高层办公建筑空中庭院设计初探.docx

高层办公建筑空中庭院设计初探 摘要：高层办公建筑是一种高效节地的建筑类型，在未来的城市建设中还将日益增多。随着人们对办公空间品质要求的不断提高，空中庭院作为改善高层办公建筑空间品质的有效方式，将越来越受到人们的重视。怡人的空间环境设计是空中庭院吸引人群驻足的前提条件；合理的空间秩序布置则能够提高空中庭院的使用效率；而高超适当的生态设计策略能让空中庭院在满足人们需求的前提下实现建筑的生态可持续发展。三种设计策略这三方面在空中庭院的设计中缺一不可，需要设计师把握和融合。本文笔者结合实际项目的实践与总结，以南充市大学科技园主楼创新创业孵化中心主楼概念方案设计为例从空间环境、空间秩序和生态设计三方面阐述了项目中空中庭院的设计策略。 关键词：高层办公建筑；空中庭院；空问环境设计；空间秩序；生态设计 中图分类号：TU244.3 文献标识码：A 文章编号：1008-0422（2014）07-0140-04 1 空中庭院未来高层办公建筑的发展趋势 高层建筑作为一种以节地、标志性为优势的建筑物，自上世纪80年代在我国兴起之后，随着城市化兴盛的浪潮得到了迅猛的发展。在许多大中城市的中心商务区，以办公类高层为主体的高密度超高层建筑群早已成为城市地位与经济繁荣的象征。然而，此类高层办公建筑设计在注重城市形象的同时却常常忽视了“以人为本”的人本原则。单一的空间形式、恶劣不尽人意的空间质量，使在此办公的工作人员身心疲惫。在经历了经济快速发展，开始追求精神化的时代，传统办公区域空间模式已经不能满足现代人及办公建筑发展的需要。加之，都市办公建筑中的大多数工作族长期处于压力大、节奏快的高负荷脑力劳动下，对办公环境的品质提出了更高的要求。引入空中庭院是改善高层建筑办公空间品质的有效方法。空中庭院为人们提供的是自然、休闲的空间，人们可以在这种自然空间中交谈、玩赏、休憩等。它是一种不同于建筑室内空间的场所，使得办公建筑空间多样化，将室内空间和自然空间联系起来，迎合了人们热爱自然的天性，给办公环境带来了革命性的影响。空中庭院也能起到组织自然通风和采光的作用，从而减少能耗，结合其他的生态技术手段，更成为一种有效的环保节能的空间形式。诺曼?福斯特设计的法兰克福商业银行大厦，被人称为世界上第一座生态高层办公建筑。在该建筑中，福斯特设计了多个空中庭院，并且与中央的主庭院相贯通融合，其独特大胆的构思得到了全世界的赞誉。 2 空中庭院的设计策略 我国近年来也建设了不少带有空中庭院的高层办公楼、写字楼、办公酒店等等，其庭院空间质量良莠不齐，利用率品质高低不等。由于高层办公建筑往往位于城市核心地段，空间资源极其有限，寸土寸金，空中庭院运行机制是否高效直接关系到社会资源是否浪费，建筑功能分配是否合理，具有长远深刻的意义。笔者通过对实际项目的实践与思考总结，针对高层办公建筑空中庭院的设计提出了以下三个策略： 第一，保证怡人的空间环境质量（包括采光、通风、声学环境等），为人员驻足提供前提条件。 怡人的空间环境是空中庭院吸引人群的前提条件，必须满足人们的舒适感，然而在这方面很多空中庭院设计却不尽人意。例如，高层建筑的空中庭院常常忽略防风设计，导致人员无法在上面长时间驻足，最后只能大门紧闭成为景观花园。办公类建筑特别忌讳声音的相互干扰，而很多庭院空间设计中大量利用玻璃幕墙围合，却没有注意到由于玻璃幕墙的包裹造成声波反射，最后让庭院成为了声音的“共振箱”，公共空间与办公空间声环境相互干扰，使整个建筑空间质量反而降低了。空中庭院的设计要以人为本，从人们的行为习惯出发，满足人们在空间中活动的生理需求与心理需求。 第二，建立合理的空间秩序设计，提高高层办公建筑空中庭院的利用率。 空中庭院不仅仅是高层办公建筑中的景观花园，更应该成为办公人员乐于使用，与办公区域融为一体的公共空间，让人们能够真正地与自然互动。然而，我们常常能看到一些环境优雅的空中庭院却无人问津，究其原因，往往是因为其功能定位与所在区域没有匹配，没有满足使用者的真正需求，即空间秩序混乱。要满足使用者的需求，空中庭院必须进行有机系统化设计。诞生于1948年的系统论自60年代以后得到重大的推广和发展，同时对建筑设计也产生了影响。只有将空中庭院、休息空间和办公空间建立成一个具有一定空间形态与秩序的完整系统，才能有效提高其利用率。在系统观的视野下，建筑设计应该整合高层办公建筑空中庭院内部系统结构，建立各种类型、规模的庭院以适应不同层次、不同部门的需求，并处理好庭院绿化系统与高层办公空间系统之间的关系。 第三，把高层办公建筑空中庭院设计与生态设计理念相结合，创造出生态节能的新型庭院空间。“生态”“可持续发展”“节能环保”等口号已经成为这个时代的强音。空中庭园可以在高层建筑中引入自然空间，对改善建筑的物理环境有很大的作用。把空中庭院设计与生态设计理念相结合不但能显著改善建筑物的通风采光条件，调节建筑物内部的小气候，而且还能通过对自然资源的利用，降低建筑物的能耗，达到保护生态环境的目的。 3 南充市大学科技园创新创业孵化中心主楼概念方案设计 3.1 方案简介 南充市大学科技园创新创业孵化中心位于南充市潆华工业集中区内，潆华大道西侧，规划建设用地面积33000m，项目包括主楼、实验检测楼、综合服务楼。其中，主楼设计面积为55000m，包括办公区（入园企业办公商务）及会议、展示厅、综合服务厅及对外经营窗口、大学生创业中心、技术中心等。 3.2 主楼设计 根据主楼设计面积分配，方案将主楼设计成为塔楼与裙房相结合的空间模式。其塔楼主要功能为办公会议，设计面积为46500m，裙房主要功能为对外经营服务，设计面积为9000m。由于塔楼部分面积多体量大，因此塔楼方案设计是主楼设计的重点。本次项目的主塔楼被定义为为大学创业人员提供办公场所的孵化楼，其性质类似于城市中的写字楼，采用租用的形式，因此空间布局要求灵活多变，能够满足各类公司的办公经营。另一方面，由于大学科技园创新创业孵化中心项目是南充市潆华工业集中区的政务服务部门，对整个工业园区的发展具有标志性与引导性的作用，其塔楼设计在在精神层面上也应具有标志性与引导性。因此，设计在概念上方案提出了“景观办公”的现代化办公模式，力图标榜出现代工业园区的时代感与创新性。 通过与甲方协商并综合各种客观因素，设计方案将塔楼定位为一幢高23层，标准层面积在2000m左右的百米高层。根据空间布局灵活多变的需求，方案提出了塔楼平面的基本模式为一个核心筒在中间，南北两侧为内廊办公楼的“工”字形平面。两侧内廊办公楼均为两跨进深，走廊靠内侧，把房间分隔为大小进深不同的两类办公空间，迎合了单独办公与群体办公搭配使用的“中国式”办公模式。在“工”字形平面的凹槽处，每隔几层设计了一个露天平台未创造出怡人的“空中庭院”式的公共空间，把“景观办公”的设计概念贯穿其中。 随着项目的推进，结合项目环境与总平面设计，方案将塔楼基本平面进行了优化：把核心筒移动到西侧，并将两侧“一”字形内廊办公楼“张开”，形成了东西向的“V”字形平面（如图2）。优化之后的塔楼平面将东西两侧的空中庭院统一合并到了东侧，整合扩大了庭院空间。空中庭院设计采用上下端满铺，中间搭桥的布置形式，形成了一个以贯通的主庭院联系融合多个子庭院的庭院空间系统（如图3）。 3.3 庭院空间品质分析 3.3.1 通风设计 在一定高度限定内，作用在建筑外表面的室外风速及风压随高度增加而逐渐增强。据统计，在5层楼面处，风速比地面处高出20%；在16层楼面处，风速增加50%；在35层楼面处，风速增加120%。显然，高层建筑直接对外开窗会造成过大的气流进入室内，使人无法正常工作。而空中庭院式的公共空间必须进行防风设计，否则无法让人在其中长时间驻足。 南充市的常年风向为南北风向。在南充大学科技园创新创业孵化中心主楼设计中，塔楼平面被设计成了凹口朝东向的“V”字形，塔楼庭院均被设置在“V”字形凹槽内，三面围合。方案利用建筑两侧办公楼楼体有效阻挡了室外强风对庭院空间的直接作用，有效缓和了高层空中庭院的室外风环境，使人站在庭院中如同站在地面上一样舒适。同时，“V”字形平面使凹槽内侧的办公空间也可借助中庭怡人风环境进行自然通风了。 在塔楼的凹槽内，主庭院上空被设计成贯通十几层的大空间形式，创造了一个通畅的竖向空间。凹口处，每隔几层通过楼层搭桥的方式设置空中庭院（如图4）。塔楼庭院通过统一的中庭空间进行通风换气，使通风效果达到最佳。 3.3.2 采光设计 庭院通常是为建筑提供自然采光的场所。本次主楼方案的塔楼设计了一个贯穿十几层的主中庭作为建筑物的采光庭院。中庭采用侧向采光的形式为建筑物提供光源。由于侧向采光的庭院形式使庭院越靠内侧采光效能越低，方案利用“V”字形平面尽量增加了侧向采光口的尺寸面积，进而增加了侧向采光的进光量，提升了中庭空间的光环境。在建筑内部房间的布置中，方案将进深较小的房间布置在靠中庭一侧，进深较大的房间布置在外侧，让房间采光更合理有效。 3.3.3 声学设计 空中庭院作为一种公共空间，是人们进行交谈的场所。优质的声学设计是人们愉快交谈的前提，因此，空中庭院设计需要考虑声学设计。高层办公建筑空中庭院声学设计的原则是防止相互干扰，避免声音在传播过程中产生驻波、混响等现象。 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波叫做驻波。驻波可使声音在局部区域增强，让人们在进行商务交谈和私人交谈时候容易被外人听到，降低了人们在场所内进行交谈时的安全感。平行的空间界面容易使声波反向传播叠加而产生驻波，因此，方案在设计时有意使庭院的围合界面成45度角相交，减少了驻波产生的概率。 声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，这种现象叫做混响。混响使交谈环境喧闹吵杂，人们在里面相互干扰，容易产生烦躁情绪。加之，办公空间常常围合庭院布置，向庭院开窗进行通风采光，吵杂的庭院环境会干涉影响到办公区域的人员办公。消减庭院的混响现象应尽量使庭院围合空间开阔，通过扩大空间容量和减少声波反射面来控制空间中的声能密度。在南充大学科技园创新创业孵化中心主楼设计方案中，塔楼的空中庭院预留了巨大的主庭院空间，并且一侧通透，减少了声音在空间中传播时的反射次数，由此来控制庭院中的混响现象。同时，庭院里种植了各类植物，形成了天然的吸声体，也能在一定程度上减少空间中的声能密度。 3.4 庭院空间秩序分析 世界的多元化发展使城市与高层办公建筑功能和空间日趋复合化，要求高层办公建筑能建立各种类型、规模的庭院以适应不同层次、不同部门的需求，同时，为了符合人们管理及行程的心理需求，大体上可以把庭院分为以下三类： 1）公共庭院：主要指高层办公建筑群体之间围合形成的庭院； 2）半公共半私密性庭院：主要指高层办公建筑中对内对外都开放的庭院； 3）私密性庭院：主要指仅供本楼内的人员使用的庭院；“空中庭院”的设计无论是从其位置和构成形态，还从是其造型及功能上来讲，都没有一个固定的设计模式，因此在对其进行空间组织的过程中，应该本着系统化设计的理念，结合高层办公建筑的具体设计条件进行综合分析，而达到最佳收益的效果。 南充市大学科技园创新创业孵化中心主楼设计方案遵循了庭院空间秩序的分布原则，并根据塔楼具体功能设置进行了调整：第一，方案利用主楼裙房围合成大型的前广场，并作为公共庭院空间对广大人群开放；第二，方案将塔楼位于第五层的空中庭院与裙房屋顶绿化共同形成半公共半私密性的庭院空间，其规模较大，对主楼内部办公人员开放使用；第三，塔楼的运行模式是租赁办公楼层给大学创业人员，其内部公司多而小，租赁层数从一层到几层不等，而其中一些公司希望设置私密性的庭院空间。因此，方案分别在塔楼12、18和23层设计了只针对本层办公人员开放的私密性空中庭院。庭院规模较小，人员需要通过办公区域进入，保证了其使用的私密性。三种不同私密性的庭院空间利用门厅、核心筒、办公区域的阻隔与联系同主楼办公服务空间有机地组合在一起，形成了完善的庭院空间系统。 3.5 庭院空间生态性分析 随着生态建筑理念在西方的提出和发展，空中庭院的生态效应也逐渐被人们所认识，它不仅仅是建筑室内空间向自然界的延续，也是生态建筑中的重要设计策略。在建筑设计的过程中根据基地气候因素的主导作用，通过正确的布局、形态的合理选用和围护结构的适当设计等多方面的工作，我们可以使庭院成为建筑物一个有益的“肺”，将气候的有利因素加以利用节约能耗，同时将外界环境的不利影响减少到最低，达到经济和环境目标的统一，以实现建筑的生态可持续发展。 南充市位于我国冬冷夏热地区，夏季应考虑建筑的遮阳通风。如上文所说，塔楼通过“V”字形的平面围合，为凹槽内的主庭院创造了出怡人的风环境。面向庭院一侧的办公空间因此也能通过自然开窗通风，适宜地调节室内气候环境，从而降低了建筑物的空调能耗。方案把塔楼顶端的空中庭院设计成完全贯通的形式，遮盖了下部的主庭院空间，使下部庭院空间侧向采光。这样的处理方式让主庭院在夏季（太阳高度角较高的时候）避免了阳光的直接射入，改善了庭院内部的小气候。顶端的空中庭院也能通过植物的光合作用吸收太阳能，降低了建筑的能耗，同时缓解了城市的热岛效应。 4 结语 高层办公建筑是一种高效节地的建筑类型，在未来的城市建设中还将日益增多。随着人们对办公空