城市應急中輕質系統介入校園應急改造設計研究
——以蘇州大學體育館和宿舍樓為例

王大元 孫磊磊 郭爍 唐逸軒

蘇州大學金螳螂建筑學院 江蘇 蘇州 215123

1 輕質系統搭建理念與應急可能的背景

1.1 時代背景

從2019年以來，中國一直在探討對應急時期的不同空間轉型需求，在建筑學層面，發掘建筑的可變與兩種狀態的使用。在工業化時代的進程下，不斷思考周遭建成環境中空間改造的必要性。在蘇州大學針對應急時期的體育館中，針對建筑內部的暫時利用，蘇州大學并未考慮到對應急時期的合理規劃和布置，僅用空間的簡單劃分和堆砌，沒有考慮到建成環境的局限性和人群感受及密集程度。且在2022年征用西交利物浦大學學生宿舍時，沒有考慮到空間快速轉型時，原空間的學生物品處理。

圖1 蘇州大學應急時期暫用體育館

在2022年時，校園轉型也越發引人關注，上海復旦大學第二附屬學校的快速空間轉型，雖在建筑學和應急層面上并未有更多考慮，但可以看出社會的真實改造需求和本文研究的價值與必要性。

圖2 上海復旦大學第二附屬學校改造為快速應急點

由此看出存在空檔期和大空間特性的校園建筑，對衛生安全應答從空間和時間角度上看都是可行的，且充分利用校園建筑空檔期時存在巨大經濟和土地利用價值的。

1.2 輕質系統研究基礎

與其他建筑形式相比輕質系統對反應緊急情況更具優勢：其一，在輕質系統節點及節點的搭接方式方面，輕質系統更多的采用鉚釘、螺栓等部件組成球形節點、牛腿連接等干連接方式[1]，將工廠設計預制的板材與桿件連接，在使用時不用的時候可以拆除不會占用多余空間，實現搭建和更新的建筑在全生命周期中即建即用、即拆即空的可逆特性；其二，輕質建筑整體結構形式多樣且可變，砌塊建筑、板材建筑、升板升層建筑、盒式建筑、骨架板材建筑應用于不同情況下可根據不同形式進行調整和改變，使建筑處于不斷發展和變化的狀態中，形成建筑的多元化功能改變；其三，輕質系統的材料多樣且相同強度下質量較低，材料包括輕鋼、無機非金屬材料、空心砌塊或組合材料等[2]，使建筑原材料的組建和運輸過程能快速反應、便捷搭建、快速運輸。

在國內，雖然朱競翔不是第一個嘗試將輕引入建筑的理解中的人，但是從他的第一座由輕質系統搭建的四川劍閣縣下寺新芽小學開始，輕且強的新芽體系開始不斷使用于救災應急事件中[3]，國內對輕質系統的使用和理論支撐逐漸廣泛，本文在考慮改造的應用合理性時也是基于國內大環境中輕質系統不斷實踐的背景。

圖3 朱競翔團隊設計的四川劍閣縣下寺新芽小學

圖4 朱競翔團隊設計的江蘇陸口村格萊珉鄉村銀行

改造校園建筑時，采用輕質系統能夠更加快速應答空間的改變，其可逆和輕便高強的特性也會比一般的混凝土澆筑技術更適應此類型的改造，針對現有輕質建筑技術手段，回應當下應急時代下校園建筑的改造，從空間形式、技術手段上切入更為合理且適用。

2 特殊時期校園建筑實地調研

2.1 原空間平急情況使用現狀

a．交通聯系：宿舍原空間體系即為行列式布局中的長廊式[4]，以長廊聯系周邊房間，單元空間并列于中間的縱向交通空間，直接且有效的用交通空間并聯了所有單元；體育館內部空間偏大，管理功能空間布局因功能要求排列布局所產生的交通較復雜，且這些空間圍繞室內主場館的大空間開展，使得體育場館形成復雜的管理輔助空間和空曠單一的主場館形成對立。

b．物理感受：宿舍樓雖然橫向面朝南向，但由于宿舍小空間縱深較長，室內光環境并不理想且由于朝向問題，南北兩側空間光照效果并不相同，有較大的差異。在春季和秋季時也產生較大溫差；為適應兼容體育競技活動，體育場館縱深和開間都較大，內部空間的光照條件差，且大空間的內部設備普遍偏少，現空間的尺寸和維系系統均無法滿足應急使用需求。

c．空間布局：宿舍空間的行列式布局，空間單元排布緊密[4]，與高效的醫療應急布局相匹配，但存在人居面積較狹小的問題，不利于隔離要求的人群控制距離。體育館空間寬闊，有較大的改造可變性，能適應多種情況和多種需求功能的空間改造，同時也面對缺失對改造后的空間功能輔助設備條件。

圖5 蘇州大學體育館室內使用現狀

圖6 蘇州大學宿舍樓平面布局現狀

2.2 校園空間改造可行性分析

校園空間在假期存在較長的空檔期，面對近期此類緊急情況，可以實現快速且大量的收容接納。對于建筑來說，宿舍樓空間本身存在分隔劃分的固有特性，對于隔離功能此類的空間轉型擁有先天優勢，能迅速對緊急情況做出應答。體育館作為室內大型空間，能包含且兼容多種建筑職能改造，且基于原空間使用的運動場地功能和大活動空間屬性可以實現迅速的拆除和搭建，減少了其他空間改造所需的拆除環節，更快的對職能變化應答。

3 平急時期不同人群需求調查與分析

3.1 空間使用原感受

學生群體作為校園生活，體育館、宿舍樓等場所使用的主要參與群體，在針對后疫情時代的校園改造設計研究中，他們最直接的感受與需求意向為后續輕質系統置入的改造提供一定的依據條件，為此作者對蘇州大學東區和獨墅湖校區發放100多份有效學生調研問卷。

3.1.1 體育館使用方面

調查者發現，使用者的空間關系體驗及空間分隔感受中，各空間關系弱及各空間布局雜亂現象明顯，多個功能空間散亂分布甚至相互影響，輔助空間與主要空間關系不明確，導致使用者對各空間功能關系不了解、關聯使用困難。同時交通空間相對雜亂且曲長，使用不便捷。在獨立空間單元使用中，功能與空間尺度不匹配現象較普遍，在長寬空間比例關系、凈高尺度關系、面積方面與空間對應功能都存在使使用者不舒適的問題。同時在人體舒適性體驗方面，由于場館主空間的尺寸要求，多數人在使用體育館時感受到光線較昏暗和溫度低于使用的適宜溫度。

在場館各不同功能空間使用比重方面，存在場館空間使用頻率不平衡現象，有大量的閑置空間與不經常使用的空間，且各房間的相對使用頻率也不平均。根據調研數據，體育館的主場館大廳使用頻率僅有11.36%，且根據人群使用意向和感受調研，該空間的使用頻率低與空間尺寸所產生的陰暗感受和對體育館各空間功能不了解相關。場館僅作為上課使用無法吸引多數學生課余使用，導致部分空間存在不了解功能、無人使用的情況。

圖7 體育館空間使用者的空間體驗感研究

圖8 體育館空間使用者的使用功能調研

3.1.2 宿舍樓使用方面

在所有對宿舍居住環境感受差的被調查者中，問題平均反應為兩側日照環境差異大、人數多于舒適空間人數、空間進深狹長、空間光環境陰暗、溫度相較于同地理條件下的其他居住室內空間偏低，且后三項選擇人數相同，間接說明宿舍空間的進深狹長與宿舍溫度低和缺少光照相關。

圖9 宿舍樓的物理環境感受調研

3.2 應急時代人群使用需求分析

在所有被調查者中93.12%的使用者對現有空間有改造的意向，其包括對常態化時期不明確的空間的再利用、不合理功能空間的重新布局；特殊時期醫療隔離改造使用的認可。在特殊衛生安全期間校園常住人群傾向保持完整的常態生活頻率和原有熟悉的功能，改善室內的生活維系條件。同時需求一個能快速轉變的隔離單元集合，且能實現平急兩種情況的兼容體系，滿足常態化時代對被調查者的正常校園生活。

在使用此類空間進行隔離時，考慮到校園建筑的局限性和平急兩種層級的設計，對蘇州大學校園建筑常態化時代使用的人群提出預設：針對校園建筑的流線實用性，建筑空間內部布局并不具備醫療系統的設備布置的可能，本文的空間改造人群應針對突發衛生安全中，由于醫院的收錄人數限制，可設置在其他空間中的無癥狀患者、密切接觸者甚至是輕癥狀患者。

4 問題的解決對策與空間的設計策略

4.1 空間形式的問題解決對策

a．適用平急的空間交通：空間交通作為建筑物的脈絡，聯系各功能的空間方塊，支撐建筑的分區功能組團。原蘇州大學的體育館空間，交通流線圍繞主場館交流各輔助和管理的功能空間，在體育項目增加過程中，形成空間和功能的生長與更替，聯系流線也自然延伸，產生使用者對流線的混亂現象。在改造中尊重原空間的連接形式，根據輕質系統的特性，對其選擇性的進行暫時性的置入以維持平急兩種情況下的常態熟悉的使用和防疫下有效直接的組織布局。

在現有大空間的布局下進行應急狀態的規劃時，將組團中的空間流線組織分成兩大部分，其一，進入隔離區的被隔離人員和生活污染物運輸的流線；其二，被隔離人員隔離結束離開和醫療人員及物資進入的流線。在體育館的大空間中與兩個出口適配，配置兩條不同的流線。

圖10 體育館大空間流線組織

b．空間功能合理調整：體育館空間功能體塊的產生和替換，形成部分空間的閑置、使用者不明確體育館的各空間職能、使用者使用體育館頻率較低等現象。后疫情改造對體育館來說是一種活化設計，復雜且無關的空間組合與閑置的已退化的功能房間在輕質系統的置入改造中，轉變為暫存體育設備或模塊構件、實現兼容平急情況的儲存空間。在體育館中形成平急情況使用的主場館空間、功能不同的活動室、根據情況改變的儲藏區三個分區。

在大空間的體育館中因有更多改造可能性，其組團適用多種組合形式且內部為整體空間，改造功能也針對空間特性，將大型人群公共隔離置入進去。在宿舍樓等有改造限制及單元式的空間中，空間性質更為私密，改造針對其空間的單體化特點，適配更私密的隔離空間。

c．合理空間形式的置入：體育館和宿舍樓在常態使用時存在光、熱等物理環境的不適。通過置入兩種半永久式和臨時性的兩種輕質系統改善體育館大空間日常使用的整體陰冷環境和形成未來隔離環境中小單元的個體環境劃分組織。在宿舍樓的隔離時期，根據宿舍人數過多、狹長的問題，通過輕質系統的可變性將宿舍由四人群體空間向單體隔離空間迅速轉變。

圖11 宿舍聚落空間形式快速轉變過程

d．物理環境舒適度的探究：維持原建筑內部的體系不變情況下，用輕質系統實現在大空間環境下增加新的光系統和熱系統，在小空間中分隔產生新的、獨立的物理環境。在大空間隔離改造時考慮整體及單體空間的交叉感染可能，在建筑聚落中應裝配新風系統改造。

圖12 體育館各系統連接及單元體組團總圖

4.2 建筑空間單元及系統的設計方案

從集體性的共享空間轉化成模塊化的空間組合：將宿舍的四人聚落空間依據床鋪拆分成模塊化空間，每個單元可以單獨抽離從而實現置換，實現對宿舍的功能快速轉換、對原有空間實現快速打包，回應宿舍使用者對打包私人物品和保留宿舍完整性要求與個體醫療隔離迅速入住的暫住者要求。箱型單元的置入分隔原本宿舍的群落，特殊時期快速打包壓縮成四個小型箱體使宿舍形成隔離單元與四個箱體的共存；體育館的大空間在應急時使用模塊堆積實現快速的分隔和實現空間的便捷式應急通道調整，箱型單元上下搭接形成豎向支撐和預埋的管線連接，橫向搭接管線對接與更新的柱網連接，進而實現場地內各單元的水、電系統的維系和橫線抗剪的支撐。

圖13 宿舍聚落空間變化及防疫對策軸測圖

利用輕質系統置換原水電風系統：用輕質系統快速搭建，結合原有柱網布局和結構，結合水、電管線及新風系統改善原空間的光照和室內熱環境，進而完善空間中的不足環境物理性能，實現輕質高效穩固原承重體系和圍護結構同時更新管線、優化場地固有管線線路，并為應急時期的快速性和便捷性提供基礎，能夠與置入的模塊單體快速產生聯系，維系小空間的物理環境。根據柱網原本的模數關系，基于箱型單元的模數關系使二者產生聯系，在柱網間形成小單體的堆積。

圖14 模數化改變空間內部環境的措施和管線對接模塊化方式

模塊內預埋線路管道實現快速搭建、迭代：利用輕質系統的工廠預制準確性實現空間模塊的水電管線和節點的預埋，實現后期搭建中建筑單體準確搭建對接和橫向與縱向管線的體系形成，完成空間的模數化，以節省快速搭建時間和空間，并減少其設計時間。在盒式單元的堆積和拼接中，實現快速堆疊搭建并成系統與固有系統建立聯系，快速反應建立空間聚落。

在模塊組合的同時，適配不同形式的適應所組合單體形式的新風系統，利用模塊化特性產生與組團間的聯系，并最后通過半永久式的改造系統與室外進行新與濁的空氣交換，實現內部氣體環境的合理適應隔離需求。

圖15 單元體與新風系統搭接形態

5 結語與思考

校園建筑這一類別十分特殊，它因為具備假期空檔特征，可作為一種相同地點不同時間的設計，在特殊時期因為此特性和其人流量大人群密集特征一直備受關注。因此考慮它作為應急特殊時期能夠快速響應平急變化同時兼顧日常使用具有很大的必要性與合理性。以往的校園類建筑從未考慮過醫療功能，因此本文提出的輕質系統基于衛生安全環境置入校園改造的即建即用、即拆即空、快速應答的研究，將是思考防疫下校園改造的新思路。

同時通過常態化時代的校園平急設計，能夠發掘校園建筑應對此類緊急情況的潛力，在面對未來可能發生的緊急情況，校園能承載類似的社會功能和城市應急職能，同時推動其自身的空間轉型提出創新構想。