姜娓娓，董華

1 用地范圍

2 保護(hù)規(guī)劃

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平尤其是生命科學(xué)的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)動物對我國科研工作的重要性與日俱增。實(shí)驗(yàn)動物中心是為培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動物提供符合要求的相關(guān)環(huán)境、設(shè)施及設(shè)備，滿足培育指定條件的實(shí)驗(yàn)動物的場所。我國實(shí)驗(yàn)動物中心大多數(shù)依托高校和科研機(jī)構(gòu)存在，其中高校的實(shí)驗(yàn)動物中心是進(jìn)行醫(yī)療教學(xué)、科研任務(wù)的重要組成部分，是提升教學(xué)質(zhì)量、加強(qiáng)科研成果的重要保證。近年來，越來越多的高校建設(shè)了獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)動物中心，研究生物醫(yī)藥與人類健康的重大問題，成為國家重大疾病的生物醫(yī)藥動物實(shí)驗(yàn)研究基地。

1 項(xiàng)目概況

山東大學(xué)趵突泉校區(qū)動物實(shí)驗(yàn)中心位于山東大學(xué)趵突泉校區(qū)，這里原為山東醫(yī)科大學(xué)，前身是齊魯大學(xué)校園，其主體為1901 年創(chuàng)辦的山東大學(xué)堂，是繼京師大學(xué)堂之后中國創(chuàng)辦的第二所國立大學(xué)。校園整體于2013 年3 月被國務(wù)院核定為第七批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位“原齊魯大學(xué)近現(xiàn)代建筑群”（圖1、2）。

項(xiàng)目用地位于校園東西軸線的西側(cè)，緊鄰城市環(huán)形水系廣場西溝，與城市順河高架路相距80m。用地南高北低，最大高差3.5m，并在中部形成25%左右的陡坡。用地南側(cè)是一座5 層歇山灰瓦灰磚的藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓，北側(cè)是一座3 層的紅色四坡頂耳鼻喉實(shí)驗(yàn)樓，東側(cè)是校園現(xiàn)狀道路。

3 歷史圖片4 原狀現(xiàn)場

用地內(nèi)有兩座歷史建筑，一座是建于1924 年的磚混結(jié)構(gòu)的水塔，為原齊魯大學(xué)供水系統(tǒng)的一部分，位于校園東西向副軸線的西側(cè)盡端。校園建設(shè)之初的歷史照片可以展現(xiàn)出從名為“號院”的建筑群遠(yuǎn)望水塔的景象，而今已經(jīng)被校園濃密的樹冠完全遮擋。水塔曾經(jīng)作為麻風(fēng)病人的隔離區(qū)，后用作解剖實(shí)驗(yàn)室的庫房，被稱作“死人塔”，籠罩著詭異神秘的氣氛。另一座是紅色屋頂?shù)膬蓪拥陌雵辖ㄖ赖聵牵摻ㄖ冀ㄓ?933年，一直以來作為女生宿舍使用（圖3、4）。

2 設(shè)計任務(wù)

山東大學(xué)趵突泉校區(qū)是我國培養(yǎng)高級醫(yī)學(xué)人才的重要基地之一。校方要求建設(shè)一座校園內(nèi)集中獨(dú)立的動物實(shí)驗(yàn)中心，成為學(xué)校集“實(shí)驗(yàn)動物飼養(yǎng)育種、教學(xué)科研、新藥安全評價和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)科研”為一體的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、科研、教學(xué)公共服務(wù)平臺。主要功能包括3 個部分：（1）標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)動物的生產(chǎn)繁育，（2）規(guī)范化動物實(shí)驗(yàn)管理與技術(shù)服務(wù)，（3）轉(zhuǎn)基因動物模型及模式動物研究。此外，本項(xiàng)目還包含1000m2的解剖中心，主要設(shè)有解剖實(shí)驗(yàn)室和尸庫。

3 面臨的挑戰(zhàn)

設(shè)計面臨3 個方面挑戰(zhàn)：

（1）用地內(nèi)的兩座文物建筑是場地的特點(diǎn)也是設(shè)計的難點(diǎn)。建筑如何處理與場地內(nèi)兩座文物建筑的關(guān)系？如何延續(xù)原有大學(xué)校園的肌理和文脈？如何重塑城市空間，增加大學(xué)校園與城市公共空間之間的有機(jī)聯(lián)系？

（2）動物實(shí)驗(yàn)中心流線復(fù)雜，相關(guān)動物環(huán)境、設(shè)施及設(shè)備需要大平面、層高5.5m 以上。這樣的體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過文物建筑的高度和尺度，很容易對文物建筑歷史環(huán)境造成破壞。建筑如何更好地解決自身復(fù)雜的功能需求和文物建筑保護(hù)之間的矛盾？這類建筑設(shè)計中，建筑師如何發(fā)揮自身作用，整合多方需求，既滿足高功能的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，也滿足教師和學(xué)生以及管理者的心理需求？

（3）場地地形高差較大，地下空間開發(fā)需按照《濟(jì)南市明泉保護(hù)條例》的要求，開挖深度不能超過12m。如何充分利用地形，合理確定地下開發(fā)深度？

4 分析與策略

針對上述問題，設(shè)計團(tuán)隊從以下幾點(diǎn)展開分析研究，并提出相應(yīng)的設(shè)計原則。

4.1 延續(xù)校園文脈肌理，重塑歷史環(huán)境

建筑設(shè)計團(tuán)隊與校園歷史環(huán)境保護(hù)性規(guī)劃團(tuán)隊共同推進(jìn)，研究校園整體規(guī)劃和建筑的歷史特征，重點(diǎn)分析用地內(nèi)兩座文物建筑的空間關(guān)系、色彩和材料，由此確定適合文物建筑歷史環(huán)境的新建建筑的體量和尺度。

水塔作為原齊魯大學(xué)校園東西軸線的西側(cè)盡端，是建筑群重要的軸線對景，具有校園空間標(biāo)識性的重要作用，也承載著師生的集體記憶。水塔也是城市的重要的視覺記憶的載體，它作為校園和西側(cè)城市順河高架路之間的視覺焦點(diǎn)，其視線通廊需要保留并保護(hù)。此外，新建建筑需要保留校園內(nèi)部與西側(cè)的廣場西溝之間的可達(dá)性，并在廣場西溝一側(cè)有步行通道保證人行道路的連貫性。

我們用谷歌地圖追溯了場地肌理的歷史演變。從2003-2013 年的歷史地圖可以看到，水塔一直被1-2 層的低矮小尺度的院落式建筑環(huán)繞，這些建筑和美德樓在肌理上連成一體，呈水平形態(tài)展開，較好地襯托出水塔的垂直形態(tài)。2013 年后水塔周邊的小建筑被拆除，只留下美德樓。因此，新建建筑需要控制尺度規(guī)模，高度應(yīng)低于24m 的水塔，以保護(hù)水塔在校園內(nèi)的標(biāo)識性與城市空間的視廊通道，并確保通往廣場西溝的可達(dá)性。

4.2 充分尊重文物建筑，甘當(dāng)配角

一般來講，建筑師都會不自覺地將所設(shè)計的建筑作為場所中的主角來對待。然而，這個項(xiàng)目最重要的角色是水塔和美德樓。它們不僅僅是兩座文物建筑，而且是幾代人的校園生活記憶和情感載體，是物質(zhì)上的聯(lián)絡(luò)紐帶，它們必須是整個項(xiàng)目的精神核心。新建建筑要以重新修補(bǔ)和整合場地與自然和人的關(guān)系，突出文物建筑在校園和城市層面的價值為設(shè)計出發(fā)點(diǎn)。

具體策略是：（1）空間尊重：塔是保護(hù)對象中的首要要素，要盡量遠(yuǎn)離它，給它足夠空間予以尊重；（2）視線尊重：保護(hù)水塔作為校園東西方向主要軸線的西側(cè)對景，保護(hù)西側(cè)城市高架路的對水塔的視廊，形成水塔周邊的建筑高度控制范圍；（3）體量尊重：美德樓是保護(hù)對象中的次要要素，建筑以不破壞其建筑基礎(chǔ)為原則盡量靠近它，并采用不高于美德樓的體量。這也是為了爭取建筑和塔的最大空間；（4）建筑是不同建筑控制線交集的剩余部分，讓大體量的新建建筑在小體量的文物建筑面前保持謙虛姿態(tài)甚至呈現(xiàn)出“消失”感（圖5）。

5 建筑總圖

6 建筑鳥瞰

7 建筑鳥瞰

8 文物建筑元素梳理

[山東大學(xué)趵突泉校區(qū)動物實(shí)驗(yàn)中心]

建設(shè)地點(diǎn)：山東大學(xué)趵突泉校區(qū)

建設(shè)單位：山東大學(xué)

設(shè)計單位：清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉玉龍，姜娓娓

建筑設(shè)計：姜娓娓，李炎，田雨

室內(nèi)設(shè)計：姜娓娓，田雨，郭學(xué)源，王茜（實(shí)習(xí)生）

景觀設(shè)計：姜娓娓，郭學(xué)源，田雨

結(jié)構(gòu)設(shè)計：祝天瑞，劉夢嬌

給排水設(shè)計：劉福利，張偉

暖通設(shè)計：于麗華，喬鈺淇

電氣設(shè)計：張松，賈啟超

建設(shè)單位：山東大學(xué)基建部

建筑面積：總建筑面積12,477m2其中地上5393m2，地下7420m2

建筑層數(shù)：地上3層，地下2層

建筑層高：地下部分5.5m，地上部分3.9m

建筑高度：20.5m

總投資約：15,888萬元

項(xiàng)目工期：17個月

4.3 化整為零，采用小元素的設(shè)計策略

任務(wù)書要求建筑的總建筑面積為12,500m2左右，主要功能部分層高5.5m 以上。這樣的建筑規(guī)模和只有幾百平方米的文物建筑相比過于龐大。設(shè)計將7500m2的面積置于地下，5300m2面積置于地上。地上部分的建筑體量再被分解為兩組平臺和7 個1～3 層的小房子，這些小房子離水塔越近則體量越小，匍匐在塔的周圍，修補(bǔ)、縫合它與場所以及人之間的關(guān)系，因其小而更加靈活實(shí)用、貼心溫和、舒適柔和（圖6、7）。

建筑細(xì)節(jié)上，我們將校園歷史建筑按照時間軸，對其建筑元素（屋頂、門窗、勒腳、線腳、材料等）進(jìn)行分類、整理和分析，以此作為新建筑設(shè)計尺度的參考（圖8）。

4.4 在合理范圍內(nèi)盡量將主體建筑置于地下

通過與使用者以及工藝公司的溝通，我們將研究實(shí)驗(yàn)動物中心的不同功能需求分成兩類。第一類是屏障環(huán)境SPF 級動物飼養(yǎng)、保種和培育，以及普通級大動物的飼養(yǎng)區(qū)，建筑面積約7500m2，占總面積的60%。這部分功能工藝性強(qiáng)、設(shè)備層占用空間高、完全依賴機(jī)械通風(fēng)和人工采光，對溫濕度、潔凈度都有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，因此層高要求5.5m 以上。此外需要大而完整的平面，便于以便實(shí)現(xiàn)其綜合性、開放性和靈活性的學(xué)科和實(shí)驗(yàn)發(fā)展需要。

第二類是不涉及感染性的動物實(shí)驗(yàn)和生物安全二級（ABSL-2）實(shí)驗(yàn)室、開放實(shí)驗(yàn)室、供試品分析、毒理實(shí)驗(yàn)室、藥理實(shí)驗(yàn)室以及輔助的辦公、會議、報告廳等用房。這部分功能層高3.9m可以滿足要求，良好的自然采光和通風(fēng)可以為使用者提供更好的使用感受并降低建設(shè)和運(yùn)營成本。此外，解剖中心位于北側(cè)地下一層和地下二層，有獨(dú)立的出入口以便獨(dú)立管理。這部分面積約5000m2，占總面積的40%。

我們將第一類功能置于地下，第二類功能置于地上，并利用高差設(shè)置半地下室，大大緩解了地上建筑的容量壓力。置于地下部分的建筑開挖深度小于10m，滿足《濟(jì)南市明泉保護(hù)條例》，并在開挖范圍內(nèi)嚴(yán)格保證水塔的基礎(chǔ)不受影響。

9-12 建筑剖面

充分利用地形特點(diǎn)設(shè)計不同運(yùn)輸通道的獨(dú)立的出入口。建筑外部交通分為實(shí)驗(yàn)動物中心與解剖中心的人員流線、實(shí)驗(yàn)動物中心與解剖中心的貨物流線，以及消防流線。實(shí)驗(yàn)動物中心的貨物流線位于南側(cè)，解剖中心的貨物流線位于建筑北側(cè)和美德樓之間。建筑的人員流線可以分別從建筑一層?xùn)|側(cè)、地下一層庭院內(nèi)進(jìn)入。內(nèi)部庭院僅設(shè)置消防車進(jìn)入，平時作為師生活動休閑場所。

根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向解決實(shí)驗(yàn)動物氣味排放的問題。項(xiàng)目用地偏于校園西側(cè)，便于消除實(shí)驗(yàn)動物飼養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)過程中體內(nèi)排出的有害氣體和堆積糞便發(fā)酵過程中產(chǎn)生的臭味。同時利用金屬格柵屋面放置具有活性炭吸附功能的裝置處理后排放，活性炭的吸附效率達(dá)80%以上，項(xiàng)目動物惡臭污染物H2S 和NH3 排放能夠滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）二級新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)限值的要求。

設(shè)計下沉庭院解決局部采光通風(fēng)要求，降低成本。充分利用場所內(nèi)3m 的高差，將建筑設(shè)計為雙首層入口形式。此外，由于建筑的一多半的體量位于地下，在建筑北側(cè)設(shè)計了寬5m、長30m 的庭院，這個窄長的庭院解決了地下一層的物流、疏散、采光、通風(fēng)等一系列問題，此外，還給犬類提供了戶外活動空間（圖9-14）。

4.5 建筑平面綜合、開放、靈活，以適應(yīng)不斷發(fā)展的學(xué)科需求

4.5.1 實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境

根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提出的實(shí)驗(yàn)動物的功能需求和《實(shí)驗(yàn)動物 環(huán)境及設(shè)施》（GB14925-2010）要求，本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境分為普通環(huán)境、屏障環(huán)境和隔離環(huán)境3 類。其中普通環(huán)境適用于飼育基礎(chǔ)級實(shí)驗(yàn)動物，符合動物居住的基本要求，控制人員和物品、動物出入；屏障環(huán)境適用于飼育清潔實(shí)驗(yàn)動物及無特定病原體實(shí)驗(yàn)動物，符合動物居住要求，嚴(yán)格控制人流、物品和空氣的進(jìn)出；隔離環(huán)境采用無菌隔離裝置以保持裝置內(nèi)無菌狀態(tài)或無外來污染物，適用于飼育無特定病原體、悉生及無菌實(shí)驗(yàn)動物。

4.5.2 工藝流線

3 類實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境均有4 種獨(dú)立流線，并遵循單向原則。4 種流線分別是：

（1）人員流線：實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)更衣風(fēng)淋后由清潔走廊進(jìn)入各用房。實(shí)驗(yàn)飼喂完畢后，經(jīng)清潔走廊、次清走廊、緩沖間離開，通過公共走廊回到更衣及其他房間。進(jìn)入大小鼠觀察室的人員則經(jīng)緩沖間離開。

（2）動物（貨物）流線：動物經(jīng)貨梯送達(dá)后，由公共走廊送至清洗消毒間，經(jīng)紫外線傳遞窗對外包裝照射消毒后進(jìn)入觀察室及實(shí)驗(yàn)室。大小動物需要分流。

（3）潔凈物流：通過潔梯到達(dá)后，飼料、墊料、籠具等經(jīng)高壓滅菌器消毒滅菌送入潔存間，整理后送入各用房。不耐高溫高壓物品經(jīng)傳遞窗消毒后進(jìn)入潔存間、各實(shí)驗(yàn)室及觀察室。

（4）污物流線：大小鼠觀察室污物，包括物料、墊料、籠具、動物尸體等，分類打包后經(jīng)緩沖間送出，手術(shù)室及大動物污物分類打包后，經(jīng)次清走廊、緩沖間送出。動物尸體及污物由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一作為醫(yī)療垃圾處理。

上述4 種獨(dú)立的流線使人、動物和物品的流動路線合理，作業(yè)方便，避免交叉污染，嚴(yán)格區(qū)分清潔區(qū)域和污染區(qū)域，以保證人和動物的健康，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。此外，本項(xiàng)目設(shè)置了5 部電梯，其中4 部分別滿足人員、動物、清潔物流、污物流線獨(dú)立使用，還有1 部供解剖中心使用。

13 建筑東側(cè)全景

14 建筑主要入口

15 實(shí)驗(yàn)室模式

16 地下二層平面

17 地下一層平面

18 首層平面

19 二-三層平面

20 屋頂平面

21 建筑材料和細(xì)節(jié)

4.5.3 平面模式

針對高校的實(shí)驗(yàn)類建筑，我們總結(jié)了8 種實(shí)驗(yàn)建筑的平面模式（圖15）。本項(xiàng)目主要采用了模式3 和模式4。建筑地上部分的具體功能為不涉及感染性的動物實(shí)驗(yàn)和生物安全二級（ABSL-2）實(shí)驗(yàn)室及輔助的辦公、會議等功能，采用了模式3（雙走廊模式），中間是共享實(shí)驗(yàn)器材，局部封閉采用模式4（單走廊模式）。

建筑地下二層（圖16）是SPF 級大小鼠動物實(shí)驗(yàn)區(qū)，采用模式3（雙走廊模式）。屏障環(huán)境SPF 級大小鼠飼養(yǎng)區(qū)，由于采用了自帶主機(jī)的IVC 籠架，采用模式4（單走廊模式），以便提高使用效率。屏障環(huán)境SPF 級大小鼠保種和培育，重要等級高，依然采用了模式3（雙走廊模式）。地下一層（圖17）為普通級大動物飼養(yǎng)區(qū)，采用雙層不銹鋼動物籠架，實(shí)驗(yàn)區(qū)位置相對獨(dú)立，沒有其他實(shí)驗(yàn)室封閉。

建筑平面及流線是設(shè)計團(tuán)隊與校使用方、工藝公司、動物中心檢測與評定機(jī)構(gòu)以及?；ú康? 方共同合作完成。在這個過程中，設(shè)計團(tuán)隊面對復(fù)雜的功能要求，著眼于實(shí)驗(yàn)動物中心的學(xué)科特征和未來發(fā)展空間，設(shè)計具有綜合性、開放性、靈活性的彈性發(fā)展建筑空間，以適應(yīng)不斷發(fā)展的學(xué)科需求。為此，設(shè)計團(tuán)隊在多方共同合作的過程中應(yīng)充分深入了解使用方的需求、工藝特點(diǎn)對建筑的需求、并滿足國家相關(guān)檢測規(guī)定，在合理的造價范圍內(nèi)整合多方訴求，提出一個科學(xué)合理靈活的建筑平面布局模式（圖18-24）。

4.6 關(guān)愛科研工作者，尊重實(shí)驗(yàn)動物，塑造有情感的建筑環(huán)境

22 新舊建筑對比

23 建筑材料和細(xì)節(jié)

24 建筑材料和細(xì)節(jié)

25 室內(nèi)大廳

26 室內(nèi)樓梯和天窗

27 室內(nèi)

28 環(huán)繞塔的庭院

29 環(huán)繞塔的庭院

為了緩解科研工作者的工作壓力、促進(jìn)交流，我們在建筑東西兩端設(shè)計了共享大廳、休息廳等開放空間，并在北側(cè)靠近水塔的部分設(shè)計了通透的大片玻璃，使用者可以一邊喝咖啡一邊觀塔和美德樓。建筑東側(cè)3 層高的共享大廳是串聯(lián)建筑各層的垂直空間，延續(xù)室外的木紋材料，在室內(nèi)形成一個溫暖的木質(zhì)核心，在灰磚、灰涂料的素凈之中加入一些生命力和希望。這個木質(zhì)核心連接各層雙走廊中部的共享實(shí)驗(yàn)器材區(qū)域以及休息區(qū)、咖啡區(qū)等公共區(qū)域，有效避免了工作人員在雙走廊內(nèi)部迷路的情況，也能使科研人員能在緊張的工作中得到放松（圖25-27）。

在這個建筑實(shí)踐中，我們進(jìn)一步思考關(guān)于生與死的問題。實(shí)驗(yàn)動物用自己的生命換來了人類在生命科學(xué)的探索和進(jìn)步。法國思想家阿爾貝特·施韋澤（Albert Schweitzer）在《敬畏生命》中指出，敬畏生命的人，只是出于不可避免的必然性才傷害和毀滅生命，但從來不會由于疏忽而傷害和毀滅生命。動物福利強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)過程中積極遵守《動物倫理學(xué)》“3R 原則”，即“Replacement”（代替）、“Reduce”（減少）、“Refinement”（優(yōu)化）。我們希望通過設(shè)計，激發(fā)實(shí)驗(yàn)動物工作者內(nèi)心懷揣對生命和醫(yī)學(xué)的敬畏之心。以庭院的草木、苔痕、石階、慰靈碑塑有造禪意、給人慰籍的場所，讓人尊重和感謝在實(shí)驗(yàn)中奉獻(xiàn)生命的動物（圖28、29）。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目從面臨的問題和挑戰(zhàn)出發(fā)，將項(xiàng)目所處的大學(xué)校園的歷史環(huán)境和文物建筑與動物實(shí)驗(yàn)中心的功能要求和工藝特點(diǎn)等多方面進(jìn)行整體思考，以甘當(dāng)配角的精神、采用化整為零的手法，實(shí)現(xiàn)對文物建筑的尊重和校園歷史環(huán)境的修補(bǔ)，以及在城市環(huán)境層面保護(hù)水塔的城市視廊。

同時，作為一座功能復(fù)雜的高校動物實(shí)驗(yàn)中心，在多團(tuán)隊共同協(xié)作的基礎(chǔ)上，采用合理的平面模式滿足實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境所需的工藝和流線。在此基礎(chǔ)上設(shè)計綜合、開放、靈活的建筑空間，以適應(yīng)不斷發(fā)展的學(xué)科需求。

我們希望塑造有情感的建筑環(huán)境，使科研人員潛心研究，培養(yǎng)人才，并懷著對生命的敬畏之心引領(lǐng)學(xué)術(shù)的發(fā)展。□