院校綜合實驗樓綠色建筑設(shè)計措施

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1協(xié)同共享的規(guī)劃設(shè)計

三號樓項目位于大學(xué)城高密度的核心區(qū)，特殊的地理位置使得項目承載著聯(lián)系周邊北大、哈工大和信息圖書中心的樞紐責(zé)任。上位規(guī)劃和城市設(shè)計指引，要求項目在裙房和建筑塔樓尺度、首層架空連廊、地下空間、裙房等部分考慮與周邊鄰近項目連通。我們的設(shè)計進(jìn)一步在不同高度、不同空間之間與周邊項目建立更密切的立體生態(tài)連通。大學(xué)城的核心區(qū)不僅僅是把各個學(xué)校大樓簡單地擺放在一起，而應(yīng)提供一個跨學(xué)校與專業(yè)的更加便捷交流溝通的大平臺。設(shè)計中，我們安排了穿越連接各個功能活動目標(biāo)的通道，有結(jié)合地形穿行中庭的坡道，也有通過廊橋連接不同標(biāo)高的空中平臺。同時預(yù)留了對圖書館、北大、哈工大和南側(cè)山體的連廊接口，從而使不同高度的公共空間實現(xiàn)立體穿行。我們希望在未來，當(dāng)師生們偶然穿行于建筑中，一個海報、報告或是謀面都將在這些創(chuàng)新型人才群落中碰撞出難以估量的可能性。

2生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建和修復(fù)

設(shè)計希望將人工環(huán)境與基地周邊的自然生態(tài)環(huán)境之間建立起更加和諧的共生關(guān)系。首先，從水系統(tǒng)設(shè)計入手，將建筑的給排水系統(tǒng)與周邊環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)。核心區(qū)建筑密度較高，設(shè)計提出鄰近建筑共同建立統(tǒng)一的水處理和循環(huán)系統(tǒng)，并與大沙河、核心廣場濕地等結(jié)合在一起。各棟大樓屋頂設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，首先蓄存在建筑塔樓高區(qū)的雨水蓄水池中，通過自然重力澆灌高區(qū)的立體綠化，多余的雨水與建筑下層平臺的雨水一起進(jìn)入地下雨水蓄水池和臨近廣場的人工濕地。建筑內(nèi)的衛(wèi)生間污水也集中通過人工濕地處理達(dá)標(biāo)后形成中水回用到各個樓層，成為滴灌、滲灌立體綠化的水源，同時用來沖洗衛(wèi)生間潔具，實現(xiàn)雨水分級蓄存和中水循環(huán)利用。第二，建立立體的生態(tài)補(bǔ)償體系。設(shè)計通過屋頂綠化、垂直綠化、空中綠化平臺等措施，補(bǔ)償建筑基地和道路所占用的原有場地綠化面積，從而實現(xiàn)高層辦公建筑對生態(tài)環(huán)境的補(bǔ)償，并為高層中的空間提供親近自然的機(jī)會。建筑在塔樓頂層部分采用庭院式布局，結(jié)合逐層退臺式綠化花園，營造類似地面院落式的研究辦公環(huán)境，并為環(huán)境類研究項目提供室外實驗場所。塔樓部分結(jié)合“Z”字形平面布局，錯層設(shè)置懸挑的綠化露臺，均勻地為各層實驗教學(xué)空間提供開放的院落空間。這些院落空間在東、西區(qū)分層且錯層布置，結(jié)合深圳地區(qū)對跨層露臺的面積計算規(guī)則，使得這些露臺不占用項目的總建筑面積指標(biāo)，形成室內(nèi)、半室外、室外的三級過渡空間。

3充分利用自然通風(fēng)采光的形態(tài)設(shè)計

建筑形態(tài)對建筑有效利用自然通風(fēng)和采光起著關(guān)鍵的作用，根據(jù)深圳建科大樓的實踐經(jīng)驗，在深圳地區(qū)采用適宜的形體布局可以大大節(jié)約建筑的空調(diào)和照明能耗，并改善室內(nèi)的空間環(huán)境品質(zhì)。建筑分為塔樓、裙房和地下三個部分，設(shè)計針對各部分特色，分別采取了不同的措施來組織自然通風(fēng)和采光。塔樓部分是建筑的主體，項目實驗室和研究室為主要功能，分析出以兩個8m跨度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)深更適宜于實驗室空間需求。將建筑平面布局設(shè)計為“Z”字形布局，有利于項目所在地過渡季節(jié)主導(dǎo)東北風(fēng)的均勻進(jìn)入室內(nèi)。同時“Z”字形的布局增加了建筑臨窗的面積，有效改善了自然光環(huán)境。在通風(fēng)采光較弱的區(qū)域布置核心筒和交通配套設(shè)施。裙房部分面積較大，進(jìn)深也較大，且東西北三面都臨近高層建筑，致使邊界采光條件不利，設(shè)計采用在中部設(shè)置采光通風(fēng)中庭為低區(qū)建筑提供良好的天光和適宜的進(jìn)深布置。裙房部分的首層充分利用地形高差，形成錯層的布局，將內(nèi)部高差處理成中庭臺階庭院和報告廳，結(jié)合周邊架空連廊和生態(tài)樓梯，將類似冷巷的、有遮蔽的低溫空氣通過中庭部分引入建筑，形成良好的內(nèi)部空氣流通。地下室部分因為場地局限幾乎全部在裙房下面，設(shè)計利用首層空間設(shè)計下沉式地下庭院，將地面光線通過采光頂、導(dǎo)光管等引入地下空間，用綠色植物和自然采光通風(fēng)，改善位于地下室的工作、實驗環(huán)境。

4可持續(xù)發(fā)展變化的功能布局

現(xiàn)代大學(xué)實驗建筑需要應(yīng)對快速變化的各種新需求，建筑內(nèi)部功能分為相對固定的特定實驗室和通用可變實驗室兩大類。針對一部分有特定空間及環(huán)境需求的實驗室，設(shè)計將其安排在地下室、首層、裙房及塔樓的不同部分。對通用型實驗室，我們也充分考慮可預(yù)期的各種實驗室變化帶來的設(shè)計需求。地下室除了用于停車及設(shè)備用房以外，還考慮設(shè)置一些精密實驗室，以隔絕外界不利環(huán)境對實驗設(shè)備及實驗過程的影響。裙房底層布置先進(jìn)制造學(xué)科的整車實驗示范平臺和材料學(xué)科的重型實驗室，在底層另一側(cè)設(shè)置公共報告廳及各個學(xué)科的公共實驗室，方便使用。在五層結(jié)合裙房的屋頂花園設(shè)置公共會議等功能，營造良好的交流空間。塔樓頂部布置有大量通風(fēng)柜需求的實驗室，滿足環(huán)境學(xué)部及材料學(xué)科的需求。頂層有光電示范基地，將建筑本體作為可再生能源的實驗展示平臺。清潔能源采用單晶硅太陽能光伏遮陽棚和垂直軸微風(fēng)發(fā)電機(jī)，為大樓提供清潔能源補(bǔ)充，也成為大學(xué)城邁向綠色生態(tài)的標(biāo)志性新形象。建筑在荷載、用電負(fù)荷、空間高度、通風(fēng)設(shè)備、外圍護(hù)構(gòu)造等方面都充分考慮功能變化發(fā)展的需求。總之，延續(xù)建筑適應(yīng)未來發(fā)展的需要，是綠色建筑可持續(xù)發(fā)展的重要方面。

5綜合綠色建筑外圍護(hù)設(shè)計

綠色建筑的外表皮設(shè)計不僅僅是傳統(tǒng)圍護(hù)和造型的問題，還需要綜合解決遮陽、通風(fēng)、采光、降噪、降溫等需要，本項目的外立面設(shè)計希望體現(xiàn)綠色生態(tài)立體綠化和單元式可靈活變化的遮陽構(gòu)造。理工科的實驗室使用中需要靈活配置通風(fēng)柜和外掛排氣管，往往都被迫在平整的外墻上伸出長長短短的管子。針對這一需求，建筑采用外掛混凝土預(yù)制遮陽格柵，與建筑主體之間形成通風(fēng)管線夾層，方便進(jìn)行管線的安裝和維護(hù)。同時每個方格都預(yù)備可以靈活安裝的半透明遮陽模塊，可以根據(jù)室內(nèi)實際的布置需要，遮擋或打開相應(yīng)的方格單元，以改變室內(nèi)的光照環(huán)境。建筑通過遍布建筑四周的多種立體綠化形式，希望構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的大樓生態(tài)系統(tǒng)，為師生們提供健康、舒適的工作和學(xué)習(xí)環(huán)境，同時為植物和小動物提供繼續(xù)在這顆“大樹”上生存下去的機(jī)會。設(shè)計采用水平花池遮陽系統(tǒng)和模塊式立體綠化，用充滿生命力的植物作為建筑重要立面的組成肌理之一，讓自然的變換形成建筑最具特色的標(biāo)志。

6基于BIM的三維精細(xì)化設(shè)計

BIM為項目提供了更加直觀和精細(xì)化的設(shè)計平臺，使得項目較為復(fù)雜的功能布局，可以更加直觀地在設(shè)計者和非專業(yè)的使用方之間進(jìn)行展示、溝通。性能化的自然采光和通風(fēng)設(shè)計，也可以基于三維信息模型進(jìn)行更加準(zhǔn)確的模擬和設(shè)計。綠色建筑需要更加精細(xì)化的三維工作平臺來支持，跨專業(yè)的協(xié)同也可以在三維環(huán)境下更加順暢和準(zhǔn)確地進(jìn)行。

7結(jié)語

清華大學(xué)深圳研究生院創(chuàng)新基地三號樓項目是繼深圳建科大樓之后，采用被動技術(shù)優(yōu)先的實踐案例之一，項目目前在進(jìn)行施工圖設(shè)計和前期基礎(chǔ)施工工作。通過項目的設(shè)計和實踐，以共享設(shè)計為指導(dǎo)進(jìn)行的綠色建筑項目也會有更進(jìn)一步的發(fā)展和檢驗。

作者：張煒周筱然彭佳冰洪祥楷單位：深圳市建筑科學(xué)研究院有限公司