劉典典

(成都市建筑設(shè)計研究院, 四川成都 610000)

四川大學(xué)望江校區(qū)缺乏可供萬人集會舉行畢業(yè)典禮的室內(nèi)場所，學(xué)校每年的畢業(yè)季只能在室外運(yùn)動場露天進(jìn)行畢業(yè)典禮，但成都地區(qū)夏季雨水較多，受天氣影響畢業(yè)典禮在室外運(yùn)動場常不能順利進(jìn)行。

與此同時，隨著學(xué)校人數(shù)的增加，望江校區(qū)體育訓(xùn)練場館人滿為患，不能滿足學(xué)校學(xué)生、教職工及周邊居民日益增長的使用需求。為解決以上問題，校方擬修建體育訓(xùn)練館，以滿足未來使用的需求(圖1)。

圖1 項(xiàng)目背景

1 設(shè)計過程

1.1 早期選址

設(shè)計之初，校方將建設(shè)用地選址在體育中心東側(cè)運(yùn)動場，用地范圍南北長約214m，東西寬約128m，用地面積約27 400m2。校方構(gòu)想，項(xiàng)目在此選址可結(jié)合體育中心建筑功能進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，延續(xù)四川大學(xué)在體育中心東側(cè)運(yùn)動場舉辦畢業(yè)典禮的傳統(tǒng)(圖2)。

圖2 早期選址及現(xiàn)場

1.2 功能需求

此時，校方對建筑功能的需求僅限于為畢業(yè)典禮提供可供萬人集會的場所，并未對體育訓(xùn)練館提出更多的要求。校方認(rèn)為可將建筑設(shè)計為純室內(nèi)的封閉空間，或者半室內(nèi)半室外的開敞空間。

1.3 選址調(diào)整

方案設(shè)計工作剛開始，校方反饋項(xiàng)目選址的運(yùn)動場目前為學(xué)校學(xué)生、教職工及社會周邊居民日常使用的公共場所，若在此新建建筑，會對運(yùn)動場的日常使用帶來較大影響。后經(jīng)校方綜合考慮，認(rèn)為項(xiàng)目早期選址不合理，需重新考慮項(xiàng)目用地選址。

經(jīng)二次現(xiàn)場踏勘，校方將用地選址調(diào)整為體育中心北側(cè)，學(xué)府東路與張瀾路之間的運(yùn)動場。場地現(xiàn)狀為對外開放的籃排球及羽毛球場，場地東側(cè)為東區(qū)第三教學(xué)樓，場地南為食堂、學(xué)生宿舍，場地西側(cè)為學(xué)生宿舍，場地北側(cè)為管理學(xué)院教學(xué)辦公樓，場地標(biāo)高比周邊道路略低(圖3)。

圖3 項(xiàng)目選址對比

場地內(nèi)現(xiàn)有8個全場籃球場，4個半場籃球場，2個排球場，7個羽毛球場，所有場地均為室外活動場地。此外，校方將用地北側(cè)管理學(xué)院教學(xué)樓南面的停車場及校園公共綠地一并劃為項(xiàng)目用地范圍，由此形成了南北約139m，東西約91m，用地面積約12 700m2的建設(shè)用地(圖4)。

圖4 項(xiàng)目新選址及現(xiàn)場

1.4 功能調(diào)整

用地選址調(diào)整后，體育館的功能也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。經(jīng)設(shè)計團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)用地北側(cè)停車場現(xiàn)有的80個停車位車滿為患，此區(qū)域普遍存在教職工沿路停車、學(xué)生在路邊收寄快遞的情況，這對周邊校園道路行車造成了擁堵，影響了校園交通的正常運(yùn)行(圖4、圖5)。

圖5 項(xiàng)目新選址及周邊環(huán)境

此外，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)校內(nèi)既缺乏可供旱冰、滑板、小輪車等極限運(yùn)動的活動場地，也缺乏武術(shù)、跆拳道、舞蹈、健身房這樣的中小型活動空間，設(shè)計團(tuán)隊(duì)將此情況反饋給校方，建議在新建建筑中增設(shè)極限運(yùn)動場地、體育活動室、快遞收發(fā)場所及停地下車庫功能，補(bǔ)齊此區(qū)域功能短板。校方表示在保證主要的室內(nèi)集會功能、運(yùn)動訓(xùn)練場所的情況下，可酌情考慮增設(shè)上述使用功能。

2 方案設(shè)計

方案以“同一屋檐下”的設(shè)計理念，利用大跨度屋頂將活動場地覆蓋其中，試圖讓人們在運(yùn)動、集會時身處其中時產(chǎn)生積極的認(rèn)同感，并形成整體的形象。

但由于體育訓(xùn)練館體量巨大，易對周圍環(huán)境產(chǎn)生壓迫感；它在平時僅作為日常訓(xùn)練場館使用(不需在此進(jìn)行體育賽事)，在畢業(yè)季又需滿足畢業(yè)典禮萬人集會的要求。鑒于以上原因，為減少建筑對周邊的影響，保證其高效使用，設(shè)計團(tuán)隊(duì)擬定三條設(shè)計原則：

(1)控制建筑體量，減少建筑對周邊環(huán)境的影響。

(2)建筑使用功能可靈活轉(zhuǎn)換(從運(yùn)動場地轉(zhuǎn)換為集會場地)。

(3)建筑空間形態(tài)可靈活轉(zhuǎn)變(從封閉的室內(nèi)空間轉(zhuǎn)變?yōu)榘腴_敞空間)，減少建筑使用能耗。

由此設(shè)計團(tuán)隊(duì)展開了方案設(shè)計。

2.1 方案生成

首先根據(jù)用地紅線退讓建筑間距并考慮場地出入口。用地南側(cè)緊鄰學(xué)府東路，是校園主要人流方向，因此在用地南側(cè)退讓南側(cè)出入口廣場，設(shè)置人行主入口；用地東西兩側(cè)中部分別對應(yīng)兩條校園次要道路，在此分別設(shè)置兩個人行次入口；在用地北側(cè)鄰近管理學(xué)院教學(xué)樓位置退讓建筑間距，減少體育館對教學(xué)樓的影響，并在此設(shè)置兩個車行出入口，實(shí)現(xiàn)體育館人車分流(圖6)。

圖6 設(shè)置可建設(shè)范圍及場地出入口

其次根據(jù)地形在場地內(nèi)劃分功能區(qū)域，在場地東西兩側(cè)設(shè)置交通及輔助功能區(qū)，在北側(cè)設(shè)置看臺及主席臺區(qū)，在場地中部設(shè)置運(yùn)動及萬人集會區(qū)，由此實(shí)現(xiàn)輔助功能區(qū)為左膀右臂圍合中部運(yùn)動及萬人集會區(qū)，看臺及主席臺區(qū)坐北朝南，面對運(yùn)動及萬人集會區(qū)的整體布局(圖7)。

圖7 劃分功能區(qū)域

在此基礎(chǔ)上設(shè)計團(tuán)隊(duì)根據(jù)集會及運(yùn)動空間的高度需求，對比了體育館三種體量設(shè)計：

A.將集會、運(yùn)動空間全部設(shè)置在地面，B.將運(yùn)動空間設(shè)置在地下，將集會空間設(shè)置在地面，C.將運(yùn)動空間設(shè)置為半地下，將集會空間設(shè)置在地面。

若按A設(shè)計，建筑體量較大，對周邊建筑影響較大，地下室開挖量較小，工程造價較低；若按B設(shè)計，建筑體量較小，對周邊建筑影響較小，但地下室開挖量較大，工程造價較高；若按C設(shè)計，建筑體量適中，地下室開挖量適中，工程造價適中。

綜合考慮地下空間開發(fā)及建筑形體對周邊影響，選擇按體量設(shè)計C的方式：將運(yùn)動空間設(shè)置為半地下，將集會空間設(shè)置在地面進(jìn)行整體設(shè)計(圖8)。

圖8 設(shè)計體量設(shè)計對比

在體量設(shè)計C的基礎(chǔ)上，設(shè)計團(tuán)隊(duì)在南側(cè)入口廣場設(shè)置下沉庭院及入口，由此可將人群引入半地下運(yùn)動空間。與此同時，根據(jù)看臺區(qū)所需凈高，降低建筑北側(cè)高度，進(jìn)一步減少建筑對周邊環(huán)境的影響，由此形成南高北低的建筑形體(圖9)。

圖9 設(shè)置下沉廣場降低建筑北側(cè)高度

接著在屋頂設(shè)置空中花園與北向天窗，一方面補(bǔ)償因新建建筑占用的校園綠地，另一方面通過設(shè)置屋頂綠化減少建筑能耗。與此同時，通過設(shè)置北向天窗，引入穩(wěn)定的自然光，滿足體育館日常采光通風(fēng)的需求(圖10)。

圖10 設(shè)置空中花園與北向天窗

利用地形長邊的特點(diǎn)，在東西兩側(cè)各設(shè)置2條直通屋面的人行通道，將人流從地面引入屋頂綠化空間。借鑒成都周邊群山環(huán)繞的地形，在屋頂設(shè)置景觀片墻豐富空間環(huán)境，并在屋頂南北側(cè)設(shè)置可供旱冰、滑板、小輪車使用的運(yùn)動場地，形成豐富的空中花園活動場所(圖11)。

圖11 設(shè)置直通屋面通道與屋頂活動場地

根據(jù)建筑南側(cè)高度較高的特點(diǎn)，在南側(cè)入口上部設(shè)置夾層咖啡書吧，如此可為學(xué)生、教職員工在運(yùn)動間隙提供休息、觀覽空間(圖12)。

圖12 利用層高設(shè)置夾層咖啡書吧

最后借鑒傳統(tǒng)建筑“戶牖”與四川地區(qū)竹編工藝的原理，在建筑外立面設(shè)置電動可開啟窗與漸變竹編表皮，形成最終的建筑形象(圖13～圖15)。

圖13 設(shè)置電動可開啟窗與竹編表皮

圖14 鳥瞰圖

圖15 沿學(xué)府東路透視

2.2 功能轉(zhuǎn)換

通過以上設(shè)計體育館在一層設(shè)有9個籃排球場、12個羽毛球場及輔助功能用房；在二層及夾層設(shè)有咖啡書吧；在地下一層設(shè)有乒乓球、舞蹈、瑜伽、跆拳道、武術(shù)、健身房等體育活動室及輔助功能房間，并在此基礎(chǔ)上布置了快遞收發(fā)及桌椅存放的功能；在地下二、三層共設(shè)置了約420個機(jī)動車停車位，滿足此區(qū)域停車的需求；此外通過設(shè)置空中花園及可供旱冰、滑板、小輪車使用的運(yùn)動場地，補(bǔ)償了因新建建筑占用的校園綠地，豐富了校園體育活動的環(huán)境。由此實(shí)現(xiàn)了選址調(diào)整之后建筑所設(shè)定的功能使用要求。

由于采用桁架結(jié)構(gòu)，體育館實(shí)現(xiàn)了67m×116m的大跨度無柱空間，在平時使用時可根據(jù)場地需要，在一層劃分出9個籃排球場、12個羽毛球場，在畢業(yè)典禮時，可將籃排球、羽毛球設(shè)施存放到場地兩側(cè)的收納空間，從地下室的桌椅倉庫中提取桌椅，通過兩側(cè)貨梯運(yùn)送至一層，按照畢業(yè)典禮萬人集會使用的需求進(jìn)行統(tǒng)一布置，營造“同一屋檐下”萬人集會共同見證畢業(yè)典禮的氛圍。通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)建筑使用功能的靈活轉(zhuǎn)換(圖16～圖18)。

圖16 體育館1層平面功能轉(zhuǎn)換

圖17 體育館日常訓(xùn)練場景

圖18 體育館畢業(yè)典禮萬人集會場景

2.3 建筑節(jié)能

根據(jù)校方的使用需求，體育館在平時主要為學(xué)生、教職工及周邊居民提供日常訓(xùn)練場地及相關(guān)配套服務(wù)，校方希望體育館在日常使用時能采用低能耗的方式進(jìn)行日常的運(yùn)營維護(hù)，降低運(yùn)營維護(hù)成本，在畢業(yè)典禮萬人集會時又可以集中供冷，為畢業(yè)典禮提供舒適的環(huán)境。

體育館有著巨大的空間體量，按傳統(tǒng)模式，若只考慮人工照明、機(jī)械通風(fēng)與集中供冷，體育館的日常使用會帶來巨大的能耗，增加日常運(yùn)營維護(hù)的成本；若只考慮自然采光、自然通風(fēng)，在畢業(yè)典禮萬人集會時又難以提供舒適的環(huán)境。為此設(shè)計團(tuán)隊(duì)針對體育館不同功能使用的情況進(jìn)行了針對性設(shè)計。

首先在建筑總平布置時考慮成都本地主導(dǎo)風(fēng)向的影響，將建筑的主入口正對主導(dǎo)風(fēng)向，利用外挑屋檐引導(dǎo)氣流向下進(jìn)入室內(nèi)，通過建筑形體設(shè)置形成的南高北低的內(nèi)部空間與變化的空間截面，利用文丘里效應(yīng)增加氣體流速，增強(qiáng)建筑室內(nèi)穿堂風(fēng)效應(yīng)。與此同時在建筑東南西北四個方向設(shè)置電動開啟窗，根據(jù)情況調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)通風(fēng)效果，運(yùn)用Ecotect軟件對體育館的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行直觀模擬與分析(圖19、圖20)。

其次通過在屋頂設(shè)置空中花園，利用種植屋面降低屋頂傳熱，減少屋頂熱輻射影響，改善室內(nèi)溫度環(huán)境；通過開設(shè)北向天窗，為體育館室內(nèi)提供穩(wěn)定自然光源，減少對人工照明的依賴，降低建筑能耗；與此同時，在建筑北側(cè)立面設(shè)置垂直綠化種植墻，減少北側(cè)室內(nèi)巨型LED屏幕的墻面輻射，降低建筑能耗，并豐富建筑立面(圖14、圖19、圖21)。

圖19 剖面示意

圖20 風(fēng)環(huán)境分析

圖21 北立面垂直綠化與電動開啟窗

此外，在建筑地下二、三層設(shè)置空調(diào)機(jī)房，并在東西兩側(cè)輔助空間預(yù)留空調(diào)管井，這樣在畢業(yè)典禮萬人集會時可開啟中央空調(diào)集中制冷，保證空調(diào)設(shè)備的正常運(yùn)行，為畢業(yè)典禮提供舒適的環(huán)境(圖22、圖23)。

圖22 地下一層及二層平面

圖23 地下二層及地下三層平面

通過以上措施，體育館在日常使用時，開啟電動窗，讓體育館成為半開敞空間，利用建筑形體帶來的文丘里效應(yīng)形成良好的自然通風(fēng)環(huán)境，通過屋頂天窗實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)采光，以低能耗運(yùn)營的方式滿足體育館日常訓(xùn)練的使用；在畢業(yè)典禮萬人集會時可以關(guān)閉電動開啟窗，將體育館變?yōu)榉忾]的室內(nèi)環(huán)境，利用中央空調(diào)集中制冷，為畢業(yè)典禮提供舒適的環(huán)境，滿足校方的使用需求。

3 結(jié) 論

方案提交給校方后得到校方的部分認(rèn)可，但因項(xiàng)目位于四川大學(xué)望江校區(qū)(老校區(qū))，對周圍環(huán)境影響較大。方案所涉及的大跨度空間、屋頂綠化、垂直綠化、電動開啟窗等技術(shù)對工程實(shí)施有著較高要求，對投資需求較大(圖24)。

圖24 工作模型

隨后設(shè)計團(tuán)隊(duì)根據(jù)校方投資金額的需求調(diào)整設(shè)計方案，對地下車庫、半地下體育活動空間等功能進(jìn)行選配，并提交了不同功能配置的設(shè)計與投資估算方案，由校方進(jìn)行決策。后經(jīng)校方權(quán)衡利弊，最終決定不在望江校區(qū)修建此體育館，另行選址考慮。

雖然項(xiàng)目未能落地實(shí)施，但通過方案選址及設(shè)計，設(shè)計團(tuán)隊(duì)向校方呈現(xiàn)出自己的思考：

高校體育館常以舉辦大型體育賽事的要求進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，以滿足國家體育建筑設(shè)計規(guī)范的要求，但在實(shí)際生活中高校舉辦大型體育賽事的機(jī)會并不多見，更多是以校內(nèi)日常體育訓(xùn)練活動為主，兼做畢業(yè)典禮師生集會的場所。

傳統(tǒng)高校體育館采用以運(yùn)動場為中心的碗型設(shè)計，主席臺與觀眾席環(huán)形并列的布局方式，在學(xué)校進(jìn)行畢業(yè)典禮、師生集會時，造成運(yùn)動場內(nèi)臨時座椅數(shù)量有限、觀眾席上固定座椅空余的情況，再加上傳統(tǒng)的體育館設(shè)計缺乏存放大量臨時座椅的儲藏空間及運(yùn)輸設(shè)備，這些都對畢業(yè)典禮師生集會會場的布置帶來困難(圖25)。

此外，傳統(tǒng)高校體育館常采用集中供冷、機(jī)械通風(fēng)的方式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，這樣在高校進(jìn)行日常體育訓(xùn)練活動時，會造成運(yùn)營維護(hù)成本高昂，而學(xué)校出于成本控制的考慮，不得不關(guān)閉集中供冷與機(jī)械通風(fēng)，這樣又導(dǎo)致了體育館使用環(huán)境的感受不佳。

基于以上情況，我們從體育館日常訓(xùn)練與集會場所功能轉(zhuǎn)換的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)際使用需求進(jìn)行空間設(shè)計，最大幅度地增加運(yùn)動場地、減少固定座椅，并提供運(yùn)動場地及會場布置配套的服務(wù)空間，更有效地利用場地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，獲得了與傳統(tǒng)高校體育館不同的空間感受。與此同時，我們采用屋頂綠化、垂直綠化、北向天窗等被動建筑節(jié)能措施與電動開啟窗主動建筑節(jié)能措施結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了建筑功能轉(zhuǎn)換時能耗使用模式的轉(zhuǎn)換，減少了建筑使用的能耗。

圖25 體育館空間對比

隨著時代的發(fā)展，單一功能使用的體育館已不符合高校環(huán)境的使用需求，如何利用空間的通用設(shè)計，實(shí)現(xiàn)建筑功能的靈活轉(zhuǎn)換與低能耗運(yùn)營維護(hù)的高效運(yùn)行，通過這個項(xiàng)目設(shè)計，我們進(jìn)行了有益的嘗試，未來這也將是日后持續(xù)關(guān)注、研究的方向。

四川大學(xué)望江校區(qū)體育訓(xùn)練館項(xiàng)目概況：

用地面積：12 731.64m2

總建筑面積：43 230m2

地上總建筑面積：14 490m2

地下總建筑面積：28 740m2

看臺座位(固定座椅)：427個

場地座位(活動座椅)：10 126個