博物館地下增層空間與既有建筑整合設計研究

耿 浩 | Geng Hao

季 翔 | Ji Xiang

佟 帥 | Tong Shuai

1 博物館地下增層空間與既有建筑的空間關系

博物館在一定程度上是一個城市的精神文明載體，有獨特的紀念性、文化性、標志性，基地多位于城市中心地段或重要的歷史街區，是一個城市文化的符號[1]。博物館地下增層空間的開發利用相比地上建筑改擴建，在天然防護性、環境穩定等物理性能上有一些優勢，同時也能最大限度地保護原博物館在城市中的歷史風貌不被破壞，有利于城市歷史文脈的延續，所以國內外許多博物館通過地下增層的方式對既有博物館進行改造。合理利用博物館區域內的地下空間，避免稀缺的地下空間資源浪費與過度開發，有效地整合博物館周邊城市資源，這就需要對博物館地下增層空間和博物館及其他既有建筑的關系進行深入研究。

博物館地下增層是在已有建筑空間的基礎上，在豎向方向上進行的地下建設行為模式[2]。所以按照地下增層空間與既有地上建筑在豎向橫截面上的重疊度來進行空間關系上的劃分，可分為相接、相鄰、相離、混合式4種關系。

1.1 相接

相接指地下增層空間與既有建筑在豎向關系上不僅有垂直交通上的聯系，還有博物館主題功能或附屬功能空間在橫截面上的交接。比如馬德里凱撒廣場文化中心博物館（圖1），地下空間在原有建筑地下增加了3層，增加了一個可以容納333人的報告廳，也滿足了地下停車和存放建筑設備的需求。

圖1 馬德里凱撒廣場文化中心博物館地下增層（相接）

1.2 相鄰

相鄰指地下增層空間與既有建筑僅在豎向有垂直交通的空間聯系。比如，施塔德爾博物館新館擴建工程（圖2），新館的入口位于原館一層達梅茨勒廳后方的樓梯，通過樓梯進入到地下一層擴建的3000m2的展覽空間，地下增層的建筑空間只和原建筑在豎向上有垂直交通聯系。

圖2 施塔德爾博物館新館地下增層（相鄰）

1.3 相離

相離指地下增層空間與既有建筑沒有空間上的直接聯系，此空間關系多為博物館地上增層和地下增層的有機結合形成的，多形成外擴式的建筑形式。比如上海美術館擴建工程（圖3），地下空間增加4700m2，增加了設備用房和附屬功能用房，與原有建筑在豎向上沒有直接的空間聯系。

圖3 上海美術館地下增層（相離）

1.4 混合式

混合式指地下增層空間和既有建筑在豎向維度上存在多種空間關系。比如盧浮宮地下擴建工程（圖4），地下增層空間1是地鐵站和通道，和既有建筑在豎向上只有垂直交通的聯系，屬相鄰關系；地下增層空間2是商業街，和既有建筑豎向橫截面上有交接，屬相接關系。

圖4 盧浮宮地下增層（混合式）

2 博物館地下增層空間與既有建筑整合的契機與要素

2.1 整合的概念

整合是通過協調、整頓，把零散的部分或元素有機銜接起來，從而形成一個高效率運作的整體。整合是改善建筑及周邊環境、滿足建筑功能使用效益最大化的手段[3]。地下增層空間的介入是依附于原博物館的建筑形式上，根據原博物館的功能流線組織、空間形態、主題風格和歷史風貌等來進行設計的，地下增層空間和既有建筑的整合不僅是對建筑整體功能空間的改善與調整、增加建筑系統的總量，而且把既有建筑原先孤立而分離的部分納入到整個建筑系統中，是整個建筑系統由有序到無序、低級到高級的模式轉變。

2.2 整合的契機

（1）博物館復合型發展趨勢與地下空間資源的優勢

展覽、研究、辦公、后勤是傳統意義上博物館所賦有的功能，這些功能已經不能滿足民眾對于博物館的需求。經研究表明，人們對于博物館附屬的休閑娛樂的滿意度直接影響到人們對于博物館的整體印象[4]。原博物館通過改擴建的方式逐漸增加了商業、餐飲、停車等附屬功能，與原博物館的功能復合發展，通過地上地下功能的整合，來滿足使用者在多方面需求并增加在建筑中體驗的舒適性。

城市地下空間是一種天然的空間資源，隨著城市經濟發展、人口增加、開發技術的提升，地下空間開發的廣度和深度逐漸擴大[7]，可以解決地上空間資源不足和各種功能增量的矛盾。地下空間的防護性、抗震性、環境穩定性對文物的防護和儲存相比地上有天然的優勢[5]。地下空間是被完全覆土，是巖體圈的一部分，具有良好的致密性和長期的構造單元穩定性，大跨度空間比同類地面建筑的抗震能力高1～2個等級。同時珍貴文物對于溫度、溫差、照度等環境要求較高（表1），一般淺埋地下附建地下室常年溫度在8～25℃之間，相對濕度在60%～70%之間，通過表2可以看出，地下空間對藏品的儲存效果更好。原博物館是既有的文化建筑，在一定區域內是其歷史和文化的載體，自身具有特殊的人文性和場所性，對其改造擴建需要抱有一種尊重和謙遜的態度，地下空間增層的開發，對原博物館及周邊建筑的歷史風貌、建筑肌理、城市文脈、文化符號等方面起到良好的繼承與保護作用。

表1 部分藏品最佳儲存條件

表2 國外部分博物館地下增層空間與既有建筑功能整合分析

（2）地下增層技術的發展

地下增層技術對緩解用地緊張，增加和改變建筑功能起到積極的作用[6]。對既有建筑結構的脫換與加固技術、地基與基礎的加固與托換技術、錨桿靜壓樁的應用技術等其他地下增層的關鍵性技術，在不斷發展并在工程實踐中廣泛應用[2]，地下增層施工工藝過程（圖5）的優化，為博物館地下增層提供了技術支持與保障。

圖5 地下空間增層施工流程示意圖

（3）人們對場所要求的提高和地下空間的獨特性

隨著物質精神水平的提高，現在的人們更加注重在博物館中與空間的互動感和體驗感，對空間場所性的要求不斷提高。地下展覽空間由于其參觀流線的向下延展性，在一定程度上會激發人們的探索感與好奇心；同時在人們的潛意識中，地下空間和黑暗、封閉等印象聯系在一起[11]，通過運用隱喻、象征和蒙太奇等空間營造手法與環境設計手段，使人們會有和地上不同的空間體驗和心理感受。所以地下增層空間對既有博物館展覽空間的延伸起到互補作用，給參觀者地上地下的雙重體驗。如在英國倫敦的維多利亞和阿爾伯特博物館地下增層項目（圖6），地下增層空間包含了向下延伸的展覽流線和一個通高兩層的展覽空間。人們向下參觀的過程中可以通過天窗動態觀察到原博物館的風貌，舊建筑與新地下增層空間現代化風格形成對比；在通高的兩層展覽空間中，微弱的光線從折板天窗上打下在四周黑色墻體的空間中，會給參觀者特殊的心理體驗。

圖6 維多利亞和阿爾伯特博物館地下增層剖面圖

2.3 博物館地下增層空間和既有建筑相互制約的要素

在經濟社會的雙重作用下，博物館職能逐漸從“以展示為中心”到“以教育為中心”，再到“互動為中心”進行轉變[4]。博物館的地下增層是建筑自身內在機制發展的需求，對既有建筑在功能、形態及建筑周邊環境上起到整合作用，最終使博物館及周邊區域地上地下空間協調平衡發展。要研究博物館地下增層空間和既有建筑整合的模式，首先要梳理出兩者之間相互制約的要素，從不同的維度上總結出以下5個方面。

①功能要素：根據既有博物館已有功能對地下增層空進行合理的空間排布及功能擴充；既有建筑的功能分區和流線組織也會根據地下增層空間進行相應調整，使地上地下空間得到有序組織。

②形態要素：建筑整體在地下增層空間和既有建筑功能組織的影響下，表現在建筑外部特征的改變和內部空間組合交錯的關系。

③結構要素：既有建筑的空間條件（柱網、層高、構件等）和使用條件（消防、機電、抗震等）以及建筑的剩余使用壽命決定著地下增層空間開發的程度。

④場所的整體性：地下增層空間是既有建筑場所的延續，地下增層空間環境特征和風格形式的表達需要和既有建筑統籌考慮，需要和既有建筑在場所的塑造上形成互為延續和互為補充的狀態[7]。

⑤時間要素：體現在博物館改擴建更新發展的動態過程中。

功能和形態要素是研究地下增層空間和既有建筑關系的物質基礎，是兩者關系的表象。地下增層空間和既有建筑的整體塑造，體現在新舊空間的結合是否自然、是否能讓博物館的使用者有全新的空間體驗和精神上的共鳴，是博物館整體內在關系的升華。時間要素貫穿在功能、形態、場所塑造的變化過程中，是博物館發展過程中的脈絡與線索。

3 整合機制與設計策略

3.1 整合機制分析

（1）和既有建筑自身功能的整合

既有建筑的已有功能和現存問題決定了地下增層空間功能需求（表2），地下增層空間的介入對激發建筑整體的活躍度，對地上地下功能的整合起到重要作用。大部分博物館地下增層的主要原因是已有展覽和儲藏空間不足，需要擴充展覽及附屬空間并對建筑整體的功能和流線進行調整整合來滿足自身發展需要，如施塔德爾博物館的地下擴建（圖7）。同時博物館往往是一個城市或一個區域的文化象征，通常在城市中占據著重要的地理位置。地下增層空間不僅是對博物館自身功能的擴充與調整，對博物館周邊既有建筑和環境起到功能整合與調節作用，如惠靈頓海洋與城市博物館地下擴建（圖8）。所以，地下增層空間與既有建筑功能整合的意義在于將既有建筑的功能需求與發展需要通過地下增層空間進行匹配與協調，使建筑整體資源配置最優化。

圖7 施塔德爾博物館地下一層平面圖

圖8 惠靈頓海洋與城市博物館地下一層平面圖

（2）和既有建筑空間形態的整合

地下增層空間和既有建筑的功能整合是空間結構改變的內在邏輯，而形態的整合是空間結構改變的外在表象。兩者之間的形態整合體現平面、豎向兩個維度上。

在平面形態上，地下增層空間和原博物館兩者的平面形態根據功能需求相互調整，通過直接或間接的方式使兩者有機結合，達到地上地下互為補充、互為支撐的和諧狀態。如里加拉脫維亞國家藝術博物館改造設計，博物館為了吸引人流需要擴大公共活動服務空間，對老館平面空間進行重新劃分，既有博物館一層的平面空間更新改造為教室、咖啡、會議室、兒童教育課堂等公共服務空間和管理空間，一層的公共服務活動空間為地上地下展覽空間平面形態的銜接起到良好的過渡作用；地下增層空間（圖9）增加了當代展區，是為了博物館發展空間總量的擴充，把倉庫、修復工作室以及附屬設備空間放入地下，且地下各功能空間分區、流線明確，通過寬敞的通道進行過渡與銜接；地下展覽空間是既有博物館展覽空間向地下的延展，平面空間經過整合后，通過豎向交通把地上地下展覽空間有機串聯起來，形成連貫的參觀流線。博物館通過地上地下的更新改造，在整體平面形態上，展覽空間、公共活動空間以及倉庫等附屬房間空間劃分明確，新舊部分達到良好的融合。同時一些博物館由于其在城市中占據著重要的區位，博物館地下增層空間不僅和原博物館在空間形態上進行整合，還把博物館周邊既有建筑孤立的地下空間進行聯通。如美國華盛頓史密森尼南廣場園區設計項目（圖10），對南廣場以及園區內既有建筑進行地下增層開發，地下增層不僅補充了地上展覽空間的不足，還增加了商業、咖啡、公共聚集空間以及游客服務設施，并把園區內史密森學會大樓、國家非洲藝術博物館、弗瑞爾美術館和赫施霍恩博物館與雕塑園等建筑的地下空間進行聯通，把原園區內的既有建筑通過地下空間聯系起來；這樣地下增層空間不僅和原博物館在平面形態上進行了整合，還整合了園區內原本孤立且分離的地下空間平面形態，優化了整個園區的參觀游覽流線，激發場地活力。

圖9 里加拉脫維亞國家藝術博物館地下二層平面圖

圖10 史密森尼南廣場園區地下增層示意圖

在豎向形態上，地下增層空間的介入給博物館的豎向構成重新劃分與調整提供了機會，可以重新梳理博物館功能空間豎向組合的邏輯關系。如馬德里凱撒廣場文化中心博物館（圖1），建筑的原有空間結構和容量滿足不了現代展品展示的需求，需對原有建筑進行改造，在豎向上進行功能重構。地下增加了三層，把設備用房和倉庫等不需要采光的房間移入到地下，并在地下增加了報告廳和停車場；地面一層為了迎合場地、增加空間的進深與導向感，做了架空處理，二層改造為接待大廳，是地上與地下的過渡空間；三層與四層改造為無柱的展覽空間，可以承載多樣的展覽形式；頂層為辦公、餐廳與紀念品販賣空間，使辦公人員與游客可在頂層俯瞰欣賞普羅多公園的景色。地下空間的擴建并和原建筑在豎向功能排布上的調整，使建筑各功能在豎向上得到良好的串聯。所以地下增層空間和博物館在垂直豎向形態上的整合，在一定程度上取決于各功能空間在地上地下的適宜度和建筑在豎向上功能排布邏輯。所以地下增層空間與既有建筑形態上的整合，需要充分考慮各功能空間的聯系并根據地上地下不同空間特質，是在平面和豎向空間形態上進行合理的功能排布、組合與劃分，充分利用地上地下空間形態之間的關聯性，使兩者在功能互補的基礎上在空間形態上產生疊加效益。

3.2 整合設計策略

（1）地上地下空間內部功能復合化設計

地下增層空間的介入不僅增加建筑功能的多樣性，也給博物館內部功能的整合帶來了契機，使博物館內部功能復合化，最終期望地上地下實現功能連貫與互補。這就需要充分考慮地下增層空間介入后建筑整體的展覽、商業、公共活動、辦公及其他附屬功能等之間的聯系，分析新介入后的功能和既有建筑功能之間的相關性[12]。然后對既有建筑的功能進行相應調整與改善，可以把不需要采光倉庫設配等附屬用房放置地下增層空間，以此來擴大調整地上的公共活動空間和展覽空間。把博物館公共活動空間設置在地上底層，起到吸引人流，對地上地下空間起到過渡作用。同時可以對原博物館展覽空間進行空間結構優化、細節處理進行完善和設備設施更新，以此使展覽空間適應現代展覽任務多樣性的需求。地下增層空間為了博物館自身發展需要不僅具有倉儲功能，還會增加展覽空間來補足原博物館展覽空間的不足，通過直接連接的方式和原博物館展覽空間相連，和原博物館展覽空間復合，使地上地下展覽空間連貫成一個整體。地下增層空間增加商業、餐飲、停車等商業娛樂功能來適應人們對于現代博物館的使用需求，和既有建筑的公共活動空間進行復合，并進行豎向上的聯通，以此來激發建筑整體的活力。所以地上地下空間內部復合化設計是將原博物館內部功能的需求特征和地下增層空間的功能供給特征進行協調與匹配，是地上地下建筑整體功能效應最大化[13]。

（2）建筑與周邊環境一體化設計

地下增層空間對博物館地上地下功能的合理整合，催生了新的空間形態。由于博物館通常是一個城市或一個區域的文化象征，通常占據著重要的區位，地下增層空間的介入可以使博物館周邊區域的城市肌理的到重新協調與發展。博物館地下增層空間可以和周邊建筑以及街區進行地下空間聯通，不僅可以整合區域內的交通及其他功能，豐富市民的行為體驗，激活區域內的活力，也可以為博物館吸引人流。地下增層空間可以結合室外出入口、下沉廣場和中庭等建筑節點進行景觀設計，地面自然環境滲透到建筑內[14]，豐富地上地下城市景觀和公共活動空間，增加城市綠地，使一定區域內的建筑與環境良好融合。

（3）空間場所的立體化設計

空間的“特征感”是場所的本質，是空間與人在其中的行為活動共同耦合形成的特性，可以讓使用者能與其他空間的特質進行區分。既有博物館經過時間的沉淀，有其特有的場所基調與風格，地下增層空間的介入是對原博物館精神場所的延續，不僅是依托地下空間的獨特性對自身場所進行完善，還要結合既有建筑的場所特征進行場所整體性的立體化構建，最終達到地上地下場所的整體與延續[15]。如里加拉脫維亞國家藝術博物館改擴建設計，地上空間的改造與翻新盡量保留了博物館的歷史風貌與元素，地下增層空間雖是現代風格，但也繼承了地上空間簡約明亮的風格特征，建筑師對地上地下場所特征進行了統籌考慮。

結語

隨著城市建成區對空間需求的增加，地下增層是解決城市矛盾、豐富城市空間形態和提高城市運行效率的重要手段。本文只以博物館建筑為例分析其地下增層空間和既有建筑在功能和形態上的整合機制，提出了相應的整合設計策略，并未涉及其他建筑類型，尚有局限性。希望學界立足功能、空間形態及精神場所等要素，探索不同區域、不同規模與不同類型的地下增層空間和既有建筑整合機制，從而促進城市復合立體化發展，使地上地下空間有機聯系起來，來推動城市整體空間重構的進程。

資料來源：

圖7：https://www.gooood.cn/extension-ofstaedel-museum.htm；

圖9：https://www.gooood.cn/latvian-nationalmuseum-of-art-in-riga-by-processoffice.htm；

圖10：https://www.gooood.cn/smithsonia nsouth-mall-campus.htm；

文中其余圖表均為作者自繪。

表1：參考文獻[5]；

圖5：參考文獻[6]；

圖6：https://www.sohu.com/a/190795573_ 307033；