建筑場地優(yōu)化理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用研究

邱發(fā)興,李 輝, 康景文

(1.四川晟源建設(shè)工程咨詢有限公司，四川綿陽621000；2.四川建筑職業(yè)學(xué)院，四川德陽618000； 3.西南勘察設(shè)計(jì)研究院，四川成都610000)

1 場地優(yōu)化的提出

在近年的建筑熱潮中，對于建筑功能與造型通常甚為關(guān)注，而對這些建筑賴以立足的場地設(shè)計(jì)卻較為疏忽。由于對場地現(xiàn)狀考慮不充分，且因場地優(yōu)化理論的缺失，未進(jìn)行建筑場地設(shè)計(jì)優(yōu)化的情況較為普遍，造成“成功的單體建筑，失敗的整體環(huán)境”的狀況屢見不鮮。

建筑場地設(shè)計(jì)，就是依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的使用功能和規(guī)劃條件，以現(xiàn)狀條件場地方案為工作對象，在有關(guān)法規(guī)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，人為地安排場地的建筑構(gòu)物、設(shè)施和工程系統(tǒng)等場地各構(gòu)成要素，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目使用功能的總平面設(shè)計(jì)。而建筑場地優(yōu)化，就是充分利用場地現(xiàn)狀條件的有利因素，盡量回避不利因素，以降低(或者不增加)工程造價(jià)為要求，以已經(jīng)初步成型的總平面方案為工作對象，通過調(diào)整、更改或者重新設(shè)計(jì)建筑總平面來實(shí)現(xiàn)場地的安全性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，更好地滿足建設(shè)項(xiàng)目使用功能。

隨著建筑市場理性回歸，實(shí)現(xiàn)低造價(jià)、高品質(zhì)建筑的高性價(jià)比建筑產(chǎn)品，是建設(shè)開發(fā)者和設(shè)計(jì)者都希望看到的結(jié)果，場地優(yōu)化無疑是其必由之路。然而場地設(shè)計(jì)優(yōu)化理論與實(shí)踐目前還鮮有相關(guān)文獻(xiàn)著述。文中筆者將結(jié)合自身成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對其進(jìn)行探討。

2 樹立正確的場地優(yōu)化理念

正確的場地優(yōu)化理念，是產(chǎn)生正確場地優(yōu)化方法的前提。筆者的場地優(yōu)化工程實(shí)踐表明，建設(shè)項(xiàng)目是否優(yōu)化、是否經(jīng)濟(jì)、是否省錢的成敗，關(guān)鍵在于技術(shù)方案的制訂。技術(shù)方案的安全性，通常是場地的安全性最大保證；通過技術(shù)方案去省錢，方能夠獲得建設(shè)工程最大的省錢；技術(shù)方案的優(yōu)化，就是建設(shè)項(xiàng)目中的最大優(yōu)化。事實(shí)上，每個(gè)場地總平面通常都存在一個(gè)修改、調(diào)整和更改過程，如果將場地巖土工程條件作為資源來看待和利用，那么實(shí)現(xiàn)場地優(yōu)化將取得事半功倍的效果。

3 以整體性作為場地優(yōu)化的思想基礎(chǔ)

哲學(xué)家謝林曾說：“唯有整體的美才是真正的美”， 建立整體觀念也是實(shí)現(xiàn)建筑場地優(yōu)化的思想基礎(chǔ)。建筑場地整體性，應(yīng)當(dāng)包括以下幾個(gè)方面。

3.1 統(tǒng)籌本場地與周邊環(huán)境的和諧

如果能夠建立起整體的價(jià)值觀念和空間觀念，從場地周邊環(huán)境和本場地的關(guān)系出發(fā)進(jìn)行場地設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者既能夠?qū)崿F(xiàn)對業(yè)主負(fù)責(zé)，更可以促進(jìn)城市的整體和諧，推進(jìn)周邊地區(qū)的環(huán)境改善，從而在設(shè)計(jì)過程中擔(dān)當(dāng)起自身的社會職責(zé)。

3.2 協(xié)調(diào)本場地內(nèi)各建筑設(shè)施和諧

場地設(shè)計(jì)在構(gòu)思最初，就應(yīng)當(dāng)有一個(gè)整體的設(shè)想，從總體布局現(xiàn)狀、建筑功能要求和環(huán)境的地域特征出發(fā)，并且綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等可行性，在設(shè)計(jì)過程中全面考慮整體的空間關(guān)系、整體的功能組織、整體的風(fēng)格特色等，建立一種合理的、有效的創(chuàng)作理念，使得新舊建筑之間、新新建筑之間、新舊景觀之間能和諧共生。

3.3 實(shí)現(xiàn)巖土工程條件與總平面設(shè)計(jì)和諧

只注重建筑的外表而忽略場地地形現(xiàn)狀，建筑內(nèi)部功能研究透徹但場地功能流線組織混亂、環(huán)境設(shè)計(jì)與建筑缺乏聯(lián)系等不盡如人意的狀況較為普遍，這些都反映出一種整體性思維的缺失。

3.4 建立巖土、景觀與建筑設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系

目前建筑設(shè)計(jì)幾乎都是建筑師先完成規(guī)劃范圍內(nèi)的總體布局和建筑單體的設(shè)計(jì)，然后由園林師完善環(huán)境小品、植物配置的工作。至于相關(guān)的巖土工程，更由建筑設(shè)計(jì)結(jié)果確定。這種分段式的工作模式，往往容易造成建筑與場地環(huán)境的脫節(jié)。功能組織是否合理、景觀與建筑是否協(xié)調(diào)、與巖土工程是否適當(dāng) ，就不得而知了。為此筆者建議，景觀師、建筑師、巖土工程師以及相關(guān)領(lǐng)域的專家應(yīng)建立緊密的聯(lián)系機(jī)制。

4 場地優(yōu)化的原則

安全性、科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性幾乎是一切建設(shè)工程一定遵守的原則，對于建筑場地優(yōu)化工作也不例外。在把握安全性、科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性的和諧統(tǒng)一的大方向下，在建筑場地優(yōu)化進(jìn)行時(shí)，安全性是場地優(yōu)化的前提，科學(xué)性是手段，經(jīng)濟(jì)性是目的。

5 建筑場地優(yōu)化的方法

建筑場地優(yōu)化的方法，按照其所使用的技術(shù)手段，可以分為建筑學(xué)角度的優(yōu)化方法、巖土工程角度的優(yōu)化方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度的優(yōu)化方法。

建筑學(xué)角度的優(yōu)化方法，是采用建筑學(xué)自身的理論，對于建筑總圖設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作，它是目前場地優(yōu)化的最主要的方法。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度的優(yōu)化方法，是以建筑場地設(shè)計(jì)應(yīng)利于結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化為前提，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度對于各單體建筑和總圖的布局進(jìn)行評判，從而推進(jìn)建筑總圖設(shè)計(jì)的調(diào)整、更改，來達(dá)到場地優(yōu)化的目的。

巖土工程角度的優(yōu)化方法，是以建筑場地設(shè)計(jì)應(yīng)利于地基基礎(chǔ)、地基處理和巖土工程治理設(shè)計(jì)優(yōu)化為前提，從巖土工程條件角度對于各單體建筑和總圖的布局進(jìn)行評判，從而推進(jìn)建筑總圖設(shè)計(jì)的調(diào)整、更改，來達(dá)到場地優(yōu)化的目的。

6 巖土工程角度的優(yōu)化方法

場地的巖土工程條件是場地設(shè)計(jì)的前提，離開具體的場地的巖土工程條件，場地設(shè)計(jì)就將成為無本之木、無源之水。不論場地的大與小，也不論平坦還是起伏，巖土工程條件總能夠?yàn)榻ㄖ季痔峁Y騁的空間，又同時(shí)對建筑布局產(chǎn)生必要的制約?，F(xiàn)行的建設(shè)工程中，幾乎所有的巖土工程都是場地設(shè)計(jì)從屬之物，所產(chǎn)生的不合理、不經(jīng)濟(jì)的巖土工程屢見不鮮。造成這種情況的根本原因在于場地設(shè)計(jì)中，只是把巖土工程條件用作實(shí)現(xiàn)建筑布局的地塊，未把巖土工程條件當(dāng)成資源來利用！

場地優(yōu)化的巖土工程方法，就是將場地的巖土工程條件作為建筑場地設(shè)計(jì)的資源看待，尤其在坡地場景中，應(yīng)以現(xiàn)狀自然景觀為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)方向，盡量將建筑的總體布局作為場地巖土工程條件的從屬物。建筑總體布局是充分適應(yīng)場地巖土工程條件為主，適當(dāng)改造為輔，合理地進(jìn)行功能布局和道路交通組織，只進(jìn)行必要的挖填，避免大挖大填，這樣既可減少工程造價(jià)，又增強(qiáng)了場地的穩(wěn)定性，同時(shí)可獲得多重效益。

巖土工程方法優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括：

(1)在場地的建筑布局中，在保證建筑規(guī)劃的前提下，將土層構(gòu)層條件作為資源，盡量利用土層構(gòu)層好的地段建設(shè)高重大建筑物，而在土層構(gòu)層差的地段布置一般的建筑設(shè)施。充分利用地形地貌，盡可能少的挖填方，就能夠充分利用天然土層條件。這樣地基基礎(chǔ)工程中，不論是采用天然地基還是人工地基，地基基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)就有了優(yōu)化的條件，在大幅降低地基基礎(chǔ)費(fèi)用的同時(shí)，建筑物的穩(wěn)定性也得以進(jìn)一步強(qiáng)化。

(2)在場地的豎向設(shè)計(jì)中，在滿足地面有組織排水的條件下，將原有地形地貌和生態(tài)環(huán)境作為資源，隨形就勢，盡可能予以保持和利用，從而實(shí)現(xiàn)土方挖填工程和邊坡治理工程費(fèi)用最小化，并且能夠營造具有鮮明個(gè)性特色的建筑空間景觀環(huán)境。

(3)在總平面圖的評判工作中，綜合利用土層構(gòu)層、原有地形地貌和生態(tài)環(huán)境以及原有工程設(shè)施，建立地基基礎(chǔ)方案、邊坡治理和生態(tài)景觀的合理配置，是提高場地穩(wěn)定性、保證建筑物安全、實(shí)現(xiàn)場地優(yōu)化的系統(tǒng)方法。

7 巖土工程方法實(shí)踐

綿陽市某工程場地，是筆者的優(yōu)化實(shí)踐案例。

(1)地形地貌：場地位于安昌江左岸淺丘丘頂及斜坡地帶，屬第四系中更新統(tǒng)沖洪積四級階地，總體地勢呈北東高、南西低。地面高程最高558.39 m，最低高程515.89 m，最大高差42.5 m；地形坡度一般5°～20°，局部達(dá)25°～37.8°。南緣有一廢棄堰塘。同一幢建筑范圍內(nèi)的局部高差一般為2.41～18.87 m。

(2)場地土層構(gòu)成：素填土，粘土，淤泥質(zhì)粘土，稍密、中密、密實(shí)粘土質(zhì)卵石，粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖薄層。

(3)水文條件：地表水不發(fā)育。僅于地形低凹的西南角17#樓局部存在上層滯水，其余地帶發(fā)現(xiàn)地下水。

(4)場地穩(wěn)定性：南側(cè)富麗山莊曾經(jīng)產(chǎn)生過滑坡，新建有高度8.0～8.6 m的漿砌條石擋墻，目前穩(wěn)定。坡面植被發(fā)育，自然邊坡現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，未見崩塌、滑坡等不良地質(zhì)作用。飽和狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)Ks值為0.150～0.276，不穩(wěn)定。

(5)原總圖設(shè)計(jì)邊坡治理：各住宅樓區(qū)達(dá)到設(shè)計(jì)場平標(biāo)高之后，一般將在現(xiàn)有邊坡地面以上回填增高2.84～6.26 m，地處西南角的最大回填增高值可達(dá)15.25～23.41 m，這樣就將形成6處邊坡?lián)跬翂?表1)。

表1 原設(shè)計(jì)擬建擋墻區(qū)情況一覽表

(6)原總圖設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)方案：由于存在大挖大填，使3#、4#、6#、16#、17#、18#采用樁基礎(chǔ)，15#采用復(fù)合地基。

本場地原建筑總圖設(shè)計(jì)(圖1)，在建筑布局主要考慮地塊特點(diǎn)，結(jié)合地形和城市道路條件，地面有組織排水，主要排向2號公路，局部排向4號路；建筑物豎向設(shè)計(jì)主要根據(jù)排水條件和地形決定；兼顧了挖填方基本平衡，這是其優(yōu)點(diǎn)。但從場地優(yōu)化理論理論方法看，存在如下問題：

(1)產(chǎn)生了大量的挖填方，相應(yīng)地增加了場地平整費(fèi)用。

(2)由于本場地本身屬于邊坡，挖填方大量增加，將導(dǎo)致邊坡治理的難度加大，并且支護(hù)費(fèi)用巨大。

(3)由于填方的大量增加，使本可以采用天然地基基礎(chǔ)方案的樓棟，必須采用恰當(dāng)?shù)臉痘A(chǔ)類型或者人工復(fù)合地基方法方能夠滿足地基穩(wěn)定性要求。

圖1 原建筑總圖方案的擋土墻布置

筆者在該項(xiàng)目的施工圖審查中，建議更改或者調(diào)整建筑總圖設(shè)計(jì)，有關(guān)單位采納了這些意見(圖2)，具體措施如下：

圖2 調(diào)整后總圖需要設(shè)立的擋土墻

(1)有地面組織排水主要從富麗山莊，局部可考慮2號路和4號路；

(2)平面布局已經(jīng)無法變更，取消17#樓建設(shè)；

(3)建筑物豎向設(shè)計(jì)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，盡量利用地形；

(4)在原17#樓處的設(shè)立高度17 m左右的抗滑樁擋土墻，其余擋土墻全部取消；

(5)地基基礎(chǔ)方案基本上都采用天然地基，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整后，該項(xiàng)目僅地基基礎(chǔ)方案和邊坡治理費(fèi)用就節(jié)省的投資大約在1 000萬元人民幣。

[1] 邱發(fā)興.地基沉降變形計(jì)算[M]. 四川大學(xué)出版社，2007

[2] 趙曉光.民用建筑場地設(shè)計(jì)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2004