集約模式下中小學(xué)校園空間形態(tài)控制指標(biāo)研究

黃榮欽

吳運(yùn)法

隨著現(xiàn)代社會(huì)教育的發(fā)展與轉(zhuǎn)型，我國(guó)正經(jīng)歷著對(duì)新型教育模式的探索。由于國(guó)情的特殊，教育事業(yè)發(fā)展較國(guó)外起步晚，從古代書(shū)院發(fā)展至今一共經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)（圖1）。對(duì)于教育事業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前社會(huì)背景下教育建筑的建設(shè)深受城市化進(jìn)程帶來(lái)的空間環(huán)境以及土地緊缺的制約，早期建設(shè)的教學(xué)空間已無(wú)法滿足當(dāng)前教育的改革。面對(duì)這一系列的城市問(wèn)題，集約化模式的出現(xiàn)不僅有效地應(yīng)對(duì)了城市問(wèn)題，更是在教育建筑空間中得到啟發(fā)以及激活。分析校園土地利用的現(xiàn)狀，對(duì)影響因素和變量以及土地利用類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，建立科學(xué)的計(jì)算公式進(jìn)行體系優(yōu)化，為新建和改擴(kuò)建項(xiàng)目提供依據(jù)[1]。從空間和功能組織的特征上分析了現(xiàn)有中小學(xué)設(shè)計(jì)的“集約化”現(xiàn)象[2]。通過(guò)對(duì)小學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案的分析，探索通過(guò)緊湊而有效的集約化設(shè)計(jì)解決中小學(xué)校土地短缺問(wèn)題的方法，同時(shí)創(chuàng)造各種適應(yīng)新教學(xué)要求的教學(xué)空間[3]。

圖1 我國(guó)中小學(xué)發(fā)展歷史脈絡(luò)

圖2 集約化設(shè)計(jì)內(nèi)容

圖3 指標(biāo)組合與空間形態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖4 控制指標(biāo)不同，產(chǎn)生不同的校園空間形態(tài)

圖5 主要控制指標(biāo)體系圖

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型、城市的更新，導(dǎo)致土地的發(fā)展達(dá)到一定的臨界值，社會(huì)發(fā)展已從“增量發(fā)展”過(guò)渡到“存量發(fā)展”的時(shí)代，有限的空間，精致化的發(fā)展成為時(shí)代趨勢(shì)。集約化模式的引入有效地提高了土地利用率、預(yù)留空地為未來(lái)的拓展提供發(fā)展空間，也是未來(lái)新型學(xué)校建設(shè)的選擇。集約化設(shè)計(jì)模式有以下幾大優(yōu)勢(shì)：有利于節(jié)約用地、功能組織的高效性；有利于學(xué)生互動(dòng)交流、激發(fā)空間活力；有利于新型校園建設(shè)模式的創(chuàng)新探索；有利于中小學(xué)校園建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。“存量時(shí)代”下精致化的設(shè)計(jì)具有一定的必要性。在中小學(xué)集約化設(shè)計(jì)中，在滿足日常教學(xué)以及常規(guī)的規(guī)范，如日照間距、防火間距等“25m”安全距離要求的前提下，在有限的用地范圍內(nèi)，通過(guò)集約化設(shè)計(jì)模式將功能空間高效地組織起來(lái)，充分提高土地利用率，達(dá)到集約的效果。其設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：功能整合、形態(tài)緊湊以及高品質(zhì)的校園空間環(huán)境，將其細(xì)化分析可概括如圖2所示。

圖6 校園空間兩種布局方式

圖8 平面基本形式

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)中小學(xué)校園建設(shè)的研究，關(guān)于校園空間形態(tài)的控制指標(biāo)要素的研究較少，在提高土地利用率、集約化程度的同時(shí)，保持空間形態(tài)與環(huán)境品質(zhì)的平衡的研究更是較少。研究引入集約化建設(shè)模式，基于當(dāng)前社會(huì)中小學(xué)集約化設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)校園空間形態(tài)控制指標(biāo)的研究，探索如何在提高集約度下，總結(jié)出與之相適應(yīng)的校園空間形態(tài)，并以此有效地提高校園空間環(huán)境的品質(zhì)。集約模式下中小學(xué)校園空間形態(tài)控制指標(biāo)的量化研究不足，亟待補(bǔ)缺。

1 概念內(nèi)涵

場(chǎng)所的屬性既有主觀部分，也存在客觀因素，是一種需要經(jīng)驗(yàn)和意識(shí)的營(yíng)造。對(duì)使用者而言，當(dāng)其完全熟悉該場(chǎng)所空間時(shí)，這個(gè)場(chǎng)所才能成為具有意義和吸引力并愿意駐留的場(chǎng)所[4]。作為為學(xué)生提供一個(gè)重構(gòu)、駐足經(jīng)驗(yàn)的校園空間場(chǎng)所，其建設(shè)需要從“以人為本”為出發(fā)點(diǎn)，立足于使用者的日常生活及功能使用。

1.1 集約化模式

現(xiàn)在，我國(guó)城市化正處于從以前的快速擴(kuò)張的發(fā)展到恢復(fù)城市生態(tài)系統(tǒng)、提高品質(zhì)和創(chuàng)造特色鮮明的重要過(guò)渡階段[5]，城市空間開(kāi)始向高密度和集約化發(fā)展。“集約化”是指對(duì)有限的資源利用，以合理利用現(xiàn)代管理和技術(shù)的一種形式，目的是解決人力資源的積極影響并提高效率[6]。韓冬青教授在《城市·建筑一體化設(shè)計(jì)》中也對(duì)集約化作出解釋?zhuān)杭s化指城市建筑在占有有限的土地資源前提下，形成的一種緊湊、有序、高效的功能組織模式[7]。

筆者通過(guò)對(duì)部分普通中小學(xué)的校園建設(shè)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)比表1，通過(guò)數(shù)據(jù)分析顯示，城市之間的生均占地資源分布不均（表2）。

早期建設(shè)的中小學(xué)教學(xué)空間已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下素質(zhì)教育的改革，將集約化模式引入中小學(xué)設(shè)計(jì)，不僅有效地提高了土地利用率，而且符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的國(guó)情，這一模式將成為未來(lái)中小學(xué)校建設(shè)的選擇。

1.2 校園空間形態(tài)

圖7 寧波萬(wàn)里學(xué)校

圖9 深圳紅嶺實(shí)驗(yàn)小學(xué)庭院通風(fēng)采光示意圖

“校園空間形態(tài)”是指構(gòu)成校園空間的各種元素的表達(dá)方式，并表示為整個(gè)校園空間的組合，以闡明校園發(fā)展的客觀規(guī)則，校園空間形態(tài)反映了整體校園的特征。它主要由建筑群、外部環(huán)境要素的構(gòu)成和道路系統(tǒng)的組成。國(guó)內(nèi)校園尺度普遍較大，對(duì)校園和建筑的“尺度”問(wèn)題進(jìn)行些分析，“尺度”應(yīng)包含多層面，其基本層面應(yīng)是個(gè)人的空間體驗(yàn)——從個(gè)體角度對(duì)空間的感知；另一層面的問(wèn)題則是協(xié)同和管理的問(wèn)題[8]。校園空間的組織不僅確?？臻g內(nèi)各個(gè)組成部分相互協(xié)調(diào)，而且還是使用者行為中的積極角色。日本建筑師蘆原義信在《外部空間設(shè)計(jì)》一書(shū)中將室外空間形態(tài)通過(guò)空間界面、尺度、陰角與陽(yáng)角、鋪裝劃分、色彩、構(gòu)筑物、道路與出入口等具體要素描述出來(lái)[9]。根據(jù)調(diào)研和數(shù)據(jù)整理分析比較常見(jiàn)的校園總體空間布局形式：魚(yú)骨型、條狀型、院落型（表3）。

在校園規(guī)劃中，校園環(huán)境的整體機(jī)能比局部空間更重要，它不僅可以滿足校園的實(shí)際用地，還可以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展需求，在當(dāng)前的新教學(xué)模式中，這對(duì)于在功能區(qū)域之間創(chuàng)建有機(jī)功能也是必要的。兩者之間的聯(lián)系形成了一個(gè)集約緊湊、整體性的校園空間[10]。校園空間形態(tài)在取得較高的集約度的同時(shí)，以較合理緊湊、高效有序的空間形態(tài)來(lái)獲得較好的校園空間品質(zhì)，使其能夠取得一個(gè)較好的動(dòng)態(tài)平衡。

2 控制指標(biāo)的明確與篩選

主要的控制指標(biāo)有空間布局、進(jìn)深尺度、豎向?qū)訑?shù)、土地利用率、建筑覆蓋率、開(kāi)放空間率等。由于控制指標(biāo)的選擇與組合具有一定的復(fù)雜性，在符合規(guī)范要求下，導(dǎo)致在控制指標(biāo)的組合與空間形態(tài)不再是一對(duì)一的狀態(tài)，存在一種指標(biāo)組合對(duì)應(yīng)多個(gè)空間形態(tài)（圖3），如同一塊用地內(nèi)，由于其他指標(biāo)的不同，相同的建筑密度會(huì)形成不同的空間形態(tài)。

2.1 控制指標(biāo)的明確

校園空間形態(tài)依托于城市空間形態(tài)之下，其控制要素覆蓋同城市類(lèi)似的空間形態(tài)，所屬范圍較小，是城市空間形態(tài)的類(lèi)型之一，文章在此將校園比作一個(gè)“微縮城市”。研究中所選擇的控制指標(biāo)要素與城市控規(guī)一樣分為兩類(lèi)：一類(lèi)是已納入控規(guī)體系中，另一類(lèi)是還未被納入的控制指標(biāo)（表4）。

明確了需要的控制指標(biāo)后，需采用合適的設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行控制，不同的指標(biāo)要素有不同層次的控制。這些強(qiáng)制性控制要素直接影響到整體校園的空間形態(tài)。

2.2 主要指標(biāo)的篩選

上文分析，一組控制指標(biāo)可能對(duì)應(yīng)多種空間形態(tài)，文章為了簡(jiǎn)化研究分析，用G表示密度，F(xiàn)表示容積率，d表示進(jìn)深尺度，n表示豎向?qū)訑?shù)。為了保證相同的品質(zhì)條件下得出不同的空間形態(tài)，做出幾條基本假設(shè)：①相同地塊；②相同的容積率；③建筑功能及面積相同；④校園規(guī)模相同。

（1）函數(shù)分析法

為進(jìn)一步簡(jiǎn)化和容易計(jì)算，假設(shè)同一地塊的用地面積為S，建筑為方形點(diǎn)狀，根據(jù)容積率計(jì)算公式可以得出如下公式1：

分別對(duì)公式中的n、d求導(dǎo)函數(shù)，可以得出如下公式2、3，由此可以看出，當(dāng)豎向?qū)訑?shù)n不變時(shí)，增加進(jìn)深尺度d，函數(shù)呈單調(diào)遞增的趨勢(shì)；同理，當(dāng)進(jìn)深尺度d不變時(shí)，增加豎向?qū)訑?shù)n時(shí)，函數(shù)隨著n的增加單調(diào)遞增。

因此，在用地內(nèi)覆蓋建筑物時(shí)，可以通過(guò)增加進(jìn)深尺度或豎向?qū)訑?shù)來(lái)提高容積率，

但為了獲得更多的采光、通風(fēng)與景觀條件，規(guī)范要求和新教育的改革下，需要更多開(kāi)放的活動(dòng)空間，教育建筑一般宜以4～5層為主，因此除上述進(jìn)深與層數(shù)因素外，校園空間形體與集約度同時(shí)受開(kāi)放空間的影響。

表1 義務(wù)教育普通中小學(xué)必配生均建筑面積指標(biāo)（單位：m2）

表3 校園總體空間布局類(lèi)型及案例

（2）虛擬模型法

在所假設(shè)的條件下，當(dāng)容積率F不變的情況下，隨著建筑密度G、建筑進(jìn)深b、建筑層數(shù)n的變化，產(chǎn)生不同的空間形態(tài)（圖4a）；當(dāng)密度G為常量的情況下，隨著容積率F、進(jìn)深尺度d、豎向?qū)訑?shù)n的變化，產(chǎn)生不同的校園空間形態(tài)（圖4b）。同理分析可得，在規(guī)劃建設(shè)條件以及上述假設(shè)條件下，不同的控制指標(biāo)組合可產(chǎn)生不同的校園空間形態(tài)。

總的分析顯示，影響校園空間形態(tài)的主要因素有：學(xué)校班額規(guī)模、學(xué)位數(shù)、場(chǎng)地地形、普通教室的日照要求、操場(chǎng)長(zhǎng)軸的偏角等。通過(guò)總結(jié)這些因素以及實(shí)際項(xiàng)目案例的總結(jié)分析，將主要控制指標(biāo)體系分為定性指標(biāo)與定量指標(biāo)，定性指標(biāo)主要有空間布局與開(kāi)放空間，定量指標(biāo)又分總體指標(biāo)與分項(xiàng)指標(biāo)，分別為土地利用率、建筑覆蓋率、豎向?qū)訑?shù)、進(jìn)深尺度（圖5）。

3 主要控制指標(biāo)要素分析

關(guān)于中小學(xué)校園空間形態(tài)與集約模式之間的關(guān)系，概括起來(lái)就是一種“動(dòng)態(tài)平衡”的關(guān)系，即通過(guò)集約度的提升來(lái)保持校園空間形態(tài)與校園空間品質(zhì)之間的平衡。根據(jù)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及素質(zhì)教育改革的背景，對(duì)影響校園空間形態(tài)的影響因素及控制指標(biāo)進(jìn)行分析總結(jié)，并探討在提高集約化程度的同時(shí)，使得校園空間形態(tài)與校園空間環(huán)境品質(zhì)達(dá)到最佳平衡。

3.1 定性指標(biāo)

（1）空間布局

校園空間規(guī)劃應(yīng)從宏觀角度出發(fā)，以整個(gè)空間為起點(diǎn)，適應(yīng)和平衡各種限制，并分析校園的基本目標(biāo)需求[11]。校園的總體空間布局直接影響著集約化程度，目前國(guó)內(nèi)的中小學(xué)校園的空間布局較為傳統(tǒng)，空間的主要類(lèi)型大多是以條狀的分布形式，建筑平面展開(kāi)，且為簡(jiǎn)單的行列式分布，導(dǎo)致空間尺度較大。教學(xué)樓、宿舍樓等排布松散，建筑之間再通過(guò)連廊的形式互相聯(lián)系，導(dǎo)致流線過(guò)長(zhǎng)，步行可達(dá)性不佳。而在寧波萬(wàn)里學(xué)校的項(xiàng)目案例中，在其兩個(gè)方案中分別用兩種布局方式：廣場(chǎng)式、街道式（圖6），有效地提高校園空間的集約化程度（圖7）。通過(guò)采用集約化布局方式，對(duì)功能、流線、空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行并置、交疊等手法進(jìn)行高效整合，形成集約的教學(xué)空間[12]。

表2 調(diào)研部分中學(xué)校園用地指標(biāo)

表4 二類(lèi)控制指標(biāo)要素

表5 部分中小學(xué)各指標(biāo)表

（2）開(kāi)放空間

開(kāi)放空間（Open Space），指的是城市一些保持自然景觀的區(qū)域范圍，泛指地塊內(nèi)用作景觀綠化、游憩等預(yù)留地。筆者將其引入該研究中，并根據(jù)其定義進(jìn)一步分析，將地塊區(qū)域內(nèi)未開(kāi)發(fā)建設(shè)的用地面積與地塊區(qū)域面積的比值稱(chēng)為開(kāi)放空間率，這在表達(dá)公式上恰好與建筑密度相反，反映的是地塊區(qū)域內(nèi)開(kāi)放空間所占的比例。

開(kāi)放空間的面積越大，表明開(kāi)放空間率就越高，反映出地塊區(qū)域內(nèi)預(yù)留的可供游憩廣場(chǎng)、景觀綠化的空間就越多；反之，開(kāi)放空間率越低，地塊區(qū)域內(nèi)的預(yù)留待開(kāi)發(fā)用地就越少，區(qū)域內(nèi)的建筑覆蓋就越多。而空間環(huán)境品質(zhì)的高低往往體現(xiàn)在使用者在該空間環(huán)境中的主觀反映，通過(guò)物理、心理因素反映空間品質(zhì)的高低，開(kāi)放空間率的高低能夠在一定程度上對(duì)空間品質(zhì)的高低產(chǎn)生影響。

3.2 定量指標(biāo)

（1）土地利用率

土地利用率強(qiáng)度一般通過(guò)容積率來(lái)體現(xiàn)。中小學(xué)容積率一般控制在小學(xué)0.8左右，中學(xué)0.9左右。通常情況下，規(guī)劃建設(shè)的容積率越高，表明該地的利用率較高，開(kāi)發(fā)程度也就越高，該地塊的集約化程度就越高，但不能證明建筑密度也就相應(yīng)較高，因?yàn)橹黧w建筑不僅具有高密度的水平布局，還具有高密度的垂直布局。相反，該地塊的利用率低，表明容積率與集約度較低，同理建筑的密度不一定低。

（2）建筑覆蓋率

建筑物的覆蓋率又稱(chēng)作建筑密度，是作為評(píng)價(jià)地塊區(qū)域內(nèi)集約化程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)之一，在指標(biāo)上，建筑密度越高，表示地塊區(qū)域內(nèi)建設(shè)的建筑占地面積越大；另一方面則表示預(yù)留給景觀等綠化面積就相對(duì)減少，同上文分析所述，建筑密度越高不等于建筑容積率越低，反之亦如此。建筑密度在某種程度上更加側(cè)重反映地塊區(qū)域內(nèi)規(guī)劃建設(shè)的二維平面上的密集程度和集約化程度，而在整塊地塊區(qū)域內(nèi)的三維空間上的密集程度、集約化程度反映得較弱。

（3）豎向?qū)訑?shù)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于中小學(xué)校的規(guī)劃建設(shè)中，教學(xué)樓層數(shù)通常以4～5層為主，但現(xiàn)代化新型中小學(xué)建設(shè)案例中，特別是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的高密度區(qū)，如北京四中房山校區(qū)容積率1.125、合肥第四十五中容積率0.866、上海黃浦區(qū)第一中心小學(xué)容積率1.972、深圳福田中學(xué)容積率2.539等（表5），都突破了規(guī)范中的規(guī)定，而建筑層數(shù)的高低影響著容積率的高低，反映著土地利用率的高低。

（4）進(jìn)深尺度

通過(guò)總結(jié)與分析，在規(guī)范要求中現(xiàn)行常用的教學(xué)樓平面形式一般為11m的“單面布置教室+走廊”、19m的“雙面布置教室+走廊”（圖8），相同教室及走廊面積下，雙面布置的容積率比單面布置的容積率可提高35%左右。隨著容積率增大，以及建筑進(jìn)深的增加，在物理因素方面受到一定的限制，如建筑內(nèi)部的自然采光與通風(fēng)都受到影響，通常以天井或庭院景觀空間的方式來(lái)解決通風(fēng)以及采光，如深圳紅嶺實(shí)驗(yàn)小學(xué)（圖9）通過(guò)豐富整體建筑空間的層次以及提升環(huán)境品質(zhì)，對(duì)傳統(tǒng)的平面布局形式起到一定的創(chuàng)新以及借鑒意義。

結(jié)語(yǔ)

教育建筑經(jīng)歷了從水平布局到垂直布局的演變以及功能從簡(jiǎn)單到豐富和復(fù)雜的趨勢(shì)發(fā)展，布局緊湊、土地使用集約的學(xué)校將成為未來(lái)更多中小學(xué)設(shè)計(jì)的方向[13]。中小學(xué)校園作為城市空間形態(tài)的一種方式，已不僅局限于“教育建筑”一種屬性，當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)社會(huì)快速發(fā)展，與社會(huì)有了更多的聯(lián)系與接軌，重新賦予中小學(xué)一種城市公共建筑空間的屬性。通過(guò)研究分析得出結(jié)論：

①集約化設(shè)計(jì)模式是一種開(kāi)發(fā)建設(shè)模式，無(wú)法用單一指標(biāo)評(píng)判。通過(guò)集約化設(shè)計(jì)的手法和功能空間的復(fù)合將功能之間高效組織在一起，提高土地利用率的同時(shí)保證空間品質(zhì)的提升，是一種用程度來(lái)衡量的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

②校園空間形態(tài)與集約化程度之間的關(guān)系存在一定的復(fù)雜性。校園空間形態(tài)與集約度受多個(gè)指標(biāo)共同決定與限制，不同的控制指標(biāo)組合有不同的空間形態(tài)。

③通過(guò)分析各控制指標(biāo)因素，發(fā)現(xiàn)并不能夠找到一個(gè)合理固定化的方法提高集約化程度，建設(shè)過(guò)程中不僅受到基地的環(huán)境影響，同時(shí)受各種指標(biāo)因素的制約。

集約化的建設(shè)模式將會(huì)是未來(lái)現(xiàn)代化新型學(xué)校的選擇，通過(guò)研究空間形態(tài)的控制指標(biāo)，并以此為核心目標(biāo)，尋求空間形態(tài)、集約化程度以及空間品質(zhì)的平衡點(diǎn)，為未來(lái)新型中小學(xué)校的集約化建設(shè)中，在控制指標(biāo)和制約因素的選擇過(guò)程中提供參考性意見(jiàn)。

資料來(lái)源：

圖7：DC國(guó)際設(shè)計(jì)；

其余圖表為作者繪制。