山西农业大学综合教学楼工程设计研究★

王秋生

(山西农业大学后勤保卫部，山西 晋中 030801)

1 概述

随着我国高等教育的快速发展，大学校园也在不断地持续的加快建设，教学楼建设属于校园建设的重中之重。纵观多所大学的教学楼，存在建筑与环境不相协调，缺少必要的联系，建筑与环境的整体性不强，使建筑和环境不能有机的融合，赋予建筑一定的生命活力。建筑能源消耗严重，传统建筑外围护结构保温隔热性能较差，从而造成能源消耗问题比较严重，无法为学生提供一个舒适的学习生活环境。精神文化缺失，千篇一律的建筑样式已不再能满足师生的精神需求，现代校园建筑设计应该具有独特校园文化魅力。空间功能单一，传统教学楼功能相对单一，教室中仅有教学相关的配套设施，无法满足智慧课堂的需求[1-2]。

山西农业大学综合教学楼克服了目前大学校园中教学楼设计中存在的多种问题，突出先进的设计理念，保持历史文化的传承，彰显国家农业高新技术产业示范区和新农大加快发展的地方特色。本文对综合教学楼的功能布局分区设计、防震和隔震设计、报告厅屋顶钢结构网架设计及内景设计、建筑节能环保设计等方面的创新性进行全面系统的分析和展示，以期为现代大学校园中教学楼的设计提供有益的参考。

2 工程概况

山西农业大学是国务院批复的“国家农业高新技术产业示范区”牵头单位，山西农业大学综合教学楼项目位于山西省晋中市太谷区山西农业大学校园内，属于“国家农业高新技术产业示范区”重点工程项目，总建筑面积61 520 m2，分A，B，C三个区域建设，地下1层，地上6层，局部为4层。建筑总高度为23.75 m。该项目2018年2月初开始施工，2019年10月底完工，由山西省二建集团公司总承包施工。该项目整体效果如图1所示。

本次设计内容包括教学区和办公区等。教学区主要为普通教室、阶梯教室、智慧教室和语音教室等。办公区主要有教职工办公室、会议室、报告厅、农史展览馆等。还有室外道路、楼前广场设计等。综合教学楼为框架结构，基础结构形式为条形基础和筏板基础。

3 综合教学楼设计方案及创新

山西农业大学综合教学楼项目设计方案经过设计单位和校内外有关人员的多次调研、参观、座谈、讨论和研究，最终确定了集先进性、科学性和适用性于一体的设计方案，下面探讨主要的几个方面[3]。

3.1 设计理念

本项目基于“走进山西观农大，农大变革显山西”的建筑空间创新特色设计理念，彰显农大百年历史底蕴和校院合署新农大建设的创新精神。从整体上把握设计布局，中部通过室外大台阶连接进入综合教学楼C区，寓意“脚踏实地、步步提升，才能顺利进入知识殿堂”；两翼通过连廊与综合教学楼A，B区有机结合，内涵雄鹰展翅的美好愿景，并将山西建筑“正房厢房相宜联络”的布局特色富含于其中。

另外，还坚持从交通、环境、人文等方面出发进行设计，具有良好的工程效果。综合教学楼分区设计如图2所示。

3.2 功能设计

由图2可以看出综合教学楼的分区设计，A区布设普通教室、阶梯教室、智慧教室和语音教室；B区布设普通教室、阶梯教室及机电各功能用房；C区布设学院办公室、农史展览馆、报告厅以及多功能会议室等各种用房，合理解决了功能多样、结构层高不一，建筑物平面布局复杂，绿色节能环保设计的难题。综合教学楼功能设计效果如图3所示。

3.3 建筑立面设计

采用形态有序的立面分隔布局来表达校园的平静，平屋顶、局部细节造型都与周围建筑相协调。外墙装饰1层采用水泥砂浆+岩棉保温板+干挂花岗岩石材，彰显庄重大气，2层以上采用水泥砂浆+岩棉保温板+抗裂砂浆+真石漆，彰显自然美观、经济实惠的效果。建筑色彩以白灰色为主，整体风格简约、朴素、大气。真石漆墙面如图4所示，花岗岩墙面如图5所示。

3.4 层高设计

综合教学楼的室外地平与外围校内主干道基本持平或略高，A，B区综合教学楼6层局部4层，1层层高为4 500 mm，2层以上层高为3 850 mm，室内外高差450 mm。C区1层农展馆高度为5 000 mm，2层报告厅的高度为10 000 mm，报告厅两侧会议室层高为4 000 mm。

3.5 无障碍设计

综合教学楼开展无障碍设计，遵循GB 50763—2012无障碍设计规范的相关规范要求，在出入口台阶处建设坡度小于1∶12的无障碍坡道，坡道两侧设置安全围栏，楼内设置了4部通行电梯。在无障碍卫生间设计上，考虑安全方便，将无障碍卫生间在每层设置。

3.6 防震、隔震设计

依据《山西省住房和城乡建设厅关于积极推进建筑工程减隔震技术应用的通知》(晋建质字[2014]115号)文件，设计人员根据抗震性能要求，结合功能布局和楼层的高度、跨度、承载力等相关因素，采用黏滞阻尼器来提高结构的抗震能力，黏滞阻尼器可以最大限度吸收和消耗地震对建筑结构的冲击能量，大大缓解地震对建筑结构造成的冲击和破坏[4]。该项目布设了282套阻尼器。C区阻尼器位置布置图如图6所示，阻尼器安装图见图7。

3.7 报告厅屋顶钢结构网架设计

综合教学楼C区报告厅的屋顶设计，考虑到充分利用空间，满足报告厅的建筑功能，做到结构安全与经济合理，确定该屋顶设计采用钢筋混凝土柱子+较大跨度的球形网架结构+铝镁锰保温型屋面板，通过钢结构与混凝土结构的有机结合，构建出超大的活动空间，为学校组织学术交流、教学活动等提供良好环境，也使得报告厅与整体建筑浑然一体，相得益彰。网架结构及节点图如图8所示，报告厅内景如图9所示。

3.8 教学楼建筑动线设计

教学楼建筑的特点是人员静态密度大、课间瞬时人流密集，因此对高效出入、紧急疏散的动线设计要求非常高。为此，将该教学楼设计为A，B，C三个区域，共设计了27个出入口、16部楼梯、4部电梯，使人员流动有序顺利。电梯口如图10所示，楼梯口如图11所示。

3.9 教学楼低碳节能环保设计

综合教学楼设计过程贯穿了节能环保设计的理念。在屋面、外墙、门窗、机电系统等方面进行节能设计，主要采用LED灯、断桥铝合金窗、空气源热泵、散热器等18种节能材料和设备，见图12，表1，建筑各个方面均采取节能措施，达到了建筑节能65%的标准要求。

表1 节能材料和设备

4 教学楼工程设计中的技术创新及成果

1)分区合理，功能优异。

综合教学楼功能分区见图2，设计即从规模上包含普通教室，同时又兼顾阶梯教室，容纳学生人数由小规模到大规模，体现不同层次的教学风格；从功能上包含语音教室和智慧教室，彰显现代化的教学风格。C区的报告厅、会议室，可供学院学术交流与成果展示，丰富了学校的现代教学风格。教学楼分区设计如图13所示。

2)设计利用空气源可再生能源，降低运营成本，打造绿色节能。

工程能源设计以绿色建筑为载体，在建筑物全生命周期过程中，合理规划、精心设计、确保功能、遵守流程，最大限度地节约资源、保护环境并减少污染。采用空气源热泵系统，如图14所示，利用大自然的低品位可再生能源，作为空调系统的冷热源，实现运维节能。

3)电脑声场模拟的应用。

报告厅是一个封闭的高大宽广空间，具备会议、演讲、文艺汇演等各种应用场景，设计利用电脑声学软件模拟计算，多边形墙面、顶面合理反射声波，运用冲孔金属铝板、矿棉吸音板材料声学特性，平衡了报告厅在不同场景下的声场分布、声扩散、响度和噪声消除等建筑声学指标，同时兼顾了视觉上的美感，使用效果极佳。报告厅效果图如图15所示。

5 结语

山西农业大学综合教学楼设计符合现代教学楼设计的理念，设计方案先进合理，在功能布局分区设计、防震、隔震设计、报告厅屋顶钢结构网架设计及内景设计、建筑绿色节能环保设计等方面都具有创新性，取得了较好的设计效果，该项目于2021年分别获得由中国施工企业管理协会颁发的“国家优质工程奖”和由山西省优秀工程勘察设计评审委员会颁发的“山西省优秀建筑设计奖”，设计方案具有重要的推广应用价值。