公共衛(wèi)生視角下的校園高大空間研究＊

蘇騰飛

1 新冠疫情沖擊和高校校園公共衛(wèi)生研究意義

隨著新型冠狀病毒肺炎疫情的肆虐，高校校園開(kāi)始進(jìn)行“適度封閉”管理，新冠疫情從突發(fā)事件逐漸轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期性的公共衛(wèi)生問(wèn)題，給全社會(huì)提出了新的挑戰(zhàn)。高校校園面積大、建筑密、人員多，作為城市的重要場(chǎng)所，引發(fā)了人們對(duì)“健康校園”的思考。

耶魯大學(xué)公共衛(wèi)生系的查爾斯·溫斯洛教授提出公共衛(wèi)生是全社會(huì)通過(guò)有組織的努力與有根據(jù)的選擇，來(lái)預(yù)防疾病、延長(zhǎng)壽命并促進(jìn)健康的科學(xué)與技術(shù)；《高校公共衛(wèi)生體系建構(gòu)研究》指出高校公共衛(wèi)生是高校日常行政、事務(wù)管理的重要組成部分[1]；康光宗、吳越、楊禹華在《民用建筑中的公共衛(wèi)生安全問(wèn)題研究》中對(duì)傳染病與建筑物的關(guān)系進(jìn)行分析，并針對(duì)重要傳染途徑成因提出了處理的具體措施[2]；Walke H T,Honein M A,Redfield R R在Preventing and responding to COVID—19 on college campuses中認(rèn)為，降低居住密度、增加教室中的物理間距、減少大空間的人流密集度等措施可以有效降低新冠病毒在大學(xué)校園中的傳播風(fēng)險(xiǎn)[3]。

高校從建設(shè)開(kāi)始應(yīng)由預(yù)防醫(yī)學(xué)和健康心理學(xué)出發(fā)，開(kāi)展疾病預(yù)防和控制、環(huán)境與設(shè)施衛(wèi)生安全等工作，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)、工作、生活環(huán)境，保護(hù)和提高在校師生身心健康。按功能及活動(dòng)特征校園分為“兩區(qū)兩所”：教學(xué)區(qū)（教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)用房、院系及行政辦公等）、生活區(qū)（生活、服務(wù)、活動(dòng)和后勤附屬用房等）、高大空間場(chǎng)所（圖書、體育、會(huì)堂、學(xué)術(shù)交流中心等）及室外活動(dòng)場(chǎng)所（廣場(chǎng)、院落、景觀、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等）。生活與教學(xué)區(qū)由于使用人群固定化及功能區(qū)模塊化分割，其防控相對(duì)可控；室外活動(dòng)場(chǎng)所作為環(huán)境要素防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)較低；高大空間場(chǎng)所由于人員規(guī)模大、密度高、活動(dòng)頻繁，疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)高并且影響輻射面大，成為高校公共衛(wèi)生工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)重大公共衛(wèi)生防護(hù)的意義不言而喻。

2 公共衛(wèi)生視角下的校園高大空間

劉鵬、張群、魏友漫在《高大空間類建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法研究》中指出高大空間類建筑特指具有高空間、大跨度的集中性空間建筑[4]；范存養(yǎng)在《大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)及工程實(shí)錄》中指出建筑空間高度大于5m、體積大于1萬(wàn)m3的結(jié)構(gòu)性建筑一般被建筑行業(yè)稱為高大空間建筑[5]。校園高大空間沒(méi)有明確統(tǒng)一的定義，筆者根據(jù)空間形態(tài)、尺度及屬性，將校園中的圖書學(xué)習(xí)中心、體育館、會(huì)堂、風(fēng)雨操場(chǎng)等公共建筑中高度較大且具有多功能性、開(kāi)放性及公共性，容納人數(shù)較多并且交叉使用的內(nèi)部空間（如中庭、閱覽室、多功能廳、會(huì)議報(bào)告廳、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等）作為高大空間。其本身并不具備預(yù)防傳染疾病的功能，但可作為突發(fā)公共衛(wèi)生事件的“方艙”應(yīng)急場(chǎng)所和公共衛(wèi)生時(shí)期特殊管理使用場(chǎng)所。以下從流線交叉、氣流組織和社交行為三個(gè)要素展開(kāi)研究。

2.1 流線交叉

通過(guò)大量高校公共建筑空間案例，發(fā)現(xiàn)人群密度較低時(shí)不會(huì)形成聚集效應(yīng)，研究以安徽理工大學(xué)高大空間為例，采用代理人基模型（Agent—based Model，ABM）對(duì)高密度人群進(jìn)行交通模擬分析（圖1）。

（1）從室外進(jìn)入建筑時(shí)，出入口、門廳容易形成人流的大量聚集。人流會(huì)相對(duì)分散地進(jìn)入門廳空間，然后前往功能用房，在門廳沒(méi)有走道的端面不會(huì)形成過(guò)多人員的逗留，門廳的流線雙向交叉會(huì)加大傳播的可能。

（2）從門廳轉(zhuǎn)向走道時(shí)，水平線性空間轉(zhuǎn)換的瓶頸區(qū)域形成了人流聚集。在豎向樓電梯的門口，由于存在水平和豎向兩個(gè)方向的人流，再次出現(xiàn)了人群的擁擠和停留，表明高大空間與小空間的轉(zhuǎn)換位置存在傳播風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 氣流組織

根據(jù)研究，新冠病毒通過(guò)近距離1～2m的飛沫（顆粒20～50μm）直接傳播吸入導(dǎo)致感染，飛沫懸浮在空間中為氣溶膠（顆粒5～20μm）形態(tài)。高大空間內(nèi)部采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，內(nèi)循環(huán)氣流穩(wěn)定、流速均勻、人體感受舒適，但對(duì)病毒排出不利；自然通風(fēng)可以加快空氣流通速度。以內(nèi)江師范大學(xué)體育館為例進(jìn)行高大空間的空氣流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)（圖2-4）。

（1）采用自然通風(fēng)時(shí)，氣壓及拔風(fēng)效應(yīng)讓氣流快速流動(dòng)排出，空氣更新速度快，不管是頂部開(kāi)窗還是側(cè)向開(kāi)窗都能快速排出室內(nèi)氣體。

（2）空間形態(tài)和開(kāi)窗部位影響氣流流通，剖面上頂部開(kāi)窗能讓氣流快速上升并加大氣流流通速度，雙側(cè)向開(kāi)窗形成空氣壓力有利于大尺度空間高效對(duì)流。

2.3 社交行為

江立敏、王滌非、潘朝輝等在《邁向世界一流大學(xué)——從校園規(guī)劃與設(shè)計(jì)出發(fā)》中就“非正式學(xué)習(xí)空間”重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)社交空間的作用[6]，筆者將高大空間的社交行為整理為三類。

（1）距離性社交：閱覽座位、學(xué)習(xí)中心卡位及會(huì)議座位等靜態(tài)式社交距離和流動(dòng)排隊(duì)定點(diǎn)線、室內(nèi)操場(chǎng)運(yùn)動(dòng)定點(diǎn)線等動(dòng)態(tài)式社交距離。距離性社交的風(fēng)險(xiǎn)與管理人員密度，使用交叉時(shí)間和設(shè)計(jì)的流線方向疏導(dǎo)有關(guān)。

（2）接觸性社交：醫(yī)學(xué)上小于1m的人體社交距離病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)較大，稱之為接觸性距離，高大空間中的會(huì)議廳座位、閱覽學(xué)習(xí)位置、體育看臺(tái)座位等距離過(guò)小是接觸性社交的關(guān)鍵點(diǎn)，與設(shè)計(jì)和管理均直接相關(guān)。

（3）間接性社交：在高大空間中將（會(huì)議室、教室、健身房、閱覽室等）同一空間、同一位置、不同時(shí)間和不同人員的交叉使用稱之為間接性社交，在公共衛(wèi)生事件中間接性社交行為容易被忽略，主要由運(yùn)行管理決定。

3 公共衛(wèi)生視角下的高大空間設(shè)計(jì)

高大空間中的流線交叉、氣流組織和社交行為是公共衛(wèi)生的三個(gè)重要影響要素，流線交叉是直接風(fēng)險(xiǎn)，氣流組織是潛在風(fēng)險(xiǎn)，社交行為是不確定性風(fēng)險(xiǎn)。避免直接風(fēng)險(xiǎn)、降低潛在風(fēng)險(xiǎn)并控制不確定風(fēng)險(xiǎn)是校園高大空間的防控原則，氣流受空間形態(tài)、空間界面及空間封閉性影響，交通流線受內(nèi)部功能組織和空間尺度影響，社交行為則主要由運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施路徑的有效性決定，不在設(shè)計(jì)影響范圍。因此，空間形態(tài)和流線組織是設(shè)計(jì)階段的關(guān)注點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

經(jīng)大量高校案例分析，高校高大空間的構(gòu)成受使用功能影響較大，會(huì)堂、演藝及體育比賽場(chǎng)館等具有特殊或較強(qiáng)專業(yè)性的功能，常設(shè)計(jì)成全封閉或大部分封閉的空間；閱覽、多功能廳等常設(shè)計(jì)成單邊開(kāi)敞的半包圍空間；門廳、中庭等公共區(qū)常設(shè)計(jì)為中心環(huán)繞式的空間。此外，高大空間受人文文化、氣候特點(diǎn)、個(gè)人喜好等影響，無(wú)法形成統(tǒng)一的邏輯標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何讓高大空間滿足高校平時(shí)教學(xué)科研活動(dòng)的正常需求，并保障在公共衛(wèi)生時(shí)期的適應(yīng)性是規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。筆者認(rèn)為，未來(lái)的校園高大空間應(yīng)強(qiáng)化公共衛(wèi)生條件下的設(shè)計(jì)，空間應(yīng)明亮通透，確保光照充足及各界面的整潔衛(wèi)生。依據(jù)公共衛(wèi)生特點(diǎn)調(diào)整氣流組織確?？臻g的通風(fēng)透氣頻率，流線組織應(yīng)區(qū)域明晰；依據(jù)空間特點(diǎn)重新整理和劃定空間的使用屬性，區(qū)分使用空間、交通空間、輔助空間等精細(xì)化屬性要求，從大空間系統(tǒng)到小空間系統(tǒng)均明晰，避免人流交叉。

3.1 空間構(gòu)成

3.1.1 空間界面打開(kāi)及延展建議

在以往的高校建筑設(shè)計(jì)中，常采用環(huán)繞式布局，將核心高大空間設(shè)計(jì)于建筑的中心位置，功能用房與中心大空間容易形成互動(dòng)關(guān)系，但圍繞于中心的高大空間難以向外側(cè)展開(kāi)形成相對(duì)封閉的空間界面，氣流流通和通風(fēng)換氣較難。因此，未來(lái)的高校高大空間設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)從封閉轉(zhuǎn)向開(kāi)放，盡量減少四面環(huán)繞式的“中庭式樣”設(shè)計(jì)，多采用三面環(huán)繞或兩面式的“邊庭”設(shè)計(jì)，讓高大空間向外展開(kāi)和開(kāi)放，與外部直接連通和融合。其次，鼓勵(lì)室內(nèi)空間室外化轉(zhuǎn)變，在高大空間的外側(cè)界面，設(shè)計(jì)室外平臺(tái)空間，通過(guò)室外空間延展讓更多在室內(nèi)空間使用的人員，尤其在合適的天氣下更多地轉(zhuǎn)移到室外空間。

3.1.2 空間尺度收縮及剖面變化建議

在以往的高大空間設(shè)計(jì)中常用超長(zhǎng)尺度和超大體積來(lái)彰顯空間的氣派和雄偉，過(guò)大的尺度一方面增加人員密集數(shù)量，另一方面內(nèi)部氣流不暢，較易造成公共衛(wèi)生時(shí)期的風(fēng)險(xiǎn)。將超大尺度變成多個(gè)小而高的空間組合，能夠增加空間對(duì)外的聯(lián)系性并且提高內(nèi)部氣壓差、增強(qiáng)內(nèi)部氣流流通，從而更好應(yīng)對(duì)傳播風(fēng)險(xiǎn)。以往高校高大空間的平面形態(tài)大多數(shù)為某種單一的幾何形狀（四邊形、圓形、三角形等），由此生成的高大空間往往以簡(jiǎn)單的立體幾何（四方體、圓柱體、三菱體等）來(lái)體現(xiàn)空間的某種特性（神性、氛圍等），空間界面較為單一，界面易僵化進(jìn)而無(wú)法形成氣流的熱力差和壓力差，不利于公共衛(wèi)生時(shí)期的使用。因此，建議將單一的平面圖形適當(dāng)變形為多邊形或多維度圖形，由此生成的立體空間形狀多維變化，通過(guò)內(nèi)部空間界面的轉(zhuǎn)折、流動(dòng)、導(dǎo)向感等，提升空間內(nèi)部的氣流流通和使用利用效率。

1 安徽理工大學(xué)某空間交通模擬（紅色為潛在感染源）

2 內(nèi)江師范大學(xué)體育館建筑模型

3 內(nèi)江師范大學(xué)春季內(nèi)部氣流流速模擬（僅開(kāi)啟天窗）

4 內(nèi)江師范大學(xué)春季內(nèi)部氣流流速模擬（天窗、側(cè)窗同時(shí)開(kāi)啟）

以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心為例，內(nèi)部的四層和八層分別為中庭高大空間和邊庭院高大空間，設(shè)計(jì)摒棄了傳統(tǒng)的四面圍繞式布局，將中心的高大空間向外部打開(kāi)，極大地改善了內(nèi)部氣流的流動(dòng)。在邊庭設(shè)計(jì)上，改變了傳統(tǒng)矩形剖面，兩頭收縮的方式讓空間成為半梭形體積，剖面的收縮既增加空間趣味性，又能在面臨公共衛(wèi)生事件時(shí)改進(jìn)內(nèi)部氣流流動(dòng)（圖5,6）。

3.2 功能及交通組織

3.2.1 多功能區(qū)域向精細(xì)化重塑建議

高大空間需滿足大量人流的流通和停留使用，往往設(shè)計(jì)成可變性大、多交叉使用的多功能模糊區(qū)域，空間內(nèi)部的多功能性和模糊性是平時(shí)的功能訴求，在公共衛(wèi)生事件突發(fā)期間，為更好地預(yù)防病毒傳播，需要重新明確功能界限。如在中庭或門廳劃定明確的交通流線和范圍，區(qū)分交通動(dòng)態(tài)路徑和靜態(tài)停留區(qū)域，并進(jìn)一步延展交通導(dǎo)向的單一方向；在內(nèi)部閱覽或教學(xué)運(yùn)動(dòng)的功能性高大空間中，需要明晰相對(duì)應(yīng)的功能區(qū)域，劃分使用停留區(qū)和交通流動(dòng)區(qū)；在高大空間的功能限定和整合過(guò)程中，重點(diǎn)區(qū)分停留“靜點(diǎn)”和交通“動(dòng)點(diǎn)”，同時(shí)兼顧使用功能的距離限定。

3.2.2 交通流線單向化建議

高大空間往往以開(kāi)放式交通思路在空間內(nèi)部隨意穿行，鼓勵(lì)人員交往和使用的自發(fā)性和隨意性（實(shí)際上是人行流動(dòng)的流動(dòng)性）。然而，在公共衛(wèi)生中，“避免交叉”的防控思想要求對(duì)空間內(nèi)部的開(kāi)放式交通進(jìn)行重新梳理，從動(dòng)靜區(qū)分、流向設(shè)計(jì)、流動(dòng)間距、交通閉環(huán)幾個(gè)方面全面設(shè)計(jì)。因此，依據(jù)不同空間特征和不同公共衛(wèi)生突發(fā)防控特點(diǎn)，針對(duì)空間的流線限定的精細(xì)化組織是交通的重點(diǎn)，可以通過(guò)交通模擬、交叉頻率分析來(lái)進(jìn)一步明晰。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心的一層的公共大廳設(shè)計(jì)并不追求過(guò)大的內(nèi)部尺度，而注重流線的引導(dǎo)和分流，由建筑主入口進(jìn)入后，既可直接向南出去，又能由東西兩側(cè)進(jìn)入相關(guān)開(kāi)放式功能區(qū)并直接疏導(dǎo)出去。豎向交通流線與一層流線分離，可單向引導(dǎo)至高區(qū)并且確保高區(qū)下來(lái)后直接通向室外，流線設(shè)計(jì)既保證了內(nèi)部多元使用，又滿足公共衛(wèi)生使用需求（圖7,8）。

4 結(jié)語(yǔ)

公共衛(wèi)生時(shí)期在校園封閉成為“安全島”[7]后，高大空間作為確保校園正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本構(gòu)成部分和疏導(dǎo)師生心理壓力的有效場(chǎng)所，承擔(dān)著功能和精神雙重作用，應(yīng)首先制定有針對(duì)性的科學(xué)管理措施，從使用時(shí)間、使用行為和使用功能等均實(shí)現(xiàn)閉環(huán)；其次應(yīng)有效降低使用負(fù)荷，通過(guò)控制使用人員數(shù)量降低密度，并通過(guò)對(duì)內(nèi)部流線的調(diào)整優(yōu)化減少交叉；最后進(jìn)行全方位的技術(shù)配套整合和附屬設(shè)施梳理，對(duì)空間的氣流組織等技術(shù)和臨時(shí)附屬設(shè)施梳理調(diào)整提供技術(shù)保障。

公共衛(wèi)生事件對(duì)高校教學(xué)、生活和管理形成重大沖擊，對(duì)高等學(xué)科發(fā)展影響深重，目前國(guó)內(nèi)對(duì)校園公共衛(wèi)生安全方面的研究主要聚焦在重大安全事件發(fā)生時(shí)的校園應(yīng)急響應(yīng)體系與后疫情時(shí)期校園在管理方面的優(yōu)化措施，缺少對(duì)未來(lái)健康校園從規(guī)劃設(shè)計(jì)開(kāi)始的系統(tǒng)性思維和全局性策略。未來(lái)，校園建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)不應(yīng)只關(guān)注外部形象和內(nèi)部功能，應(yīng)當(dāng)在開(kāi)始階段就專注對(duì)空間公共衛(wèi)生的思考。由校園日常學(xué)習(xí)交流活動(dòng)切入的高大空間形態(tài)指導(dǎo)和流線組織建議，將為校園安全提供參考借鑒，對(duì)整體校園公共衛(wèi)生安全管理和空間環(huán)境改造、引領(lǐng)“健康校園”具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，邁向“健康校園”的理念將持續(xù)引發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)注和思考，成為校園規(guī)劃設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。

5 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心空間分析圖

6 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心空間中庭

7 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心一層單向式流線組織導(dǎo)引分析圖

8 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)圖書學(xué)習(xí)中心建成照片

圖片來(lái)源

1-4,7作者自繪

5陸林繪制

6,8馬元拍攝