生態位視角下的校園規劃設計——解讀清華大學附屬中學鄭州學校

焦澤通，陸詩亮，付本臣（通訊作者）

1 生態位的理論與應用

1.1 從生態學概念到建筑研究新視角

生態位（ecological niche）是生態學中有關生物種群棲息生存時空界定的概念，由美國學者約翰遜（R. H. Johnson）于1910 年提出，是指生物在特定的生態系統中，長期與環境及其生物相互影響形成的相對地位及影響能力[1]。生態位理論主要包括生態位的重疊與分離、生態位的擴充與壓縮、生態適宜性等原理[2-3]。根據生態位理論，所有的生態元1）均具有相應的生態位，在生態因子2）變化范圍內，能夠被生態元實際或占據利用或適應的部分就是其現實生態位，被潛在占據利用的部分則是其潛在生態位。實際上，該理論揭示了每個物種在長期的生存競爭中擁有一個最合適自身生存的時空位置。經歷百余年的研究和實踐，生態位理論的應用領域逐漸從生態學拓展到政治學、經濟學、管理學等，其內涵也越來越豐富。近年來，運用生態位理論解決規劃及建筑設計問題成為一個新視角[4]。

若將城市看作一個整體有機的生態元，那么城市生態位實質是城市滿足居民生存條件、生活舒適性的程度[5]，反映城市在區域范圍內的自然資源、社會資源、經濟資源等城市生態因子所形成的梯度上的位置。當生態元的尺度縮小到建筑單體或建筑生命體時，城市建筑生態位反映了建筑生命體在環境中的性質、功能、地位和作用[6]。根據生態適宜性原理，每個建筑生命體都有其合適的生態位。建筑設計應當匹配相應的生態位條件，如氣候、地形地貌、土壤條件等。生態位的不匹配或錯位，將導致使用不便、生命周期縮短，甚至存在安全隱患。應用生態位理論，充分挖掘建筑設計的積極因素，合理利用其現實生態位，并避開或減少消極因素，拓展潛在生態位[7]，有利于提升建筑生命體的環境適應性，充分體現地域性，打造更舒適健康的人居環境。

1.2 校園規劃中的生態位原理

為研究校園規劃中的生態位關系及規律，筆者梳理了國內外8 個典型校園案例（表1）。其中，案例1-4 位于北緯45°附近，所在地具有寒地城市[8]特征（1 月平均氣溫-18℃或0℃以下）。案例5-8位于熱帶或亞熱帶地區，全年氣溫較高。通過整體空間形態及布局特征對比分析，發現在全球范圍內位于相同緯度或氣候帶的校園規劃具有相似特征，同時體現相應地域文化。在用地布局上，位于寒冷地區的校園趨于集中緊湊、規整方正的布局模式，而炎熱地區的校園則更加自由靈活、開放[9]。在建筑設計上，前者盡量減少開窗、降低窗墻比，更多使用暖色系；而后者強調遮陽避雨，更多運用騎樓，增加空間通透性。例如，哈爾濱工業大學采用方格網式的路網結構，各功能區聯系緊密，縮短師生在冬季通勤距離，整體建筑形象厚重質樸。而新加坡科技設計大學根據日照及風環境分析，形成自由的回廊式校園布局，充分利用自然通風，以降低當地熱帶氣候所造成的影響，整體建筑空間自由靈動。從地域文化及歷史傳承上看，哈爾濱工業大學建成年代較早，校園規劃融合了中俄兩國建筑文化，在建筑風格上體現了折中主義與新藝術運動風格，主體建筑莊嚴對稱，形成強烈中軸線關系。而新近建成的新加坡科技設計大學體現了形式與功能結合的現代主義風格，強調氣候適應性，同時也凸顯了新加坡作為國際都市的多元化、包容性特質。從生態位的角度分析，校園規劃往往從總體定位、形象及布局結構體現順應地域環境特征，讓建筑“從當地里生長出來”。

表1 世界范圍內不同緯度地區校園規劃設計對比

2 清華大學附屬中學鄭東學校工程實踐

2.1 工程概況及設計理念

學校坐落于鄭州市鄭東新區，毗鄰龍湖公園，南至龍湖內環北路，西至龍津路，北至龍湖中環路，東至龍源西三街，總用地面積20.49hm2。其中，建成部分用地面積約7.2hm2（圖1），建筑功能包括教學樓（72 個教學班）、實驗樓、圖書館、體育館、報告廳等。

圖1 規劃范圍

項目在設計上充分融合生態位理念，打造融合清華大學厚重典雅學府氣質兼具活潑多樣校園活力，從幼兒教育到高中教育的全齡化綜合學校。項目團隊首先確定校園規劃的關鍵生態因子，包括自然、社會和經濟3 個維度，分為氣候、地質條件、水文條件、綠化植被、地域文化、歷史傳承、建筑技術、經濟條件和成本預算等9 個方面。根據匹配生態位的基本思路，提出優化校園總體布局、交通系統、建筑設計、公共空間與景觀設計的相應策略，梳理各設計環節，形成生態位視角下的校園規劃設計模式框架（圖2）。

圖2 生態位視角下的校園規劃設計模式

基于對校園規劃的生態因子進行系統梳理和分析（圖3），在下一步規劃設計中找準生態位，充分順應當地氣候及文脈特征，傳承延續多元的中原文化、黃河文化及鄭州精神，遵循氣候適應性、地域性、開放性、歷史傳承性與經濟性等5 大設計原則。

圖3 環境特征及生態因子分析

2.2 總體布局結構

依據生態因子綜合分析，規劃采用古典形式的空間序列，通過一系列嵌套庭院形成古典莊重的核心軸線景觀。建筑形式上基本秉持了清華附中一貫的穩重大方風格，并融入了現代的鋼與玻璃結合的干凈輕盈利落的形式手法，與古典軸線空間序列有機結合，試圖營造一個與清華大學同本同源，又與時俱進的新時代學校空間。總體規劃方案在吸收概念規劃先進理念的基礎上，具體分析學校建設所處的城市地段，通過廊道體系合理組織學校交通流線，各功能分區之間及各樓棟內部的交流便捷順暢，滿足清華大學附屬中學特有的教學要求。

建成部分在整體布局依循城市設計，將體育區放置在龍源西四街兩側，將龍湖景觀由開口引入。教學區對稱分列在中心體育區兩側。每個教學區內部中心由圖書館、行政樓等形成中心南北向開敞軸線。通過該軸線將校園南邊的龍湖自然景觀引入校園，形成內外互動的空間關系（圖4）。

圖4 首期工程總平面

2.3 交通系統規劃

建成部分充分考慮了與城市交通之間的關系。本次規劃充分將校園交通系統與城市交通系統相銜接，通過清晰的分層停車設計，系統疏解城市交通。在詳細分析城市車流、人流的基礎上，充分利用地下空間，合理分散學校和龍湖公園等人、車流。通過入口區域設置的輔道、停車港灣以及地下的學生接送區及專用接送通道，有效緩解上下學的交通擁堵問題。地下空間和龍湖公園采用地下通道連接，最大限度緩解龍湖公園龍湖內環路車輛交通和停車問題。教學區分南北兩個主入口，南側入口為人行及自行車出入口，承擔面向龍湖的儀式入口功能。北側入口兼具車行與人行功能，考慮接送時以“地上送，地下接”的形式進行分流。利用在北側入口的雙車道輔路，將送學生時車流導引到場地內部，有效疏解城市道路交通。接學生時車輛直接下到地庫等待，學生則由下沉廣場或下沉庭院直接到達接送區域上車。沿教學區外圍設置單向校園車行環路，環路寬4m，兩側設綠化和1m 寬人行道，可達校園各個建筑。同時，串聯次要道路和硬質場地，滿足消防車通行，內院長度大于24m 時，均在連廊下設有通道供消防車穿越庭院（圖5）。

圖5 交通分析

2.4 建筑單體設計

在建筑設計上，尊重清華傳統，強調歷史傳承和發揚作為龍湖片區教育發展重要特征。建筑總體布局上符合城市設計的總體發展趨向，從風格上反映清華大學紅區3）特征并反映時代特征。設計方案在先進的布局理念與傳統風格中找到契合點，運用現代化設計手法及材料、技術體現文化內涵，使學校的建筑形象與內部空間既表現出現代化的個性，又充實了城市文化，從而形成城市大規劃建設中的具有代表性的學校特色（圖6、7）。

圖6 教學樓剖面

圖7 教學樓東立面

建成部分在建筑材料上，方案以傳統紅磚的砌筑為主，通過研究不同的紅磚砌筑方式以及同現代建筑材料玻璃、鋼、鋁板、陶板與石材的交接與組合，創造出新的充滿時代感且經久雋永的校園建筑。設計中注意環保材料的使用，以豐富的光影、強烈的虛實對比、細膩的空間層次、縱橫的體量穿插，形成了穩重但充滿活力與識別性的建筑形象。在建筑中局部設置了金屬遮陽，豐富了建筑的層次，同時也可減少能源消耗，賦予建筑時代感。此外，由于學校地處寒冷地區，方案注重氣候適應性設計及綠色建筑設計，校園建筑按照河南省《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2014）的要求進行了綠色建筑設計，師生宿舍按照《河南省居住建筑節能設計標準》（DBJ41/ 062-2017）進行建筑節能設計（圖8）。

圖8 建成立面

2.5 公共空間與生態景觀

設計方案強調自然與人文景觀相結合，借鑒古典庭院與軸線的組合手法，創造通透靈活的室內外空間。校園公共空間形式采用“古典廣場-街道-院落”的空間組織嵌套形式，從沿龍湖公園展開的廣場建筑軸線，到內部結合下沉庭院，下沉劇場與柱廊結合的街道建筑節奏，再到每一個教學區結合下沉庭院與銀杏景觀的半圍合式庭院空間，形成一個由外而內、由大及小，既滿足形式的展示也滿足當代與未來教學功能的綜合空間序列。結合不同的學生活動模式，各個交通通道與各組合空間序列清晰，便于學生識別感受。結合上下樓梯與出入口適當穿插各類特色的明亮休息轉換空間，營造親切、宜人的學習生活環境。全校建筑實現無障礙措施。處處體現以學生為本的人文設計思想。

建成部分學校整體采用通透式圍墻，校區呈開放的形態，中心廣場具有良好的景觀，提供了極其吸引人的城市元素和用地邊緣，整體精致整齊，疏密得當，充分體現了清華大學紅區風格的特色，也傳承了傳統文化的神韻。結合數量大小適中的下沉庭院、半下沉庭院以及架空連廊、架空平臺，在不同高度提供陽光充足、視野開放的感受，園內花園與庭院，廣場與景觀融為一體，相互滲透，避免內部的封閉感，同時通達的視野和延伸的綠化將校園的范圍擴大，減少建筑“墻”的感覺，盡量與城市景觀相融合，形成連續性的生態校園環境（圖9）。

圖9 建成實景

3 結語

本文結合清華大學附屬中學鄭東學校的工程實踐，探討了如何將生態位理論應用于校園規劃設計。根據生態位理論，每個建筑生命體都有其適宜的生態位。在校園規劃設計中，應當深入分析生態因子，充分根據氣候、地質條件、水文條件、綠化植被、地域文化、歷史傳承、建筑技術和經濟條件等，挖掘積極因素，避免消極因素，使校園設計方案與其生態位相匹配。從校園總體布局、交通系統、建筑設計、公共空間與景觀設計等方面優化設計方案，合理利用其現實生態位，并避開或減少消極因素，拓展潛在生態位，充分順應自然和社會環境，體現地域性并傳承歷史文脈，打造“從當地生長出來”的校園。□

項目信息

業主：鄭東新區教育文化體育局

建筑設計：清華大學建筑設計研究院有限公司

設計團隊：

建筑：莊惟敏，廉毅銳，杜爽，任飛，焦澤通，宋燕燕，許笑梅，屈小羽，李鳳嬌，李會娟，竇晶晶，周宇，郭玉夏，劉霄，韓孝棟，石穎，韓旭，周爽宇，程瑜，李丹

結構：王嵐，李征宇，陳宏，房輕舟

給排水：邵強，吳蔚，張曉偉，孫偉曉

暖通：張菁華，李暉，龔鵬宇，丁明琦

電氣：黃景峰，張華，李玉明，王澈

總建筑面積：81,000 m2（首期）

設計時間：2018.07

建成時間：2020.08

攝影：周宇

注釋

1）生態元：生態空間中的任何一種具有生命力或生態學結構和功能的生命主體，可以是個體、種群、群落或生態系統中的其他對象。

2）生態因子：即生態元所處生態環境的各構成要素，如氣候、水文、地質等。

3）清華大學紅區：主要指清華大學二校門以北的區域，包括大禮堂、圖書館、科學館等，該區域內的建筑一般采用紅磚外墻建造。