基于綠色校園建筑理念的校園建筑設(shè)計
——以漳州西湖生態(tài)園片區(qū)謝溪頭小學(xué)為例

林美鳳

(福建漳州城投集團有限公司 福建漳州 363000)

0 引言

當(dāng)下，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了人民對高品質(zhì)生活的向往，對于下一代教育的關(guān)注程度不斷提升。人們不再僅僅關(guān)注孩子學(xué)習(xí)成績的高低，兒童身心健康的協(xié)調(diào)發(fā)展、校園環(huán)境和設(shè)備設(shè)施的安全綠色環(huán)保、數(shù)字化精細(xì)化的校園管理和全方位的人文關(guān)懷等方面，越來越成為全社會關(guān)注的焦點。綠色建筑、綠色校園的發(fā)展思路和理念越來越深入人心，打造綠色建筑的實踐蓬勃興起。

1 綠色建筑概述

20世紀(jì)70年代，隨著各國經(jīng)濟的復(fù)蘇及發(fā)展，城市建設(shè)和人口急劇增長，能源資源短缺問題凸顯，探索可持續(xù)的城市經(jīng)濟發(fā)展之路，成為了擺在全世界面前的一項課題。在此背景下，英、美、德、日等國相繼開展了降低建筑能耗的相關(guān)研究，并陸續(xù)制定和實施了綠色建筑和住區(qū)、城區(qū)的相關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)。我國作為人口大國，同樣面臨資源能源短缺、能源結(jié)構(gòu)單一、資源分布不均等嚴(yán)重問題，因此，21世紀(jì)初，我國便啟動了綠色建筑相關(guān)研究。2006年，住建部推出《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》[1]，2013年，推出的《綠色建筑行動方案》，2014年修訂《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》。經(jīng)過數(shù)年實踐總結(jié)并借鑒國外的成功經(jīng)驗，2019年修編完成新版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，針對綠色建材、健康建筑、醫(yī)院建筑等制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程。同年，《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51356-2019)編制完成并開始實施，全國各地紛紛展開綠色校園建設(shè)探索。

2017年，漳州市開啟西湖綠色生態(tài)城區(qū)的建設(shè)元年。為補齊教育短板、提升人民群眾幸福感，提升城市綜合實力，根據(jù)《漳州西湖生態(tài)園綠色建筑專項規(guī)劃》要求(圖1)，西湖生態(tài)園內(nèi)所有中學(xué)、小學(xué)和幼兒園均按綠色建筑二星級和三星級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)[4-5]。

圖1 西湖生態(tài)園星級綠色建筑及中小學(xué)項目分布圖

2 漳州西湖生態(tài)園謝溪頭小學(xué)項目

2.1 項目概況

漳州西湖生態(tài)園位于漳州市薌城區(qū)芝山鎮(zhèn)，南起北江濱路，北至金峰水廠、迎賓西路、北環(huán)城路，東起惠民路，西至九龍江西溪，沿江長度約4 km，總用地面積約4.9 km2，與圓山隔江相望，生態(tài)資源豐富，地理位置優(yōu)越。漳州西湖生態(tài)園片區(qū)開發(fā)，充分考慮項目的整體性、互動性，秉持生態(tài)優(yōu)先及動態(tài)平衡、總量控制的原則進行保護性開發(fā)。該項目在2019年獲得國家三星級“綠色生態(tài)城區(qū)規(guī)劃設(shè)計標(biāo)識”[2]。

謝溪頭小學(xué)(圖2～圖5)位于漳州市謝溪北路、迎賓西路、謝溪南路交匯處，坐落于西湖生態(tài)園片區(qū)內(nèi)，東南向可遠(yuǎn)眺九龍江，與西湖溪流公園僅一步之遙。項目總建筑面積為33 703.14 m2，綠地率35.80%，下凹式綠地達(dá)6144 m2。共設(shè)有1棟行政綜合樓，3棟綜合教學(xué)樓，1棟食堂及風(fēng)雨操場，按照36班標(biāo)準(zhǔn)辦學(xué)規(guī)模建設(shè)，規(guī)劃可容納 1620 名學(xué)生，目前已開工建設(shè)。

圖2 校園總平面圖

圖3 校園建筑效果圖

圖4 校園鳥瞰圖

圖5 校園操場效果圖

2.2 綠色校園設(shè)計理念及亮點

校園設(shè)計立足基地所處西湖生態(tài)園核心地段的場所特征，充分利用和挖掘場地資源及土地價值，突出以人為本，突出鮮明的空間特色和生態(tài)、開放的特點，規(guī)劃結(jié)構(gòu)清晰、功能區(qū)布局有序、指標(biāo)控制合理，建筑物滿足朝向與功能要求，是一個布局合理、功能完備、充滿生機的教育園區(qū)。

景觀方面：校園由一條景觀主軸和4個中庭景觀空間組成。其中，景觀主軸為南北走向，串聯(lián)起主入口廣場、行政綜合樓和教學(xué)樓。4個中庭景觀空間位于教學(xué)區(qū)中庭，是戶外的第二課堂及休閑交往空間。景觀設(shè)計根據(jù)建筑物的布局，以“樹”為脈絡(luò)，串聯(lián)校園各個空間，以綠地、自然、陽光的環(huán)境為主題，使校園入口廣場、中心綠地和教學(xué)區(qū)中庭形成別具趣味、功能各異的空間，以達(dá)到充分整合環(huán)境資源，提升場地環(huán)境品質(zhì)的目的，營造積極向上的校園氛圍。

功能布局方面：建筑群體主要集中在地塊的東南側(cè)，結(jié)合東側(cè)20 m縱深的城市綠化帶和西側(cè)公園綠地，創(chuàng)造幽靜的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境。運動場布置在地塊的西北部，隔阻北面交通干道噪音。學(xué)校的主入口廣場以行政綜合樓和教學(xué)樓形成校園的中心軸線，通過垂直、水平交通空間的穿插，使各功能空間生動而有序。在教學(xué)樓和教學(xué)綜合樓設(shè)置底層架空，以創(chuàng)造出更多的灰空間。同時，教學(xué)樓之間用連廊圍合出庭院空間，為學(xué)生提供了親近自然的第二課堂空間。

交通方面：行政綜合樓位于主入口廣場北側(cè)，入口廣場面積達(dá)1400 m2，最大進深達(dá)50余米，既便于學(xué)生的疏散接送，又利于塑造校園的形象。校園實行人車分流，交通流線合理順暢，為各種功能區(qū)創(chuàng)造舒適的入口空間環(huán)境。地下車庫設(shè)置在運動場底下，社會停車及校園停車入口分別由用地東側(cè)及西側(cè)進入，滿足獨立進出安全管理，以及社會車輛錯時共享地下停車的需求。

建筑單體方面：建筑單體既展現(xiàn)綠色校園特征，又體現(xiàn)閩南文化特點。立面造型追求功能隨行，充分考慮校園建筑的特殊性，在細(xì)節(jié)中體現(xiàn)特色。利用本土特色材料，如閩南胭脂磚和磚石細(xì)部構(gòu)造做法，運用閩南特色騎樓串聯(lián)風(fēng)雨連廊和架空層等層次豐富的灰空間；以坡屋面與構(gòu)件、花窗欞與實墻面等形成虛實對比，形成通透、輕盈、活潑向上的建筑風(fēng)貌，體現(xiàn)富有地域特色的現(xiàn)代校園建筑風(fēng)采。

2.3 綠色建筑設(shè)計分析

該項目在設(shè)計階段，依據(jù)相關(guān)綠色校園建筑設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，如《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》《民用建筑綠色設(shè)計規(guī)范》《福建省綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》《福建省綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》《福建省公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等，并運用相關(guān)綠色建筑設(shè)計軟件進行分析，以參評福建省綠色建筑設(shè)計二星級標(biāo)準(zhǔn)作為該項目設(shè)計目標(biāo)。

2.3.1 日照分析

在國家現(xiàn)行規(guī)范要求中，校園建筑的生活活動用房應(yīng)滿足冬至日底層滿窗日照不低于3 h，對于校園建筑的室外活動場地應(yīng)滿足一半以上的活動場地面積冬至日日照不少于連續(xù)2 h，建設(shè)項目對于周邊建筑的日照標(biāo)準(zhǔn)不能存在影響。

設(shè)計階段中，根據(jù)《福建省城市規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定》設(shè)計人員結(jié)合實際進行總平面布置，考慮項目朝向方位，通過PKPM SUNLIGHT 6.8軟件進行建模分析，擬建項目的日照標(biāo)準(zhǔn)，在上午9時至下午3時有效時間帶區(qū)間，滿足中小學(xué)普通教室冬至日有效日照不低于2 h的要求，并且不會對周邊用地的開發(fā)產(chǎn)生日照影響。

2.3.2 采光分析

圖6 采光效果分析圖(1層)

圖7 采光效果分析圖(2層)

圖8 采光效果分析圖(3層)

圖9 采光效果分析圖(4層)

圖10 采光效果分析圖(5層)

天然光環(huán)境有利于工作、學(xué)習(xí)、生活，保護孩童視力，提高學(xué)習(xí)效率。為了創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)環(huán)境及節(jié)約能源，應(yīng)當(dāng)合理及充分利用自然光環(huán)境。結(jié)合項目位置特點及項目開窗位置、大小、房間采光效果分析，分析結(jié)果如圖6～圖10所示。該項目房間共計95個，采光面積約為7118.92 m2，其中有90個房間滿足要求，共計約6668.41 m2。所有普通教室、專用教室均滿足日照要求，滿足要求的比例為93.67%，符合規(guī)范《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中，建筑內(nèi)區(qū)采光系數(shù)滿足采光要求的面積比例不應(yīng)小于60%的要求。為確保本項目各房間采光良好，在項目門窗設(shè)計等節(jié)點，采用采光保障體系設(shè)計(詳見本文2.4.4)等綠建技術(shù)措施。

2.3.3 通風(fēng)分析

本項目參照《福建省綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，進行冬季、夏季、過渡季工況風(fēng)場計算，利用相關(guān)計算機分析計算軟件，建立湍流模型進行計算，設(shè)定冬季、夏季、過渡季工況風(fēng)速均為2.8 m/s，風(fēng)向為SE135°[3]，經(jīng)過風(fēng)速達(dá)標(biāo)分析、風(fēng)速達(dá)標(biāo)放大系數(shù)分析、任性區(qū)域工況風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)達(dá)標(biāo)判定、建筑迎風(fēng)面和背風(fēng)面風(fēng)壓分析、無風(fēng)區(qū)計算分析、旋渦區(qū)分析后可得：人行區(qū)風(fēng)速小于5 m/s，且人行區(qū)風(fēng)速放大系數(shù)小于2，場地內(nèi)活動區(qū)內(nèi)有無風(fēng)區(qū)等結(jié)論，均滿足規(guī)范設(shè)計要求。

2.3.4 噪聲分析

道路交通噪聲作為校園建筑噪聲來源之一，交通量大的道路對于項目會產(chǎn)生巨大影響。本項目周圍臨謝溪北路、迎賓西路、謝溪南路，可能存在道路交通噪聲，采用建筑聲環(huán)境分析軟件 SEDU 進行模擬計算分析。分析結(jié)果如圖11～圖14所示，所有樓棟均滿足晝間噪聲不高于55dB、夜間噪聲不高于45dB的限制要求，如表1所示。

表1 各樓棟噪聲模擬成果

圖11 聲壓級分布圖(晝間.1.5m處) 圖12 聲壓級分布圖(夜間.1.5m處)

圖13 場地噪聲分布俯瞰圖(晝間) 圖14 場地噪聲分布(俯瞰圖夜間)

2.4 綠建技術(shù)措施

2.4.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

項目采用分體式空調(diào)機，設(shè)計額定工況能效比符合國家標(biāo)準(zhǔn)?？照{(diào)室外機及風(fēng)口位置設(shè)計充分考慮進風(fēng)、排風(fēng)和熱交換，避免多間教室相鄰室外機出氣流的互相交換，從而形成熱風(fēng)(冷風(fēng))污染。

2.4.2 隔熱技術(shù)保障體系

項目建立隔熱技術(shù)保障體系。設(shè)計采用無機輕集料保溫砂漿、燒結(jié)煤矸石多孔磚、擠塑聚苯板等隔熱材料，控制各層結(jié)構(gòu)的厚度，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，符合項目設(shè)計要求，保證項目的隔熱技術(shù)保障體系。

2.4.3 隔聲保障體系

項目結(jié)合不同位置的隔聲要求，進行隔聲設(shè)計。教學(xué)用房外墻采用20 mm厚水泥砂漿+190 mm厚燒結(jié)煤矸石多孔磚+15 mm厚無機輕集料保溫砂漿+5 mm抗裂砂漿。普通教室間隔墻采用20 mm厚水泥砂漿+190 mm厚燒結(jié)煤矸石多孔磚+20 mm厚水泥砂漿。在教學(xué)用房的門窗上，充分考慮門窗材料厚度及性能指標(biāo)。在特殊功能用房上，如合班教室、教師閱覽室等房間，針對特殊功能用房隔聲與吸聲的要求，樓板參照《建筑隔聲與吸聲構(gòu)造》08J931做法，采用8 mm厚企口強化復(fù)合地板+3 mm厚泡沫塑料襯墊+44 mm厚C20細(xì)石混凝土+25 mm減震墊板+現(xiàn)澆混凝土樓板等，提升隔聲效果[4]。

2.4.4 通風(fēng)采光保障體系

項目在設(shè)計階段結(jié)合通風(fēng)要求，增加開窗面積。經(jīng)綜合計算，使用建筑外窗可開啟面積比例達(dá)到30.12%，滿足《福建省綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)指標(biāo)要求。結(jié)合采光設(shè)計要求，開窗位置、大小及形態(tài)對于室內(nèi)采光帶來不同程度的影響，窗戶設(shè)計采用普通鋁合金窗框及5高透光單銀Low-E+12空氣+5透明玻璃的玻璃類型?？梢姽馔干浔?.71，玻璃反射比0.12?？砷_啟外窗采用鋁合金推拉窗、平開門窗、固定窗、幕墻開啟窗等形式進行設(shè)計，滿足功能和節(jié)能需求。

2.5 BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)作為當(dāng)下建筑業(yè)發(fā)展的一大趨勢，主要涵蓋了設(shè)計、施工、運營等建筑全生命期的BIM模型搭建及BIM應(yīng)用。在設(shè)計階段，通過可視化、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，降低溝通障礙，提升工作效率。提前對設(shè)計方案進行模擬分析，有效解決施工圖中可能存在的“錯、漏、碰、缺”等問題，控制成本，提升項目品質(zhì)。在施工階段，對項目進行BIM5D過程管控，通過輕量化移動端軟件，在過程檢查及質(zhì)量驗收過程中，與BIM模型進行對照。在運營階段，利用前期搭建BIM模型及信息化管控平臺，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進行運營管控。

在項目設(shè)計階段中，重點針對地下室(圖15)、體育館等較復(fù)雜區(qū)域，進行BIM三維建模及一系列BIM應(yīng)用分析，提升施工圖紙質(zhì)量：

針對重點、難點區(qū)域的各專業(yè)管線進行碰撞檢查(圖16)、管綜分析、凈高分析后，優(yōu)化管線排布，在滿足規(guī)范的前提下，提升項目室內(nèi)凈高；

針對地下室的車位布置，進行合理化分析，在三維空間下結(jié)合VR等技術(shù)，模擬親臨現(xiàn)場，直觀優(yōu)化車位布局；

針對重點、難點區(qū)域進行渲染模擬，直觀展示項目建成的效果，凸顯BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢。

該項目BIM設(shè)計成果獲得2020第三屆“優(yōu)路杯”全國BIM技術(shù)大賽優(yōu)秀獎。

圖15 局部BIM模型

圖16 局部碰撞分析

2.6 海綿城市設(shè)計

近年來，城市洪澇災(zāi)害不斷困擾著城市居民的日常生活。2013年12月12日，習(xí)近平總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中強調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。隨著城市化進程的不斷加快，城市生態(tài)系統(tǒng)功能的建設(shè)及完善，減少城市洪澇災(zāi)害發(fā)生，是當(dāng)下的重要任務(wù)之一。

海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，以自然途徑為主，采取適宜的人工措施，保障城市排水防澇安全，做好海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”六原則，促進雨水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護。在本項目中，主要以屋頂綠化、雨水調(diào)蓄與收集利用、微地形等措施，合理提高校園雨水積存、蓄滯和回用能力，如圖17所示。

下凹式綠地：因地制宜采用“線”“面”結(jié)合方式，在步行道及園路邊設(shè)置植草溝，校園車行道邊設(shè)置下凹式綠地等，利用開放空間承接和貯存雨水，達(dá)到減少徑流外排的作用。植草溝和下凹式綠地以漳州特有的卵石和草本植物等為主，體現(xiàn)景觀層次感。

透水鋪裝：集散廣場、車行道、步行道及園路等，均采用透水混凝土或透水磚等透水鋪裝材料，高效控制地表徑流，提高校區(qū)內(nèi)及校區(qū)向周邊排澇效率。

雨水花園： 保留周邊原始的地形，結(jié)合景觀微地形需要，打造淺凹綠地(面積約為6144 m2)，用于匯聚并吸收來自屋頂和地面的雨水，并通過植物、卵石、沙土的綜合作用凈化后，逐漸滲入土壤，涵養(yǎng)地下水。

圖17 校園景觀方案效果圖

屋頂綠化: 當(dāng)雨洪來臨時，建筑屋頂產(chǎn)生的徑流是導(dǎo)致城市內(nèi)澇的重要原因之一。為了有效緩解雨水徑流壓力，在多層建筑屋面合理進行屋面綠化，并埋設(shè)雨水收集管道排向集水設(shè)施，提高雨水收集利用率，營造優(yōu)美的師生交流休閑空間。

中水回用：建立低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，在建筑屋面和廣場等處，合理布設(shè)雨水收水設(shè)施和管線、埋地式PP模塊雨水回用池(75 m3)等蓄水設(shè)施，收集雨水并用于校園綠化澆灌、廣場道路清洗等，有效提高水資源利用率。

3 結(jié)語

漳州西湖生態(tài)園謝溪頭小學(xué)項目在《漳州西湖生態(tài)園綠色建筑專項規(guī)劃》的要求，融入綠色建筑理念進行設(shè)計，通過一系列綠色建筑性能模擬分析軟件，針對項目日照、采光、通風(fēng)、噪聲等方面進行深入模擬分析。結(jié)合分析結(jié)果，在項目中采用隔熱、隔聲、節(jié)能等一系列綠建措施，滿足綠色建筑相關(guān)要求。與此同時，應(yīng)用BIM技術(shù)針對項目重點、難點區(qū)域進行BIM建模、綜合應(yīng)用分析及設(shè)計優(yōu)化。融入海綿城市設(shè)計理念，運用有效海綿城市措施確保防洪排澇。謝溪頭小學(xué)項目建設(shè)對創(chuàng)建綠色校園、綠色建筑有一定的示范作用。