高校作為學(xué)科和人才的聚集地、育人的高地和創(chuàng)新的策源地，是科技創(chuàng)新的重要載體和關(guān)鍵平臺。高校科研建筑作為校園建筑的重要組成部分，不僅要提供創(chuàng)新研發(fā)和科研探索的科研物理空間，同時也要為高校教授、學(xué)生、科研工作者提供一個能承載和孕育豐富創(chuàng)新思想、科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的“科學(xué)策源地”，與各大科研院所和研究機構(gòu)不同，高?？蒲屑纫鉀Q科技創(chuàng)新，實現(xiàn)“從 0 到 1”的突破，同時又要承擔(dān)教學(xué)、高水準(zhǔn)育人的重要教育職能。因此在科研建筑空間的打造方面也提出了兼具科研和教學(xué)屬性的雙重要求，以激發(fā)學(xué)生教師的科研和探索熱情。

伴隨著科學(xué)發(fā)展的日新月異，高?？蒲薪ㄖ乃茉旌驮O(shè)計也在不斷探索者新的方向：

（1）從強調(diào)使用效率、模塊化到對于公共交流空間的關(guān)注。

（2）從功能單一、封閉內(nèi)向的實驗空間到復(fù)合多元、開放共享的實驗空間。

（3）從水平分布的實驗室排布，到立體垂直的實驗功能疊加。

（4）從嚴(yán)謹(jǐn)、單調(diào)的實驗環(huán)境延伸至戶外、自然的科學(xué)花園。

（5）強化數(shù)字化和低碳綠色的科研空間。

幾個世紀(jì)來高?？蒲薪ㄖ脑O(shè)計發(fā)生了翻天覆地的變化，高?？蒲薪ㄖ龔膫鹘y(tǒng)的內(nèi)向型研發(fā)空間向強化開放、共享、交流和注重人性的方向發(fā)展；近年來眾多國際一流科學(xué)試驗建筑，如華盛頓大學(xué)生命科學(xué)樓、丹麥哥本哈根，Maersk 實驗室大樓、紐約市立大學(xué)先進科學(xué)研究中心、以色列埃德蒙德和莉莉薩夫拉腦科學(xué)研究中心等國際眾多優(yōu)秀的高?？蒲薪ㄖ?，均展現(xiàn)了以上發(fā)展特征[1]，本文將對以上設(shè)計趨勢和設(shè)計策略加以簡述。

1 激發(fā)靈感的人性化科研空間

高?？蒲泄ぷ髡吆脱芯咳藛T，一方面是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家、教授、老師；另一方面，也是有著交往、生活、休憩和交流的基本需求；在緊張、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗和研究教學(xué)的同時，科研人員承受著巨大的研究和工作壓力，精神高度集中。如何通過人性化的空間設(shè)計和塑造，激發(fā)科研工作人員的靈感和潛能，使科研空間既具有科研人才匯聚的吸引力和親和力，同時又能促進科研人員的多元交流，增加交流溝通的活力，激發(fā)創(chuàng)造思維的“想象力”。并找到科研、教學(xué)、學(xué)習(xí)、交流的平衡點，是高?？蒲薪ㄖO(shè)計的核心目標(biāo)[2]。

傳統(tǒng)科研空間布局將實驗室、輔助功能、辦公室、學(xué)術(shù)活動、圖書資料用房、行政用房等，通過內(nèi)走廊將各種功能串聯(lián)起來，強調(diào)建筑的高效率和使用高效性，但同時也帶來了空間相對單一、千篇一律、空間單調(diào)呆板、公共交流空間缺失、空間較為封閉等弱點；忽視了科研人員嚴(yán)謹(jǐn)工作之余，對于活動、交流的基本需求。高?？蒲薪ㄖ陙砀雨P(guān)注公共間的趣味性和人性化設(shè)計，在張江復(fù)旦國際創(chuàng)新中心項目中，設(shè)計者結(jié)合景觀視線及空間特色，在每層均設(shè)有可供科研人員溝通、交流的特色公共空間，既滿足實驗之余，休憩、交流、接待等需要，也提供了一種靈活工作、團隊開放討論、開放辦公的“第三空間”，同時也為高校研究生學(xué)習(xí)，提供了開放自習(xí)的特殊空間模式。

2 復(fù)合、共享的科研功能

在高校校園的眾多建筑中，科研建筑往往是帶有神秘感的科學(xué)堡壘，不僅體現(xiàn)在科研空間的較為封閉，部分實驗室及裝置空間需要暗空間或?qū)Ｓ每臻g，往往有清晰的結(jié)構(gòu)邊界、封閉的走廊空間；科研功能的單一性和專業(yè)性也進一步加劇了高校師生和社會對于科研建筑的距離感和神秘感[3]。

伴隨著科研創(chuàng)新的高速發(fā)展，高?？蒲锌臻g，正在探索更加開放、復(fù)合的模式，更加強調(diào)將邊界打開，建立“無墻”化的實驗空間，以更加靈活的實驗分隔，取代傳統(tǒng)的小隔間實驗室，利用輕巧、透明的分割體系結(jié)合大開間實驗室，進行靈活的分隔；創(chuàng)造更加明亮、開放和靈活的科研空間，同時配有中庭、咖啡、走廊座椅和開放學(xué)習(xí)位，盡可能創(chuàng)造交流、談話、靈活教學(xué)，創(chuàng)造思想和科學(xué)觀點碰撞交流的機會；同時更多高?？蒲袡C構(gòu)創(chuàng)造更多開放共享實驗室，以服務(wù)于內(nèi)部團隊的科研數(shù)據(jù)、信息、實驗設(shè)備、科研裝置共享，同時也提供對外部社會科研機構(gòu)的共享實驗室，帶動周邊集城市的整體實驗室、平臺、儀器裝置共享及預(yù)約使用，提升全社會的整體科研水平。斯坦福大學(xué)克拉克中心實驗室，就是一個開放型科研中心的典范，它強調(diào)鼓勵不同學(xué)科的學(xué)生、教授、老師和科研人員學(xué)術(shù)溝通和相互交流。區(qū)別于傳統(tǒng)封閉的實驗室設(shè)施及封閉孤立的房間不同，克拉克中心更加開放、包容、靈活適變：更加適合不同領(lǐng)域科研團隊的交流和學(xué)習(xí)，互動與共享。

同時更加復(fù)合的科研建筑的配套功能，將有效促進科學(xué)研究的多樣性、活力氛圍。科學(xué)展廳、規(guī)模不等的會議空間、研討空間、資料閱讀室、圖書室、教室、交流空間、富于藝術(shù)感的休息空間、咖啡廳和綠色生態(tài)的室外露臺等多元復(fù)合的配套都將促進高?？蒲锌臻g的活力和營造輕松地科研氛圍；分布于不同樓層的開放學(xué)習(xí)空間、自習(xí)座椅，也是高校科研建筑的教、研功能融為一體[4]。

3 專項定制和靈活適變

3.1 專項定制式實驗空間

科研建筑的設(shè)計與科研類型及實驗工藝密切相關(guān),,伴隨著科學(xué)的高速發(fā)展,對于科研建筑和實驗空間提出了更加嚴(yán)格的專業(yè)性和定制性需求;一些具有特殊科研裝置和特殊實驗需求的實驗室，在建筑場地選擇、土建荷載、空間尺度、震動限制、溫濕度控制、輻射等以及危廢氣液的處理都提出了嚴(yán)格的專項性需求，建筑空間只有在充分滿足以上精細化要求的基礎(chǔ)上，才能全面的反映出科學(xué)家實驗的特殊化需求。同時也要求設(shè)計團隊要與科學(xué)家使用團隊，有深入的緊密溝通，深刻理解科研團隊的科研和生活規(guī)律，通過建筑設(shè)計全面滿足科學(xué)家的使用需求，精細化設(shè)計、預(yù)留余量，以滿足高水平定制化實驗的設(shè)計需求[5]。

3.2 靈活適變的通用實驗室

伴隨科研建筑的高速建設(shè)，在科研建筑的立項初期，雖已擬定了科研方向，但對于科研專項團隊及使用方，難以早期確定，因此往往是以“通用實驗室”的方向來設(shè)計，這就為設(shè)計團隊提出了較高的設(shè)計“適變性“要求，既要充分預(yù)測到未來實驗室的可能類型、人員規(guī)模、成長規(guī)律，從而預(yù)留好結(jié)構(gòu)荷載、機電可能、空間分割的靈活性，特別是實驗室專用通道等條件的思考和預(yù)留。除此之外，要結(jié)合科研團隊的規(guī)模、發(fā)展壯大、成長規(guī)律，做好大小不同規(guī)模實驗空間靈活分隔，土建、機電劃分的可能。通過規(guī)劃靈活適變的復(fù)合型通用實驗空間，以適配不同成長階段的科研團隊，從初創(chuàng)團隊、小型團隊到中型團隊、大型團隊，均可為其提供不同規(guī)模、滿足不同使用需求的硬件條件。同時從規(guī)?？蛇m配、功能可轉(zhuǎn)換、平面模塊化、線路集成化、設(shè)備可發(fā)展、管路可調(diào)整、空間可共享等方面著手，為實現(xiàn)靈活適變的模塊空間提供技術(shù)支撐。

4 從水平到垂直的立體科研,從地上向地下延伸的嘗試與探索

伴隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，土地資源的價值不斷提升，綜合集約的高效利用校園土地資源，也提出嚴(yán)格的要求；科研建筑的規(guī)劃布局也逐漸從早期的水平式展開，低多層建設(shè)，向立體垂直和高層化分布不斷嘗試，更多的科研、配套、教學(xué)功能在不同高度的樓層分布，出現(xiàn)了明顯的立體化科研的特征；將科研、會議、辦公、展示、教學(xué)、研討等功能匯集于一座建筑不同樓層中，實現(xiàn)科研功能的立體復(fù)合、實驗空間的垂直生長。在上海前灘紐約大學(xué)項目中，由于項目位于寸土寸金的城市中心，土地資源稀缺，因此將更多的功能布置在高層建筑中，采用垂直疊加的方式，也是科研建筑的一種立體化嘗試；上海前灘紐約大學(xué)、紐約、張江復(fù)旦國際創(chuàng)新中心，均位于城市發(fā)展的核心，呈現(xiàn)出鮮明的立體化科研建筑特征；此外各等學(xué)校也在努力嘗試向地下發(fā)展科研空間的可能，一方面解決一些特殊大型科研裝置重量較大,空間需求較大等原因,一方面也適應(yīng)了部分特殊試驗空間對于封閉環(huán)境、震動要求、地面連接緊密等特殊要求。

5 科研空間從室內(nèi)延伸至戶外

科研工作人員長期處于高強度、高集中度的科學(xué)實驗和研究中，精力高度集中，在工作或休息之余，對于戶外環(huán)境、大自然有著天然的熱愛，良好的景觀環(huán)境、室外露臺、屋頂花園、綠化陽臺將為科研人員提供優(yōu)質(zhì)的放松空間，將緩解他們的精神疲勞；在高?？蒲薪ㄖO(shè)計中，結(jié)合建筑的造型，有意識的預(yù)留出合理的半室外空間、室外空間等自然花園休閑空間，既美化科研環(huán)境，也將原有的科研空間延伸至戶外，進一步激發(fā)科研工作人員的科研靈感。

6 科研建筑的數(shù)字化和智慧化

近年來，我國高校的科研建筑和實驗室建設(shè)，已基本實現(xiàn)了日?？蒲泄ぷ鞴芾淼男畔⒒源嬖跇I(yè)務(wù)系統(tǒng)之間彼此孤立，信息管理碎片化、設(shè)備管理靜態(tài)化、環(huán)境管理非低碳化等問題。數(shù)字實驗室以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等新興信息技術(shù)為基礎(chǔ)，全面感知實驗室物理環(huán)境，智能識別師生工作學(xué)習(xí)情景、設(shè)備使用狀態(tài)，實現(xiàn)智慧化的教學(xué)科研活動，并能為實驗室管理、實驗教學(xué)、儀器設(shè)備管理、實驗室安全等提供大數(shù)據(jù)決策與科學(xué)分析，實現(xiàn)實驗室智能、安全、開放和高效運行。高校科研建筑的數(shù)字化已成為科學(xué)研究和科研教學(xué)的重要支撐和關(guān)鍵變量，正得到越來越的關(guān)注和重視，也是高?？蒲薪ㄖO(shè)計的重點策略。

7 科研建筑的低碳與健康

經(jīng)統(tǒng)計，科研建筑及實驗室所消耗的能源是普通辦公樓的 5～10 倍，并且會產(chǎn)生數(shù)量驚人的塑料垃圾和危險的化學(xué)物質(zhì)。因此實驗空間綠色設(shè)計和低碳健康也得到了越來越多的關(guān)注；即將“碳中和”理念融入高?？蒲薪ㄖ靶@的設(shè)計、建設(shè)、管理各個階段之中，促進科研教學(xué)的綠色化發(fā)展、能源低碳化轉(zhuǎn)型、設(shè)施集聚化共享、資源循環(huán)化利用，實現(xiàn)生產(chǎn)、生活、生態(tài)相融合的新型低碳校園[6]。

（1）提倡綠色建筑、超低能耗建筑。科研建筑以二星級綠色建筑以上標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推進超低能耗建筑試點建筑示范，實現(xiàn)校園建筑的能耗較國家標(biāo)準(zhǔn)降低 20%～50%，減少建筑運營過程中的碳排放。

（2）關(guān)注綠色建造。采用綠色建材、耐久性好、長壽命的產(chǎn)品；就地取材；施工過程減少廢棄鋼筋、混凝土的產(chǎn)生，同時對廢棄材料進行回收再利用，減少建筑建造過程中的碳排放。

（3）低碳路網(wǎng)。利用數(shù)字孿生建立校園交通模型，在虛擬空間中對路網(wǎng)數(shù)據(jù)進行映射、仿真，實現(xiàn)智慧交通管理，交通流量的動態(tài)調(diào)控，提升路網(wǎng)通行效率，降低園區(qū)通勤的間接碳排放。

（4）海綿城市。打造富有“彈性”的海綿園區(qū)，利用低影響開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)園區(qū)生態(tài)的修復(fù)，在降低內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險的同時儲存和凈化雨水并在園區(qū)內(nèi)循環(huán)使用，最終降低園區(qū)整體水耗。

（5）零廢棄物。園區(qū)內(nèi)建立垃圾收集、流轉(zhuǎn)、處置系統(tǒng)，通過垃圾物流信息監(jiān)控平臺提高垃圾回收處置效率，通過衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥等方式對垃圾進行無害化處理，以及垃圾資源化利用。

（6）以光伏發(fā)電為主要能源的微電網(wǎng)。采用光伏發(fā)電，整合校園內(nèi)科研建筑屋面資源，構(gòu)建校園微電網(wǎng)。微電網(wǎng)建設(shè)采用動態(tài)智能化系統(tǒng)促進清潔能源消納、增強能源梯級利用，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源的綜合利用和分配。

（7）智慧科研。結(jié)合大數(shù)據(jù)、AI、人工智能、知識圖譜等新一代信息技術(shù)，打造覆蓋數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、清洗直至數(shù)據(jù)建模等全過程的“雙碳”操作系統(tǒng)，構(gòu)建形成區(qū)域“碳家底”資源池和“雙碳”智慧大腦模型庫，為“雙碳”應(yīng)用場景提供豐富的模型工具。

（8）綠色碳匯。園區(qū)內(nèi)由綠地、屋頂綠化組成的綠色生態(tài)系統(tǒng)，同時是植物碳匯系統(tǒng)。結(jié)合可漫游綠地長廊，利用復(fù)層綠化創(chuàng)建共享景觀平臺，集室外活動交流空間和生態(tài)碳匯于一體。

8 結(jié) 語

當(dāng)今世界正經(jīng)歷這歷史性的變革與更新，科技創(chuàng)新是其中一個關(guān)鍵變量。高校作為學(xué)科和人才聚集地、育人高地、創(chuàng)新策源地，正在面對跨學(xué)科領(lǐng)域教學(xué)與研究的迫切需求，通過打破院系壁壘，建設(shè)多學(xué)科實驗平臺，將相關(guān)學(xué)科的實驗項目進行優(yōu)化配置，實現(xiàn)高校實驗空間的共享，激發(fā)學(xué)生、教師科研學(xué)者及各學(xué)科間的交流、交往及研究的創(chuàng)新能力。高校科研建筑作為科學(xué)家研究重要載體，將不斷追求與新的科研思想、協(xié)作模式、創(chuàng)新創(chuàng)意結(jié)合，打造更適于高校研究模式的科研空間。