工科院校“實訓中心”設計研究與實踐

柏 新 予

(天津大學建筑設計規劃研究總院，天津 300073)

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工科院校“實訓中心”設計研究與實踐

柏 新 予

(天津大學建筑設計規劃研究總院，天津 300073)

從建筑功能組成模式、相關設計參數、人性化設計等方面，分析了工科院校實訓中心的建筑設計要點，并結合工程實踐項目，總結了工科院校實訓中心的設計原則與經驗，旨在為師生創造出舒適的學習環境。

實訓中心，功能組成模式，模數化，人性化

1 “實訓中心”設計

質量是大學的生命,創新是大學的靈魂。工科院校中的大多數學科屬于應用技術學科,因而學校對學生實踐能力、創新能力的培養顯得尤為重要，這就對實驗、實踐教學提出更高的要求。“實訓中心”是所有工科院校必備的基礎實驗樓，是全校學生進行金工、機電等實習的場所，它緊隨高校“全面推進素質教育、大力加強實踐教學”的步伐，向開放、綜合、高效、靈活和多元化方向發展。筆者近年參與了多個高校實訓中心的設計工作，結合工程實踐，做一些粗淺的總結。

1.1 功能組成模式

工科院校“實訓中心”的功能組成模式呈現“模塊化”結構特點，其結構本身又可歸納為兩類功能模塊集合：大空間實驗區和標準實驗室。大空間實驗區是實訓樓內核心功能區，一般指滿足學校金工實習課程要求而設置的車、銑、焊、鑄、刨、磨工區；當然一些學校會針對自身的學科建設情況，安排一些特色實習，如天津工業大學，紡織專業是重點學科，它的實訓中心就增設了紡織實習區、紡絲實習區等；這個區域的空間對面積和層高有特殊要求。標準實驗室是指實訓樓內次一等級的功能模塊，如各類機電、加工、測試、演示實驗室等，此部分實驗室一般采用標準化設計，房間面積相同、機電設備及裝置配備相同，這樣有利于在空間使用者、研究科目不甚明確的條件下，合理組織布局。

1.2 相關的各項設計參數

1.2.1 平面使用系數(K)

平面使用系數=使用面積(建筑面積-輔助面積)/建筑面積。隨著社會的發展，建筑設計越來越注重舒適性和交往空間的創造，高校實驗教學建筑的K值較早期有了較大的降低，K值的高低對于建筑的經濟利益關系重大，一個比較合適的K值是綜合考慮的結果。近年來建造的實訓中心，多采用內外廊相結合的形式，建筑層數在3層～4層之間，建筑面積20 000 m2左右，K值一般在60%～65%之間。

1.2.2 層高

實訓中心一般包含兩種尺度的空間體塊：一種為大空間實驗區，是具有特殊性的實習教學空間，像大型的車間，層高高、空間開放,設備管線沿墻體和頂棚鋪設,設有高架的天車用來移動大型或沉重的設備；通常設置在1層，2層，1層設有寬闊并高大的門道以允許叉車拉進貨物，層高一般定為6 m～10 m，2層排布尺寸較小、重量較輕的設備，層高為5 m～6 m。另一種為標準實驗室，如機電、測試、演示實驗室等標準尺寸的實驗空間，它具有大量的電力要求，大量的計算機網絡，有的實訓樓還設有集中空調系統，通常層高設為3.9 m～4.2 m。

1.2.3 走道寬度

實訓中心的走道分為單面走道、中間走道。因為在走道上空通常要布置通風管、回風管、強弱電橋架、消防水干管、噴淋管等大量設備管線，占用走道空間較大；另外實驗室儀器設備的搬運，都需要走道寬度適度加寬。根據調研及參加的工程設計實踐，我們提出如下建議：單面走道凈寬1.8 m，中間走道凈寬2.1 m～2.7 m。

1.2.4 模數

實驗室的開間模數取決于實驗人員的活動空間以及工程管網合理布置的必需尺度。在分析了國內外實驗室開間模數的數據后，我們認為采用3種開間模式來設計實驗室最為經濟、合理，即3.0 m，3.3 m，3.6 m；實驗室的進深變化也比較多，取決于建筑平面布局、室內采光及采用的結構形式等，建議進深采用6.0 m，6.6 m，7.2 m，8.4 m四種，基本能滿足電子、物理、機械等標準實驗室的要求；上述開間進深模數適用性強，房間采光也較好，如果軸網尺寸過大，會造成房間面積的浪費，同時梁高加大會造成層高的增加。實訓中心內的大空間實驗區具有特殊性，它適合采用大開間、大進深，因為這種實習教學空間室內各類機械設備種類多、數量大，軸網尺寸大，便于設備的排布，通常它的軸網模數定為(8.4×8.4～10×10)m。

如上所述，實訓中心是由空間尺度差別很大的實驗用房在水平向或垂直向組合而成的建筑物，為了兼顧各房間的不同層高、不同進深要求，非常必要采用三維實驗室模塊的組合概念，三維模塊可以在每層房間并不完全對應，走廊的移動具有可能性，同時所有的豎向升起必須充分協調，豎向升起包括樓梯間、電梯、衛生間和公用管道豎井，最后設備管道系統協調到頂棚中去以配合變化走廊的布置。

1.3 人性化設計

對于實訓中心建筑而言，容納的主要活動是各類實踐教學，但最終目的是培養具有創造精神與實踐能力的高素質人才，這就決定了建筑不僅只限于追求空間的功能，更要追求空間的品質。在建設過程中，因為經常受到投資及面積指標的限制，建筑內不太可能設置大面積的公共活動空間，因此公共空間人性化設計的重點應放在改進必不可少的交通空間，不需增加太多面積，使空間更加舒適、合理。比如說，門廳可以適當設置一些布告板、展示區域和靠近窗戶的座位，形成一個在日間聚會并自發進行討論的場所；走廊可適當增加寬度，促使人們停留下來交談、討論，還可用多種顏色和材料進行裝修，在適當位置可以提供就坐空間；在主門廳位置可以設置一部景觀樓梯，豐富門廳空間，不同樓層的人們可相互觀望與交流。

實訓中心的主要使用空間，也就是各實習工區、實驗室，它們的形象和品質對于使用者來說是很重要的。房間裝修材料的使用、工作臺選型、自然照明、室內玻璃隔斷、設備空間等都是需要研究的關鍵問題。通過顏色來改變實驗室的視覺形象，是一個非常低成本的措施；自然采光會極大的改善每個空間的形象和品質；室內玻璃隔斷的應用則創造了一種整潔、舒適的教學實驗環境。

2 工程設計實踐

2.1 天津大學金工實習基地(衛津路校區)

1)竣工時間：2003年。2)建筑概況：位于天津大學衛津路校區內，用地局促，建筑占地面積3 500 m2，總建筑面積16 000 m2。3)平面布局特點：整個建筑為方形平面，采用三維模塊豎向組合布局形式，以金工實習工區為中心，設置在1層～3層，將輔助功能的加工室、庫房、設計室、教室等房間布置在周邊，局部設置夾層，做到建筑高度的充分利用(見圖1)。4)功能組成：金工實習教學要求的鑄造、銑刨磨、車工、數控、鑄焊鉗工區；各類加工室、測試室、庫房、設計室、教室等輔助用房。5)層高：建筑共5層，首層南北局部設置夾層，金工實習工區首層層高6.00 m，2層層高5.00 m，夾層層高3.60 m，3層～5層層高均為3.80 m。6)建筑造型簡約、內斂，形成邏輯明晰的形體組合和現代感強的立面形象；開窗比例適宜、節奏明快。褐色面磚與白色涂料墻面形成對比，用色、用材厚重，表現出工科院校嚴謹厚重的氛圍，并與周邊建筑十分協調。樓內配置1臺2 t的貨梯。

2.2 天津工業大學實訓中心

1)竣工時間：2009年。2)建筑概況：位于天津工業大學新校區，規劃用地面積1.97 hm2，建筑面積20 500 m2。3)平面布局特點：魚骨式布局，相對獨立的3個建筑體塊通過東西向的通廊串聯起來。4)功能組成：主入口門廳位于建筑西側，設1部樓梯、1臺客梯，2個次門廳位于建筑中部，各設1部樓梯、1臺3 t貨梯。 A區首層、2層為金工實習基地，制冷空調基地，熱能工程基地及附屬的培訓教室、計算機室等；3層、4層為電工、電子實驗室。B區首層為紡織實習基地；2層為通風實驗室、汽車液壓機器人實驗室、電子、電路實驗室等；3層為XLINX實驗室、半導體照明工程中心的超凈間、設計室等；4層為會議室、研究室。C區首層、2層為材化學科實習工區、污水處理實驗室及變電站；3層為化工基本技能實驗室；4層為制藥、環境工程實驗室等。建筑軸網尺寸為7.80 m×7.80 m。5)層高：建筑共4層，首層層高6.0 m，2層～4層層高為4.20 m，A區2層金工實習基地局部層高5 m。6)建筑造型：連續的形體和統一尺度的細部設計，強化了建筑的整體感和體量感，建筑風格莊重、大方、素雅。縱貫東西的通廊將各功能體塊有機串聯起來，建筑整中求變、同中存異，形成舒展大氣的整體形象(見圖2)。7)建筑環境及技術設備：所有實驗室設計風機盤管的空氣調節環境，每個實驗室、辦公室內設計校園綜合布線，每個實驗室、辦公室實現能量的計量，A區2層金工實習基地屋頂設置天窗，補充室內天然采光。8)建筑材料：外墻采用石材墻面，樓地面采用水磨石面層；墻面采用乳膠漆；大部分實驗室不設吊頂。

2.3 天津大學新校區機械教學組團——實訓中心

1)竣工時間：2015年。2)建筑概況：位于天津大學新校區內，機械教學組團C地塊。地塊面積25 000 m2，建筑面積19 700 m2。3)平面布局特點：建筑采用圍合式布局，水平方向充分延展，使平面功能分區明確。同時建筑對外形成嚴整的空間界面并與周邊校園道路保持良好關系，對內又形成內斂宜人輕松的內部庭院空間，順應了建筑功能的需求。建筑軸網尺寸為10.0 m×10.0 m，10.0 m×8.10 m，8.10 m×7.50 m三種。4)功能組成：A區：首層設置有門廳、先進制造技術實驗室，創新室等教學用房。2層為工程圖學、機電控制實驗室、會議室等。3層為機械設計、機電控制、工業設計實驗室。B區：主要功能為金工實習工區。首層設置門廳、銑刨磨區、車工區、數控區，及輔助的教室、工具室、機房等。2層為鑄造區、鉗工區、裝配區，及多媒體教室、附件室、模具拆裝室、測量實驗室等。C區：為單層建筑，主要功能為高效精密加工技術實驗室、數字化設計與制造業信息化實驗室。5)層高：首層層高9.0 m，A區2層、3層層高均為3.90 m，B區2層層高為5.40 m。6)建筑造型：外檐材料采用高級面磚和金屬裝飾板搭配，形成整體形象特色，充分考慮到整體造型與局部細節的有機統一性，以及構成的邏輯性，形體上通過圍合庭院創造出豐富的層次。采用現代建筑語匯，以成熟而具有創新的設計手法，呈現具有強烈的現代感、生活氣息的形象(見圖3)。7)建筑環境及技術設備：所有高大空間實習區設計風機盤管送暖風系統，普通實驗室、辦公室為分體空調、地板采暖；建筑內設計校園綜合布線系統，每個實驗室、辦公室實現能量的計量。B區2層設置天窗采光，補充大空間實習區的天然采光，建筑配置2臺3 t貨梯。8)建筑材料：建筑外墻采用高級面磚及金屬板墻面，A區實驗用房、走道的樓地面選用水磨石面層，B區，C區中實習區樓、地面采用環氧耐磨漆彩色樓地面；墻面采用乳膠漆；實驗室不設吊頂。

3 結語

工科院校實訓中心的建設復雜程度高、設計施工管理難度大，我們有必要充分認識其規劃設計的特點，才能保證工程建設質量、最大程度地滿足使用要求。但在具體的設計實踐中，我們對建設理念、設計細節的把握還不是那么精準，還有很大的改進空間。在今后的設計中，我們應遵循定位清晰、功能合理、適度靈活，重視人性化等原則，為師生的教學實踐營造富有創造和激勵的學習環境。

[1] 葉依謙，劉衛剛.產業型研發中心研究與實踐[J].建筑學報，2015(3)：79-81.

[2] 於海華.高校基礎實驗樓設計初探[D].廣州：華南理工大學碩士論文，2005：6.

[3] 趙 霞.現代科研實驗建筑的設計實踐——幾個科研實驗建筑的設計比較[J].工業建筑，2006(1)：3.

[4] [美]丹尼爾·D·沃奇.研究實驗室建筑[Z].

Design study and practice of “practical training center” of engineering colleges

Bai Xinyu

(TianjinUniversityBuildingDesign&PlanningHeadquarter，Tianjin300073,China)

Starting from aspects of architectural function organization pattern, relevant design parameters and humanized design, analyzes architectural design points of practical training center of engineering colleges. Combining with engineering practice, it summarizes design principles and experience of practical training center of engineering college, with a view to create comfortable learning environment for students and teachers.

practical training center, functional organization pattern, modularized, humanization

1009-6825(2016)13-0005-03

2016-02-22

柏新予(1968- )，男，碩士，高級工程師，國家一級注冊建筑師

TU244

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