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实验建筑设计初探 摘要：文章以上海环境监测中心为例，探讨在各种限制条件下设计功能合理、环境优雅以及实验、办公空间高效的科研实验建筑。 关键词：实验建筑；建筑设计；实验室 中图分类号：TU244.8 文献标识码：B 文章编号：1008-0422（2014）07-0121-02 1 项目背景 上海市环境监测中心主要承担行政管辖范围的环境质量和污染源监测工作，包括水、大气环境质量、土壤、固体废弃物、环境噪声以及敏感地区环境监测工作。为本市的环境管理和决策提供技术监督、技术支持和技术服务，是全市环境监测系统的网络中心、技术中心、信息中心和培训中心。 上海市环境监测中心旧址始建于1983年，是从事环境监测的公益性科学技术单位，属全国环境监测一级站。社会经济的发展，对环境监测检验等工作提出了更细更高的要求。原有环境监测中心的容量及功能已经无法满足环保事业发展需求，亟待建设更加现代化硬件设施。 2 用地现状及需求分析 项目用地位于徐汇区三江路近龙漕路，处于市区较中心地段。该地块被横向划分为三个项目地块，环境监测中心为位于中部的东西向狭长形用地（北面为徐汇区审判中心用地，南面为区检察院用地），用地面8000m2，用地西面邻接市政道路三江路、东面邻接规划道路（连接龙漕路与南面小区）。用地东面为污水处理厂，有多个污水处理池对周边环境有一定不利影响；西面隔三江路为现有住宅小区；北面为同步建设的徐汇区审判中心，预留地块南面为幼儿园及现有住宅。该地块向道路面宽较小，位于市中心地段、周边各类现有条件复杂，对总平面布局及建筑设计有较多限制因素，因此在建筑设计中需更全面考虑解决各种问题。 在用地现状的基础上，建设单位提出了自身需求。本项目需包括科研实验、业务办公及配套学术用房、停车空间、附属后勤设施、业务接待等功能，其中业务办公用房又分属四个不同业务部门使用。以上各功能间相对独立又需要互相联系，因此在设计中需充分考虑空间组合及流线关系。 3 总平面设计 考虑到基地形状、建筑造型和功能上的舒展需要以及交通现状，将基地主人口设置与基地西面的三江路上，视野较为开阔，作为展示建筑整体形象的主要方向。用地东侧为7米宽的场地外通道，作为实验用车辆和后勤出入口，避免与主要外来人员出入口混流。 基地内的核心功能为综合业务及综合实验功能。综合业务主要为对外办公及对外业务接待等，使用人数较多、日使用时间较长，因此考虑南北向布置在基地北面；综合实验功能以环境实验为主，使用人员较少。因基地东面为污水处理厂，从景观角度出发，将实验楼主体东西向成栋，作为主入口的“照壁”，避免视线直接穿越至观瞻较差的污水处理厂，并起围合空间之用；同时有一定的遮挡作用，减轻处理池异味对办公人员较多的综合业务楼的影响（见图1）。 作为核心功能的两栋主楼确定之后，在两栋楼之间和周边空间布置裙房，作为二者的共用功能空间和交通联系空间。其他次要功能（相对独立的大气监测和业务辅楼）结合出入口消防监控、安保等功能设置在基地的两个出入口。由于本项目用地紧张，场地内设计环形消防车道和登高面后，基本无地面停车的余地，因此机动车与非机动车停车位主要设置在地下。 4 建筑设计（功能，实验室布置等） 4.1 各主要功能设计 综合业务楼：为基地内的主要建筑，由市环境监测中心、监察总队、固体废物管理中心、环境信息中心等单位共用。该楼设计为十三层。一至三层为裙房，布置各单位共用的职工食堂（一层），档案用房、职工之家（二层），学术报告及学术研讨中心（三层），该部分功能位于综合业务楼及综合实验楼之间，业务楼和实验楼人员可分别达到该使用空间而不产生互相交通穿越及干扰。一层入口大堂一侧为对外的综合业务受理窗口，市民及单位前来办理事务无需进入内部办公区域。食堂综合业务楼东侧，有独立的后勤出入口，人货亦作分流处理，减少对内部办公的干扰同时保证食品卫生要求。一层北侧设置应急监测办公用房。四十三层为各单位业务用房，根据不同人员要求设计集中科研业务和独立科研业务等多种类型空间。本楼设计二台客梯及一台货梯（兼作消防电梯） （见图2）。 综合实验楼：实验楼为市环境监测科研监测用房。主要设置有器材设备存放（一层）、大气实验室（二层）、生物实验室（三、四层）、各项目部实验室（五九层）以及相关配套辅助用房等设施。各区域指标均按建设单位使用要求设计。综合实验楼在一至三层与综合业务楼通过交通连廊连接，可直接进入综合业务楼内的职工餐厅、职工之家、学术报告厅、学术研讨室等公用空间。本楼设计二台客梯及一台货梯（兼作消防电梯）。 大气监测楼：结合门卫设置，主要为器材储存及大气监测实验室，基地内的消防控制集中设置在本楼底层。 地下车库：根据选址意见书要求，基地内地下车库需满足约1 20辆停车位要求。地下小汽车库考虑地下建筑退界及管线综合铺设要求后基本满铺设计。车库出入口分别对应基地出入口设置，停车方式为垂直式停车。自行车库也设置在地下，停车150辆。地下室顶板在地上建筑范围内，局部拾高1m（与入口层室内外高差相同），利用高差局部开启地下车库的采光通风高窗，节省地下车库日常运行成本。实验楼、业务楼围合的空间内，利用地下室的拾高部分形成跌落式布置的景观，营造优雅的办公科研环境。地下车库顶板抬高部分为今后局部增加立体车位预留了条件。 4.2 建筑造型 建筑造型始终与功能结合考虑，建筑物总体由不同层数的建筑物构成，高低错落，丰富了城市天际线。在建筑的细部装饰上，充分采用现代建筑的手法，尽量减少繁琐冗余的元素，以竖向线条为主题，结合局部装饰，简洁大方，使得本建筑能够丰富城市空间形象。建筑物外立面以花岗岩和玻璃材质构成，虚实对比强烈，色彩淡雅，细节精致（见图3）。 4.3 实验空间设计 本项目中有较多的环境实验内容，该类型实验建筑的特点是实验的细分类别和检测项目较多，包括大气、生物、水环境等多个项目部，单个实验室内部有一定的工艺流程需求，但实验室之间相对较为独立，组合比较灵活，因此在方案设计阶段，需充分考虑后续设计中实验室布置的通用性、灵活性以及可变性。常见的检测实验室布置有如图4所示的一些类型：在方案设计阶段，实验室操作人员暂无法提供很准确的实验室设备布置且使用中也有变更可能，因此需为后续的实验室深化设计留有余地，这也体现文丘里在建筑的复杂性与矛盾性中所述“建筑的不定性”，设计的不定形式是以使用不定为基础，在建筑要求中反映出来的： 1-单个实验室：侧装通风柜、实验设备单元（1800*900），中部操作台单元（1800*750）； 2-加倍开间实验室：开间占两个柱距，空间较大灵活布置，可利用隔断夹道送风； 3-加倍开间实验室：开间占两个柱距，空间较大灵活布置，可利用隔断夹道送风； 4-特殊要求实验室：根据特殊设备大小及标准设备单元考虑空间尺寸； 5-实验室内部空间透视。 在本项目具体设计中，将实验空间尽可能集中布置，结合满铺地下空间确定柱网。首先，集中布置空间使得后续实验室深化设计较为灵活；其次，实验室集中设置有利于同类管线集中布置，避免无谓的空间浪费并能节约工程造价；再次，7.2-9m的柱网较符合实验室标准设备模数，提高单个实验室内部空间的使用效率。 除实验操作空间外，还需考虑实验人员办公空间与操作空间之间的组合形式，最大程度提高工作效率，设计有如图5所示的几种可能的实验办公一操作的组合形式，适用于不同类型实验室的需求。 5 景观 由于该用地较为紧张，设计者也考虑如何在局促的地块内营造宜人的工作环境（见图6）。 在总平面布局时已考虑将综合业务楼和实验楼作围合状布置，围合空间开口正对三江路主入口，集合该局部地下车库顶板的抬高，处理为跌落式的水景和绿化空间，作为基地主入口的对景。同时在裙房屋面布置绿化休憩空间；其余绿化结合环形道路和建筑周边种植。在石材、玻璃形成相对硬朗的建筑空间中，在人的尺度上，尽可能的对环境进行柔化和人性化处理，使得外来和工作人员均能感受到环保单位本身对空间环境质量的重视与用