集約模式下中小學校園空間形態控制指標研究

黃榮欽

吳運法

隨著現代社會教育的發展與轉型，我國正經歷著對新型教育模式的探索。由于國情的特殊，教育事業發展較國外起步晚，從古代書院發展至今一共經歷了五個時間節點（圖1）。對于教育事業的發展，當前社會背景下教育建筑的建設深受城市化進程帶來的空間環境以及土地緊缺的制約，早期建設的教學空間已無法滿足當前教育的改革。面對這一系列的城市問題，集約化模式的出現不僅有效地應對了城市問題，更是在教育建筑空間中得到啟發以及激活。分析校園土地利用的現狀，對影響因素和變量以及土地利用類型進行分類，建立科學的計算公式進行體系優化，為新建和改擴建項目提供依據[1]。從空間和功能組織的特征上分析了現有中小學設計的“集約化”現象[2]。通過對小學規劃和設計方案的分析，探索通過緊湊而有效的集約化設計解決中小學校土地短缺問題的方法，同時創造各種適應新教學要求的教學空間[3]。

圖1 我國中小學發展歷史脈絡

圖2 集約化設計內容

圖3 指標組合與空間形態對應關系

圖4 控制指標不同，產生不同的校園空間形態

圖5 主要控制指標體系圖

國民經濟的轉型、城市的更新，導致土地的發展達到一定的臨界值，社會發展已從“增量發展”過渡到“存量發展”的時代，有限的空間，精致化的發展成為時代趨勢。集約化模式的引入有效地提高了土地利用率、預留空地為未來的拓展提供發展空間，也是未來新型學校建設的選擇。集約化設計模式有以下幾大優勢：有利于節約用地、功能組織的高效性；有利于學生互動交流、激發空間活力；有利于新型校園建設模式的創新探索；有利于中小學校園建設的可持續發展。“存量時代”下精致化的設計具有一定的必要性。在中小學集約化設計中，在滿足日常教學以及常規的規范，如日照間距、防火間距等“25m”安全距離要求的前提下，在有限的用地范圍內，通過集約化設計模式將功能空間高效地組織起來，充分提高土地利用率，達到集約的效果。其設計的內容包括：功能整合、形態緊湊以及高品質的校園空間環境，將其細化分析可概括如圖2所示。

圖6 校園空間兩種布局方式

圖8 平面基本形式

總的來說，我國中小學校園建設的研究，關于校園空間形態的控制指標要素的研究較少，在提高土地利用率、集約化程度的同時，保持空間形態與環境品質的平衡的研究更是較少。研究引入集約化建設模式，基于當前社會中小學集約化設計的新趨勢，通過對校園空間形態控制指標的研究，探索如何在提高集約度下，總結出與之相適應的校園空間形態，并以此有效地提高校園空間環境的品質。集約模式下中小學校園空間形態控制指標的量化研究不足，亟待補缺。

1 概念內涵

場所的屬性既有主觀部分，也存在客觀因素，是一種需要經驗和意識的營造。對使用者而言，當其完全熟悉該場所空間時，這個場所才能成為具有意義和吸引力并愿意駐留的場所[4]。作為為學生提供一個重構、駐足經驗的校園空間場所，其建設需要從“以人為本”為出發點，立足于使用者的日常生活及功能使用。

1.1 集約化模式

現在，我國城市化正處于從以前的快速擴張的發展到恢復城市生態系統、提高品質和創造特色鮮明的重要過渡階段[5]，城市空間開始向高密度和集約化發展。“集約化”是指對有限的資源利用，以合理利用現代管理和技術的一種形式，目的是解決人力資源的積極影響并提高效率[6]。韓冬青教授在《城市·建筑一體化設計》中也對集約化作出解釋：集約化指城市建筑在占有有限的土地資源前提下，形成的一種緊湊、有序、高效的功能組織模式[7]。

筆者通過對部分普通中小學的校園建設情況進行統計，對比表1，通過數據分析顯示，城市之間的生均占地資源分布不均（表2）。

早期建設的中小學教學空間已經無法滿足當下素質教育的改革，將集約化模式引入中小學設計，不僅有效地提高了土地利用率，而且符合我國可持續發展戰略的國情，這一模式將成為未來中小學校建設的選擇。

1.2 校園空間形態

圖7 寧波萬里學校

圖9 深圳紅嶺實驗小學庭院通風采光示意圖

“校園空間形態”是指構成校園空間的各種元素的表達方式，并表示為整個校園空間的組合，以闡明校園發展的客觀規則，校園空間形態反映了整體校園的特征。它主要由建筑群、外部環境要素的構成和道路系統的組成。國內校園尺度普遍較大，對校園和建筑的“尺度”問題進行些分析，“尺度”應包含多層面，其基本層面應是個人的空間體驗——從個體角度對空間的感知；另一層面的問題則是協同和管理的問題[8]。校園空間的組織不僅確保空間內各個組成部分相互協調，而且還是使用者行為中的積極角色。日本建筑師蘆原義信在《外部空間設計》一書中將室外空間形態通過空間界面、尺度、陰角與陽角、鋪裝劃分、色彩、構筑物、道路與出入口等具體要素描述出來[9]。根據調研和數據整理分析比較常見的校園總體空間布局形式：魚骨型、條狀型、院落型（表3）。

在校園規劃中，校園環境的整體機能比局部空間更重要，它不僅可以滿足校園的實際用地，還可以適應未來的發展需求，在當前的新教學模式中，這對于在功能區域之間創建有機功能也是必要的。兩者之間的聯系形成了一個集約緊湊、整體性的校園空間[10]。校園空間形態在取得較高的集約度的同時，以較合理緊湊、高效有序的空間形態來獲得較好的校園空間品質，使其能夠取得一個較好的動態平衡。

2 控制指標的明確與篩選

主要的控制指標有空間布局、進深尺度、豎向層數、土地利用率、建筑覆蓋率、開放空間率等。由于控制指標的選擇與組合具有一定的復雜性，在符合規范要求下，導致在控制指標的組合與空間形態不再是一對一的狀態，存在一種指標組合對應多個空間形態（圖3），如同一塊用地內，由于其他指標的不同，相同的建筑密度會形成不同的空間形態。

2.1 控制指標的明確

校園空間形態依托于城市空間形態之下，其控制要素覆蓋同城市類似的空間形態，所屬范圍較小，是城市空間形態的類型之一，文章在此將校園比作一個“微縮城市”。研究中所選擇的控制指標要素與城市控規一樣分為兩類：一類是已納入控規體系中，另一類是還未被納入的控制指標（表4）。

明確了需要的控制指標后，需采用合適的設計方法對其進行控制，不同的指標要素有不同層次的控制。這些強制性控制要素直接影響到整體校園的空間形態。

2.2 主要指標的篩選

上文分析，一組控制指標可能對應多種空間形態，文章為了簡化研究分析，用G表示密度，F表示容積率，d表示進深尺度，n表示豎向層數。為了保證相同的品質條件下得出不同的空間形態，做出幾條基本假設：①相同地塊；②相同的容積率；③建筑功能及面積相同；④校園規模相同。

（1）函數分析法

為進一步簡化和容易計算，假設同一地塊的用地面積為S，建筑為方形點狀，根據容積率計算公式可以得出如下公式1：

分別對公式中的n、d求導函數，可以得出如下公式2、3，由此可以看出，當豎向層數n不變時，增加進深尺度d，函數呈單調遞增的趨勢；同理，當進深尺度d不變時，增加豎向層數n時，函數隨著n的增加單調遞增。

因此，在用地內覆蓋建筑物時，可以通過增加進深尺度或豎向層數來提高容積率，

但為了獲得更多的采光、通風與景觀條件，規范要求和新教育的改革下，需要更多開放的活動空間，教育建筑一般宜以4～5層為主，因此除上述進深與層數因素外，校園空間形體與集約度同時受開放空間的影響。

表1 義務教育普通中小學必配生均建筑面積指標（單位：m2）

表3 校園總體空間布局類型及案例

（2）虛擬模型法

在所假設的條件下，當容積率F不變的情況下，隨著建筑密度G、建筑進深b、建筑層數n的變化，產生不同的空間形態（圖4a）；當密度G為常量的情況下，隨著容積率F、進深尺度d、豎向層數n的變化，產生不同的校園空間形態（圖4b）。同理分析可得，在規劃建設條件以及上述假設條件下，不同的控制指標組合可產生不同的校園空間形態。

總的分析顯示，影響校園空間形態的主要因素有：學校班額規模、學位數、場地地形、普通教室的日照要求、操場長軸的偏角等。通過總結這些因素以及實際項目案例的總結分析，將主要控制指標體系分為定性指標與定量指標，定性指標主要有空間布局與開放空間，定量指標又分總體指標與分項指標，分別為土地利用率、建筑覆蓋率、豎向層數、進深尺度（圖5）。

3 主要控制指標要素分析

關于中小學校園空間形態與集約模式之間的關系，概括起來就是一種“動態平衡”的關系，即通過集約度的提升來保持校園空間形態與校園空間品質之間的平衡。根據當前社會經濟以及素質教育改革的背景，對影響校園空間形態的影響因素及控制指標進行分析總結，并探討在提高集約化程度的同時，使得校園空間形態與校園空間環境品質達到最佳平衡。

3.1 定性指標

（1）空間布局

校園空間規劃應從宏觀角度出發，以整個空間為起點，適應和平衡各種限制，并分析校園的基本目標需求[11]。校園的總體空間布局直接影響著集約化程度，目前國內的中小學校園的空間布局較為傳統，空間的主要類型大多是以條狀的分布形式，建筑平面展開，且為簡單的行列式分布，導致空間尺度較大。教學樓、宿舍樓等排布松散，建筑之間再通過連廊的形式互相聯系，導致流線過長，步行可達性不佳。而在寧波萬里學校的項目案例中，在其兩個方案中分別用兩種布局方式：廣場式、街道式（圖6），有效地提高校園空間的集約化程度（圖7）。通過采用集約化布局方式，對功能、流線、空間結構進行并置、交疊等手法進行高效整合，形成集約的教學空間[12]。

表2 調研部分中學校園用地指標

表4 二類控制指標要素

表5 部分中小學各指標表

（2）開放空間

開放空間（Open Space），指的是城市一些保持自然景觀的區域范圍，泛指地塊內用作景觀綠化、游憩等預留地。筆者將其引入該研究中，并根據其定義進一步分析，將地塊區域內未開發建設的用地面積與地塊區域面積的比值稱為開放空間率，這在表達公式上恰好與建筑密度相反，反映的是地塊區域內開放空間所占的比例。

開放空間的面積越大，表明開放空間率就越高，反映出地塊區域內預留的可供游憩廣場、景觀綠化的空間就越多；反之，開放空間率越低，地塊區域內的預留待開發用地就越少，區域內的建筑覆蓋就越多。而空間環境品質的高低往往體現在使用者在該空間環境中的主觀反映，通過物理、心理因素反映空間品質的高低，開放空間率的高低能夠在一定程度上對空間品質的高低產生影響。

3.2 定量指標

（1）土地利用率

土地利用率強度一般通過容積率來體現。中小學容積率一般控制在小學0.8左右，中學0.9左右。通常情況下，規劃建設的容積率越高，表明該地的利用率較高，開發程度也就越高，該地塊的集約化程度就越高，但不能證明建筑密度也就相應較高，因為主體建筑不僅具有高密度的水平布局，還具有高密度的垂直布局。相反，該地塊的利用率低，表明容積率與集約度較低，同理建筑的密度不一定低。

（2）建筑覆蓋率

建筑物的覆蓋率又稱作建筑密度，是作為評價地塊區域內集約化程度的一項重要指標之一，在指標上，建筑密度越高，表示地塊區域內建設的建筑占地面積越大；另一方面則表示預留給景觀等綠化面積就相對減少，同上文分析所述，建筑密度越高不等于建筑容積率越低，反之亦如此。建筑密度在某種程度上更加側重反映地塊區域內規劃建設的二維平面上的密集程度和集約化程度，而在整塊地塊區域內的三維空間上的密集程度、集約化程度反映得較弱。

（3）豎向層數

當前國內對于中小學校的規劃建設中，教學樓層數通常以4～5層為主，但現代化新型中小學建設案例中，特別是經濟高速發展的高密度區，如北京四中房山校區容積率1.125、合肥第四十五中容積率0.866、上海黃浦區第一中心小學容積率1.972、深圳福田中學容積率2.539等（表5），都突破了規范中的規定，而建筑層數的高低影響著容積率的高低，反映著土地利用率的高低。

（4）進深尺度

通過總結與分析，在規范要求中現行常用的教學樓平面形式一般為11m的“單面布置教室+走廊”、19m的“雙面布置教室+走廊”（圖8），相同教室及走廊面積下，雙面布置的容積率比單面布置的容積率可提高35%左右。隨著容積率增大，以及建筑進深的增加，在物理因素方面受到一定的限制，如建筑內部的自然采光與通風都受到影響，通常以天井或庭院景觀空間的方式來解決通風以及采光，如深圳紅嶺實驗小學（圖9）通過豐富整體建筑空間的層次以及提升環境品質，對傳統的平面布局形式起到一定的創新以及借鑒意義。

結語

教育建筑經歷了從水平布局到垂直布局的演變以及功能從簡單到豐富和復雜的趨勢發展，布局緊湊、土地使用集約的學校將成為未來更多中小學設計的方向[13]。中小學校園作為城市空間形態的一種方式，已不僅局限于“教育建筑”一種屬性，當今網絡社會快速發展，與社會有了更多的聯系與接軌，重新賦予中小學一種城市公共建筑空間的屬性。通過研究分析得出結論：

①集約化設計模式是一種開發建設模式，無法用單一指標評判。通過集約化設計的手法和功能空間的復合將功能之間高效組織在一起，提高土地利用率的同時保證空間品質的提升，是一種用程度來衡量的動態指標。

②校園空間形態與集約化程度之間的關系存在一定的復雜性。校園空間形態與集約度受多個指標共同決定與限制，不同的控制指標組合有不同的空間形態。

③通過分析各控制指標因素，發現并不能夠找到一個合理固定化的方法提高集約化程度，建設過程中不僅受到基地的環境影響，同時受各種指標因素的制約。

集約化的建設模式將會是未來現代化新型學校的選擇，通過研究空間形態的控制指標，并以此為核心目標，尋求空間形態、集約化程度以及空間品質的平衡點，為未來新型中小學校的集約化建設中，在控制指標和制約因素的選擇過程中提供參考性意見。

資料來源：

圖7：DC國際設計；

其余圖表為作者繪制。