文/趙書南 云南省設計院集團有限公司 云南昆明 650103
云南地處青藏高原和云貴高原的結合部位,地貌類型復雜多樣,其中又以山地地形地貌為主。金沙江-哀牢山以東主要為壩子以及周邊起伏的丘狀山地為主。為數不多的小型盆地,即“壩子”集中了目前省內主要的城鎮建成區域。
由于經濟發展較為滯后,在各類基礎設施建設種,地方財政能夠給予的支持有限,建設項目多數需要依靠中央資金、國際金融組織貸款、債券等形式籌集資金。在項目實施的過程種,必然存在項目能否下達的不確定性以及項目規模的分散化、小型化。
基于上述原因,城鎮建設的用地必然從適宜于建設的“壩子”區域向建設難度相對較大的山地區域拓展。同時,由于經濟發展水平、投資政策、土地供應政策等原因,用地緊湊、地形復雜、高差大等不利因素往往集中體現在統一個項目里,給項目前期的規劃、設計帶來諸多亟待解決的問題。
巧家縣位于云南省東北部、昭通市西南部,縣城白鶴灘鎮地形以山地為主,是云南省地形最為復雜的縣城之一。
由于山高谷深,交通不便,經濟落后,縣內學前教育起步晚、起點低,特別是農村幼兒園教師多數是非學前教育專業畢業或是由中小學教師轉崗擔任的,專業化水平低,幼兒園管理水平和保教質量不高,“小學化”傾向嚴重,幼兒的生長發育狀況和學前準備狀態均低于城市。
依據《云南省山地城鎮建筑設計導則(試行)》適用范圍的描述:“山地自然坡度大于15%的城鎮區域新建建筑設計”,自然坡度大于15%的用地即為山地的范疇。
在實際工程實踐中,地塊范圍越小,山地用地范圍內的絕對高差體現在坡度上的效應就越明顯。大型工程項目中,由于其用地范圍較大,雖然場地內原始地形絕對高差較大,但是由于其面積大,其平均坡度也相應減小,在豎向規劃的過程中,有多種形式處理高差的空間。而小型項目中,尤其是用地在1~2 公頃左右的小型項目中,20m左右的絕對高差,就能將場地的坡度提升至25%以上。
在項目決策階段,針對項目及所在地學前教育發展滯后、用地緊張、資金短缺的情況,如何最大化利用項目資金,實現盡量多的項目功能和社會效益產出是本類項目決策階段的核心問題。
在場地設計階段,主要工作在于解決以下三大矛盾:第一是場地需求與緊湊用地的矛盾。幼兒園每班需設置人均面積2m以上的專用室外活動場地,且要滿足日照要求。以本項目為例,用地面積8306m,場地最大高差約20m,在扣除必要的場地處理、建筑、道路、綠地后,仍需360~400m朝向良好且平整的活動場地。第二是幼兒天性和地形高差大的矛盾。幼兒活潑好動,對外部環境有強烈的好奇心,同時缺乏對危險的預判和自我保護意識。然而,緊湊山地建筑必然需要較多的垂直交通、擋土墻、坡地等潛在危險因素。第三是資金有限和建設難度大的矛盾。作為經濟欠發達地區,建設資金有限,用地緊張。緊湊山地的處理必然會增加室外工程費用,用以平整場地,組織交通,以保證項目功能的實現。
在建筑設計階段,根據設計之時執行的《幼兒園建設標準》建標175-2016 規定,12 班全日制幼兒園人均建筑面積應為11.12m,本項目需滿足4003.2m的建筑面積;每班需滿足至少60m活動場地;全園需設置720m共用活動場地。除考慮幼教項目一般性的需求外,更需要關注建筑與場地的銜接問題。在設計層面,室外的道路、場地、高差處理等問題是較為宏觀的問題,空間尺度較大;而建筑單體的設計,與人體尺度密切,空間尺度小。二者的銜接及相應的空間節點設計,是項目功能實現的關鍵。
在設計階段,對于設計產出的評價和優化調整,結合了兩個方面的原則:第一是價值工程得到原則,即以最低成本實現多少核心功能。第二方面參考了世界銀行貸款項目的項目績效評價標準,評價設計工作在其中能起到的作用。設計過程中的核心功能的梳理和設計思路是:首先,通過設計能否解決當地幼教發展中的實際問題和需求?具體設計功能的實際受益群體是否與項目目標一致?項目績效是否可持續?由此出發點,通過選取可量化的評價標準,分析總結出與規劃設計、場地特點、項目特點相關的核心功能,并作為設計產出的評價標準。
(1)規劃設計是否結合幼兒心理、行為特點設計了足夠的安全措施?
(2)規劃設計的安全措施在后期的維護、運營階段能否可持續?
(1)規劃設計的建筑功能是否涵蓋幼兒園在日常使用、管理的基本需求?
(2)建筑空間設計是否有利于幼兒的成長需求?
(3)功能設計是否考慮了幼教師資能力的提升與發展?
(1)是否采用了實現項目核心功能最優的技術形式?
(2)是否進行了多方案比選?
以白鶴灘鎮第一幼兒園項目為例,項目為新建12 班幼兒園,其規模、基本功能均按照國家現行建設標準和規范設置。經多種方案測算,項目各單項工程費用占比范圍如下:
主體土建及一般裝修工程、室外土建工程兩項為項目最主要的工程內容,其中,在規劃設計階段影響主體土建及一般裝修工程費用的因素主要為:建筑面積、建筑空間規模、結構形式、抗震設防烈度、裝修標準等。本項目作為非盈利性質的幼教項目,其建設標準均嚴格執行現行的《幼兒園建設標準》,其建筑面積、空間規模,裝修標準均控制在較小波動范圍內。室外土建工程費用的因素主要為:挖填方、擋土墻、室外硬化、室外綠化等方面。在緊湊山地條件下,室外土建工程成為了主導項目規劃設計、決定項目核心功能實現、達成項目績效的最主要、最關鍵的方面。
合理的場地設計和豎向設計,對于項目的安全、實用、經濟、美觀四個維度均有較大影響,且其影響的程度遠遠大于其他單項工程造成的影響。
本項目用地8306.82m,場地北高南低,東側為城市道路,場地南北寬約80m,東西寬約105m,最低點高程939.36m,最高點高程957.53m,最大高差18.17m,場地坡度約20.68%,場地中心高于東側城市道路約14m。在本項目的規劃設計中,從山地建筑的規劃設計的以下幾種基本形式出發,進行了比對研究。從規劃設計的角度而言,以下問題是評價場地設計的重要維度。場地功能是否能夠承載幼兒園在日常使用、管理的核心功能?場地空間設計是否有利于幼兒的成長需求?場地設計是否考慮了幼教師資能力的提升與發展?是否采用了實現項目核心功能最優的工程技術形式?

圖 1 場地南北典型斷面示意圖
3.1.1 場地規劃設計
“開挖+放坡”的場地設計形式,主要規劃思路是,在場地南北部,按1:1.5 至1:2 的坡度進行放坡處理,以實現場地中心較為平整用地;通過進場道路聯系場地與外部道路;建筑物、場地功能區主要布局在中心平整的用地上。
主要技術形式為:取場地中部平均高程為中心平整場地標高950.00m 為中心場地標高,取北側紅線處原始地形高程957.00m 為北側放坡頂標高,取南側紅線處原始地形高程941.00m 為南側放坡底標高;從中心平整用地分別向南北兩側上下放坡至現狀地形處,北側需放坡約10.5m,南側需放坡24m,中部場地南北寬度約33.5m。

圖 2 “開挖+放坡”形式場地斷面示意圖
3.1.2 建筑物與場地設施的界面處理
場地中心較為平整用于建設建筑物,主要建筑物、活動場地均建于平地上,建筑物與場地聯系簡單且直接,建筑物一層可在各個方向到達周邊場地。
3.1.3 場地設計方案的評價
核心功能方面,該設計形式可獲得約2800m平坦的建筑及場地用地,其余放坡部分可用于景觀及必要的道路。建筑物按3 層設計,建筑占地面積為1334.4m,其余1465.6m剛剛能夠滿足公共和分班活動場地。幼兒成長方面:由于本方案放坡占地較多,除硬性要求的功能房間和場地外,無更多的空間容納活動設施;除南北方向的放坡可提供良好綠化外,不能為幼兒提供更多活動空間和可能性。教師師資能力提升方面:場地及建筑占地面積受限,只能按照最低標準配置功能,觀摩和培訓的引入,將會一定程度占用原本的幼兒園活動空間。技術方面:本方案場地及室外工程實施難度較低,建筑物建設難度較低,土方量主要為場地內的土方平衡和少量外運,且南北部采用放坡,安全性較高。
綜上,本方案能基本實現日常使用管理的核心功能;場地空間設計在滿足幼兒的成長需求方面作用有限;幼教師資能力的提升與發展方面將犧牲部分核心功能空間;工程技術方面實施難度小。
3.2.1 場地規劃設計
“開挖+擋墻”的場地設計形式,主要規劃思路是,在場地北部,采用衡重式擋土墻處理場地高差,在場地南部設置進場道路,并在道路南側設置重力式擋墻,在場地中心平整出實現項目核心功能所需的用地;建筑物、場地功能區主要布局在中心平整的用地上。
主要技術要點:取場地中部平均高程為中心平整場地標高950.00m 為中心場地標高,取北側紅線處原始地形高程957.00m 為北側擋墻頂標高,取南側紅線處原始地形高程941.00m 為南側擋墻底地面標高;從南北側紅線內側設置擋土墻,扣除擋土墻本身厚度,中部場地南北寬度約60m。

圖 3 “開挖+擋墻”形式場地斷面示意圖
3.2.2 建筑物與場地設施的界面處理
場地中心較為平整用于建設建筑物,主要建筑物、活動場地均建于平地上,建筑物與場地聯系簡單且直接,建筑物一層可在各個方向到達周邊場地。
3.2.3 場地設計方案的評價
核心功能方面,該設計形式可獲得約5100m平坦的建筑及場地用地。建筑物按3 層設計,建筑占地面積為1334.4m,其余3635.6m用于公共和分班活動場地。幼兒成長方面:由于本方案放坡占地較多,除硬性要求的功能房間和場地外,無更多的空間容納活動設施;除南北方向的放坡可提供良好綠化外,不能為幼兒提供更多活動空間和可能性。教師師資能力提升方面:場地及建筑占地面積受限,只能按照最低標準配置功能,觀摩和培訓的引入,將會一定程度占用原本的幼兒園活動空間。技術方面:本方案場地及室外工程實施難度較低,建筑物建設難度較低,土方量主要為場地內的土方平衡和少量外運,且南北部采用放坡,安全性較高。
綜上,本方案能基本實現日常使用管理的核心功能;場地空間設計在滿足幼兒的成長需求方面作用有限;幼教師資能力的提升與發展方面將犧牲部分核心功能空間;工程技術方面實施難度小。
3.3.1 場地規劃設計
“附于地形上”的場地設計形式,主要規劃思路是,在場地北部、中部、南部,采用重力式擋土墻處理場地高差,由南向北分為四級臺地;建筑物、場地功能區主要布局在中間兩級臺地上,北側和南側臺地主要用于活動場地和進場道路。
主要技術要點:取場地中部平均高程為中心平整場地標高950.00m 為中心場地標高。向北側場地抬高一級5m 左右,向南降低一級5m 左右,剩余與南側原始地形高差約3m。扣除擋土墻本身厚度,從北向南平整出約17m-33m-27m 寬度的三級臺地。
3.3.2 建筑物與場地設施的界面處理
建筑物附于南側的兩級臺地上,北側一級臺地用于分班活動場地使用。位于較低一級臺地的建筑體,其屋頂作為場地的擴展使用,整體可獲得約50m 寬的平整場地用于布置活動場地和主體建筑物。用于解決高差的附屬功能區均通過室內垂直交通聯系上下兩級臺地,主體建筑物一層可在各個方向到達周邊場地。
3.3.3 場地設計方案的評價
核心功能方面,該設計形式可獲得約4500 ㎡平坦的主體建筑及場地用地。主體建筑占地面積為1300 ㎡,其余3200 ㎡用于公共活動場地,北側臺地可用于分班活動場地。幼兒成長方面:由于南側較低一級臺地的一層建筑體量容納了各類附屬用房,而且其屋頂本身又提供約800㎡室外活動空間,為幼兒提供更多活動空間和可能性。教師師資能力提升方面:方案在確保安全的前提下,提供了各類尺度和圍合類型的活動場地,且能在主體建筑內布置培訓和觀摩的空間,能夠滿足作為示范幼兒園的空間。技術方面:本方案場地及室外工程實施要點主要在于工藝和測量放線需準確精細,建筑物建設難度較低,土方量主要為場地內的土方平衡和少量外運,擋墻高度適中,安全性能夠滿足要求。

圖 4 “附于地形上”形式場地斷面示意圖
綜上,本方案能實現日常使用管理的核心功能;場地空間設計在滿足幼兒的成長需求方面也能提供各種類型的室內外空間;幼教師資能力的提升與發展方面不會犧牲核心功能空間;工程技術方面實施難度適宜。故以本方案作為實施方案。
地塊范圍越小,山地用地范圍內的絕對高差體現在坡度上的效應就越明顯。對于緊湊山地條件,考慮到擋土墻的經濟性和安全性,這樣的設計方案需要場地最大坡度不能大于35%。同時,用地條件也僅限于較為規則,1 公頃左右的小型項目用地。針對帶型、條形等形狀的用地,或者更大規模的項目而言,由于對項目造價控制的主要因素將不再是室外工程的擋土墻,地形處理方式會有較大的差異。
4.2.1 水平交通組織的需求與目標
針對緊湊山地條件下的學前教育建設項目,其水平交通的組織也應滿足幼兒心理、行為特點設計足夠的安全措施,且在后期的維護、運營階段可持續;涵蓋幼兒園在日常使用、管理的基本需求;利于幼兒的成長需求幾個維度。基于以上需求,水平交通應做到內外分區,減少核心區域幼兒流線和外部人員流線的交叉,避免場地內車輛流線與和幼兒流線的合流,同時,除基本的交通功能外,水平交通空間應做到形式豐富,趣味性強。
4.2.2 垂直交通組織的需求與目標
與水平交通組織相同,垂直交通組織的目標仍是從安全、可持續、利于幼兒成長幾個維度進行考量。室內垂直交通相比室外垂直交通,從安全性、便利性上都有較大的優勢,在山地幼教項目中,室內交通應作為最主要的交通形式,盡量通過室內交通來聯系各級臺地。室外垂直交通,應作為趣味性的輔助手段,在有監護及安全設施的前提下采用。
4.3.1 不同類別的水平交接界面處理策略
在山地建筑規劃中,建筑物與場地的水平交接界面上,采取錯層、搭接等手段聯系。主要難點在于局部屋頂空間與室外擋土墻之間的搭接,在設計、施工中,兩者在工藝、施工精度、沉降控制等技術要求方面均不相同;而使用功能方面,又要求二者能夠無高差銜接,不能采取常規的變形縫做法。總體思路上,仍舊延續變形縫設計的基本原則,專門倒梯形斷面鋼篦子和排水溝做法,兼顧排水、沉降和平整地面三者。
4.3.2 不同類別的豎向交接界面處理策略
豎向界面包括擋土墻、建筑物外墻等,從安全性和結構合理性考慮,場地擋土和建筑物維護結構采取分開布置的策略。勢必形成“擋土墻-室外-外墻”的空間形態,設計中對于這一“負空間”的利用,也是山地建筑中的要點。結合水平界面處理的節點,采用采光頂結合建筑內大廳等設計手段,將這部分空間作為過渡和輔助交通使用。
在緊湊用地條件下,針對特定的項目,其主體建筑物的造價差異并不明顯。在規劃設計階段,主要通過方案比選,對比室外工程的各項內容的占比,土方和擋土墻兩項內容是主要的造價控制要素,二者通常呈現此消彼長的情況。在設計中,結合當地價格信息、擋土墻高度、形式等要素按照不同的規劃目標通過表格形式綜合對比其造價。通常,在本文所述規模的緊湊用地項目中,擋土墻通常會成為主導的造價控制要素;衡重式和重力式的擋土墻在工藝、造價上又存在較大差異。通過“價格+價值+工程量+安全性”三個維度的綜合評估,以“實現了多少核心功能”作為決策的尺度,方能得出規劃設計的最優解。

表 1 分布分項工程占比范圍
傳統設計方法中,“建筑功能”是最主要的決策要素,但是在實踐中,存在建筑功能的范疇較為籠統,設計決策主要依賴于建筑師的經驗,經濟性的考量往往只能定性不能定量分析等諸多問題。針對云南省工程建設的實際,常見的緊湊用地條件下小型項目的規劃設計,價值工程和世界銀行貸款項目的項目績效評價標準結合的思路,對于規劃設計中問題的解決具有現實的指導意義。一方面,在項目的經濟性方面能夠實現資金的最大化利用,另一方面也能創造項目最大化的社會價值,同時在規劃設計過程中才能做到“問題導向,數據支撐,科學決策”。