地下工程研究中心方案設(shè)計(jì)剖析

蔡小瑩

(江蘇龍騰工程設(shè)計(jì)股份有限公司， 江蘇南京 210014)

1 項(xiàng)目概況

地下工程研究中心實(shí)驗(yàn)大樓位于中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)東部，南湖校區(qū)位于徐州市西南部的云龍湖風(fēng)景區(qū)。地下工程研究中心是中國礦業(yè)大學(xué)擁有的2個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中的一個(gè)，它占據(jù)的地理位置也較重要，東臨校區(qū)東側(cè)城市干線，西臨校區(qū)內(nèi)環(huán)形干道，北側(cè)是在建的另一個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——礦業(yè)科學(xué)中心，南面遙望行政辦公樓和校園東大門。總用地面積17 850 m2，總建筑面積20 350 m2，內(nèi)容包括巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳、地下工程實(shí)驗(yàn)大廳、建筑結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)大廳、道橋與爆破實(shí)驗(yàn)大廳四個(gè)大型高空間試驗(yàn)用房，以及地下工程辦公實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校預(yù)備用房等實(shí)驗(yàn)辦公用房。

2 總體布局

2.1 功能分區(qū)

建筑用地為長(zhǎng)方形，南北向長(zhǎng)約152 m，東西向?qū)捈s117 m，地勢(shì)平坦。業(yè)主要求充分考慮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)大廳的相對(duì)獨(dú)立管理和使用，并具有一定聯(lián)系的整體性，便于參觀和展示；并要求學(xué)校預(yù)備用房應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，有獨(dú)立使用的出入口。根據(jù)業(yè)主要求，總體布局首先將建筑分為三大功能區(qū)域：最主要的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室區(qū)、其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)室區(qū)以及學(xué)校預(yù)備用房區(qū)。其中，國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室區(qū)的內(nèi)容包括：巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳、地下工程實(shí)驗(yàn)大廳、地下工程辦公實(shí)驗(yàn)室等用房；其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)室區(qū)的內(nèi)容包括建筑結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)大廳、道橋與爆破實(shí)驗(yàn)大廳及其實(shí)驗(yàn)室；學(xué)校預(yù)備用房區(qū)的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室、辦公室。由此，兩個(gè)庭院的格局躍然而出：國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組成主庭院，位于用地南面，靠近校園東入口；其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)室和學(xué)校預(yù)備用房組成后院，位于用地北面，占據(jù)稍次要的位置。

2.2 院落圍合原則

圍合原則一：地下工程辦公實(shí)驗(yàn)樓和學(xué)校預(yù)備辦公實(shí)驗(yàn)樓集中布置成相互連通的一座樓，加大辦公實(shí)驗(yàn)樓的體量和氣勢(shì)。圍合原則二：辦公實(shí)驗(yàn)樓居用地西側(cè)，臨校內(nèi)環(huán)形干道布置，西南角是從東校門沿干道過來的主視角。

2.3 方案布局分析

總共有4個(gè)實(shí)驗(yàn)大廳體塊：約90 m×21 m的巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳、約56 m×19.5 m的地下工程實(shí)驗(yàn)大廳、約48 m×21 m的結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)大廳、約21 m×21 m的道橋與爆破實(shí)驗(yàn)大廳，軌頂高度11～15 m。其中長(zhǎng)達(dá)90 m的巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳和地下工程實(shí)驗(yàn)大廳之間需要設(shè)置運(yùn)輸通道。由于用地有限，我們認(rèn)為這兩個(gè)最大實(shí)驗(yàn)大廳的布局將決定總體布局的走向。從此點(diǎn)出發(fā)，我們做了較為全面的總體布局方案比選，最后得出巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳和地下工程實(shí)驗(yàn)大廳“串聯(lián)布局”的方案，即這兩個(gè)大廳沿南北向串聯(lián)布置于用地東側(cè)。

“串聯(lián)布局”具有全面的優(yōu)點(diǎn)：地下工程辦公實(shí)驗(yàn)樓成L型緊貼用地南側(cè)和西側(cè)，其西邊就是校內(nèi)主干道，將預(yù)備辦公實(shí)驗(yàn)樓布置在中間，成為兩個(gè)庭院空間的分隔，它和L型的地下工程辦公實(shí)驗(yàn)樓共同圍合成一個(gè)U形的辦公實(shí)驗(yàn)大樓；巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳和地下工程實(shí)驗(yàn)大廳沿南北向串聯(lián)布置于用地東側(cè)，臨著城市干線布置。較長(zhǎng)的巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳位于北段，跨越主庭院和后院布置。國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的各職能空間在主庭院中均獲得了展示界面。人員從主庭院進(jìn)入巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳的門廳后，就意味著到達(dá)了巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳的空間范疇，而其位于后院的界面只開窗，不開門，可以進(jìn)行視線交流，卻不會(huì)影響重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)立管理和使用，不僅達(dá)到了主庭院的界面主要由國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組成的原則，而且，巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳跨越兩個(gè)庭院布置的方式，使空間產(chǎn)生了一定的饒有趣味的模糊性，加強(qiáng)了構(gòu)圖的整體性；擁有良好的西南主視角界面(圖1)。

后院的布局自然形成，院西側(cè)為建筑結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)大廳，院北側(cè)為道橋與爆破實(shí)驗(yàn)大廳，院東側(cè)為巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳的延伸。

圖1 總平面

2.4 交通組織

沿建筑四周設(shè)置環(huán)形車道，交通暢通。沿校內(nèi)干道分別設(shè)置主入口和學(xué)校預(yù)備用房入口，在北邊的車道上設(shè)置其它學(xué)科入口和實(shí)驗(yàn)大廳的貨物入口，在東邊的車道上設(shè)置地下工程實(shí)驗(yàn)大廳的重型設(shè)備通道。

3 平面設(shè)計(jì)

3.1 控制軸線的形成

將主入口設(shè)在U形大樓的正中間，形成U形大樓的水平橫向軸線。由于巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳只有局部展示在主庭院中，為了加強(qiáng)它與主庭院的關(guān)系，設(shè)計(jì)擬引入了一條傾斜的軸線，加大巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)大廳與主庭院的空間關(guān)系，同時(shí)使此軸線與西邊的現(xiàn)狀建筑平行，與西邊現(xiàn)狀建筑空間形成呼應(yīng)。在兩條軸線的交點(diǎn)布置試驗(yàn)器材展示廳，傾斜布置的橢圓形展示廳實(shí)現(xiàn)了斜向軸線的產(chǎn)生。在斜軸線上還設(shè)置了國家重點(diǎn)試驗(yàn)大廳的門廳空間，此門廳與實(shí)驗(yàn)大樓主入口門廳之間通過沿斜軸線展開的連廊相通，交通便捷，空間豐富(圖2)。

圖2 空間布局分析

3.2 平面功能布局

(1)辦公實(shí)驗(yàn)大樓的底層布置5 m層高的實(shí)驗(yàn)室一，主庭院中間布置了橢圓形展示廳，沿橢圓形展示廳設(shè)有一圈回廊，從門廳經(jīng)過回廊及斜連廊，就到達(dá)了國家重點(diǎn)試驗(yàn)大廳的門廳(圖3)。從此門廳可以方便地進(jìn)入巖土力學(xué)及模擬實(shí)驗(yàn)大廳、地下工程實(shí)驗(yàn)大廳。辦公實(shí)驗(yàn)大樓的2層為普通層高的實(shí)驗(yàn)室二。3～5層按樓層分別布置各研究、辦公及會(huì)議等房間。其中，3、4層為教授與研究生工作室和供教授使用的空中庭院，5層為辦公室、多媒體教室、會(huì)議及研討室、空中庭院上空，面積較大，層高較高的120人報(bào)告廳布置在西南角，為造型設(shè)計(jì)埋下伏筆。

圖3 主庭院人視圖

(2) 其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)室在北側(cè)設(shè)有共同入口及門廳，從此門廳可方便地進(jìn)入結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)大廳及其試驗(yàn)用房、道橋與爆破實(shí)驗(yàn)大廳及其實(shí)驗(yàn)用房(圖4)。

(3)綠化景觀和公共空間設(shè)計(jì)。

主庭院的景觀主題為水景庭院，在一層展示廳回廊的周圍設(shè)置一圈水池，內(nèi)設(shè)噴泉，活動(dòng)的水景活躍了主庭院的氣氛。后院尺度較小，中間種植四季花草樹木，是一處安靜小巧的院落空間，兩個(gè)院落通過寬闊的架空通道相連。

在3、4層的教授工作室旁邊設(shè)計(jì)了空中庭院，為教授提供了便利的休息、交流空間，把綠化融入到大樓內(nèi)部，豐富了綠化景觀，西邊眾多的空中庭院及其上空，把偏西朝向不好的房間轉(zhuǎn)化成了偏南朝向好的房間(圖5)。

圖4 一層平面

圖5 三層平面

4 造型設(shè)計(jì)

4.1 形式的確定

由于本建筑是校區(qū)內(nèi)的標(biāo)志性建筑之一，地理位置較為重要，造型擬定位在與周邊建筑協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上形成一定的特色。分析周邊現(xiàn)有建筑，西邊的已建建筑均位于校內(nèi)環(huán)形干道以內(nèi)，風(fēng)格比較統(tǒng)一。而北邊的在建礦業(yè)科學(xué)中心與本建筑的地理位置一致，均夾在城市干線和校內(nèi)干道之間，其風(fēng)格有所不同，運(yùn)用了上下兩種色彩的不同處理手法，更加堅(jiān)信了我們的造型定位，以形成豐富整齊的城市道路景觀，而與礦業(yè)科學(xué)中心的協(xié)調(diào)將通過色彩來完成，即建筑上部處理為白色，下部處理為泛藍(lán)的深色(圖6)。

圖6 鳥瞰夜景

4.2 立面造型

3～5層的辦公部分需要設(shè)計(jì)空調(diào)室外機(jī)的位置，對(duì)這部分的立面處理，我們把空調(diào)擱板、遮陽和凹凸窗戶結(jié)合起來

組成相同的立面構(gòu)圖元素。通長(zhǎng)的懸挑板一部分作為空調(diào)擱板之用，其余部分作為水平遮陽板，在上下層水平遮陽板之間設(shè)置等距的垂直遮陽板，窗戶沿垂直遮陽板一凹一凸間隔布置，同時(shí)限定出室外空調(diào)機(jī)位。把這個(gè)立面構(gòu)圖單元重復(fù)展開，形成較強(qiáng)的韻律感。同時(shí)，上下層的空調(diào)機(jī)位在沿軸線處一左一右錯(cuò)開布置，使上下層的多孔金屬板以及凹凸窗的位置上下錯(cuò)開，形成豐富的立面陰影，立面設(shè)計(jì)充滿跳動(dòng)的韻律感，表達(dá)了地下工程研究中心學(xué)科的活躍和朝氣，加上局部漏空的教授空中庭院的點(diǎn)綴，獲得了非常豐富的立面效果而又不失整齊，所有立面元素均被統(tǒng)一在了水平遮陽板構(gòu)成的四條通長(zhǎng)的水平線內(nèi)。這部分的色彩為白色。

辦公實(shí)驗(yàn)樓1、2層的實(shí)驗(yàn)室部分的外墻為泛藍(lán)的深色面磚，不需要設(shè)計(jì)空調(diào)，層高較高，立面以簡(jiǎn)潔的豎條窗重復(fù)排開，1、2層的豎條窗錯(cuò)開排列，與辦公部分立面的處理手法取得默契(圖7)。

圖7 西南角視圖