資源盡量維持原貌的生態(tài)原則，同時(shí)保證各房間主次分明，在土方工程量最小化前提下改變了傳統(tǒng)的坐北朝南朝向，將正房布置在西南地勢(shì)最高處，兩側(cè)廂房和倒座至前院最低處逐步降低了0.6 m，不僅凸顯了正房的主體地位，還強(qiáng)化了展覽空間的序列感(如圖4所示)。

圖4 “岱岳一居”場(chǎng)地設(shè)計(jì)分析圖

4.3 空間形態(tài)

“岱岳一居”的原型于家盤村民居采用的是典型的傳統(tǒng)三合院民居院落形態(tài)，其功能滿足了居住生活需求，建筑體量較小并且各房間獨(dú)立。重建后的設(shè)計(jì)目標(biāo)融入新的展覽功能，必然要求增加使用面積、擴(kuò)大空間尺度并且串聯(lián)各獨(dú)立房間以滿足其展覽功能需求。眾所周知，傳統(tǒng)建筑的庭院式空間布局具有對(duì)各種氣候的適應(yīng)性，“岱岳一居”總體布局在原民居院落空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了庭院和各房間空間尺度，同時(shí)添加倒座形成四合院的布局形式［8］。倒座的添加一方面增加了展覽空間面積，另一方面阻擋了冬季寒冷的西北風(fēng)侵入院落。室外庭院空間由四個(gè)不同的部分組成，中心庭院、入口前院、后院和廁所側(cè)院。四部分室外空間以中心庭院為主體相互聯(lián)系、滲透，在滿足其不同空間功能的同時(shí)形成豐富的空間層次?！搬吩酪痪印钡恼俊⒆笥?guī)亢偷棺捎闷挛蓓斣煨?，它們之間的交通過渡空間則選擇層高較低的平屋頂形式，在串聯(lián)的各個(gè)功能空間的前提下延續(xù)了原有民居相對(duì)獨(dú)立的坡屋頂形式?？紤]到“岱岳一居”入口處的偶爾較大的參觀人流，倒座向西偏移與西廂結(jié)合，從而擴(kuò)大了入口前院空間;東廂為獨(dú)立的管理用房，整個(gè)建筑院落形態(tài)完整、自由有度(如圖5 所示)。

圖5 新老建筑平、立面對(duì)比分析圖

沿承山東建筑大學(xué)綠色校園規(guī)劃中生態(tài)透水的地面鋪設(shè)的策略，庭院綠化鋪磚采用300 mm×300 mm×50 mm 的灰色生態(tài)透水磚來降低下墊面硬質(zhì)化面積(如圖6 所示)。庭院多處設(shè)有綠地，大門兩側(cè)設(shè)花池;入口前院東北側(cè)植竹綠地不僅削弱了前院空曠感，而且在前院空間形成了宜人的生態(tài)環(huán)境;后院植竹并在圍墻添加漏窗增加空間層次，廁所側(cè)院的植竹既形成了視線屏障又凈化了院落空氣;正房入口兩側(cè)做花壇，這些都軟化了人工建筑環(huán)境，增強(qiáng)地面的透水能力，提高地下水涵養(yǎng)量，不僅改善閉合水循環(huán)系統(tǒng)，還能調(diào)節(jié)圍合庭院的微氣候。

4.4 結(jié)構(gòu)體系

于家盤村原民居建筑的結(jié)構(gòu)形式為干石砌體承重，已不能滿足目前建筑規(guī)范及安全的要求。為兼顧建筑景觀性、安全性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，決定采用混凝土框架、石砌塊填充的新結(jié)構(gòu)形式(如圖7 所示)。其具體做法是:選用條石基礎(chǔ)，以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系作為結(jié)構(gòu)承重體系，其柱子截面為300 mm×400 mm，填充石砌體厚度為500 mm，使得混凝土結(jié)構(gòu)柱、梁皆隱藏在外墻內(nèi)側(cè)，以水泥砂漿砌筑塊石墻體，但在外側(cè)留縫;屋頂棄用原木屋架、木檁條鋪茅草的方式，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土坡屋面［9］。這樣做的目的是在保證建筑整體的抗震性、安全性的同時(shí)保留傳統(tǒng)民居立面整體機(jī)理效果(如圖8 所示)。

圖6 “岱岳一居”平面圖及庭院綠化圖

圖7 框架結(jié)構(gòu)模型示意圖

圖8 墻體細(xì)部及大樣圖

借鑒生態(tài)建筑3R 原則(即Reuse，Reduce，Recycle)，改造利用舊建筑，一定程度上節(jié)省人、財(cái)資源，且對(duì)環(huán)境沖擊最小的情況下創(chuàng)造出最佳使用效果，使建筑進(jìn)入新的生命周期，同時(shí)也是新的良性循環(huán)［10］。長(zhǎng)清崮山于家盤村距學(xué)校約70 km，就地取用廢棄破敗的老建筑片狀頁巖，降低材料運(yùn)輸成本，滿足了《山東省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中綠色建筑材料500 km 范圍內(nèi)產(chǎn)地的規(guī)定?？稍倮玫氖鰤K無需加工切割，使用率高，大幅度縮減建材成本和生產(chǎn)耗能。從而便于施工開展，在全壽命周期的各個(gè)階段減小能源損耗。

4.5 室內(nèi)環(huán)境

傳統(tǒng)合院這一建筑形式是改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的有效方法，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中充分利用自然條件，提出適宜的被動(dòng)式建筑技術(shù)手段及相應(yīng)的控制方法，營(yíng)造出更舒適、健康的居住環(huán)境，體現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀［11］。方案主要通過以下幾個(gè)方面來提高“岱岳一居”室內(nèi)環(huán)境舒適度。

4.5.1 太陽輻射得熱

由濟(jì)南氣候分析可見，冬季充分利用太陽能是節(jié)約能源和解決室內(nèi)熱舒適問題的關(guān)鍵。作為主體建筑材料的天然石材具有良好的熱工性能，其蓄熱系數(shù)高，抗凍性好，夜間大量熱量回流室內(nèi)，降低冬季主動(dòng)式采暖能耗;“岱岳一居”由于空間尺度的擴(kuò)大，院落布局較之前更為開敞，從而獲取了充足的日照。由圖9 分析可以看出，各個(gè)房間均滿足《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的采光要求。

圖9 “岱岳一居”日照分析圖

4.5.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱

石砌外墻厚度達(dá)到500 mm，對(duì)適應(yīng)濟(jì)南寒冷地區(qū)氣候、阻止冬季溫差引起的熱損失有立竿見影的效果;屋頂采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土坡屋面，并鋪設(shè)草頂，加強(qiáng)保溫性能;增加南向開窗數(shù)量的同時(shí)減少北向開窗，外墻高窗尺寸1200 mm×1100 mm，內(nèi)院開窗1500 mm×1100 mm，減少院落外圍墻體中熱工性能較差構(gòu)件面積，以減小熱橋能耗。

4.5.3 自然通風(fēng)

建筑的布局和朝向有效引導(dǎo)夏季東南風(fēng)，自然通風(fēng)帶走室外干熱空氣，降低石材的熱傳導(dǎo)。沿用傳統(tǒng)民居山墻的“透風(fēng)兒”(如圖10 所示)，使建筑內(nèi)部實(shí)現(xiàn)局部環(huán)流，解決了大開間民居的上層通風(fēng)問題，實(shí)現(xiàn)了與外部新風(fēng)充分交換以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，提高人體與室內(nèi)空氣對(duì)流換熱效率，從而加快人體汗液的蒸發(fā)速度，顯著提高了室內(nèi)熱舒適度［12］。

圖10 “岱岳一居”格柵式木窗圖

4.5.4 遮陽

窗戶采用傳統(tǒng)的格柵式木構(gòu)件進(jìn)行遮陽(如圖10 所示)，避免室內(nèi)因陽光直射引起的過度輻射與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量吸收，以此降低夏季空調(diào)能耗。

5 結(jié)語

通過對(duì)“岱岳一居”優(yōu)化設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)思路、場(chǎng)地設(shè)計(jì)、空間形態(tài)、結(jié)構(gòu)體系以及室內(nèi)環(huán)境的整合設(shè)計(jì)，探索了綠色大學(xué)校園景觀建筑設(shè)計(jì)的一種策略。在未來的大學(xué)校園景觀建筑設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)堅(jiān)持這種策略，在沿承歷史文化的同時(shí)，以綠色建筑設(shè)計(jì)價(jià)值觀為指導(dǎo)，從更大空間尺度上考慮了建筑的全壽命周期的生態(tài)與節(jié)能，從而營(yíng)造出具有人文價(jià)值的綠色大學(xué)新校園。

［1］王崇杰，薛一冰，何文晶.綠色大學(xué)校園［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］黃丹，戴頌華.黔中巖石民居地域性與建造技藝研究［J］.建筑學(xué)報(bào)，2013(5):105－110.

［3］魯敏，楊盼盼，李東和，等.高校校園園林景觀總體規(guī)劃概念設(shè)計(jì)—以山東建筑大學(xué)新校區(qū)為例［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28(3):197－203.

［4］濟(jì)南市史志編輯委員會(huì).《濟(jì)南市志》(第一冊(cè))［M］.北京:中華書局，1997.

［5］吳良鏞.21 世紀(jì)建筑學(xué)的展望［J］.城市規(guī)劃，1998(6):10－21.

［6］朱京輝.高?！袄辖ㄖ备脑旒捌渖鷳B(tài)技術(shù)研究［D］.濟(jì)南:山東建筑大學(xué)，2010.

［7］顧震弘，韓冬青.面向普通建筑的綠色設(shè)計(jì)策略——鎮(zhèn)江丹徒高新園區(qū)信息中心設(shè)計(jì)［J］.建筑學(xué)報(bào)，2012(10):5－12.

［8］王軍，朱瑾.中國(guó)古代的自然觀與傳統(tǒng)建筑的“綠色”理念［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2009(4):54－58.

［9］郭逢利.傳統(tǒng)民居的保護(hù)與利用規(guī)劃設(shè)計(jì)——以長(zhǎng)清崮山于家盤為例［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(3):308－311.

［10］李翠.建筑再利用中材料構(gòu)件的全生命周期應(yīng)用研究［D］.北京:北京交通大學(xué)，2012.

［11］馮雅，楊紅，陳啟高.中國(guó)傳統(tǒng)四合院式民居的生態(tài)環(huán)境［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999(4):24－27.

［12］德凱.太陽輻射·風(fēng)·自然光:建筑設(shè)計(jì)策略［M］.常志剛，譯.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.