雷明珠，崔 彤

(中國科學(xué)院大學(xué) 建筑研究與設(shè)計中心，北京 100190)

21世紀初期至今，以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)等交叉融合領(lǐng)域為代表的第五次科技革命在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生的影響日益顯著.同時在多項國家政策的出臺背景之下，科技創(chuàng)新逐步成為國家發(fā)展和國際競爭的決定性力量之一.而科研建筑作為空間載體，是科研與實驗活動順利實施的重要保障之一，因此提高科研建筑的品質(zhì)具有極大的必要性.2019年新版《科研建筑設(shè)計標準》JGJ91-2019，即在廣泛調(diào)查研究與實踐經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上，參考國際標準與國外先進標準進行了重新修訂，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求.而學(xué)術(shù)界關(guān)于科研建筑的研究，國外起步更早，研究更系統(tǒng)，已有較多論文與專著涉及科研建筑的歷史研究[1-3]、設(shè)計研究[4-5]、社會學(xué)研究[6-7]等方面；與國外研究相比，我國有關(guān)科研建筑的研究起步則相對較晚，研究覆蓋面較窄，存在極大的潛在研究空間.本文旨在通過知識圖譜可視化的分析手段，針對國內(nèi)科研建筑領(lǐng)域的研究文獻進行可視化表達，力圖梳理出國內(nèi)研究現(xiàn)狀較為清晰的發(fā)展脈絡(luò)，并從中尋求研究熱點、研究不足及未來可能的研究趨勢等.

1 研究概況

1.1 研究對象

根據(jù)表1的歸納整理，本文中科研建筑的概念是進行科學(xué)研究與實驗活動的建筑空間載體，以實驗室空間為主，同時包含了科研辦公與交流等空間.

表1 科研建筑概念釋義

1.2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

CiteSpace是應(yīng)用Java語言開發(fā)的一款信息可視化軟件[11]，能夠進行文獻計量與可視化圖譜繪制，展現(xiàn)研究領(lǐng)域的演化、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.本文以CiteSpace軟件為研究工具，使用CiteSpace5.7.R1版本進行相關(guān)知識圖譜的繪制，并據(jù)此展開分析.以中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源，為保證與研究的直接相關(guān)性，以“篇名”為檢索項，分別以“科研建筑”、“科學(xué)實驗建筑”、“科研樓”、“實驗室建筑”、“實驗室設(shè)計”、“實驗樓”為檢索詞進行檢索，檢索時間范圍為1949年10月01日至2020年11月02日.通過篩選，人工刪除新聞、會議通知、報紙等無關(guān)內(nèi)容，最終得到有效文獻852篇.

2 作者、機構(gòu)與研究進程

2.1 研究作者可視化分析

在CiteSpace軟件中，以“Author”為節(jié)點，得到作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖1).

圖1 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

由圖1可知，國內(nèi)科研建筑領(lǐng)域較為突出的研究者以孫曦、榮峰、張彤及張險峰等人為代表.其研究方向涉及科研實驗建筑空間研究，如孫曦的論文《實驗空間單元的靈活組合——淺談科研實驗建筑設(shè)計》；地下實驗室設(shè)計研究，如榮峰的論文《高放廢物處置地下實驗室主體結(jié)構(gòu)設(shè)計研究》；科研樓綠色建筑設(shè)計研究，如張彤等人的論文《中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)科研樓》；教學(xué)實驗樓設(shè)計研究，如張險峰等人的論文《建筑與環(huán)境的共融——大連海事大學(xué)輪機綜合教學(xué)實驗樓方案設(shè)計構(gòu)思》.另外，其他研究者中還出現(xiàn)涉及實驗室空調(diào)、通風系統(tǒng)設(shè)計研究、專用實驗室技術(shù)研究以及BIM技術(shù)研究等方向.

研究發(fā)現(xiàn)，雖然存在部分較為突出的研究團體與個人研究者，但是作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜整體呈現(xiàn)出“少量集中，多數(shù)離散”的態(tài)勢.這說明國內(nèi)科研建筑相關(guān)的研究者之間合作關(guān)系不足且缺少較強的學(xué)術(shù)聯(lián)系.

2.2 研究機構(gòu)可視化分析

在CiteSpace軟件中，以“Institution”為節(jié)點，得到機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖2).

圖2 機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

根據(jù)圖2所示，國內(nèi)進行科研建筑相關(guān)研究的機構(gòu)主要集中在設(shè)計單位中，其中文獻數(shù)量居于前三位的分別為中國中元國際工程公司：12篇；中國計量科學(xué)研究院：7篇；中國建筑科學(xué)研究院：6篇.而作為重要學(xué)術(shù)研究機構(gòu)的高校，在科研建筑領(lǐng)域的研究則略有不足，主要研究機構(gòu)僅為華南理工大學(xué)建筑學(xué)院與東南大學(xué)建筑學(xué)院，文獻數(shù)量均為5篇.

據(jù)此可知，目前國內(nèi)針對科研建筑的研究方向與內(nèi)容多集中在工程實踐與設(shè)計應(yīng)用方向，而學(xué)術(shù)研究則側(cè)重較少；同時，與作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜中的情況類似，研究機構(gòu)間同樣存在合作程度低、合作關(guān)系離散的問題.

2.3 研究進程可視化分析

使用CiteSpace軟件對文獻中的關(guān)鍵詞進行分析后得到關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜，該圖能反映出關(guān)鍵詞在時間層面的演進與關(guān)聯(lián)關(guān)系；同時結(jié)合我國科技體制改革的歷史背景進行改繪得到圖3關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜.

圖3 關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜

基于此，初步將1949年建國以來的科研建筑相關(guān)領(lǐng)域的研究進程劃分為五個時期：(1)起步期，1949年—1965年；(2)停滯期，1966年—1976年；(3)恢復(fù)期，1977年—1993年；(4)快速發(fā)展期，1994年—2010年；(5)多元發(fā)展期，2011年—至今.

(1)起步期：1949年—1965年

建國初期，諸多領(lǐng)域均處于百廢待興中，我國的科技體制也處在建立的探索時期.隨著口號：“向科學(xué)進軍”的出現(xiàn)[12]，科技體制建立的重要性日漸顯著.1949年11月，中國科學(xué)院成立；1956年《1956-1967年全國科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠景規(guī)劃》以及1963年《1963-1972年科學(xué)技術(shù)規(guī)劃》相繼出臺，前者是我國歷史上第一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，以“重點發(fā)展，迎頭趕上”為科技發(fā)展方針，拉開了我國科技體制建立的序幕[13]；在歷經(jīng)了1958年“大躍進”與1959—1961年三年自然災(zāi)害的情況下，我國仍基本完成了科技體制建立的探索.

結(jié)合此背景發(fā)現(xiàn)，與我國的科技體制發(fā)展相吻合，科研建筑相關(guān)領(lǐng)域的研究同樣處于起步時期.此期間出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要圍繞“化學(xué)實驗室”和“實驗樓”展開，時間主要集中在1961—1966年，其余時段內(nèi)由于國家形勢的嚴峻導(dǎo)致研究幾乎呈現(xiàn)空白狀態(tài).

(2)停滯期：1966年—1976年

1966年后，我國進入文化大革命時期，也是我國科技體制發(fā)展的困境期.《1963—1972年科學(xué)技術(shù)規(guī)劃》受到巨大影響，若干內(nèi)容基本未實現(xiàn).科技體制的建立與科技的發(fā)展受到了前所未有的影響與破壞，均表現(xiàn)為停滯甚至倒退.[12-13]與此同時，以《建筑學(xué)報》為代表的學(xué)術(shù)期刊多被迫?？瑢W(xué)術(shù)研究同樣面臨停滯.從圖3中看出，1966年—1976年間，科研建筑相關(guān)領(lǐng)域的研究中斷，出現(xiàn)巨大斷層.

(3)恢復(fù)期：1977年—1993年

1978年，《1978-1985年全國科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的發(fā)布，標志著我國科技體制發(fā)展經(jīng)歷了10年困境期后，自此進入恢復(fù)與改革啟動時期；1985年《中共中央關(guān)于科學(xué)技術(shù)體制改革的決定》(以下簡稱《決定》)提出“經(jīng)濟建設(shè)必須依靠科學(xué)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)工作必須面向經(jīng)濟建設(shè)”的戰(zhàn)略方針[14]，我國科技體制正式進入改革階段.

1992年我國出臺《國家中長期科學(xué)發(fā)展綱要》、《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)發(fā)展十年規(guī)劃和“八五”計劃綱要(1991—2000)》及《關(guān)于分流人才、調(diào)整結(jié)構(gòu)、進一步深化科技體制改革的若干意見》；1993年，我國第一部科學(xué)技術(shù)基本法《中華人民共和國科技進步法》通過；至此，科技體制改革逐漸步入正軌.

在科技體制恢復(fù)與改革啟動的背景下，科研建筑的研究也隨之進入恢復(fù)與發(fā)展期.此時期內(nèi)，重點關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次顯著提升，主要圍繞“綜合實驗樓”、“實驗室建筑”、“實驗室設(shè)計”、“現(xiàn)代實驗室”、“科研樓”、“教學(xué)實驗樓”、“建筑設(shè)計”、“生物安全”等展開.其中在1985年發(fā)布《決定》的時期內(nèi)，出現(xiàn)一次研究高潮，涌現(xiàn)出一批新的關(guān)鍵詞.

(4)快速發(fā)展期：1994年—2010年

1994年《適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展，深化科技體制改革的實施要點》的發(fā)布標志著我國科技體制開始進入全面與深化改革時期；1995年《關(guān)于加速科學(xué)技術(shù)進步的決定》中提出了科教興國戰(zhàn)略；1996年《關(guān)于“九五”期間深化科技體制改革的決定》發(fā)布；2001年通過《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十個五年計劃科技教育發(fā)展規(guī)劃(科技發(fā)展規(guī)劃)》；2006年《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》提出“自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來”的科技工作指導(dǎo)方針[15]；此后，改革相關(guān)政策文件陸續(xù)發(fā)布，我國的科技體制全面與深化改革初見成效.

與此同時，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的推行，建筑設(shè)計與建筑工程技術(shù)領(lǐng)域開始步入新的階段，生態(tài)、環(huán)保、低碳、節(jié)能等概念被引入，建筑設(shè)計與建筑工程技術(shù)中出現(xiàn)綠色施工、生態(tài)建筑、低碳設(shè)計、節(jié)能設(shè)計等理念.建筑設(shè)計與工程技術(shù)的可持續(xù)特征主要體現(xiàn)在環(huán)保材料、綠色施工技術(shù)、新能源技術(shù)、低碳節(jié)能設(shè)計理念及智能化系統(tǒng)的應(yīng)用等方面[16].

在此背景下，此時期內(nèi)的關(guān)鍵詞圍繞“實驗室”、“設(shè)計”、“科研建筑”、“節(jié)能”、“通風柜”、“排風系統(tǒng)”、“氣流組織”、“空調(diào)”、“生物安全實驗室”、“高校”等展開.重點關(guān)鍵詞由“實驗室”、“設(shè)計”等逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮?jié)能”、“排風系統(tǒng)”、“空調(diào)”.這表明，科研建筑的研究內(nèi)容開始由整體的設(shè)計研究逐漸走向偏重設(shè)備與工程設(shè)計的細分研究方向.這一方面與該時期內(nèi)國家政策驅(qū)動下科技的快速發(fā)展對科研建筑設(shè)備與工程等硬件需求的提高存在相關(guān)性；另一方面則與可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計及工程技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展有關(guān)，作為其重要特征的節(jié)能設(shè)計等理念也同時成為科研建筑領(lǐng)域的熱點之一.然而，由此反映出的研究偏重失衡的現(xiàn)象，也逐漸演變?yōu)檠芯恐写嬖诘膯栴}之一.

(5)多元發(fā)展期：2011年—至今

2016年《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》與《深化科技體制改革實施方案》將創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展作為國家的優(yōu)先戰(zhàn)略，以“緊扣發(fā)展、深化改革、強化激勵、擴大開放”為基本原則，正式開啟了我國科技體制全新的階段：國家創(chuàng)新體系建設(shè)時期.[12-15]

與此同時，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會由工業(yè)社會逐步開始邁向信息社會，可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及全球化等都作為信息社會的基本特征在建筑設(shè)計及工程技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響.可持續(xù)發(fā)展理念繼續(xù)在建筑設(shè)計與工程技術(shù)領(lǐng)域不斷被深化，綠色、生態(tài)等要求已逐漸成為建筑評價的標準之一；而數(shù)字化技術(shù)以BIM為代表，更進一步地實現(xiàn)了工程建造全過程的高效數(shù)字化管控.[16]2020年7月，《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》中將信息化技術(shù)的應(yīng)用作為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵驅(qū)動.

基于以上背景，在科技體制改革的全新階段，結(jié)合信息社會的來臨對建筑設(shè)計及工程技術(shù)領(lǐng)域的影響，科研建筑相關(guān)領(lǐng)域也順應(yīng)時代產(chǎn)生新的研究方向，開始出現(xiàn)“BIM”、“綠色建筑”、“送排風系統(tǒng)”等重點關(guān)鍵詞.

3 研究前沿領(lǐng)域與熱點

3.1 研究前沿領(lǐng)域

使用CiteSpace軟件，以“Keyword”為節(jié)點，進行聚類分析后得到圖4關(guān)鍵詞聚類圖譜.

圖4 關(guān)鍵詞聚類圖譜

由圖4可知，科研建筑的研究前沿領(lǐng)域主要圍繞“通風柜”、“節(jié)能”、“實驗樓”、“科研樓”、“實驗室建筑”、“建筑設(shè)計”、“實驗室”、“生物安全防護”、“環(huán)境”等研究主題展開，對應(yīng)聚類中的重點關(guān)鍵詞如表2關(guān)鍵詞聚類信息所示.

表2 關(guān)鍵詞聚類信息

聚類序號越小代表該聚類包含的文獻數(shù)量越多，即重點研究主題.據(jù)此可知，以“通風柜”為主題的實驗室設(shè)備與工程研究以及以“節(jié)能”為主題的綠色建筑相關(guān)研究是當下科研建筑研究前沿領(lǐng)域中的主要側(cè)重.

另外，通過研究前沿領(lǐng)域的主題分布可以看出，科研建筑設(shè)計相關(guān)研究側(cè)重較少.這一點與科研建筑所獨有的使用需求存在一定的關(guān)系，保證科研建筑安全高效的使用是設(shè)計中必須滿足的要求，在一定程度上造成了科研建筑研究多集中在工程設(shè)備等方面的現(xiàn)狀.

3.2 研究熱點

使用CiteSpace軟件，以“Keyword”為節(jié)點，得到圖5關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，同時結(jié)合表3關(guān)鍵詞頻次表，對高頻次關(guān)鍵詞節(jié)點進行分析歸納發(fā)現(xiàn)，科研建筑領(lǐng)域的研究熱點主要集中在以下三個方面：(1)實驗室-設(shè)計；(2)實驗樓、科研樓-建筑設(shè)計；(3)節(jié)能.如表4研究熱點所示.

表3 關(guān)鍵詞頻次表

圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

3.2.1 實驗室-設(shè)計

研究發(fā)現(xiàn)，“實驗室”與“設(shè)計”作為高頻關(guān)鍵詞的同時表現(xiàn)出強相關(guān)性，多次在同一文獻中作為關(guān)鍵詞共同出現(xiàn).基于對相關(guān)文獻的梳理與歸納，總結(jié)得出以下兩個研究熱點方向：

第一、專用實驗室研究，該方向研究具有極強的針對性，如榮峰對地下實驗室的結(jié)構(gòu)與工程研究，為我國首個高放廢物處置地下實驗室總體方案打下了技術(shù)基礎(chǔ)[17]；張益昭與許鐘麟等人對生物安全實驗室設(shè)計研究，對生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范的編制背景及內(nèi)容進行了詳細的介紹[18]；

第二、實驗室設(shè)備與工程研究，大量集中在通風、空調(diào)系統(tǒng)的研究上，如汪洪軍針對專用計量實驗室的空調(diào)通風系統(tǒng)的研究，以工程項目為實例介紹了實驗室空調(diào)通風和自控系統(tǒng)的設(shè)計方案與思路[19]，以及韓如冰針對高校化學(xué)實驗室的通風系統(tǒng)改造設(shè)計的研究[20]等；

綜上可知，“實驗室-設(shè)計”的相關(guān)研究更多地是對科研建筑中的實驗室進行針對性研究，并且側(cè)重于建筑工程、設(shè)備方面，與實踐結(jié)合緊密，其研究結(jié)果往往具有較強的實踐指導(dǎo)意義.

3.2.2 實驗樓、科研樓-建筑設(shè)計

與上述類似，“實驗樓”、“科研樓”則與“建筑設(shè)計”存在較強關(guān)聯(lián).通過總結(jié)得出以下兩個研究熱點方向：

第一，實踐方案與案例研究，此部分占比很大，主要是對實踐方案或案例的整理與分析.

第二、科研建筑設(shè)計研究，涉及建筑平面、空間、外觀、環(huán)境等多方面內(nèi)容，如管中對科研實驗建筑特點及設(shè)計的研究，對科研實驗建筑的特點及類型、發(fā)展及存在問題、建筑設(shè)計、設(shè)計實例及新趨勢方面進行了討論.[21-22]

與“實驗室-設(shè)計”不同的是，此方向更側(cè)重于從整體的角度討論科研建筑設(shè)計問題，包括針對科研建筑歷史、特點、類別等的研究，以及科研建筑的總體設(shè)計、單體設(shè)計等不同層次的系統(tǒng)研究，具有較高的學(xué)術(shù)研究價值，同時仍有一定的實踐指導(dǎo)意義.

3.2 節(jié)能

分析發(fā)現(xiàn)，以“節(jié)能”為關(guān)鍵詞的研究熱點方向主要由科研建筑的綠色建筑技術(shù)及針對暖通空調(diào)設(shè)計中的節(jié)能優(yōu)化[23]兩方面內(nèi)容組成，如張彤等人在實踐項目中對可持續(xù)性設(shè)計策略的探討等[24]，以實踐項目為例，具有針對性地討論相關(guān)的節(jié)能設(shè)計策略，具有很高的實踐指導(dǎo)意義.

作為一種特殊的建筑類型，科研建筑對能源和水的消耗可達同等面積下的辦公樓的五倍之多.同時隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，節(jié)能研究逐漸成為科研建筑領(lǐng)域的研究熱點之一.

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

對CiteSpace軟件生成的科學(xué)知識圖譜進行一系列可視化分析后得出以下主要結(jié)論：

(1)研究作者與機構(gòu)方面，二者均表現(xiàn)出合作程度低、合作關(guān)系離散的狀態(tài)；

(2)研究進程方面，通過將關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜與科技體制改革歷程及建筑工程技術(shù)發(fā)展階段結(jié)合分析得出科研建筑研究的五個時期.科研建筑的研究進程歷經(jīng)起步、停滯、恢復(fù)發(fā)展、快速發(fā)展直至進入多元發(fā)展時期，研究廣度與深度都在持續(xù)穩(wěn)步拓展；

(3)研究前沿領(lǐng)域與熱點方面，研究前沿領(lǐng)域集中在“通風柜”、“節(jié)能”、“實驗樓”、“科研樓”、“實驗室建筑”、“建筑設(shè)計”、“實驗室”、“生物安全防護”、“環(huán)境”等研究主題中；研究熱點主要為“實驗室-設(shè)計”、“實驗樓、科研樓-建筑設(shè)計”以及“節(jié)能”三大主要方向.

4.2 展望

隨著信息社會的發(fā)展對科技創(chuàng)新的重視，科研建筑作為科學(xué)研究的空間載體，其重要性不言而喻.在科研建筑知識圖譜可視化研究的分析基礎(chǔ)上，結(jié)合國情與現(xiàn)狀，未來科研建筑領(lǐng)域可從以下三方面繼續(xù)推進深化研究：

(1)建立更為緊密的研究者合作關(guān)系

與很多熱門研究領(lǐng)域有所不同，處在發(fā)展中的科研建筑研究領(lǐng)域內(nèi)研究作者與機構(gòu)表現(xiàn)出合作程度低、合作關(guān)系離散的狀態(tài).研究者的工作通常具有較強的針對性，而通過不同研究方向研究者的合作，能夠在更大程度上建立科研建筑領(lǐng)域更為全面與系統(tǒng)的研究體系；

(2)關(guān)注更為多元的研究對象

在852篇文獻中，“實驗室”作為高頻關(guān)鍵詞共出現(xiàn)66次，居于首位.由此展開的實驗室設(shè)計研究如專用實驗室、實驗室設(shè)備與工程、實驗室節(jié)能研究等內(nèi)容顯著多于針對“實驗樓、科研樓”等科研建筑的整體研究；另外，在實驗室設(shè)計研究中又以實驗室的通風、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)計占據(jù)主要內(nèi)容.研究對象出現(xiàn)明顯的集中現(xiàn)象，這將不利于該領(lǐng)域的全面發(fā)展.多元化的研究對象能夠進一步豐富科研建筑研究的覆蓋內(nèi)容，填補研究空白，也是該研究領(lǐng)域未來發(fā)展的必要條件之一；

(3)加強針對科研建筑理論與設(shè)計內(nèi)容的研究

在文獻數(shù)量上，理論與設(shè)計研究少于實踐案例研究，從研究機構(gòu)的分析中發(fā)現(xiàn)，排名靠前的均為設(shè)計單位，其研究內(nèi)容也多針對工程實踐與設(shè)計應(yīng)用；同時在文獻發(fā)表時間上，理論與設(shè)計研究多集中在早年，其更新速度明顯滯后于實踐案例研究.在未來的研究中，科研建筑理論與設(shè)計研究應(yīng)與其工程技術(shù)、設(shè)備等研究齊頭并進、共同發(fā)展才能夠取得相得益彰的效果.