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摘要:随着我国经济的高速发展,教育地位不断地提升,国家和社会都加大了对教育的软硬件投入。教育也迎来了它从未有的春天,作为一名建筑设计工作者,也接触到了更多的学校建筑设计的任务。现在就学校建筑设计引发的一些思考,结合自己工作的一些实际工程安例,谈谈自己的看法。
关键词:学校建筑;建筑设计;节能设计;思考
1学校建筑设计的规范要求及实际情况分析
1.1中小学校建筑的规模及布点
一般小学为六年学制,正常情况下分为12班、18班、24班等。中学分为18班、24班、30班等。学校的布点应根据各区、居民点及小区规划人口数量,均匀合理布点。小学服务半径不宜大于500米,中学服务半径不宜大于1000米。选择学校校址应考虑周围环境安静、卫生、阳光充足、空气新鲜、有良好的社会安全环境。中小学校建筑总平面布局:学校用地由校舍建筑用地、体育活动用地、实验及绿化用地等三部分组成。各部分内容布置应满足使用要求,功能分区明确,既要联系方便,又要避免相互干扰和影响。校舍由教学用房、办公用房及生活服务用房组成。教学用房由普通教室、专用教室、公用教室、实验室、图书阅览室、科技活动室及体育活动室几部分组成。普通教室是教学用房最重要的部分,因此对教室的设计不仅要有足够铁面积,而且座位布置排列应合理。教室应有良好的采光和日照,但要避免阳光直射。教室应有良好的声环境,避免外界噪声的影响。教室还应有良好的室内温度要求,夏天有良好的通风,冬季有采暖和换气设施。中小学建筑的实验室和各种专业教室设计应根据使用要求,充分满足不同功能使用的各种需要来布置平面及各种设备。
1.2高等学校建筑
高等学校有大学、学院和专科学校等三类。高等学校的总平面布置主要应考虑功能分区合理,联系方便,环境优美,且要考虑发展用地。高等学校分为教学中心区、科学研究区、体育活动区、实习工厂区、后勤服务区、学生生活区六大部分。教学中心区是高等学校最重要的组成部分,位于校区核心。校区主体建筑可以是教学主楼,也可以是图书馆、科研中心等部分。高等学校教学建筑主要包括一般性教学建筑,主要指普通教室及公共教室。专业性教学建筑,主要指各种实验室和专用教室、科研性建筑、实习工厂等四部分。图书馆建筑是高等学校建筑的重要组成部分,图书馆设计要突出使用功能,宜采取开放型布局,以开架阅览为主,同时应考虑图书馆工作自动化、图书借阅、阅览现代化设备的发展趋势,为教师、学生提供良好的学习环境。
2从总体上谈谈对学校建筑设计的思路
2.1对于设计学校建筑,无论是总体还是单体设计,设计师都要分析以下几个条件:
(1)投资方:即投资办校的一方,是公立学校还是私立学校以及投资的力度等问题。这些是确定设计大方向的前提条件,也决定了学校将来的定位。
(2)学校的类型:按照我国教育模式,学校分为小学、小学、高中及大专院校等四类。当然还有幼儿园,那在设计更是不同对待。对于不同年龄、不同专业的学生而言,建筑的意义教都有所不同。只有优秀的设计才能营造出专心“读书”的校园环境,才能培养出德才兼备的学生。
(3)学校的规模:即总的班级数量,班级规模的大小将直接影响到课堂教学管理和教学效果,这也是在设计上需充分考虑的。
(4)教育的目标:即学校培养什么类型的学生,这是从功能和建筑风格等方面考虑。
(5)总体布局分析:就是要从建筑用地大小及所处的周边环境上分析。拥有适宜的人文环境、良好自然景观的生态环境将是建设校园的首选。若处于闹市区,则在设计中应考虑用特殊的设计手法来阻隔口噪音的影响,创造一个闹中取静的教学环境。总之,一个好的学校设计必须成功地解决与周边环境各种矛盾。
(6)建筑形体分析:要结合校方的要求、从地块的约束条件、是否新建、扩建成大规模旧楼改造,新楼与旧楼在处理上是统一还是对比等各方面综合考虑建筑形体上的变化,在建筑造型上力求新颖、美观、适用。
2.2理论分析之外的补充
除了上述理论的分析之外,我想还需要设计师把握特定地域、特定人文历史背景下的学校设计,因为这代表着一种传承。还需要了解现代教育建筑的发展方向及趋势,当然这些都是建立在平时的设计积累及设计师对于信息的掌握能力上。
3建筑节能设计在学校建筑设计中的运用
建筑节能的途径主要有以下几个方面:
(1)门窗的保温隔热。
在建筑围护结构中,与墙体、屋面相比,门窗的保温隔热能力较差。我们可以通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。
(2)墙体的保温隔热
墙体是外围护结构的主体,我们可以采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体,如加气混凝土砌块。也可以采用复合墙体的形式,如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙等。但内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大,国家已经开始限制使用内保温复合墙体使用。而且從长远来看,外墙外保温的效果明显高于内保温。由于复合墙体能满足围护结构各种功能的要求,因此这种采用高效保温材料与砖砌的复合墙体,有着更多的优越性。
(3)屋面的保温隔热
屋面作为外围护结构的一部分,它的保温隔热也是不可或缺的。我们可以采用高效保温材料作为屋面的保温屋,也可采用架空型保温屋面或倒置式屋面等方式来达到提高屋面保温隔热性能的目的。
(4)综合分析
通过对节能设计原理的分析后,针对学校建筑设计,从原则上对各建筑单体上,应有所区分,首先学校建筑的教职工或学生宿舍楼应按居住建筑节能设计去理解。而根据浙江省公共建筑节能设计标准,浙江省公共建筑划分为甲、乙、丙三类。丙类建筑规定一年中在夏、冬两季冷热负荷处于峰值时建筑物停用,且不设置空气调节装置的公共建筑。那么根据这要求,学校建筑中的教学楼应该属于这范围,因为学校有寒暑假的安排。所以在节能设计中考虑这一因素,可以使学校建筑更能充分体现建筑节能的经济性、合理性。
4实例说明
接下来,我想以我自己这些年从事设计工作所经历的工程为例,谈谈自己对上述理论的理解及运用。
4.1浙敖中学主教学楼(见图1)
浙敖中学主教学楼位于整个校区的中心,面对学校大门。通过对大体情况的分析后,接下来进行总平面布置,由于主教学楼正对校园主入口,在总平面定位是充分考虑了中轴关系及主教学楼与已建教学楼之间的对应关系,使建筑的内外空间相互渗透,进退有致,简洁明朗。在主教学楼与校园主入口之间形成一片开阔的绿化广场,它是外部环境空间与校园空间的过渡,满足了观景、交通、交流、休憩等功能。同时主教学楼在整个校区中作为标志性建筑,它也是学校向外展示校园的面貌及富有时代精神的现代教育环境的一个窗口,这也就要求在设计中竭力去体现这一意图。
主教学楼在考虑了与周边老教学楼及办公楼的关系后,采用了“丁”字形平面构图,最大限度地节省用地,通过对每层设置连廊,保证了与原教学楼的交通流线组织。教学楼平面形式采用了外廊式,层数为五层,占地1600㎡,总建筑面积近7000㎡。其中包括了40间的普通教室,一个阅览室和一个能容纳300多人的阶梯教室。另在一层平面中设置19.2m的通道,使东南教学区学生与西南运动场所更加方便、快捷地连接。
在建筑造型上,由于旧校区多为九十年代中期建筑,建筑造型简单、色彩单一。遂在总体造型上也保持简洁、流畅的造型。通过平面形体的变化,使建筑总体造型上产生一种丰富的韵律感,体现校园文脉的可持续性。同时主教学楼必须有自己独特的建筑语言,在把握建筑整体感的前提下,对建筑的细部也进行了多方案比较,反复地推敲对比,最终获得最佳的处理结果。如在通道上方采用外廊整体圆弧面突出并采用通透银灰色铝合金骨料上下贯通。直至屋顶的巨型圆冠构架。这样的处理,既不影响教学楼的功能,又使主教学楼作为校园的中心,在视觉上给人以冲击力,产生美感,从而形成自己独特的建筑语言。给人感觉建筑与校园环境和谐统一,文化气息浓厚。此项目获温州市工程设计 “欧江杯” 三等奖。
4.2浙敖校门综合楼(见图2)
浙鳌高中作为平阳县的一个重点民办高级中学。由于本校教师主要以外地老师为主,教师宿舍十分紧张,故结合学校主入口新建一幢校门综合楼,以解决教师住宿和办公。
总体布局分析:根据校门综合楼的使用性质,及作为校门功能相对校园所处地理位置的重要性,在总平面定位时充分考虑了建筑平面形式及与校园内主教学楼的中轴对位关系。在设计中平面形式采用圆弧形体块穿插退让的设计手法。不仅使建筑在外观上产生丰富的体块变化,而且建筑圆弧形体块最大退让道路红线8米。形成一定规模的校前区,解决了学校人流与车流的缓冲及视野的开阔。
建筑形体分析:由于底部四层架空通道考虑了与校园的主教学楼的中轴对位关系。造成建筑由架空通道分隔成的两个体块形成了不对称的形式,因此在立面设计上结合建筑的功能,在体块量较弱的区域设计了玻璃顶塔楼的形式,并结合屋顶大型飘板构件的穿插,使建筑在总体构图上取得平衡感。设计中对建筑的细部也进行了多方案的细致的考虑,如玻璃幕墙体块的分隔及外窗金属栏杆构件的设置。力求使整栋建筑在整体中不乏变化,在细部中不致凌乱。将校门综合楼作为浙敖中学一个名校窗口展示在师生眼前。
4.3学校建筑节能设计与措施
4.3.1上述工程均按照《公共建筑节能设计规范》的标准,建筑物内外墙、楼地面、屋面等围护结构选用保温材料,外窗选用铝合金节能窗户,以保证节能降耗的要求。
4.3.2加强能源管理,各部门分别安装水、电等计量装置,实行分级考核,对能耗大的设备,单独设置计量装置,及时检查。
4.3.3采用节能型的建筑材料、器具和产品,以减少能耗。
5结束语
总之,学校建筑具有区别于其它建筑设计的特点:在总平面设计中,我们追求平面流线清晰,分区明确;追求立面简法,色彩绚丽;追求空间尺度宜人,环境优雅;追求技术革新,建筑创新。在建筑单体设计中遵循自然原则、亲和原则、艺术原则、个性化原则等以营造轻松活泼的学习环境为目标,最大限度的激发学生的好奇心,促进师生交往,营造出具有最广泛意义上的教育文化内涵的校园氛围。
注:文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词:学校建筑;建筑设计;节能设计;思考
1学校建筑设计的规范要求及实际情况分析
1.1中小学校建筑的规模及布点
一般小学为六年学制,正常情况下分为12班、18班、24班等。中学分为18班、24班、30班等。学校的布点应根据各区、居民点及小区规划人口数量,均匀合理布点。小学服务半径不宜大于500米,中学服务半径不宜大于1000米。选择学校校址应考虑周围环境安静、卫生、阳光充足、空气新鲜、有良好的社会安全环境。中小学校建筑总平面布局:学校用地由校舍建筑用地、体育活动用地、实验及绿化用地等三部分组成。各部分内容布置应满足使用要求,功能分区明确,既要联系方便,又要避免相互干扰和影响。校舍由教学用房、办公用房及生活服务用房组成。教学用房由普通教室、专用教室、公用教室、实验室、图书阅览室、科技活动室及体育活动室几部分组成。普通教室是教学用房最重要的部分,因此对教室的设计不仅要有足够铁面积,而且座位布置排列应合理。教室应有良好的采光和日照,但要避免阳光直射。教室应有良好的声环境,避免外界噪声的影响。教室还应有良好的室内温度要求,夏天有良好的通风,冬季有采暖和换气设施。中小学建筑的实验室和各种专业教室设计应根据使用要求,充分满足不同功能使用的各种需要来布置平面及各种设备。
1.2高等学校建筑
高等学校有大学、学院和专科学校等三类。高等学校的总平面布置主要应考虑功能分区合理,联系方便,环境优美,且要考虑发展用地。高等学校分为教学中心区、科学研究区、体育活动区、实习工厂区、后勤服务区、学生生活区六大部分。教学中心区是高等学校最重要的组成部分,位于校区核心。校区主体建筑可以是教学主楼,也可以是图书馆、科研中心等部分。高等学校教学建筑主要包括一般性教学建筑,主要指普通教室及公共教室。专业性教学建筑,主要指各种实验室和专用教室、科研性建筑、实习工厂等四部分。图书馆建筑是高等学校建筑的重要组成部分,图书馆设计要突出使用功能,宜采取开放型布局,以开架阅览为主,同时应考虑图书馆工作自动化、图书借阅、阅览现代化设备的发展趋势,为教师、学生提供良好的学习环境。
2从总体上谈谈对学校建筑设计的思路
2.1对于设计学校建筑,无论是总体还是单体设计,设计师都要分析以下几个条件:
(1)投资方:即投资办校的一方,是公立学校还是私立学校以及投资的力度等问题。这些是确定设计大方向的前提条件,也决定了学校将来的定位。
(2)学校的类型:按照我国教育模式,学校分为小学、小学、高中及大专院校等四类。当然还有幼儿园,那在设计更是不同对待。对于不同年龄、不同专业的学生而言,建筑的意义教都有所不同。只有优秀的设计才能营造出专心“读书”的校园环境,才能培养出德才兼备的学生。
(3)学校的规模:即总的班级数量,班级规模的大小将直接影响到课堂教学管理和教学效果,这也是在设计上需充分考虑的。
(4)教育的目标:即学校培养什么类型的学生,这是从功能和建筑风格等方面考虑。
(5)总体布局分析:就是要从建筑用地大小及所处的周边环境上分析。拥有适宜的人文环境、良好自然景观的生态环境将是建设校园的首选。若处于闹市区,则在设计中应考虑用特殊的设计手法来阻隔口噪音的影响,创造一个闹中取静的教学环境。总之,一个好的学校设计必须成功地解决与周边环境各种矛盾。
(6)建筑形体分析:要结合校方的要求、从地块的约束条件、是否新建、扩建成大规模旧楼改造,新楼与旧楼在处理上是统一还是对比等各方面综合考虑建筑形体上的变化,在建筑造型上力求新颖、美观、适用。
2.2理论分析之外的补充
除了上述理论的分析之外,我想还需要设计师把握特定地域、特定人文历史背景下的学校设计,因为这代表着一种传承。还需要了解现代教育建筑的发展方向及趋势,当然这些都是建立在平时的设计积累及设计师对于信息的掌握能力上。
3建筑节能设计在学校建筑设计中的运用
建筑节能的途径主要有以下几个方面:
(1)门窗的保温隔热。
在建筑围护结构中,与墙体、屋面相比,门窗的保温隔热能力较差。我们可以通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。
(2)墙体的保温隔热
墙体是外围护结构的主体,我们可以采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体,如加气混凝土砌块。也可以采用复合墙体的形式,如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙等。但内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大,国家已经开始限制使用内保温复合墙体使用。而且從长远来看,外墙外保温的效果明显高于内保温。由于复合墙体能满足围护结构各种功能的要求,因此这种采用高效保温材料与砖砌的复合墙体,有着更多的优越性。
(3)屋面的保温隔热
屋面作为外围护结构的一部分,它的保温隔热也是不可或缺的。我们可以采用高效保温材料作为屋面的保温屋,也可采用架空型保温屋面或倒置式屋面等方式来达到提高屋面保温隔热性能的目的。
(4)综合分析
通过对节能设计原理的分析后,针对学校建筑设计,从原则上对各建筑单体上,应有所区分,首先学校建筑的教职工或学生宿舍楼应按居住建筑节能设计去理解。而根据浙江省公共建筑节能设计标准,浙江省公共建筑划分为甲、乙、丙三类。丙类建筑规定一年中在夏、冬两季冷热负荷处于峰值时建筑物停用,且不设置空气调节装置的公共建筑。那么根据这要求,学校建筑中的教学楼应该属于这范围,因为学校有寒暑假的安排。所以在节能设计中考虑这一因素,可以使学校建筑更能充分体现建筑节能的经济性、合理性。
4实例说明
接下来,我想以我自己这些年从事设计工作所经历的工程为例,谈谈自己对上述理论的理解及运用。
4.1浙敖中学主教学楼(见图1)
浙敖中学主教学楼位于整个校区的中心,面对学校大门。通过对大体情况的分析后,接下来进行总平面布置,由于主教学楼正对校园主入口,在总平面定位是充分考虑了中轴关系及主教学楼与已建教学楼之间的对应关系,使建筑的内外空间相互渗透,进退有致,简洁明朗。在主教学楼与校园主入口之间形成一片开阔的绿化广场,它是外部环境空间与校园空间的过渡,满足了观景、交通、交流、休憩等功能。同时主教学楼在整个校区中作为标志性建筑,它也是学校向外展示校园的面貌及富有时代精神的现代教育环境的一个窗口,这也就要求在设计中竭力去体现这一意图。
主教学楼在考虑了与周边老教学楼及办公楼的关系后,采用了“丁”字形平面构图,最大限度地节省用地,通过对每层设置连廊,保证了与原教学楼的交通流线组织。教学楼平面形式采用了外廊式,层数为五层,占地1600㎡,总建筑面积近7000㎡。其中包括了40间的普通教室,一个阅览室和一个能容纳300多人的阶梯教室。另在一层平面中设置19.2m的通道,使东南教学区学生与西南运动场所更加方便、快捷地连接。
在建筑造型上,由于旧校区多为九十年代中期建筑,建筑造型简单、色彩单一。遂在总体造型上也保持简洁、流畅的造型。通过平面形体的变化,使建筑总体造型上产生一种丰富的韵律感,体现校园文脉的可持续性。同时主教学楼必须有自己独特的建筑语言,在把握建筑整体感的前提下,对建筑的细部也进行了多方案比较,反复地推敲对比,最终获得最佳的处理结果。如在通道上方采用外廊整体圆弧面突出并采用通透银灰色铝合金骨料上下贯通。直至屋顶的巨型圆冠构架。这样的处理,既不影响教学楼的功能,又使主教学楼作为校园的中心,在视觉上给人以冲击力,产生美感,从而形成自己独特的建筑语言。给人感觉建筑与校园环境和谐统一,文化气息浓厚。此项目获温州市工程设计 “欧江杯” 三等奖。
4.2浙敖校门综合楼(见图2)
浙鳌高中作为平阳县的一个重点民办高级中学。由于本校教师主要以外地老师为主,教师宿舍十分紧张,故结合学校主入口新建一幢校门综合楼,以解决教师住宿和办公。
总体布局分析:根据校门综合楼的使用性质,及作为校门功能相对校园所处地理位置的重要性,在总平面定位时充分考虑了建筑平面形式及与校园内主教学楼的中轴对位关系。在设计中平面形式采用圆弧形体块穿插退让的设计手法。不仅使建筑在外观上产生丰富的体块变化,而且建筑圆弧形体块最大退让道路红线8米。形成一定规模的校前区,解决了学校人流与车流的缓冲及视野的开阔。
建筑形体分析:由于底部四层架空通道考虑了与校园的主教学楼的中轴对位关系。造成建筑由架空通道分隔成的两个体块形成了不对称的形式,因此在立面设计上结合建筑的功能,在体块量较弱的区域设计了玻璃顶塔楼的形式,并结合屋顶大型飘板构件的穿插,使建筑在总体构图上取得平衡感。设计中对建筑的细部也进行了多方案的细致的考虑,如玻璃幕墙体块的分隔及外窗金属栏杆构件的设置。力求使整栋建筑在整体中不乏变化,在细部中不致凌乱。将校门综合楼作为浙敖中学一个名校窗口展示在师生眼前。
4.3学校建筑节能设计与措施
4.3.1上述工程均按照《公共建筑节能设计规范》的标准,建筑物内外墙、楼地面、屋面等围护结构选用保温材料,外窗选用铝合金节能窗户,以保证节能降耗的要求。
4.3.2加强能源管理,各部门分别安装水、电等计量装置,实行分级考核,对能耗大的设备,单独设置计量装置,及时检查。
4.3.3采用节能型的建筑材料、器具和产品,以减少能耗。
5结束语
总之,学校建筑具有区别于其它建筑设计的特点:在总平面设计中,我们追求平面流线清晰,分区明确;追求立面简法,色彩绚丽;追求空间尺度宜人,环境优雅;追求技术革新,建筑创新。在建筑单体设计中遵循自然原则、亲和原则、艺术原则、个性化原则等以营造轻松活泼的学习环境为目标,最大限度的激发学生的好奇心,促进师生交往,营造出具有最广泛意义上的教育文化内涵的校园氛围。
注:文章内的图表及公式请以PDF格式查看