城市應(yīng)急中輕質(zhì)系統(tǒng)介入校園應(yīng)急改造設(shè)計研究
——以蘇州大學(xué)體育館和宿舍樓為例

王大元 孫磊磊 郭爍 唐逸軒

蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院 江蘇 蘇州 215123

1 輕質(zhì)系統(tǒng)搭建理念與應(yīng)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(yīng)急時期的不同空間轉(zhuǎn)型需求，在建筑學(xué)層面，發(fā)掘建筑的可變與兩種狀態(tài)的使用。在工業(yè)化時代的進程下，不斷思考周遭建成環(huán)境中空間改造的必要性。在蘇州大學(xué)針對應(yīng)急時期的體育館中，針對建筑內(nèi)部的暫時利用，蘇州大學(xué)并未考慮到對應(yīng)急時期的合理規(guī)劃和布置，僅用空間的簡單劃分和堆砌，沒有考慮到建成環(huán)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(xué)學(xué)生宿舍時，沒有考慮到空間快速轉(zhuǎn)型時，原空間的學(xué)生物品處理。

圖1 蘇州大學(xué)應(yīng)急時期暫用體育館

在2022年時，校園轉(zhuǎn)型也越發(fā)引人關(guān)注，上海復(fù)旦大學(xué)第二附屬學(xué)校的快速空間轉(zhuǎn)型，雖在建筑學(xué)和應(yīng)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(fù)旦大學(xué)第二附屬學(xué)校改造為快速應(yīng)急點

由此看出存在空檔期和大空間特性的校園建筑，對衛(wèi)生安全應(yīng)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(jīng)濟和土地利用價值的。

1.2 輕質(zhì)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)

與其他建筑形式相比輕質(zhì)系統(tǒng)對反應(yīng)緊急情況更具優(yōu)勢：其一，在輕質(zhì)系統(tǒng)節(jié)點及節(jié)點的搭接方式方面，輕質(zhì)系統(tǒng)更多的采用鉚釘、螺栓等部件組成球形節(jié)點、牛腿連接等干連接方式[1]，將工廠設(shè)計預(yù)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(xiàn)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(zhì)建筑整體結(jié)構(gòu)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(yīng)用于不同情況下可根據(jù)不同形式進行調(diào)整和改變，使建筑處于不斷發(fā)展和變化的狀態(tài)中，形成建筑的多元化功能改變；其三，輕質(zhì)系統(tǒng)的材料多樣且相同強度下質(zhì)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(yīng)、便捷搭建、快速運輸。

在國內(nèi)，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(zhì)系統(tǒng)搭建的四川劍閣縣下寺新芽小學(xué)開始，輕且強的新芽體系開始不斷使用于救災(zāi)應(yīng)急事件中[3]，國內(nèi)對輕質(zhì)系統(tǒng)的使用和理論支撐逐漸廣泛，本文在考慮改造的應(yīng)用合理性時也是基于國內(nèi)大環(huán)境中輕質(zhì)系統(tǒng)不斷實踐的背景。

圖3 朱競翔團隊設(shè)計的四川劍閣縣下寺新芽小學(xué)

圖4 朱競翔團隊設(shè)計的江蘇陸口村格萊珉鄉(xiāng)村銀行

改造校園建筑時，采用輕質(zhì)系統(tǒng)能夠更加快速應(yīng)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(shù)更適應(yīng)此類型的改造，針對現(xiàn)有輕質(zhì)建筑技術(shù)手段，回應(yīng)當(dāng)下應(yīng)急時代下校園建筑的改造，從空間形式、技術(shù)手段上切入更為合理且適用。

2 特殊時期校園建筑實地調(diào)研

2.1 原空間平急情況使用現(xiàn)狀

a．交通聯(lián)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(lián)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(lián)了所有單元；體育館內(nèi)部空間偏大，管理功能空間布局因功能要求排列布局所產(chǎn)生的交通較復(fù)雜，且這些空間圍繞室內(nèi)主場館的大空間開展，使得體育場館形成復(fù)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(nèi)光環(huán)境并不理想且由于朝向問題，南北兩側(cè)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(chǎn)生較大溫差；為適應(yīng)兼容體育競技活動，體育場館縱深和開間都較大，內(nèi)部空間的光照條件差，且大空間的內(nèi)部設(shè)備普遍偏少，現(xiàn)空間的尺寸和維系系統(tǒng)均無法滿足應(yīng)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(yī)療應(yīng)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(yīng)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(shè)備條件。

圖5 蘇州大學(xué)體育館室內(nèi)使用現(xiàn)狀

圖6 蘇州大學(xué)宿舍樓平面布局現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)型擁有先天優(yōu)勢，能迅速對緊急情況做出應(yīng)答。體育館作為室內(nèi)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(xiàn)迅速的拆除和搭建，減少了其他空間改造所需的拆除環(huán)節(jié)，更快的對職能變化應(yīng)答。

3 平急時期不同人群需求調(diào)查與分析

3.1 空間使用原感受

學(xué)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(shè)計研究中，他們最直接的感受與需求意向為后續(xù)輕質(zhì)系統(tǒng)置入的改造提供一定的依據(jù)條件，為此作者對蘇州大學(xué)東區(qū)和獨墅湖校區(qū)發(fā)放100多份有效學(xué)生調(diào)研問卷。

3.1.1 體育館使用方面

調(diào)查者發(fā)現(xiàn)，使用者的空間關(guān)系體驗及空間分隔感受中，各空間關(guān)系弱及各空間布局雜亂現(xiàn)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(guān)系不明確，導(dǎo)致使用者對各空間功能關(guān)系不了解、關(guān)聯(lián)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(xiàn)象較普遍，在長寬空間比例關(guān)系、凈高尺度關(guān)系、面積方面與空間對應(yīng)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(shù)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(xiàn)象，有大量的閑置空間與不經(jīng)常使用的空間，且各房間的相對使用頻率也不平均。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，體育館的主場館大廳使用頻率僅有11.36%，且根據(jù)人群使用意向和感受調(diào)研，該空間的使用頻率低與空間尺寸所產(chǎn)生的陰暗感受和對體育館各空間功能不了解相關(guān)。場館僅作為上課使用無法吸引多數(shù)學(xué)生課余使用，導(dǎo)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(diào)研

3.1.2 宿舍樓使用方面

在所有對宿舍居住環(huán)境感受差的被調(diào)查者中，問題平均反應(yīng)為兩側(cè)日照環(huán)境差異大、人數(shù)多于舒適空間人數(shù)、空間進深狹長、空間光環(huán)境陰暗、溫度相較于同地理條件下的其他居住室內(nèi)空間偏低，且后三項選擇人數(shù)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(guān)。

圖9 宿舍樓的物理環(huán)境感受調(diào)研

3.2 應(yīng)急時代人群使用需求分析

在所有被調(diào)查者中93.12%的使用者對現(xiàn)有空間有改造的意向，其包括對常態(tài)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(yī)療隔離改造使用的認(rèn)可。在特殊衛(wèi)生安全期間校園常住人群傾向保持完整的常態(tài)生活頻率和原有熟悉的功能，改善室內(nèi)的生活維系條件。同時需求一個能快速轉(zhuǎn)變的隔離單元集合，且能實現(xiàn)平急兩種情況的兼容體系，滿足常態(tài)化時代對被調(diào)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(shè)計，對蘇州大學(xué)校園建筑常態(tài)化時代使用的人群提出預(yù)設(shè)：針對校園建筑的流線實用性，建筑空間內(nèi)部布局并不具備醫(yī)療系統(tǒng)的設(shè)備布置的可能，本文的空間改造人群應(yīng)針對突發(fā)衛(wèi)生安全中，由于醫(yī)院的收錄人數(shù)限制，可設(shè)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(shè)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(luò)，聯(lián)系各功能的空間方塊，支撐建筑的分區(qū)功能組團。原蘇州大學(xué)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(lián)系流線也自然延伸，產(chǎn)生使用者對流線的混亂現(xiàn)象。在改造中尊重原空間的連接形式，根據(jù)輕質(zhì)系統(tǒng)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(tài)熟悉的使用和防疫下有效直接的組織布局。

在現(xiàn)有大空間的布局下進行應(yīng)急狀態(tài)的規(guī)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(qū)的被隔離人員和生活污染物運輸?shù)牧骶€；其二，被隔離人員隔離結(jié)束離開和醫(yī)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(diào)整：體育館空間功能體塊的產(chǎn)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(xiàn)象。后疫情改造對體育館來說是一種活化設(shè)計，復(fù)雜且無關(guān)的空間組合與閑置的已退化的功能房間在輕質(zhì)系統(tǒng)的置入改造中，轉(zhuǎn)變?yōu)闀捍骟w育設(shè)備或模塊構(gòu)件、實現(xiàn)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(jù)情況改變的儲藏區(qū)三個分區(qū)。

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(nèi)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(zhì)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(tài)使用時存在光、熱等物理環(huán)境的不適。通過置入兩種半永久式和臨時性的兩種輕質(zhì)系統(tǒng)改善體育館大空間日常使用的整體陰冷環(huán)境和形成未來隔離環(huán)境中小單元的個體環(huán)境劃分組織。在宿舍樓的隔離時期，根據(jù)宿舍人數(shù)過多、狹長的問題，通過輕質(zhì)系統(tǒng)的可變性將宿舍由四人群體空間向單體隔離空間迅速轉(zhuǎn)變。

圖11 宿舍聚落空間形式快速轉(zhuǎn)變過程

d．物理環(huán)境舒適度的探究：維持原建筑內(nèi)部的體系不變情況下，用輕質(zhì)系統(tǒng)實現(xiàn)在大空間環(huán)境下增加新的光系統(tǒng)和熱系統(tǒng)，在小空間中分隔產(chǎn)生新的、獨立的物理環(huán)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(yīng)裝配新風(fēng)系統(tǒng)改造。

圖12 體育館各系統(tǒng)連接及單元體組團總圖

4.2 建筑空間單元及系統(tǒng)的設(shè)計方案

從集體性的共享空間轉(zhuǎn)化成模塊化的空間組合：將宿舍的四人聚落空間依據(jù)床鋪拆分成模塊化空間，每個單元可以單獨抽離從而實現(xiàn)置換，實現(xiàn)對宿舍的功能快速轉(zhuǎn)換、對原有空間實現(xiàn)快速打包，回應(yīng)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(yī)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(yīng)急時使用模塊堆積實現(xiàn)快速的分隔和實現(xiàn)空間的便捷式應(yīng)急通道調(diào)整，箱型單元上下搭接形成豎向支撐和預(yù)埋的管線連接，橫向搭接管線對接與更新的柱網(wǎng)連接，進而實現(xiàn)場地內(nèi)各單元的水、電系統(tǒng)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(zhì)系統(tǒng)置換原水電風(fēng)系統(tǒng)：用輕質(zhì)系統(tǒng)快速搭建，結(jié)合原有柱網(wǎng)布局和結(jié)構(gòu)，結(jié)合水、電管線及新風(fēng)系統(tǒng)改善原空間的光照和室內(nèi)熱環(huán)境，進而完善空間中的不足環(huán)境物理性能，實現(xiàn)輕質(zhì)高效穩(wěn)固原承重體系和圍護結(jié)構(gòu)同時更新管線、優(yōu)化場地固有管線線路，并為應(yīng)急時期的快速性和便捷性提供基礎(chǔ)，能夠與置入的模塊單體快速產(chǎn)生聯(lián)系，維系小空間的物理環(huán)境。根據(jù)柱網(wǎng)原本的模數(shù)關(guān)系，基于箱型單元的模數(shù)關(guān)系使二者產(chǎn)生聯(lián)系，在柱網(wǎng)間形成小單體的堆積。

圖14 模數(shù)化改變空間內(nèi)部環(huán)境的措施和管線對接模塊化方式

模塊內(nèi)預(yù)埋線路管道實現(xiàn)快速搭建、迭代：利用輕質(zhì)系統(tǒng)的工廠預(yù)制準(zhǔn)確性實現(xiàn)空間模塊的水電管線和節(jié)點的預(yù)埋，實現(xiàn)后期搭建中建筑單體準(zhǔn)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(shù)化，以節(jié)省快速搭建時間和空間，并減少其設(shè)計時間。在盒式單元的堆積和拼接中，實現(xiàn)快速堆疊搭建并成系統(tǒng)與固有系統(tǒng)建立聯(lián)系，快速反應(yīng)建立空間聚落。

在模塊組合的同時，適配不同形式的適應(yīng)所組合單體形式的新風(fēng)系統(tǒng)，利用模塊化特性產(chǎn)生與組團間的聯(lián)系，并最后通過半永久式的改造系統(tǒng)與室外進行新與濁的空氣交換，實現(xiàn)內(nèi)部氣體環(huán)境的合理適應(yīng)隔離需求。

圖15 單元體與新風(fēng)系統(tǒng)搭接形態(tài)

5 結(jié)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(shè)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(guān)注。因此考慮它作為應(yīng)急特殊時期能夠快速響應(yīng)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(yī)療功能，因此本文提出的輕質(zhì)系統(tǒng)基于衛(wèi)生安全環(huán)境置入校園改造的即建即用、即拆即空、快速應(yīng)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(tài)化時代的校園平急設(shè)計，能夠發(fā)掘校園建筑應(yīng)對此類緊急情況的潛力，在面對未來可能發(fā)生的緊急情況，校園能承載類似的社會功能和城市應(yīng)急職能，同時推動其自身的空間轉(zhuǎn)型提出創(chuàng)新構(gòu)想。