探討中小學建筑設(shè)計細節(jié)
——以廣州市第二中學附屬南沙學校為例

吳嵩

（廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

1 項目概況

本項目位于廣州市南沙區(qū)新港大道與蒲洲大道交界處，總用地面積169846m2，總建筑面積170046.45m2，東面為南沙灣石奧樓盤及蒲洲高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)園，地塊南面為魚塘，地塊西面為九王廟公園及居民樓，地塊北面為虎門大橋及時代山湖海花園。學校總設(shè)置規(guī)模為84個教學班，在校生規(guī)模可達3300人，項目鳥瞰效果如圖1所示。

圖1 廣州市第二中學附屬南沙學校項目鳥瞰效果

項目基地原地形為大片水塘，地基松軟，需通過大面積換填土壤，首層設(shè)置結(jié)構(gòu)樓板等技術(shù)措施解決地質(zhì)條件差，沉降明顯等技術(shù)問題。由于學校功能復雜多樣，單體樓棟較多，樓棟之間的功能需要獨立又相互聯(lián)系，加之消防制約較多，在建筑整體規(guī)劃布局中，解決好各樓棟之間以及樓棟與場地之間的協(xié)調(diào)關(guān)系尤為復雜。

2 項目設(shè)計理念

園中有苑、治園圍院、院院相通、元園相承是本案的設(shè)計概念。方案設(shè)計從元出發(fā)，通過造園、圍院、設(shè)苑，最終回應廣州二中的文脈延續(xù)。

3 項目特色

在建筑外觀造型層面，結(jié)合了設(shè)計理念和和嶺南地區(qū)亞熱帶氣候特色。本項目是一所以“山水學府，生態(tài)校園”為理念構(gòu)建的現(xiàn)代化一流全寄宿學校，在校園總體規(guī)劃層面，結(jié)合場地本身特點，因地制宜，繼承“元元相承”“山水學府”的特色。校園總體規(guī)劃以“（校）園中有苑（囿），圍（庭）院造園（林），院院相通、元園相承”為主要設(shè)計理念貫穿始終。項目強調(diào)現(xiàn)代建筑的設(shè)計手法又再現(xiàn)“紅墻綠瓦”的傳統(tǒng)建筑形象，體現(xiàn)地域性校園的傳統(tǒng)沿承和文化性。立面整體以“書院”的形象，采用坡屋頂+綠化屋面結(jié)合的創(chuàng)新形制，強調(diào)立面肌理的構(gòu)成與嚴謹，體現(xiàn)教學建筑的人文氣息。適應地區(qū)氣候、節(jié)能通風結(jié)合當?shù)氐赜驓夂蛱攸c，建筑大面積開窗，基本南北朝向或者東南朝向，冬季能得到更多的日照時間，外墻出檐遮陽及屋頂花園局部架空等方式可減少吸熱，并形成建筑的統(tǒng)一風格。

在建筑實用功能層面，本項目單體較多，功能分區(qū)各有不同，為滿足各單體對建筑功能、使用空間等要求，根據(jù)各單體的特點靈活選用不同的結(jié)構(gòu)形式，學生宿舍樓、教工宿舍樓等單體，選用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻隱藏在宿舍的分隔墻內(nèi)，使室內(nèi)空間可以得到更加有效的利用。教學樓、實驗樓等單體，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，在框架結(jié)構(gòu)中加入剪力墻，使框架的抗震等級降低，有效降低造價。羽毛球館采用輕鋼結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，能有效減輕結(jié)構(gòu)自重，使結(jié)構(gòu)觀感十分輕盈，施工過程更加綠色環(huán)保。報告廳、圖書館、體育館等單體屋蓋跨度大，根據(jù)各單體的特點分別選用H型鋼平面桁架結(jié)構(gòu)體系、H型鋼單層鋼梁結(jié)構(gòu)體系、H型鋼門式鋼架結(jié)構(gòu)體系，讓結(jié)構(gòu)更加合理、經(jīng)濟。

4 空間布局思路

人與環(huán)境自然結(jié)合，提供一個舒適的學習環(huán)境。這與設(shè)計理念完全契合，設(shè)計內(nèi)外空間尺度恰當，環(huán)境景觀自然融合，造型新穎、美觀，建筑藝術(shù)有所創(chuàng)新。此外，考慮到未來中小學校注重師生之間的交流、同學之間的互動和學生個性的培養(yǎng)，在建筑層面勢必要打破傳統(tǒng)學校機械、理性的排排房式建筑格局。在具體設(shè)計方法方面，本案提出院院相通的概念，通過首層架空的書院環(huán)環(huán)相扣，形成書院聚落的場所感，融入“教育+”的辦學理念，通過空間串聯(lián)起展、學、研、融的復合化教育功能訴求，同時與庭院和苑囿相結(jié)合，形成激發(fā)交流與協(xié)作意識的架空活力區(qū)。通過園林化的規(guī)劃組織，將教學組團、運動場所、生活服務(wù)場所有機融合，形成多個自然空間與教學空間的交融滲透，并為彌散的休閑活動路徑提供了多種可能性。

5 設(shè)計細節(jié)

5.1 造型與理念的統(tǒng)一在中小學建筑的應用

從實際情況來看，當前有的學校建筑設(shè)計過于死板的現(xiàn)象，且建筑設(shè)計缺乏人性化，這就導致學生體會不到建筑的美感，且與“以人為本”的教育理念不相符。將美學與人性化滲透到學校建筑設(shè)計當中，在一定程度上影響著教育效果與質(zhì)量[1]。

本項目所有建筑均圍繞著核心園林區(qū)布置，各自獨立成組，并通過游廊相互串聯(lián)。建筑間疏密有致，形成良好的內(nèi)外景觀。整個校園通過院落的錯落圍合形成一個有機的“花園”。在建筑組群之間創(chuàng)造連接體和庭院；廣州市第二中學的應元、蘇元校區(qū)的建筑設(shè)計秉承了自前人起地靈人杰，文運昌盛的意蘊，設(shè)計了書院記憶、園苑場所和文峰筆塔的意向符號，通過書院聚落的圍合，形成尺度怡人的小尺度場地，設(shè)計為庭院空間。如同傳統(tǒng)園林中的造園行為，通過造園，形成各個功能組團之間的休息、交流空間，同時提升建筑空間品質(zhì)，形成一院一園一景的獨特印象，同時也讓校園內(nèi)各棟樓宇具有可識別性。設(shè)計都體現(xiàn)出廣州市第二中學書院文化底蘊以及對美學和人性化結(jié)合的傳承。

5.2 安全設(shè)計在中小學建筑的應用

中小學生的學習環(huán)境一直是社會關(guān)注的重心，中小學校的安全性是學習環(huán)境的重中之重，在創(chuàng)造出有特色的校園環(huán)境的同時，我們需要考慮到青少年的心理和行為，從設(shè)計的角度減少潛在的建筑安全隱患[2]。

本項目在架空層的出入口設(shè)計、樓梯的疏散寬度設(shè)計、欄桿的安全設(shè)計、防撞設(shè)計等細節(jié)上做了充分的考慮，為青少年提供一個安全可靠，舒適耐用的學習建筑。

本項目首層設(shè)置了大量的架空層，使得學?？臻g更加通透靈動，在體驗到架空層對整個學?？臻g帶來的便捷性的同時，我們沒有忽視架空層出入口的安全設(shè)計。由于架空層是一個頻繁使用的空間，架空層上部設(shè)置了開敞的教室外走廊，如何有效的解決上部高空墜物對架空層出入口的威脅，成了設(shè)計安全性考慮的重點。我們通過園林的設(shè)計，將部分架空層區(qū)域圍蔽起來，通過空間導向，引導人員進入限定的出入口，在限定的出入口處，通過設(shè)置防墜落雨棚，保證出入口的人行安全。

因教室外走廊為中小學生課余休息的主要空間，在外走廊等處的欄桿設(shè)計，需要嚴格把控安全設(shè)計質(zhì)量，在欄桿的設(shè)計中，本項目采用實體欄板加金屬防護欄桿的結(jié)合方式，實體欄板保證了欄桿的穩(wěn)固性，耐久性，在實體欄板之上增加小段金屬欄桿，保證了欄桿的通透性的同時，又提升了欄桿的高度，加強欄桿的安全設(shè)計。

除了以上的安全設(shè)計考量外，本項目還人性化的考慮了防撞措施，在人員經(jīng)?；顒拥目臻g，部分柱角較尖銳部分進行抹圓處理，防止磕碰.籃球場，羽毛球場等室內(nèi)運動場地墻體離地兩米范圍內(nèi)，做了軟包處理，并進行了加固等技術(shù)措施，保證中小學生的人身安全。

5.3 綠色節(jié)能建筑在中小學建筑中的應用

當下的建筑產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟市場內(nèi)的發(fā)展速度較快，帶動了市場經(jīng)濟發(fā)展益的同時，也在一定程度上對自然資源與社會環(huán)境造成了破壞。在現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，建筑行業(yè)在城市中發(fā)展的進程持續(xù)加快，使得我國現(xiàn)如今的建筑行業(yè)成為市場高耗能的主要行業(yè)之一，因此綠色節(jié)能建筑設(shè)計已經(jīng)是建筑行業(yè)普遍關(guān)注和考慮的問題因素[3]。

注重綠色節(jié)能設(shè)計，在充分滿足室內(nèi)舒適性及衛(wèi)生品質(zhì)的要求前提條件下，提高空調(diào)系統(tǒng)的能效，提高能源利用率，降低能源消耗。結(jié)合學校建筑的冷負荷特征，合理設(shè)定室內(nèi)參數(shù)標準。系統(tǒng)設(shè)計時考慮操作的容易性和維修方便性，著重“簡單”的同時提供最有效的功能服務(wù)。制冷空調(diào)采用及通風設(shè)備均選用能效比高、能耗低的節(jié)能型產(chǎn)品，其中分體空調(diào)、多聯(lián)機、屋頂整體式空調(diào)器滿足國家二級能效標準。本項目綜合考慮建筑物圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，最大限度提高建筑物的綜合節(jié)能指標，合理選用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)及設(shè)計新風量。場館大空間區(qū)域均設(shè)置空調(diào)機房，采用定風量全空氣空調(diào)系統(tǒng)，新風量可按不同季節(jié)作調(diào)整，以節(jié)省運行費用。

5.4 BIM技術(shù)在中小學建筑的應用

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的實際作用是將基于建筑設(shè)計的二維信息轉(zhuǎn)化構(gòu)建成為一個三維立體的工程數(shù)據(jù)模型。BIM技術(shù)還能夠?qū)⒔ㄖこ痰闹攸c由施工變?yōu)樵O(shè)計，這種方式有利于及時發(fā)現(xiàn)和解決相關(guān)問題。BIM技術(shù)不僅可以降低工程項目成本，還能夠縮短施工周期。通過BIM技術(shù)，相關(guān)的設(shè)計人員能對設(shè)計成果進行實際演示，通過演示發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中可能忽略的問題[4]。

在項目設(shè)計初期，業(yè)主單位極力要求設(shè)計單位將BIM技術(shù)應用在本項目中，從方案初期的概念分析，到施工圖階段的空間凈高分析，BIM技術(shù)在本項目中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

因BIM技術(shù)可以直觀的將設(shè)計理念體現(xiàn)在具體的三維模型里，在設(shè)計初期，我們將概念方案體塊輸入至三維模型內(nèi)，提供一個可視化的動態(tài)的平臺上，業(yè)主可以直觀的感受到項目三維設(shè)計與周邊環(huán)境的適應程度，通過不斷的調(diào)整，將融合度提升到一個最佳狀態(tài)。除了可以實時模擬設(shè)計建筑與周邊環(huán)境的整體關(guān)系，BIM技術(shù)還可以利用動畫漫游技術(shù)，模擬人在設(shè)計建筑的行走視角和空間感受，以使用者的角度，即時提出設(shè)計的缺陷，設(shè)計可以針對業(yè)主提出的意見，實時調(diào)整，大大提升了設(shè)計效率。BIM應用技術(shù)將傳統(tǒng)的專業(yè)性較強的二維建筑表達立體化、直觀化、通俗化，讓非專業(yè)人士也能理解設(shè)計意圖，提出設(shè)計意見，并優(yōu)化設(shè)計表達[5]。

初期的概念分析完善后，還可以利用BIM技術(shù)，輸出分析成果，包括交通流線分析、功能布局分析、體塊分析、日照分析等，使各個設(shè)計角度都符合設(shè)計要求，避免在施工圖階段因前期方案考慮不周引起的調(diào)整，節(jié)省了整個設(shè)計周期。

在確認業(yè)主各個方面需求后，方案穩(wěn)定，在施工圖設(shè)計階段，由于傳統(tǒng)施工圖設(shè)計僅限于采用AUTOCAD軟件進行平面設(shè)計，在豎向設(shè)計上僅能通過剖面進行分析，在功能簡單的建筑內(nèi)尚可通過傳統(tǒng)方案解決豎向上的設(shè)計，但遇到較為復雜的場地及建筑時，傳統(tǒng)設(shè)計顯得尤為吃力。復雜的建筑中，空間的使用需求決定了建筑的凈高復雜性，如果采用傳統(tǒng)的剖面進行凈高分析，難免出現(xiàn)缺漏或錯誤導致局部空間出現(xiàn)凈高不足的問題。如果在施工階段才發(fā)現(xiàn)凈高問題，可能導致難以挽回的局面。利用BIM技術(shù)可以有效的解決碰撞問題，各個空間，除了有結(jié)構(gòu)梁等構(gòu)件，風管、水管、電纜橋架均會對空間凈高造成影響。BIM技術(shù)可以有效整合各個專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容，將各專業(yè)的設(shè)計元素均體現(xiàn)在同一個模型中，協(xié)同設(shè)計，即時顯示各個區(qū)域的凈高，在不滿足設(shè)計要求的情形下，各專業(yè)可以協(xié)調(diào)溝通，優(yōu)化設(shè)計，即時解決碰撞問題，給施工圖設(shè)計工作帶來了極大的便利。

本項目占地面積大，單體數(shù)量多，從變電所引至各單體的室內(nèi)橋架和室外埋管眾多，與其他專業(yè)管線交叉嚴重。設(shè)計中通過與相關(guān)專業(yè)密切配合，并與施工單位通過BIM建模合理優(yōu)化管線路由和排布，解決了走道凈空以及室外覆土深度不足的問題。在建筑結(jié)構(gòu)和場地環(huán)境分析，結(jié)構(gòu)可視化設(shè)計，準確計算結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，房屋建筑形體結(jié)構(gòu)，節(jié)能設(shè)計等方面應用BIM技術(shù)，助專業(yè)人員準確地設(shè)計高度吻合建筑結(jié)構(gòu)的三維模型，為承包商、施工單位帶來了最大的經(jīng)濟效益，減少不必要的損失。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域還是一個新興，出于發(fā)展上升趨勢的技術(shù)，但它的發(fā)展隨著時間和科技的創(chuàng)新會日臻成熟，從文獻中可看出BIM技術(shù)更多地應用在裝配性建筑中，我們將其較好地應用在南沙學校的建設(shè)可作為一個成功應用在中小學的例子。

6 結(jié)語

細節(jié)在中小學建筑設(shè)計中舉足輕重，設(shè)計師不僅需要設(shè)計一個功能適用，空間怡人的作品，還需要結(jié)合使用對象，創(chuàng)造出一個富有個性化的，為特定使用人群量身定做的建筑。在建筑造型、安全性設(shè)計、綠色節(jié)能、BIM技術(shù)、海綿城市等方面的細節(jié)設(shè)計，不僅僅是為了滿足最基本的使用需求，更應該是進一步改善人居環(huán)境，提升空間品質(zhì)，提高人身安全，達到一種人、建筑、自然的高度和諧統(tǒng)一。