中科院上海分院生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓工程設(shè)計(jì)

王張杰

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200002)

0 引言

科學(xué)實(shí)驗(yàn)建筑是為科學(xué)研究提供的一種特殊的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，滿足其在實(shí)驗(yàn)空間、設(shè)備、環(huán)境氣候等方面的特殊要求。區(qū)別于其他民用設(shè)施，實(shí)驗(yàn)建筑一般為多層建筑，占地較大，而現(xiàn)在大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)、院所用地都很緊張，因此實(shí)驗(yàn)建筑有逐漸向高層發(fā)展的趨勢(shì)。本文通過(guò)介紹中科院上海分院生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓項(xiàng)目，從建筑空間與場(chǎng)所方面闡述一些高層實(shí)驗(yàn)建筑的設(shè)計(jì)想法。

本項(xiàng)目位于上海市徐匯區(qū)、中科院上海分院岳陽(yáng)園區(qū)南端。建筑總面積60 334 m2，建筑高度:99.95 m。整個(gè)場(chǎng)地周邊環(huán)境較為復(fù)雜，西鄰一棟高層住宅、東北角為歷史保護(hù)建筑，南鄰城市干道肇嘉浜路，基地面積較小，為設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多困難。建筑立面圖見(jiàn)圖1。

1 總體布局

在總體布局上，考慮到實(shí)驗(yàn)建筑有一定的污染及危險(xiǎn)性，盡量使建筑遠(yuǎn)離基地西面的高層住宅，在與規(guī)劃局溝通后定為40 m，同時(shí)將污染較高的實(shí)驗(yàn)用房置于東側(cè)輔樓上。南面朝向城市干道區(qū)域及東面朝向園區(qū)內(nèi)歷史保護(hù)建筑區(qū)域采用退臺(tái)式設(shè)計(jì)，減少建筑體量的壓迫感。

由于基地地處上海市衡山路—復(fù)興路歷史文化風(fēng)貌區(qū)邊緣，區(qū)內(nèi)建筑多為長(zhǎng)條形里弄住宅，所以我們?cè)谛误w上采用理性而內(nèi)斂的矩形平面組合而成，以繼承和延伸整個(gè)園區(qū)及風(fēng)貌區(qū)建筑環(huán)境的肌理，對(duì)區(qū)內(nèi)建筑形成一種尊重。同時(shí)，矩形平面作為一種高效型平面形式也非常適合于實(shí)驗(yàn)建筑使用。

總平面圖見(jiàn)圖2。

2 功能布局

平面布局對(duì)于實(shí)驗(yàn)建筑來(lái)說(shuō)非常重要，這直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)室日常運(yùn)行的高效性，而且實(shí)驗(yàn)室一般以課題組為單位，不同的課題組需要不同數(shù)量的房間及設(shè)備，幾乎每隔幾年平面需要重新布置，以滿足新的課題組的需要。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)建筑的分析，我們發(fā)現(xiàn)可以將各房間設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)化模塊，模塊中實(shí)驗(yàn)臺(tái)、水、電、暖等設(shè)施一應(yīng)俱全，通過(guò)模塊化的房間組合成不同功能的使用空間，同時(shí)今后可以根據(jù)課題需要以模塊為單位進(jìn)行重新拼裝組合，減少資源浪費(fèi)。這就是在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)建筑時(shí)必須遵循的模數(shù)概念，可以說(shuō)模數(shù)概念是整個(gè)實(shí)驗(yàn)建筑的基因。

通常我們采用3.2 m作為開(kāi)間模數(shù)尺寸，中間一條1.5 m走道，兩邊各750 mm實(shí)驗(yàn)臺(tái)，200 mm為墻厚。考慮到辦公室、學(xué)生學(xué)習(xí)室等用房使用的舒適性，以及今后實(shí)驗(yàn)室大型儀器的使用，經(jīng)過(guò)與業(yè)主討論我們最終選用3.3 m為開(kāi)間模數(shù)，進(jìn)深可以根據(jù)平面限定由5 m～7 m不等。

每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要各種設(shè)施緊密配合，通常一個(gè)課題組內(nèi)各房間之間聯(lián)系非常緊密，為了提高各房間的使用效率，在平面布局上，我們將高層核心筒由中心移至兩端，留出中間大面積的使用空間，平面設(shè)雙走道，中間部分黑房間作為細(xì)胞房、暗房、低溫實(shí)驗(yàn)室等無(wú)需采光或?qū)Σ晒庖蟛桓叩挠梅俊Ｕw平面緊湊、便捷，實(shí)用、高效(見(jiàn)圖3)。

實(shí)驗(yàn)室管井較多，而高層實(shí)驗(yàn)室管井的布置更有難度，考慮到實(shí)驗(yàn)室在日后使用過(guò)程中重新布局的靈活性，我們將大部分管井置于平面邊沿，結(jié)合立面壁柱一并統(tǒng)一考慮，一部分管井與衛(wèi)生間及設(shè)備機(jī)房結(jié)合核心筒統(tǒng)一設(shè)計(jì)，最大限度留出平面中部空間供實(shí)驗(yàn)使用。

每層平面在走廊端部或者主入口區(qū)域選擇幾個(gè)模塊房間作為會(huì)議室、咖啡間，供使用者交流、休息。同時(shí)考慮到吸煙要求，將走廊盡端擴(kuò)大少許空間，作為吸煙交流區(qū)使用，并設(shè)陽(yáng)臺(tái)(可放置設(shè)備)通風(fēng)，同時(shí)增加走廊采光。

標(biāo)準(zhǔn)層平面見(jiàn)圖4。

3 形體立面

對(duì)于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)建筑來(lái)說(shuō)，實(shí)用性是第一位的，花哨而奢華的立面與其性格是不相稱的，而且科研經(jīng)費(fèi)一般都比較緊張，所以建筑師在設(shè)計(jì)中要充分考慮到經(jīng)濟(jì)性，在整體效果與節(jié)省造價(jià)之間找到一條均衡之路。

本項(xiàng)目為國(guó)家撥款、科研類項(xiàng)目，業(yè)主要求立面主要使用涂料，局部可以少量采用石材，同時(shí)項(xiàng)目位于上海市市中心，毗鄰城市主干道，如何在低造價(jià)情況下設(shè)計(jì)好的立面效果是亟待解決的難點(diǎn)。立面節(jié)點(diǎn)詳圖見(jiàn)圖5。

設(shè)計(jì)中立面底部三層采用深灰色石材幕墻，上部采用淺灰色涂料加落地鋁合金窗的形式，通過(guò)推敲細(xì)部設(shè)計(jì)使立面達(dá)到一種幕墻的效果，保證立面線條流暢，強(qiáng)調(diào)整體性，避免一般非幕墻類高層呆板，瑣碎的形象，造價(jià)遠(yuǎn)比幕墻低。每層樓板的交界處用鋁板包裹，將上下窗連為一體。窗戶非透明部分用單層玻璃取代雙層Low-E玻璃，背襯板采用保溫板加深色仿金屬涂料，以進(jìn)一步降低造價(jià)。從建成后的效果來(lái)看，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，還是較為成功的。

整體立面以豎向線條為主，理性、嚴(yán)謹(jǐn)，立面劃分以3.3 m模數(shù)為單位，很好的反映出實(shí)驗(yàn)樓的特性(見(jiàn)圖6)。

4 管線綜合

實(shí)驗(yàn)室建筑最大特色就是管線眾多，除去普通民用建筑上的設(shè)備管線，每間實(shí)驗(yàn)室都需要配備1個(gè)～2個(gè)水槽，需要配套大量的上下水設(shè)施，幾乎30%的實(shí)驗(yàn)室需要超凈臺(tái)、通風(fēng)柜，一些凈化要求的房間還需要大量的暖通管道。設(shè)計(jì)時(shí)我們主要對(duì)數(shù)量上較大的上下水管井和通風(fēng)柜管井進(jìn)行處理，將水管井設(shè)置在主要使用空間的周邊，每?jī)蓚€(gè)房間作為一組。將通風(fēng)柜管井集中在平面東北角，當(dāng)層通風(fēng)柜用管道連接。

吊頂設(shè)備管線對(duì)建筑層高有很大影響，尤其是走廊部分。由于100 m限高要求，我們只能將標(biāo)準(zhǔn)層層高設(shè)定為3.9 m，經(jīng)過(guò)與施工單位反復(fù)研究，最終走廊吊頂凈高只做到2.4 m，不太理想，所以對(duì)于高層實(shí)驗(yàn)建筑來(lái)說(shuō)，層高最好不要小于4.2 m。

5 結(jié)語(yǔ)

以上是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中的一些心得，希望對(duì)大家有益。科學(xué)研究的內(nèi)容是多樣化的，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施也隨著課題內(nèi)容的變化而不斷更改，所以客觀上要求建筑師審時(shí)度勢(shì)，找出一套行之有效的平面布局。目前國(guó)外的大型實(shí)驗(yàn)室多為大空間集中式，同時(shí)輔以集中式休息空間，一松一緊，是一種非常好的模式。集中式的休息空間對(duì)于交流非常有益，現(xiàn)在的科學(xué)研究早已脫離了閉門造車的年代，信息共享與整合非常重要。因此在設(shè)計(jì)中我們盡量說(shuō)服業(yè)主采用大空間開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室模式，提高實(shí)驗(yàn)資源的共享程度。

實(shí)驗(yàn)建筑作為一項(xiàng)較為特殊的建筑設(shè)計(jì)，不僅是功能較為特殊，業(yè)主方也有一定特殊性。實(shí)驗(yàn)室的使用主體是科研工作者，他們通常做事嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，講求效率，但是又想法較多。經(jīng)常各方的意見(jiàn)相左，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將業(yè)主中各方意見(jiàn)進(jìn)行整合，并要用大量淺顯易懂的分析和他們進(jìn)行溝通，這些輔助工作是非常重要的，必要時(shí)幫助業(yè)主進(jìn)行合理規(guī)劃。同時(shí)也需要業(yè)主做好內(nèi)部協(xié)調(diào)、統(tǒng)一工作，對(duì)內(nèi)部各方意見(jiàn)作有效歸納整理。只有這樣才能設(shè)計(jì)出好的符合要求的實(shí)驗(yàn)建筑，物盡其用。

[1] 藍(lán)裕斌，溫 永，趙曉玲.學(xué)校建設(shè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)理念探討[J].山西建筑，2010，36(8):48-49.