浅谈校园建筑设计中的“复合型”绿建设计手法

文/姜思华 湖南省建筑设计院有限公司 湖南长沙 410000

1、引言

近年来，随着技术力量的持续发展，绿色、低碳等可持续发展理念逐渐得到广泛关注。在建筑工程行业中，如何有效节约自然能源及资源，降低建筑对环境的影响，建设全生命周期的绿色建筑成为行业的关注重点。

绿色建筑的主要特点有：建筑的全生命周期内均主张节能环保，即涵盖设计、施工、运营等全过程；绿色建筑在提供健康舒适的使用空间的同时，注重降低资源能耗、降低污染排放，旨在消耗较低的环境资源而创造更舒适高效的建筑使用空间。

现结合某校园设计实例中绿色技术的运用情况来说明现阶段适应校园类项目设计阶段的绿建设计技术。

2、项目基本概况

2.1 项目总体情况

某市一所高级中学办学规模90个教学班，在校学生4500人左右。该项目教学区总建筑面积约为7.6万平方米，设计功能主要包括普通教学楼3栋，专业教学楼1栋，图书馆1栋，行政办公楼1栋，学术交流中心1栋，食堂1栋、体育馆1栋，总计9栋单体建筑。

项目用地呈不规则多边形状，场地内部地势较平坦，周边道路高差较大，南向主要为保留山体。拟建场地地势开阔，场地下伏基岩为灰岩、页岩。该场地不良地质作用主要为碳酸岩岩溶及平整场地所形成的边坡。填土主要回填于四周高中间低的地势低洼处，可不考虑填土底面天然坡度的影响。

2.2 项目建筑单体情况

9栋单体中，普通教学楼（3栋）、专业教学楼及行政办公楼为以教室或办公室为主的5层建筑，平面以教室或办公室为单元，规律布局，每层平面之间具有较高重复性。

交流中心位于校园入口主轴线的西侧，共3层，与普通教学区相呼应。建筑平面为圆形，在功能布局上，设置有书画类、舞蹈类、音乐类学习教室。

图书馆位于校园入口主轴线的顶端，根据地势抬高处理，形成整个校园的标志性建筑。图书馆建筑共5层，采用八边形的平面形式，凸显自身的标志性特点。

食堂位于教学区与生活区之间，方便两个区域的人流使用。根据食堂内部不同的功能分区设置了学生用餐、教职工用餐、后勤服务、货物运输等多种分区流线，互不干扰。

体育馆结合校内田径运动场设置，共3层。一层采取架空的手法，形成风雨操场，满足师生在雨雪天气的运动功能需求，二层设置篮球场，周围布置观众坐席及主席台，三层设置观众坐席及少量辅助功能空间。体育馆的篮球场部分，平面跨度约44MX53M，是本工程项目中的大跨度建筑单体。

3、“复合型”绿建设计手法的运用

本项目提出“复合型”绿建设计理念，设计前期综合考虑各栋单体特点，根据不同特点制定相应绿色建筑设计技术，综合运用装配式技术、BIM技术及钢结构设计等方式。具体实施如下：

3.1 8栋单体采用运用预制装配式技术。

本项目中，普通教学楼（3栋）、专业教学楼、图书馆、行政办公楼、学术交流中心、食堂均采用装配式技术。所有单体建筑均为叠合楼盖现浇框架结构体系，采用的预制构件包括预制外墙挂板、叠合梁、叠合板、预制栏杆板、预制楼梯、预制女儿墙、预制非承重墙板，总体预制装配率为55%。其中预制外墙挂板均预埋保温材料及窗框、瓷砖反打工艺、水洗粗糙面工艺，实现装饰装修一体化及节能目标。

图1 装配式预制外墙挂板

普通教学楼、专业教学楼、图书馆、行政办公楼、学术交流中心、食堂实施标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修。从而大量减少现场工作量，保护环境减少施工污染，提高工程开展效率，缩短建设周期。

3.2 复杂公建运用BIM技术。

本项目中的食堂子项，从方案设计阶段开始，即采用BIM技术进行相应的项目设计工作，并生成相应BIM数据模型及二维图纸，为项目后期装配式的全面实施提供精确的构件信息。

在食堂单体设计中采用的BIM技术，要求进行建筑、结构、机电等专业的设计模型创建。通过三维可视化模型，发现二维设计过程中的图纸问题，并采用revit模型输出二维图纸。在复杂结构和空间采用BIM模型指导后期，同时为项目后期装配式的全面实施提供精确的构件信息。

运用BIM控制全设计过程，实现了设计过程的外观可视化，与其他专业在协同作业时提高合作效率，并且更有利于对项目的优化调整，最终实现优化设计、整合信息、完善项目的目的。

方案阶段：完成方案BIM模型搭建，并在搭建过程中完善概念方案中的不足。同时，结合机电专业相关设备，对标准教室单元进行可视化模拟。

初步设计阶段：在方案模型的基础上，全专业搭建BIM模型，并完成初步设计阶段出图工作。机电各专业进行设备管线、机房建模。全专业协同建模，及时发现结构梁柱、机电管线对建筑空间的不利影响，并及时调整、优化。

施工图阶段：完善初步设计模型，建筑专业在revit模型中细化各类大样图，如楼梯间、墙身节点、门窗分隔大样等，并采用revit模型输出二维图纸，在复杂结构和空间采用BIM模型指导后期，完成模型和图纸的交付。

3.3 大跨度单体采用钢结构。

本工程体育馆属于大跨度建筑形式，篮球场区域平面跨度约44MX53M，其屋顶结构采用钢管桁架结构+金属屋面板建造形式，并在钢结构施工图设计之后进行深化设计技术。设计根据施工图提供的构件布置、构件截面与内力、主要节点构造、数据和技术要求及相关图纸和规范的规定，对构件的构造予以完善，从而减少返工，提高质量，减少材料浪费。

图2 钢结构屋架形式

4、项目的突出特点及综合效益

“复合型”绿建设计理念：校园类的项目通常为多个建筑单体集合，每栋单体因其不同的使用功能、规模形式及造型要求，可使用的绿建设计技术也有差异。设计前期综合考虑各栋建筑单体的特点，根据不同特点制定相应的绿建设计方案，针对性运用了装配式技术、BIM技术及钢结构设计等方式。其中，教学楼、图书馆、行政办公楼等每层平面布局变化不大或变化规律的，可采取装配式技术。对大型复杂公建，有高大空间或设备管线复杂的，可采用BIM技术统筹各专业信息，呈现最直观的空间效果。体育场馆类的建筑，受运动场地布置及使用要求的影响，多为大跨度结构，可采用钢结构形式，更为环保高效。

BIM技术运用：BIM模型一模多用，可对接lumion、3Dmax及可视化展示。同时成果交付实现传统二维图纸与三维模型同时交付。提高设计图纸质量，减少错漏碰缺。成果交付时，除了传统的二维图纸，一并提供三维数据模型，方便开展后续的装配式设计及指导后期施工。

装配式建筑技术：多栋单体建筑的装配式技术运用，装配率达到55%，大量的建筑部品由车间生产加工完成，施工现场采取装配作业，大大减少传统型施工现场的作业量，从而保护环境，减少施工污染，提高工程开展效率，降低投资成本，缩短建设周期。

采用钢结构设计：钢结构屋架形式的承载力高、跨度大，并具有比传统结构用料省、易拆除的明显优势，且钢材本身即为可回收再利用的绿色建材。本项目在设计中，还通过钢结构深化设计，减少返工，提高质量，减少材料浪费，此优化措施节约施工费用约50万元。