中科院上海分院生命科學實驗樓工程設計

王張杰

(華東建筑設計研究院有限公司，上海 200002)

0 引言

科學實驗建筑是為科學研究提供的一種特殊的實驗場所，滿足其在實驗空間、設備、環境氣候等方面的特殊要求。區別于其他民用設施，實驗建筑一般為多層建筑，占地較大，而現在大多數研究機構、院所用地都很緊張，因此實驗建筑有逐漸向高層發展的趨勢。本文通過介紹中科院上海分院生命科學實驗樓項目，從建筑空間與場所方面闡述一些高層實驗建筑的設計想法。

本項目位于上海市徐匯區、中科院上海分院岳陽園區南端。建筑總面積60 334 m2，建筑高度:99.95 m。整個場地周邊環境較為復雜，西鄰一棟高層住宅、東北角為歷史保護建筑，南鄰城市干道肇嘉浜路，基地面積較小，為設計帶來諸多困難。建筑立面圖見圖1。

1 總體布局

在總體布局上，考慮到實驗建筑有一定的污染及危險性，盡量使建筑遠離基地西面的高層住宅，在與規劃局溝通后定為40 m，同時將污染較高的實驗用房置于東側輔樓上。南面朝向城市干道區域及東面朝向園區內歷史保護建筑區域采用退臺式設計，減少建筑體量的壓迫感。

由于基地地處上海市衡山路—復興路歷史文化風貌區邊緣，區內建筑多為長條形里弄住宅，所以我們在形體上采用理性而內斂的矩形平面組合而成，以繼承和延伸整個園區及風貌區建筑環境的肌理，對區內建筑形成一種尊重。同時，矩形平面作為一種高效型平面形式也非常適合于實驗建筑使用。

總平面圖見圖2。

2 功能布局

平面布局對于實驗建筑來說非常重要，這直接關系到實驗室日常運行的高效性，而且實驗室一般以課題組為單位，不同的課題組需要不同數量的房間及設備，幾乎每隔幾年平面需要重新布置，以滿足新的課題組的需要。通過對國內外實驗建筑的分析，我們發現可以將各房間設計成標準化模塊，模塊中實驗臺、水、電、暖等設施一應俱全，通過模塊化的房間組合成不同功能的使用空間，同時今后可以根據課題需要以模塊為單位進行重新拼裝組合，減少資源浪費。這就是在設計實驗建筑時必須遵循的模數概念，可以說模數概念是整個實驗建筑的基因。

通常我們采用3.2 m作為開間模數尺寸，中間一條1.5 m走道，兩邊各750 mm實驗臺，200 mm為墻厚。考慮到辦公室、學生學習室等用房使用的舒適性，以及今后實驗室大型儀器的使用，經過與業主討論我們最終選用3.3 m為開間模數，進深可以根據平面限定由5 m～7 m不等。

每項實驗需要各種設施緊密配合，通常一個課題組內各房間之間聯系非常緊密，為了提高各房間的使用效率，在平面布局上，我們將高層核心筒由中心移至兩端，留出中間大面積的使用空間，平面設雙走道，中間部分黑房間作為細胞房、暗房、低溫實驗室等無需采光或對采光要求不高的用房。整體平面緊湊、便捷，實用、高效(見圖3)。

實驗室管井較多，而高層實驗室管井的布置更有難度，考慮到實驗室在日后使用過程中重新布局的靈活性，我們將大部分管井置于平面邊沿，結合立面壁柱一并統一考慮，一部分管井與衛生間及設備機房結合核心筒統一設計，最大限度留出平面中部空間供實驗使用。

每層平面在走廊端部或者主入口區域選擇幾個模塊房間作為會議室、咖啡間，供使用者交流、休息。同時考慮到吸煙要求，將走廊盡端擴大少許空間，作為吸煙交流區使用，并設陽臺(可放置設備)通風，同時增加走廊采光。

標準層平面見圖4。

3 形體立面

對于大多數實驗建筑來說，實用性是第一位的，花哨而奢華的立面與其性格是不相稱的，而且科研經費一般都比較緊張，所以建筑師在設計中要充分考慮到經濟性，在整體效果與節省造價之間找到一條均衡之路。

本項目為國家撥款、科研類項目，業主要求立面主要使用涂料，局部可以少量采用石材，同時項目位于上海市市中心，毗鄰城市主干道，如何在低造價情況下設計好的立面效果是亟待解決的難點。立面節點詳圖見圖5。

設計中立面底部三層采用深灰色石材幕墻，上部采用淺灰色涂料加落地鋁合金窗的形式，通過推敲細部設計使立面達到一種幕墻的效果，保證立面線條流暢，強調整體性，避免一般非幕墻類高層呆板，瑣碎的形象，造價遠比幕墻低。每層樓板的交界處用鋁板包裹，將上下窗連為一體。窗戶非透明部分用單層玻璃取代雙層Low-E玻璃，背襯板采用保溫板加深色仿金屬涂料，以進一步降低造價。從建成后的效果來看，基本上達到了設計目的，還是較為成功的。

整體立面以豎向線條為主，理性、嚴謹，立面劃分以3.3 m模數為單位，很好的反映出實驗樓的特性(見圖6)。

4 管線綜合

實驗室建筑最大特色就是管線眾多，除去普通民用建筑上的設備管線，每間實驗室都需要配備1個～2個水槽，需要配套大量的上下水設施，幾乎30%的實驗室需要超凈臺、通風柜，一些凈化要求的房間還需要大量的暖通管道。設計時我們主要對數量上較大的上下水管井和通風柜管井進行處理，將水管井設置在主要使用空間的周邊，每兩個房間作為一組。將通風柜管井集中在平面東北角，當層通風柜用管道連接。

吊頂設備管線對建筑層高有很大影響，尤其是走廊部分。由于100 m限高要求，我們只能將標準層層高設定為3.9 m，經過與施工單位反復研究，最終走廊吊頂凈高只做到2.4 m，不太理想，所以對于高層實驗建筑來說，層高最好不要小于4.2 m。

5 結語

以上是我們在設計中的一些心得，希望對大家有益。科學研究的內容是多樣化的，實驗室的設施也隨著課題內容的變化而不斷更改，所以客觀上要求建筑師審時度勢，找出一套行之有效的平面布局。目前國外的大型實驗室多為大空間集中式，同時輔以集中式休息空間，一松一緊，是一種非常好的模式。集中式的休息空間對于交流非常有益，現在的科學研究早已脫離了閉門造車的年代，信息共享與整合非常重要。因此在設計中我們盡量說服業主采用大空間開放性實驗室模式，提高實驗資源的共享程度。

實驗建筑作為一項較為特殊的建筑設計，不僅是功能較為特殊，業主方也有一定特殊性。實驗室的使用主體是科研工作者，他們通常做事嚴謹、認真，講求效率，但是又想法較多。經常各方的意見相左，我們在設計過程中，需要將業主中各方意見進行整合，并要用大量淺顯易懂的分析和他們進行溝通，這些輔助工作是非常重要的，必要時幫助業主進行合理規劃。同時也需要業主做好內部協調、統一工作，對內部各方意見作有效歸納整理。只有這樣才能設計出好的符合要求的實驗建筑，物盡其用。

[1] 藍裕斌，溫 永，趙曉玲.學校建設設計及設計理念探討[J].山西建筑，2010，36(8):48-49.