长春市新城大街商业区公共建筑地下空间设计探讨

柳红明，王嘉祺

吉林建筑大学 建筑与规划学院,长春 130118

1 项目概况与周边环境

项目位于长春市净月开发区新城大街与飞虹路交汇,如图1所示,绿色地块被规划为居住区域,橙色地块为本次项目一期的建设区域,占地约为2.8万m2,容积率约为4.0,可建设约11万m2的商业建筑.目前,该项目正在与红星美凯龙商谈,准备投资建设爱琴海项目,同时又与沃尔玛进行沟通,预计建设沃尔玛购物广场或山姆会员店.

图1 项目地块选址Fig.1 Site selection of project plot

该地区汇集了长春市部分高校资源,项目地块周边楼盘林立,人口密度较高.项目北邻吉林农业大学,南侧与吉林建筑大学和拟建医院相邻(见图2),西邻商业区,东邻住宅区,其中吉林农业大学是一所综合性农业大学,学校占地近1 500万m2,在校学生约为27 000余人,教职员工2 000余人,多数居住在农大附近的家属楼.吉林建筑大学是省内重点建设建筑类本科高等学校,全日制本科以上在校生约为16 000余人,研究生近千人,教职工1 100余人.拟建医院规划占地10万m2,规划建筑面积30万m2.

图2 项目地区周边现状Fig.2 Current situation around the project area

项目地块周边交通便利,西临新城大街城市主干道,南临飞虹路城市支干路,由于净月开发区位于长春市郊,现阶段车流量适中,预计未来车流量将会有明显提升,将会带动该地区的商业活力.

2 寒地气候特点及其对地下空间的影响

我国地域辽阔,各地区的地势和气候都存在很大差异,本文所选项目地址位于长春市,长春市坐落于严寒地区(见图3).按二级指标,严寒地区又可进一步划分为严寒地区A、严寒地区B和严寒地区C3个区域,其中长春市属于严寒地区C(见表1),冬季寒冷且持续时间长,日照时间短,太阳入射高度角偏低,计算采暖期天数为165 d,计算采暖期室外平均湿度为57 %,最冷月平均温度-14.4 ℃[1];夏季持续时间短,相对湿度≥50 %;年降水量200 mm ～ 800 mm.针对不同气候区的城市特征,其地下空间的设计侧重点也略有不同.在北方严寒地区的城市,冬季:气候寒冷且干燥,不仅需要考虑到冬季地下公共空间的保温和采暖,还需要考虑到地下公共空间的空气湿度;太阳高度角偏低,要着重的考虑地下公共空间天井和天窗的采光问题;室内外温差较高,地下公共空间人群聚集量比室外多,则需要明确地下公共空间交通流线的导向性.夏季:气候干热,不仅需要处理好地下公共空间的通风问题,还需要适当的考虑到地下公共空间的隔热问题;太阳高度角偏高,也要考虑到地下公共空间天井和天窗的遮阳处理.

图3 全国建筑热工设计一级分区[1]Fig.3 The first level division of national building thermal design[1]

表1 严寒地区主要城市二级分区[1]Table 1 The second level division of major cities in severe cold area[1]

3 地下空间设计原则

地下空间按功能可分为交通空间、商业空间、停车空间和交通与商业共融空间.

交通空间主要包括地下交通枢纽、城市地铁等,我国大部分城市都设计了地下交通空间,主要用于保证行人安全,同时缓解地上交通压力[2];

商业空间则是地下公共空间的人流聚集区,促进地下商业空间的人群购物活力,缓解地上商业空间中人群拥挤和空间单调等问题,提升购物人群的购物享受;

地下停车空间在缓解地上停车位不足的问题上起着至关重要的作用,现阶段我国公共建筑设置地下停车空间较多;

交通与商业共融空间,存在于很多商业地下空间中,它们形成了既满足交通需求又满足商业需求的整体性空间,如地下步行街等.

地下空间按空间形式可分为全地下空间和半地下空间,全地下空间:地下空间地平面低于室外地平面的高度超过该地下空间净高的1/2,并且无对外的人防出入口等设施;半地下空间:地下空间地平面低于室外地平面的高度超过该地下空间净高的1/3,且不超过1/2,其中半地下空间可能设有采光窗户或对外人防出入口等设施[3],本文将设有下沉广场的地下空间归纳为半地下空间.以地下空间的分类标准为界定,整理出严寒地区不同形式的地下公共空间设计方法.

3.1 半地下公共空间

3.1.1 平面布局

以对外出入口为人群导入的流线起点,沿总流线两侧穿插布置商业空间,充分利用流线的导向性;相同属性的地下公共空间相互联通,如同属性的地下商业空间和停车空间等,使两者起到相互促进、相互补充的作用;不同属性的地下公共空间,在联通处设置监管通道,防止地下公共空间的人流混杂.

3.1.2 采光通风

有效地利用半地下公共空间与外界下沉广场连接处及露出地面的外围护结构,增大幕墙与外窗的面积,合理地进行地下空间的采光与通风，对于进深较大的内部地下空间,则采用室内天井的形式,提升地下空间的采光与通风效率.

3.1.3 保温节能

为了确保地下空间的保温性能,与外界接触的围护结构要做适当的保温处理.设有窗户或幕墙的外围护结构在条件允许的情况下可以采用低导热系数、低辐射的Low-E中空玻璃(见图4).

图4 低辐射中空玻璃Fig.4 Low-E insulating glass

3.1.4 颜色基调

色彩在建筑空间中的应用,不仅仅是满足人的基本需求,还可以利用色彩的特性去改变这个空间的使用者[4].采用合理的颜色基调可以提升地下公共空间内部使用人群的心理舒适度,地下空间颜色基调应该以暖色系为主,冷色系为辅,提升冬季地下空间在视觉上的暖意.地下空间采光天井下端适当布置绿色植被,不仅可以提高地下空间的空气质量,而且在视觉效果上为地下空间增添色彩(见图5).

图5 地下天井植被Fig.5 Vegetation in underground patio

3.2 全地下公共空间

3.2.1 平面布局

与半地下公共空间不同,全地下公共空间没有设置直接对外的出入口,人群流线以上下空间的垂直交通为起点,如自动扶梯、楼梯和电梯等,围绕不同的流线起点在两侧布置商业空间,形成以总流线为主,分流线为辅的空间布局.

3.2.2 采光通风

由于设置对外窗口的数量较少,全地下公共空间一般利用机械设备或者天窗进行室内的采光与通风,而机械设备提高了能源消耗.在地下照明光源周围的顶棚、地表与墙壁处铺设反光能力强、散射效果好的材料,提高人工照明的光照效果;适当提升地下空间天窗开启数量及垂直交通开口面积,增加换风面积,促进地下空间的空气流动,降低空调系统的运作负荷.

3.2.3 保温节能

通风口和天窗是地下空间与外界接触面积较大的区域,适当地提升通风口和天窗区域的保温性能,有助于地下空间的保温节能.

4 项目具体设计

项目鸟瞰效果如图6所示,本次设计以南端下沉广场为初始起点,地上部分由南至北依次为商业综合体、商业步行街、商务酒店和写字楼4栋建筑.地下部分由南至北依次是综合体地下商场、步行街地下商场、商务酒店地下停车场和写字楼地下停车场.本方案采用类似通道式的地下空间布局形式,其中通道式又称为商业街式,是指城市地下人行道、地铁站之间形成的与地面联通的空间布局形式[5],一方面为了保证地下空间的连续性和完整性,另一方面也明确了地下空间的交通导向性(见图7).

图6 项目鸟瞰效果图Fig.7 Aerial view rendering of the project

图7 贯穿的地下空间Fig.8 Penetrating underground space

4.1 地下公共空间布局设计

同属性地下公共空间的连接,不仅扩大了同属性地下公共空间的面积,而且促进了地下空间之间的相互补充.综合体地下商场和步行街地下商场的连接,提升了地下商业空间的采购面积和购物群体的购物活力,达到互利共赢的关系;商务酒店地下停车场和写字楼地下停车场的连接,间接地扩大地下停车空间,当一方地下停车位不足时,可以通过合理的协调,借用另一方地下停车空间为其缓解停车压力,提升地下停车空间的利用效率.

不同属性地下公共空间的连接,在确保两种属性地下空间独立性的前提下,通过一定的设计方法使两者互通.由于严寒地区冬季寒冷的气候条件,北端办公楼和酒店内部的购物人群往往不愿意途经寒冷的室外而到达商场内部,将不同属性的地下停车空间与地下商业空间进行合理连接,在两者连接处设置特殊的监管通道,保证购物人流与停车人流的独立性，从而使冬季北端购物人群可以通过温暖的地下空间到达指定的购物区，间接地避免了购物人群与室外寒冷气候的接触，提升地下购物人群的舒适度.

地下公共交通空间的布局以南端下沉广场的对外出入口为人群导入的初始起点,沿总流线两侧穿插布置商业空间,从而充分利用流线的导向性.商业区地上与地下空间的人群往来,一方面是通过室内中心的电动扶梯与两侧的步行楼梯进行流通,另一方面则是通过最南端的室外下沉广场进行流通(见图8).

图8 地上与地下之间的人群流通Fig.8 Crowd flow between ground and underground

4.2 地下公共空间节能设计

保温性能的高低很大一部分决定着地下公共空间的节能效率,尤其是地下通风口和天窗.地下通风口和天窗是地下空间与外界接触面积相对较大的区域,应该适当地提升通风口和天窗区域的保温性能.对于设有下沉广场的半地下公共空间来说,与外界接触面积最大的围护结构如外墙、外窗等也要做适当的保温处理.设有窗户或幕墙的外围护结构在条件允许的情况下可以采用导热系数低、保温性能好的断热铝合金单框双层中空玻璃窗[6].

地下公共空间的节能效率与地下空间的采光和通风有着密切的关系.综合体地下空间的采光与通风主要是通过与南端下沉广场衔接的外围护结构如玻璃幕墙、外窗等,一方面利用凹线型玻璃幕墙的透光聚光作用和幕墙外窗的通风作用(见图9),另一方面利用南向太阳光辐射较强的优势,从而提升综合体地下空间的采光与通风效果.

图9 南端凹线型玻璃幕Fig.9 Concave glass curtain at the southern end

步行街地下空间的采光与通风则是通过位于地下空间中心区域的矩形天井来实现,天井不仅可以解决众多大进深建筑的自然采光问题从而有效降低建筑照明能耗[7],而且还促进了地下空间的自然通风(见图10),其次在地下人工照明设备周围铺设反光能力强、散射效果好的材料,提高人工照明的光照效果,达到双重保障.

图10 步行街地下天井Fig.10 Underground patio in pedestrian street

5 结语

建筑为人所用,建筑设计应该站在使用者的立场上进行考虑,从当地气候、周围环境和人群心理等实际因素出发,设计出较为合理的使用空间.由于严寒地区气候因素的限制,地下公共空间的设计与规划则更应重视技术与环境层面的要求，尤其是严寒地区地下公共空间的保温节能.适当地提高地下空间的保温效率,不仅能提升地下空间的环境质量,而且还可以提高地下空间内部人群使用舒适度,这样的地下公共空间设计才能被人们接受.