既有建筑地下增層空間的空間序列優(yōu)化策略研究

洪小春，武紫涵，耿 浩，陳怡東

(中國礦業(yè)大學 a.力學與土木工程學院； b.可持續(xù)設計研究院； c.建筑與設計學院，徐州 221116)

建筑工程項目是一種前期投入大、使用時間長、建設和運行維護極其復雜的工程，特別在城市配套成熟的區(qū)域，建筑及其周邊環(huán)境在長期建設和使用中趨于穩(wěn)定，不適宜通過大規(guī)模開發(fā)實現(xiàn)該區(qū)域建筑改造和環(huán)境更新，因此通過既有建筑地下空間增層實現(xiàn)空間容量擴充是實現(xiàn)建筑可持續(xù)利用的重要方式。所謂既有建筑地下空間增層，是指在不破壞或少破壞地面建筑及其周邊景觀的前提下進行的建筑地下空間開發(fā)行為。目前既有建筑地下空間增層開發(fā)實踐較多，但其理論探索尚不多見，因此基于現(xiàn)階段的相關實踐項目，梳理既有建筑地下增層空間優(yōu)化策略是十分必要的。

1 地下增層空間序列

一般而言，空間序列遵循起始—過渡—高潮—結(jié)束這一營造路徑[1-2]。地下增層空間作為地面既有建筑的補充，承擔的作用多種多樣，其對應的地下空間場所感營造大致可分為突出地下場所感和弱化地下場所感2個方面(表1)。

表1 地下增層空間關系分類

本研究主要探討既有建筑與其地下增層空間之間的空間關系，因此空間序列也緊緊圍繞地下增層空間場所感需求進行探討。一般突出既有建筑地下增層空間地下場所感的應用場景為需要強化使用者進入地下空間舒適性、便捷性等正向暗示的位置[3]。如在寒冷地區(qū)，由于冬天惡劣氣候?qū)е氯穗y以在地面長時間游憩，一旦進入既有建筑地下增層空間，會給人帶來溫暖、安全和舒適的感受，這種利用地下空間熱穩(wěn)定性好和受自然災害影響小等優(yōu)勢的地下增層空間可以獨立于既有建筑而存在，蒙特利爾地下城是其中著名的代表案例。地下空間存在的潮濕和陰暗等不利因素則應在塑造地下空間序列時予以規(guī)避，一般為通過增設下沉廣場和庭院等開敞空間引入陽光，實現(xiàn)地下空間地面化；室內(nèi)環(huán)境則通過在地下營造自然景觀來弱化使用者對傳統(tǒng)地下空間的消極感受，同時也強化了地下增層空間與既有建筑的聯(lián)系。

2 地下增層空間序列優(yōu)化策略

在滿足地下增層空間基本使用功能的基礎上，對其空間序列優(yōu)化有助于提升地下增層空間的環(huán)境品質(zhì)。地下增層空間與既有建筑的空間關系大致可分為附屬于既有建筑和相對獨立于既有建筑2種情況，其地下增層空間序列塑造遵循相同的空間序列塑造方式。由于人的行為模式遵循一定的規(guī)律，地下增層空間的空間序列與地面空間序列營造大同小異，差異性主要來源于地下環(huán)境的物理環(huán)境特征和人們對傳統(tǒng)地下空間固有觀念的影響[4]，本研究暫不討論這一差異性。因此優(yōu)化策略可分為構(gòu)建均衡中心、突出重點空間、塑造空間序列的起-承-轉(zhuǎn)-合和空間序列高潮與收尾。

2.1 構(gòu)建均衡中心

根據(jù)地下增層空間的形態(tài)布局、空間走勢和功能組成等要素合理規(guī)劃，構(gòu)建地下增層空間均衡中心，使各要素間關系適宜。如德國的布賴巴赫音樂廳(圖1)，通往地下的通道結(jié)合多種功能，成為游客從原建筑到達地下的主要通道，該通道具有存包處、衛(wèi)生間、酒吧、休息區(qū)等多種功能，引導游客從喧鬧的禮堂到達地下音樂演奏廳，構(gòu)建了一個由動到靜逐漸過渡的步行流線，其中地下增層空間在結(jié)合原有建筑的功能的基礎上，讓觀影者通過具有多種功能的通道到達目的地，不僅營造出新的休閑空間，也促使該空間成為均衡地上地下空間的中心。

圖1 德國布賴巴赫音樂廳(資料來源：https://www.archdaily.cn/cn/773219/bu-lai-ba-he-yin-le-ting-peter-haimerrchitektur)

2.2 突出重點空間

重點空間是空間序列的視覺中心，重點空間的營造會使整體具有秩序感和統(tǒng)一感[5]。將入口處作為空間序列的起點，通過軸線串聯(lián)過渡空間、高潮空間和收尾空間，利用水平方向的變換和垂直方向的高差變化來營造地下增層空間的整體層次感。例如上海古北一號(圖2)，通過加大樓梯寬度和空間尺度，使地下增層空間視野開闊，在行人下行時提供關于地下空間有效預期，促進地下空間與地面空間融合，成為地面和地下空間的視覺交點和焦點，促進地下空間場所感進一步強化。

圖2 上海北古一號地下森林(資料來源：https://www.archdaily.cn/cn/871158/gu-bei-hao-de-di-xia-sen-lin-wutopia-lab)

2.3 起點營造——地下增層空間入口

2.3.1 從既有建筑進入

從既有建筑進入地下增層空間時，由于既有建筑是地下增層空間的主要出入口，其使用者主要通過既有建筑進入地下增層空間，因此地下增層空間在位置和功能上都表現(xiàn)出極強的相關性。在空間形態(tài)上一般表現(xiàn)為附屬于原既有建筑(圖3(a))，因此在做建筑空間序列優(yōu)化時，需要根據(jù)增層空間功能類型對入口交接處作細化處理，充分考慮高差變化及內(nèi)部環(huán)境過渡，如法國某幼兒園擴建項目剖面(圖3(b))，為應對既有建筑空間容量不足，開發(fā)地下增層功能為附屬公共空間，既有建筑與地下空間銜接常規(guī)化處理，在不遠處設置采光天井，弱化增層空間的地下特征。

圖3 法國某幼兒園擴建項目平面(資料來源：https://www.gooood.cn/nursery-h2o-architectes.htm)

2.3.2 從下沉空間進入

從下沉廣場和庭院等下沉空間直接進入地下增層空間時，既有建筑與地下增層空間的關聯(lián)較弱或無關聯(lián)。如圖4為臺灣省新竹市迎曦門遺址增建下沉廣場，與原建筑遺址豎向直接聯(lián)系較弱，進入地下增層空間主要通過下行階梯引導市民。這種下沉空間一般尺度大，因此在入口處應做好人流引導，在下沉廣場內(nèi)部應做好導向設計及疏散設計。在空間上還應根據(jù)使用功能需求做對應的環(huán)境設計，營造適宜的空間形態(tài)以提高下沉空間吸引力。這種地下增層空間為城市層級的公共功能擴容，其開放性和公共性更甚，因此增層空間出入口尺度較大，進行空間設計時需要在安全性和便捷性方面考慮細致。

圖4 臺灣省新竹市迎曦門遺址保護中地下空間的利用[6]

2.4 過渡空間營造

2.4.1 利用高差過渡

在利用高差串聯(lián)空間的過渡空間營造中，處理手法多樣，主要有通過樓梯、扶梯、坡體和下沉式廣場等方式過渡高差(表2)。

表2 典型處理類型

1) 在既有建筑與地下增層空間重疊交接處增加扶梯空間，促進使用者快速從既有建筑到達地下增層空間中，增加空間的互動性。

2) 樓梯是運用在地下增層空間最常見的高差處理手法，常規(guī)尺度的臺階如果運用在地下增層空間中不利于形成寬敞舒適的空間體驗，因此通過增大樓梯間的尺度、虛化樓梯間的邊界和改變樓梯間形狀可增加空間的舒適性和趣味性[7]，淡化由于傳統(tǒng)垂直過渡從明到暗帶來的消極心理，通過踏步組織出變化大空間體產(chǎn)生豐富的形態(tài)與韻律感。

3) 坡體過渡主要是由傾斜界面銜接地面和地下增層空間，坡道在日常生活中比較常見，它作為建筑垂直銜接空間和豎向疏散設施，兼具了無障礙特性。在地下增層空間的過渡中，坡道的存在形成的多維度連續(xù)路徑，使整個地下增層空間與既有建筑在路徑上成為整體，使用者可以在坡道中行走和穿越，加強了不同標高空間的聯(lián)系。

4) 利用下沉廣場進行過渡的最顯著特征是將出入地下增層空間以垂直進出的傳統(tǒng)方式改為水平進出，這對于改善人們進入地下增層空間的心理預期至關重要[8]。在提供水平方向空間感的同時，適當優(yōu)化空間形態(tài)，將自然景觀與建筑小品融入其中，營造地面化的地下空間環(huán)境。例如紐約洛克菲勒中心的下沉廣場，利用地下與周圍幾座辦公大樓連通，在下沉廣場設置自然景觀，促進地下增層空間出入口地面化，不僅滿足地下增層空間交通導向功能，也為數(shù)萬名工作人員提供了休憩與活動場所。

2.4.2 利用轉(zhuǎn)折鋪墊

轉(zhuǎn)折是建筑整體空間序列的主要組成部分，在過渡空間中轉(zhuǎn)折起到拼接與延伸空間序列的作用。既有建筑地下增層空間序列中轉(zhuǎn)折是在整合破碎空間序列過程中，通過同質(zhì)并存的組織手法，完成相鄰空間平滑融合的過程，實現(xiàn)地下增層空間的流動性提升，使空間串聯(lián)在一起，完成地下增層空間從外部到內(nèi)部的過渡，從入口到節(jié)點的轉(zhuǎn)折，空間延續(xù)性得到進一步提升。

2.4.3 特殊過渡空間——地下增層空間采光井

由于地下增層空間采光需求較為迫切，因此從提升采光性能角度出發(fā)，對地下增層空間采光方式進行優(yōu)化設計，可在提升地下空間明亮感的同時有效提升地下增層空間形態(tài)美感，使之成為調(diào)節(jié)地下增層空間體驗的重要錨點。采光裝置根據(jù)尺度及功能復雜程度可分為采光井和采光中庭。

采光井作為小體量過渡空間存在于地下增層空間，是僅承擔采光功能的豎井。通過對豎井的精細化設計，構(gòu)造紋理韻律感，可以豐富地下增層空間形態(tài)美感。擁有采光中庭的地下增層空間其空間位置一般脫離于既有建筑，且空間規(guī)模和使用人數(shù)規(guī)模也較大，營造地下增層空間形態(tài)時凸顯標志性及特色，有利于形成特征鮮明的空間，從而有利于流線組織，為地下空間提供方向性，如上海人民廣場地鐵站采光中庭，在人群密集的環(huán)境中通過采光中庭實現(xiàn)人流集散和空間組織，地下增層空間的中庭成為視覺焦點，為方向感弱的地下空間增加導向性和空間感(圖5)。

圖5 上海人民廣場地鐵站中庭兼具采光和標志物功能

2.5 高潮空間塑造

2.5.1 光影與韻律

地下增層空間缺乏外界可視性環(huán)境作為參照，會給人帶來心理負擔[9]。利用光線的反射、折射和散射等傳播方式對地下增層空間進行采光設計，可以緩解人在地下增層空間中的壓抑、恐懼和缺乏安全感等消極情緒，創(chuàng)造出強烈且多變的空間節(jié)奏與韻律，實現(xiàn)高潮空間的塑造。如設計師貝聿銘設計的羅浮宮擴建工程，將自然光引入室內(nèi)，在滿足自然采光需求的同時，利用空間形態(tài)的塑造弱化地下空間帶來的封閉感與約束感，其光影的變化使沉悶的地下增層空間與戶外環(huán)境產(chǎn)生互動，形成地下增層空間節(jié)奏與韻律的多樣統(tǒng)一。同時，貝老設計倒金字塔與石質(zhì)的小金字塔懸而未接(圖6)，形成了獨特的裝飾藝術(shù)，體現(xiàn)了一種力與美的融合，對光點、線和面的綜合運用產(chǎn)生明確而直接的視覺沖擊力，讓參觀者在該地下增層空間中感受到趣味生動的光影效果，進一步提升了美術(shù)館的空間體驗。

圖6 玻璃金字塔(資料來源：http://image.baidu.com/search/index?tn= baiduimage&ct=201326592&lm)

2.5.2 建筑軸線

軸線是構(gòu)成建筑空間序列感的主體要素。通?？臻g體系由多種軸線構(gòu)成，軸線單一會使空間因缺少變化失去律動的美感，軸線過多又會使空間缺乏統(tǒng)一與重點，因此軸線設計需要因時因地結(jié)合具體地下增層空間需求設計，它是地下增層空間內(nèi)促使空間產(chǎn)生關聯(lián)性和方向性的重要手段。在地下增層空間中，人的方向感較弱，需要重視空間形態(tài)和人在地下空間中的方向性需求，通過軸線的視線感知與心理引導組成地下增層空間軸線塑造方式。例如牛津大學王后學院的圖書館擴建項目(圖7)，利用軸線使地下增層空間內(nèi)的不同空間緊密聯(lián)系，形成布局緊湊的地下增層空間系統(tǒng)，從而最大限度地組織人流，形成空間活力強和導向效果好的空間環(huán)境，增加空間使用頻率。

圖7 牛津大學王后學院圖書館擴建項目

2.6 空間序列結(jié)束

“起承轉(zhuǎn)合”的最后一個步驟是對空間的終止邊界進行空間設計，對這一部分空間處理主要使用“收頭”的處理方法[2]，設計時可以通過利用結(jié)尾處空間地面材質(zhì)觸感和色彩變化，或通過門窗構(gòu)建“框景”空間，實現(xiàn)空間在更廣泛區(qū)域內(nèi)延續(xù)或展開。

2.6.1 利用地面材質(zhì)觸感和色彩

色彩本身沒有絕對的美丑，它通過綜合明度、色相和飽和度在具體空間環(huán)境中的應用體現(xiàn)出不同空間美感[10]。當光線照射在物體上時，會將物體劃分為高光、亮部、明暗交界線、暗部、反光和投影等多個部分，因此色彩運用本身就是一個從起點、過渡、高潮直至結(jié)束的序列變化過程，通過色彩的視覺感知與人心理產(chǎn)生情感上的共鳴。如里加拉脫維亞國家藝術(shù)博物館改造設計(圖8)，利用白色墻面、玻璃天窗、木色地板來增加整個空間的亮度，在四壁白墻的襯托下展廳里的藝術(shù)畫與藝術(shù)品更加突出，利用空間的地下增層特性有效隔絕了外部噪音，形成寧靜脫俗的藝術(shù)觀賞氛圍。

圖8 里加拉脫維亞國家藝術(shù)博物館改造設計

2.6.2 利用門窗構(gòu)件

門窗構(gòu)件是空間豎向界面的重要組成部分。在地下增層空間設計中，設計者主要關注圍護結(jié)構(gòu)的綠色節(jié)能設計，而忽略了門窗構(gòu)件對空間體驗的影響。如史密森尼南廣場園區(qū)設計項目(圖9)，利用天窗、落地玻璃窗等采光方式增大自然光進入室內(nèi)的面積，調(diào)節(jié)了室內(nèi)的熱舒適度，游客在地下游覽時視野更為開闊，從而模糊了地面空間和地下空間的界限，促進地面、地下空間一體化。在地下增層空間序列營造中，依據(jù)人的行為需求和空間組合方式，使地下增層空間與地上建筑保持在同一個序列節(jié)奏中，有利于地下增層空間功效的充分發(fā)揮。

圖9 史密森尼南廣場園區(qū)設計項目

3 結(jié)束語

由增量規(guī)劃轉(zhuǎn)向存量優(yōu)化已成為我國城市高質(zhì)量發(fā)展的重要方向，城市化的持續(xù)發(fā)展促使既有建成區(qū)空間需求持續(xù)增加，通過既有建筑的地下空間增層開發(fā)獲得城市空間和豐富城市形態(tài)將是未來城市開發(fā)的重要方向，城市管理者和規(guī)劃者應當傾注更多精力研究存量優(yōu)化背景下既有建筑地下增層空間形態(tài)組成要素、規(guī)劃建設技術(shù)方法及優(yōu)化策略。由于建成環(huán)境的復雜性和既有建筑地下增層空間功能的多樣性，本研究借鑒傳統(tǒng)建筑設計方法淺析了既有建筑地下空間的類型、空間組織方式和空間形態(tài)等內(nèi)容，僅作拋磚引玉，以期引起學界更深入廣泛地探討既有建筑地下增層空間策劃、規(guī)劃、設計、建造和管理全流程。