工科院?！皩?shí)訓(xùn)中心”設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

柏 新 予

(天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院，天津 300073)

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工科院校“實(shí)訓(xùn)中心”設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

柏 新 予

(天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院，天津 300073)

從建筑功能組成模式、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、人性化設(shè)計(jì)等方面，分析了工科院校實(shí)訓(xùn)中心的建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)踐項(xiàng)目，總結(jié)了工科院校實(shí)訓(xùn)中心的設(shè)計(jì)原則與經(jīng)驗(yàn)，旨在為師生創(chuàng)造出舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。

實(shí)訓(xùn)中心，功能組成模式，模數(shù)化，人性化

1 “實(shí)訓(xùn)中心”設(shè)計(jì)

質(zhì)量是大學(xué)的生命,創(chuàng)新是大學(xué)的靈魂。工科院校中的大多數(shù)學(xué)科屬于應(yīng)用技術(shù)學(xué)科,因而學(xué)校對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得尤為重要，這就對實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)提出更高的要求?！皩?shí)訓(xùn)中心”是所有工科院校必備的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)樓，是全校學(xué)生進(jìn)行金工、機(jī)電等實(shí)習(xí)的場所，它緊隨高?！叭嫱七M(jìn)素質(zhì)教育、大力加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)”的步伐，向開放、綜合、高效、靈活和多元化方向發(fā)展。筆者近年參與了多個高校實(shí)訓(xùn)中心的設(shè)計(jì)工作，結(jié)合工程實(shí)踐，做一些粗淺的總結(jié)。

1.1 功能組成模式

工科院?！皩?shí)訓(xùn)中心”的功能組成模式呈現(xiàn)“模塊化”結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)本身又可歸納為兩類功能模塊集合：大空間實(shí)驗(yàn)區(qū)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。大空間實(shí)驗(yàn)區(qū)是實(shí)訓(xùn)樓內(nèi)核心功能區(qū)，一般指滿足學(xué)校金工實(shí)習(xí)課程要求而設(shè)置的車、銑、焊、鑄、刨、磨工區(qū)；當(dāng)然一些學(xué)校會針對自身的學(xué)科建設(shè)情況，安排一些特色實(shí)習(xí)，如天津工業(yè)大學(xué)，紡織專業(yè)是重點(diǎn)學(xué)科，它的實(shí)訓(xùn)中心就增設(shè)了紡織實(shí)習(xí)區(qū)、紡絲實(shí)習(xí)區(qū)等；這個區(qū)域的空間對面積和層高有特殊要求。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室是指實(shí)訓(xùn)樓內(nèi)次一等級的功能模塊，如各類機(jī)電、加工、測試、演示實(shí)驗(yàn)室等，此部分實(shí)驗(yàn)室一般采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，房間面積相同、機(jī)電設(shè)備及裝置配備相同，這樣有利于在空間使用者、研究科目不甚明確的條件下，合理組織布局。

1.2 相關(guān)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2.1 平面使用系數(shù)(K)

平面使用系數(shù)=使用面積(建筑面積-輔助面積)/建筑面積。隨著社會的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)越來越注重舒適性和交往空間的創(chuàng)造，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)建筑的K值較早期有了較大的降低，K值的高低對于建筑的經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系重大，一個比較合適的K值是綜合考慮的結(jié)果。近年來建造的實(shí)訓(xùn)中心，多采用內(nèi)外廊相結(jié)合的形式，建筑層數(shù)在3層～4層之間，建筑面積20 000 m2左右，K值一般在60%～65%之間。

1.2.2 層高

實(shí)訓(xùn)中心一般包含兩種尺度的空間體塊：一種為大空間實(shí)驗(yàn)區(qū)，是具有特殊性的實(shí)習(xí)教學(xué)空間，像大型的車間，層高高、空間開放,設(shè)備管線沿墻體和頂棚鋪設(shè),設(shè)有高架的天車用來移動大型或沉重的設(shè)備；通常設(shè)置在1層，2層，1層設(shè)有寬闊并高大的門道以允許叉車?yán)M(jìn)貨物，層高一般定為6 m～10 m，2層排布尺寸較小、重量較輕的設(shè)備，層高為5 m～6 m。另一種為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，如機(jī)電、測試、演示實(shí)驗(yàn)室等標(biāo)準(zhǔn)尺寸的實(shí)驗(yàn)空間，它具有大量的電力要求，大量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，有的實(shí)訓(xùn)樓還設(shè)有集中空調(diào)系統(tǒng)，通常層高設(shè)為3.9 m～4.2 m。

1.2.3 走道寬度

實(shí)訓(xùn)中心的走道分為單面走道、中間走道。因?yàn)樵谧叩郎峡胀ǔＲ贾猛L(fēng)管、回風(fēng)管、強(qiáng)弱電橋架、消防水干管、噴淋管等大量設(shè)備管線，占用走道空間較大；另外實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的搬運(yùn)，都需要走道寬度適度加寬。根據(jù)調(diào)研及參加的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，我們提出如下建議：單面走道凈寬1.8 m，中間走道凈寬2.1 m～2.7 m。

1.2.4 模數(shù)

實(shí)驗(yàn)室的開間模數(shù)取決于實(shí)驗(yàn)人員的活動空間以及工程管網(wǎng)合理布置的必需尺度。在分析了國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室開間模數(shù)的數(shù)據(jù)后，我們認(rèn)為采用3種開間模式來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室最為經(jīng)濟(jì)、合理，即3.0 m，3.3 m，3.6 m；實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)深變化也比較多，取決于建筑平面布局、室內(nèi)采光及采用的結(jié)構(gòu)形式等，建議進(jìn)深采用6.0 m，6.6 m，7.2 m，8.4 m四種，基本能滿足電子、物理、機(jī)械等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的要求；上述開間進(jìn)深模數(shù)適用性強(qiáng)，房間采光也較好，如果軸網(wǎng)尺寸過大，會造成房間面積的浪費(fèi)，同時(shí)梁高加大會造成層高的增加。實(shí)訓(xùn)中心內(nèi)的大空間實(shí)驗(yàn)區(qū)具有特殊性，它適合采用大開間、大進(jìn)深，因?yàn)檫@種實(shí)習(xí)教學(xué)空間室內(nèi)各類機(jī)械設(shè)備種類多、數(shù)量大，軸網(wǎng)尺寸大，便于設(shè)備的排布，通常它的軸網(wǎng)模數(shù)定為(8.4×8.4～10×10)m。

如上所述，實(shí)訓(xùn)中心是由空間尺度差別很大的實(shí)驗(yàn)用房在水平向或垂直向組合而成的建筑物，為了兼顧各房間的不同層高、不同進(jìn)深要求，非常必要采用三維實(shí)驗(yàn)室模塊的組合概念，三維模塊可以在每層房間并不完全對應(yīng)，走廊的移動具有可能性，同時(shí)所有的豎向升起必須充分協(xié)調(diào)，豎向升起包括樓梯間、電梯、衛(wèi)生間和公用管道豎井，最后設(shè)備管道系統(tǒng)協(xié)調(diào)到頂棚中去以配合變化走廊的布置。

1.3 人性化設(shè)計(jì)

對于實(shí)訓(xùn)中心建筑而言，容納的主要活動是各類實(shí)踐教學(xué)，但最終目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)造精神與實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才，這就決定了建筑不僅只限于追求空間的功能，更要追求空間的品質(zhì)。在建設(shè)過程中，因?yàn)榻?jīng)常受到投資及面積指標(biāo)的限制，建筑內(nèi)不太可能設(shè)置大面積的公共活動空間，因此公共空間人性化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)放在改進(jìn)必不可少的交通空間，不需增加太多面積，使空間更加舒適、合理。比如說，門廳可以適當(dāng)設(shè)置一些布告板、展示區(qū)域和靠近窗戶的座位，形成一個在日間聚會并自發(fā)進(jìn)行討論的場所；走廊可適當(dāng)增加寬度，促使人們停留下來交談、討論，還可用多種顏色和材料進(jìn)行裝修，在適當(dāng)位置可以提供就坐空間；在主門廳位置可以設(shè)置一部景觀樓梯，豐富門廳空間，不同樓層的人們可相互觀望與交流。

實(shí)訓(xùn)中心的主要使用空間，也就是各實(shí)習(xí)工區(qū)、實(shí)驗(yàn)室，它們的形象和品質(zhì)對于使用者來說是很重要的。房間裝修材料的使用、工作臺選型、自然照明、室內(nèi)玻璃隔斷、設(shè)備空間等都是需要研究的關(guān)鍵問題。通過顏色來改變實(shí)驗(yàn)室的視覺形象，是一個非常低成本的措施；自然采光會極大的改善每個空間的形象和品質(zhì)；室內(nèi)玻璃隔斷的應(yīng)用則創(chuàng)造了一種整潔、舒適的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2 工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

2.1 天津大學(xué)金工實(shí)習(xí)基地(衛(wèi)津路校區(qū))

1)竣工時(shí)間：2003年。2)建筑概況：位于天津大學(xué)衛(wèi)津路校區(qū)內(nèi)，用地局促，建筑占地面積3 500 m2，總建筑面積16 000 m2。3)平面布局特點(diǎn)：整個建筑為方形平面，采用三維模塊豎向組合布局形式，以金工實(shí)習(xí)工區(qū)為中心，設(shè)置在1層～3層，將輔助功能的加工室、庫房、設(shè)計(jì)室、教室等房間布置在周邊，局部設(shè)置夾層，做到建筑高度的充分利用(見圖1)。4)功能組成：金工實(shí)習(xí)教學(xué)要求的鑄造、銑刨磨、車工、數(shù)控、鑄焊鉗工區(qū)；各類加工室、測試室、庫房、設(shè)計(jì)室、教室等輔助用房。5)層高：建筑共5層，首層南北局部設(shè)置夾層，金工實(shí)習(xí)工區(qū)首層層高6.00 m，2層層高5.00 m，夾層層高3.60 m，3層～5層層高均為3.80 m。6)建筑造型簡約、內(nèi)斂，形成邏輯明晰的形體組合和現(xiàn)代感強(qiáng)的立面形象；開窗比例適宜、節(jié)奏明快。褐色面磚與白色涂料墻面形成對比，用色、用材厚重，表現(xiàn)出工科院校嚴(yán)謹(jǐn)厚重的氛圍，并與周邊建筑十分協(xié)調(diào)。樓內(nèi)配置1臺2 t的貨梯。

2.2 天津工業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)中心

1)竣工時(shí)間：2009年。2)建筑概況：位于天津工業(yè)大學(xué)新校區(qū)，規(guī)劃用地面積1.97 hm2，建筑面積20 500 m2。3)平面布局特點(diǎn)：魚骨式布局，相對獨(dú)立的3個建筑體塊通過東西向的通廊串聯(lián)起來。4)功能組成：主入口門廳位于建筑西側(cè)，設(shè)1部樓梯、1臺客梯，2個次門廳位于建筑中部，各設(shè)1部樓梯、1臺3 t貨梯。 A區(qū)首層、2層為金工實(shí)習(xí)基地，制冷空調(diào)基地，熱能工程基地及附屬的培訓(xùn)教室、計(jì)算機(jī)室等；3層、4層為電工、電子實(shí)驗(yàn)室。B區(qū)首層為紡織實(shí)習(xí)基地；2層為通風(fēng)實(shí)驗(yàn)室、汽車液壓機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、電子、電路實(shí)驗(yàn)室等；3層為XLINX實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體照明工程中心的超凈間、設(shè)計(jì)室等；4層為會議室、研究室。C區(qū)首層、2層為材化學(xué)科實(shí)習(xí)工區(qū)、污水處理實(shí)驗(yàn)室及變電站；3層為化工基本技能實(shí)驗(yàn)室；4層為制藥、環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室等。建筑軸網(wǎng)尺寸為7.80 m×7.80 m。5)層高：建筑共4層，首層層高6.0 m，2層～4層層高為4.20 m，A區(qū)2層金工實(shí)習(xí)基地局部層高5 m。6)建筑造型：連續(xù)的形體和統(tǒng)一尺度的細(xì)部設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了建筑的整體感和體量感，建筑風(fēng)格莊重、大方、素雅?？v貫東西的通廊將各功能體塊有機(jī)串聯(lián)起來，建筑整中求變、同中存異，形成舒展大氣的整體形象(見圖2)。7)建筑環(huán)境及技術(shù)設(shè)備：所有實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)盤管的空氣調(diào)節(jié)環(huán)境，每個實(shí)驗(yàn)室、辦公室內(nèi)設(shè)計(jì)校園綜合布線，每個實(shí)驗(yàn)室、辦公室實(shí)現(xiàn)能量的計(jì)量，A區(qū)2層金工實(shí)習(xí)基地屋頂設(shè)置天窗，補(bǔ)充室內(nèi)天然采光。8)建筑材料：外墻采用石材墻面，樓地面采用水磨石面層；墻面采用乳膠漆；大部分實(shí)驗(yàn)室不設(shè)吊頂。

2.3 天津大學(xué)新校區(qū)機(jī)械教學(xué)組團(tuán)——實(shí)訓(xùn)中心

1)竣工時(shí)間：2015年。2)建筑概況：位于天津大學(xué)新校區(qū)內(nèi)，機(jī)械教學(xué)組團(tuán)C地塊。地塊面積25 000 m2，建筑面積19 700 m2。3)平面布局特點(diǎn)：建筑采用圍合式布局，水平方向充分延展，使平面功能分區(qū)明確。同時(shí)建筑對外形成嚴(yán)整的空間界面并與周邊校園道路保持良好關(guān)系，對內(nèi)又形成內(nèi)斂宜人輕松的內(nèi)部庭院空間，順應(yīng)了建筑功能的需求。建筑軸網(wǎng)尺寸為10.0 m×10.0 m，10.0 m×8.10 m，8.10 m×7.50 m三種。4)功能組成：A區(qū)：首層設(shè)置有門廳、先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)新室等教學(xué)用房。2層為工程圖學(xué)、機(jī)電控制實(shí)驗(yàn)室、會議室等。3層為機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電控制、工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。B區(qū)：主要功能為金工實(shí)習(xí)工區(qū)。首層設(shè)置門廳、銑刨磨區(qū)、車工區(qū)、數(shù)控區(qū)，及輔助的教室、工具室、機(jī)房等。2層為鑄造區(qū)、鉗工區(qū)、裝配區(qū)，及多媒體教室、附件室、模具拆裝室、測量實(shí)驗(yàn)室等。C區(qū)：為單層建筑，主要功能為高效精密加工技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造業(yè)信息化實(shí)驗(yàn)室。5)層高：首層層高9.0 m，A區(qū)2層、3層層高均為3.90 m，B區(qū)2層層高為5.40 m。6)建筑造型：外檐材料采用高級面磚和金屬裝飾板搭配，形成整體形象特色，充分考慮到整體造型與局部細(xì)節(jié)的有機(jī)統(tǒng)一性，以及構(gòu)成的邏輯性，形體上通過圍合庭院創(chuàng)造出豐富的層次。采用現(xiàn)代建筑語匯，以成熟而具有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)手法，呈現(xiàn)具有強(qiáng)烈的現(xiàn)代感、生活氣息的形象(見圖3)。7)建筑環(huán)境及技術(shù)設(shè)備：所有高大空間實(shí)習(xí)區(qū)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)盤管送暖風(fēng)系統(tǒng)，普通實(shí)驗(yàn)室、辦公室為分體空調(diào)、地板采暖；建筑內(nèi)設(shè)計(jì)校園綜合布線系統(tǒng)，每個實(shí)驗(yàn)室、辦公室實(shí)現(xiàn)能量的計(jì)量。B區(qū)2層設(shè)置天窗采光，補(bǔ)充大空間實(shí)習(xí)區(qū)的天然采光，建筑配置2臺3 t貨梯。8)建筑材料：建筑外墻采用高級面磚及金屬板墻面，A區(qū)實(shí)驗(yàn)用房、走道的樓地面選用水磨石面層，B區(qū)，C區(qū)中實(shí)習(xí)區(qū)樓、地面采用環(huán)氧耐磨漆彩色樓地面；墻面采用乳膠漆；實(shí)驗(yàn)室不設(shè)吊頂。

3 結(jié)語

工科院校實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)復(fù)雜程度高、設(shè)計(jì)施工管理難度大，我們有必要充分認(rèn)識其規(guī)劃設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，才能保證工程建設(shè)質(zhì)量、最大程度地滿足使用要求。但在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，我們對建設(shè)理念、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的把握還不是那么精準(zhǔn)，還有很大的改進(jìn)空間。在今后的設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)遵循定位清晰、功能合理、適度靈活，重視人性化等原則，為師生的教學(xué)實(shí)踐營造富有創(chuàng)造和激勵的學(xué)習(xí)環(huán)境。

[1] 葉依謙，劉衛(wèi)剛.產(chǎn)業(yè)型研發(fā)中心研究與實(shí)踐[J].建筑學(xué)報(bào)，2015(3)：79-81.

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[3] 趙 霞.現(xiàn)代科研實(shí)驗(yàn)建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐——幾個科研實(shí)驗(yàn)建筑的設(shè)計(jì)比較[J].工業(yè)建筑，2006(1)：3.

[4] [美]丹尼爾·D·沃奇.研究實(shí)驗(yàn)室建筑[Z].

Design study and practice of “practical training center” of engineering colleges

Bai Xinyu

(TianjinUniversityBuildingDesign&PlanningHeadquarter，Tianjin300073,China)

Starting from aspects of architectural function organization pattern, relevant design parameters and humanized design, analyzes architectural design points of practical training center of engineering colleges. Combining with engineering practice, it summarizes design principles and experience of practical training center of engineering college, with a view to create comfortable learning environment for students and teachers.

practical training center, functional organization pattern, modularized, humanization

1009-6825(2016)13-0005-03

2016-02-22

柏新予(1968- )，男，碩士，高級工程師，國家一級注冊建筑師

TU244

A