方體的空間操作——內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑創(chuàng)新實驗中心設(shè)計

賀龍，武永江，張鵬舉/

很多設(shè)計的開始，往往是從紛雜的可能性中抽取一個穩(wěn)定的發(fā)展方向和框架，然后在這個方向和框架下，再探究設(shè)計的二級可能性。如果設(shè)計足夠復(fù)雜，不排除依此方式，再延伸出三級可能性的設(shè)計探討。

本案的設(shè)計過程，也是在前期整體考慮各方設(shè)計因素的條件下，首先確定了以一個方體作為對外部環(huán)境因素的基本回應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，通過平面切分、結(jié)構(gòu)錯層、置入風(fēng)井、皮骨建構(gòu)等方式，對方體的基本形態(tài)進行二級可能性的空間操作探討，進而完成了對設(shè)計問題的全面響應(yīng)和空間內(nèi)涵的自然升華。

1 方體——設(shè)計的原始切入

建筑創(chuàng)新實驗中心項目位于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)校園內(nèi)，屬于建筑館的第三期建設(shè)內(nèi)容。項目的建設(shè)旨在完成對建筑學(xué)學(xué)科下設(shè)的各類實驗室進行重新的集中和整合。設(shè)計之初通過對項目整體的梳理和分析，很快便形成一個清晰而穩(wěn)定的設(shè)計方向：建筑應(yīng)通過一個方體的基本形態(tài)，來統(tǒng)一回應(yīng)場地、功能等現(xiàn)實需求。具體原因如下：

（1）項目場地有限，但功能容量需求較大，在完成場地退線和建筑高度控制分析后，設(shè)計認(rèn)為一個緊貼設(shè)計退線和建筑高度控制線而自然生成的最大化的方體空間，是滿足建筑功能容量最直接的手段。

（2）對于實驗室本身的功能屬性來說，一個寬大方正的空間是最契合實驗設(shè)備高效靈活的布置需求。

（3）內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)校園建成年代較早，校園建筑整體較為陳舊，在下一步校園散點式的建筑生長過程中，校方預(yù)期在歷史感較強的校園環(huán)境中，突顯一批有一定時代性和標(biāo)志性的建筑物，以此和舊有建筑形成一種年代跨度上的差異，反映學(xué)校歷史積淀的同時，帶來一定的時代氣息。在此背景下，同時考慮項目有限的資金投入，設(shè)計認(rèn)為方體是在規(guī)避投資超額風(fēng)險的情況下，借助其形體特有的現(xiàn)代簡潔屬性來彰顯時代性格最理性而有效的手段。

至此，項目宏觀的發(fā)展方向已經(jīng)明確，設(shè)計開始轉(zhuǎn)向?qū)Ψ襟w具體空間設(shè)計潛力的挖掘階段。進一步分析可以清晰的看到，方體的形體手段，使有限的場地勉強承載了任務(wù)書中高容量的功能需求，但如何讓方體能從容地兼顧空間的高效、流線的順暢、結(jié)構(gòu)的合理、能耗的節(jié)約、體驗的愉悅等矛盾，依然是設(shè)計需要面對的難題。問題的多重與交織，讓冗余和矯作的設(shè)計手法頓時失效，反而激發(fā)出設(shè)計對于功能、形式與結(jié)構(gòu)一體化操作處理的追求，進而演化出一條清晰的空間生成路徑。

2 縱向平面切分

首先，面對基于場地退線生成的方形平面，設(shè)計的第一步操作是通過縱向的平面切分，在平面中部集中布置了南北貫通的建筑公共服務(wù)空間（公共交通、衛(wèi)生間、管井等），平面東西兩側(cè)除一層局部留作門廳，其余空間全部被解放出來用作實驗室。

圖1 外景

圖2 .圖3 分析圖

圖4 鳥瞰

圖5 建筑爆炸圖

圖6 .圖7 外景

圖8 東立面

圖9 西立面

圖10 南立面

圖11 北立面

圖12 .圖13 剖面

圖14 首層平面（標(biāo)高±0 .000 ）

圖15 平面（標(biāo)高3 .010 ）

圖16 二層平面（標(biāo)高5 .200 ）

圖17 -18 外景

圖19 外景

圖20 內(nèi)景

圖21 平面（標(biāo)高8 .210 ）

圖22 五層平面（標(biāo)高20 .800 ）

這樣看似簡單的劃分方式，實則是在多方案比較之后謹(jǐn)慎確定的一步操作：公共服務(wù)空間居中集中布置，不僅減少了疏散距離和交通面積、提高了實驗室的得房率，也使平面結(jié)構(gòu)形式在滿足兩側(cè)實驗室空間跨度要求的同時，在結(jié)構(gòu)受力上更為均衡，減小了大柱跨帶給結(jié)構(gòu)上的挑戰(zhàn)難度。另外，公共服務(wù)空間選擇南北向布置，除實現(xiàn)了自身和兩側(cè)實驗室空間上的南北通透之外，更大的意義在于讓下一步的設(shè)計操作成為了可能。

3 橫向結(jié)構(gòu)錯層

實驗室空間單元為了面積的最大化，平面進深基本上由南北退線控制生成，雖然設(shè)計上保證了南北通透，但面對超大的空間進深，建筑通風(fēng)的問題仍需重點關(guān)注。

除此之外，項目所在地雖屬我國北方嚴(yán)寒地區(qū)，但建筑夏季防熱問題宜需關(guān)注。當(dāng)?shù)亟ㄖ３榱藨?yīng)對夏季短暫的伏天而被迫安裝空調(diào)，一年只使用一個月左右，運行成本雖低，但一次性設(shè)備資金投入?yún)s不容忽視。從建筑師角度出發(fā)，單依靠被動式的空間手段，不一定能夠完全解決冬季防寒問題，但如果通過合理的空間手段，讓此類地區(qū)的建筑在夏季能保證良好的自然通風(fēng)，從而避免糾結(jié)是否安裝空調(diào)的尷尬，倒不失為一件更具現(xiàn)實意義，更能體現(xiàn)被動式綠色設(shè)計價值的實事。

圖23 總平面

鑒于以上兩點，項目作為創(chuàng)新實驗中心，設(shè)計希望讓建筑本身成為最大的實驗裝置，在研究地區(qū)建筑空間通風(fēng)效率方面，有一定的實驗性探索。

因此，在豎向平面切分的基礎(chǔ)上，設(shè)計接著對兩側(cè)實驗室空間單元進行了橫向結(jié)構(gòu)錯層的操作處理，從而得到一個南高北低、南北貫通的空間單元，這一空間策略源于炎熱地區(qū)的空間設(shè)計經(jīng)驗，理論上也符合通過改變空間剖面形態(tài)，提升中性面，加強空氣熱壓通風(fēng)的原理。同時，錯層的空間策略讓建筑北半部分下沉，形成了半地下的實驗室空間，從而在建筑頂部有機會再增加一組實驗室功能房間和與之連通的屋頂室外實驗場地，進一步提高了功能性房間的數(shù)量。

4 豎向風(fēng)井置入

在橫向結(jié)構(gòu)錯層的基礎(chǔ)上，設(shè)計同樣利用提升中性面的熱壓通風(fēng)原理，在建筑公共服務(wù)空間南端，依次置入了3 組獨立的兩倍層高的風(fēng)井，并分別與建筑二至四層的實驗室空間單元連通，使建筑主要空間單元依靠風(fēng)井的拔風(fēng)作用，讓通風(fēng)效率得到進一步的提升。3 組風(fēng)井前后相錯，每一組風(fēng)井都可通過南向太陽輻射直接得熱，為熱壓拔風(fēng)創(chuàng)造更多負(fù)壓動力。風(fēng)井北向側(cè)壁用半透明的陽光板封閉，實現(xiàn)了陽光透過井道對中廳空間光線上的補充。除了南向的間接光線，中廳空間的光線更多源于頂部的天窗采光，塑造光影的同時，也讓中廳空間作為另一種形態(tài)的風(fēng)井，對公共空間和一層實驗室空間單元的通風(fēng)效益起到加強作用。

5 內(nèi)外皮骨建構(gòu)

完成以上3 步核心操作，設(shè)計從空間結(jié)構(gòu)一體化的角度再次回歸于建筑平面，在不影響實驗室使用效率的前提下，分別在平面東西兩側(cè)布入兩排柱網(wǎng)，讓建筑從西向東依次形成“小- 大-小-大-小”的跨度格局，進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)空間的同時，一定程度上也對實驗室區(qū)域進行了空間格局的限定和使用方式的引導(dǎo)，從而讓建筑的整體骨架更加趨于結(jié)構(gòu)理性和空間理性的融合與統(tǒng)一。

骨架的獨立與完整，誘發(fā)了圍護系統(tǒng)游離的存在狀態(tài)，從而讓建筑的內(nèi)外構(gòu)成自然轉(zhuǎn)化為一種皮骨互依互立的建構(gòu)關(guān)系，基于這樣的建構(gòu)關(guān)系，同時考慮方體的時代感，設(shè)計最終選擇了一種類玻璃幕的表皮做法。選擇這種做法，還有一個更深層次的原因，就是設(shè)計對于實驗室內(nèi)部空間光線控制的考慮：實驗室大層高、大進深、大面寬的空間特點，導(dǎo)致外墻必須全面的打開，才能保證室內(nèi)光線的整體亮度和均勻度，而全玻璃包裹是回應(yīng)上述光照需求最直接有效的做法。在玻璃的細(xì)節(jié)處理上，設(shè)計通過雙層玻璃，內(nèi)夾特制的白色絮狀保溫材料的做法，在保障外墻節(jié)能技術(shù)要求的同時，又使室外光線經(jīng)玻璃的過濾變得均勻柔和，進而形成舒適宜人的室內(nèi)光環(huán)境。

6 空間呈現(xiàn)

空間呈現(xiàn)作為一種結(jié)果，是最易被人關(guān)注的一面，某些時候甚至成為個人評判喜惡的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但這種壓力并未讓設(shè)計甘于“刻意”的干預(yù)空間的呈現(xiàn)結(jié)果，而是潛心于對具體問題的回應(yīng)，在回應(yīng)的過程中讓空間趨于一種“自然”的呈現(xiàn)狀態(tài)。

圖26 -28 內(nèi)景

雖然說方體本身就是設(shè)計對結(jié)果呈現(xiàn)的一種先期預(yù)設(shè)，但在進一步設(shè)計過程中，設(shè)計并沒有拘泥于方體的完整性，內(nèi)部系列的空間操作不同程度地對現(xiàn)代簡潔的方體表皮形成了沖擊，從而導(dǎo)致完整的表皮發(fā)生了局部的變異，讓人從外部空間便能自然地捕捉到建筑內(nèi)部空間的構(gòu)成關(guān)系。同時，沖破建筑表皮裸露于外部環(huán)境的建筑語匯，又自然地與舊有建筑的紅磚、鐵皮等材料語言發(fā)生了同化，從而在表現(xiàn)新舊建筑年代跨越感的同時，又保證了新舊建筑的歷史延續(xù)性。同時，被同化的材料語言借助空間建構(gòu)的組織邏輯，又順利地傳遞到建筑內(nèi)部，進而使建筑內(nèi)部空間也自然呈現(xiàn)了兩種時代感的材料互相交織的空間狀態(tài)。不同材料語言的組織邏輯，自然地強化了建筑空間體系、結(jié)構(gòu)體系和維護體系的建構(gòu)關(guān)系。從而實現(xiàn)人們在空間體驗的過程中，通過視覺識別的方式便能清晰地感知到空間本體的組織邏輯和建構(gòu)內(nèi)涵。

同時，這種“自然”的呈現(xiàn)在公共服務(wù)空間的空間特征上亦有體現(xiàn)。出于空間效率的考慮，建筑所有的公共服務(wù)空間集中于平面中部的南北夾縫中布置，而這種集約的布置，又恰恰定義了公共服務(wù)空間狹長窄高的空間特質(zhì)。這樣的空間特征與日本町屋文化下的狹長主義建筑空間特征非常相似，但這種相似并非源于形式的模仿，而是在于其背后如出一轍的形成邏輯所導(dǎo)致的“自然”相似。

另外，對于實驗室功能單元的空間塑造，設(shè)計更是全面放松，完全遵從熱壓的通風(fēng)原理和結(jié)構(gòu)的理性布置，自然地生成了錯層的空間形態(tài)和柱網(wǎng)限定下主次空間的使用格局，從而定義了實驗室功能單元獨有的空間特色?！?/p>

項目信息

業(yè)主：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)

建設(shè)地點：內(nèi)蒙古呼和浩特市

建筑設(shè)計：內(nèi)蒙古工大建筑設(shè)計有限責(zé)任公司

方案創(chuàng)作團隊：張鵬舉，賀龍，李鑫

施工圖設(shè)計團隊：陳超，楊宗上，趙智勛，郝榮，朱喜

榮，陸曉飛，陳芳

建筑面積：5966 m2

設(shè)計時間：2018.06-2019.12

建造時間：2020.03-2021.06

攝影：竇俞鈞