探討中小學建筑設計細節
——以廣州市第二中學附屬南沙學校為例

吳嵩

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

1 項目概況

本項目位于廣州市南沙區新港大道與蒲洲大道交界處，總用地面積169846m2，總建筑面積170046.45m2，東面為南沙灣石奧樓盤及蒲洲高新技術產業開發園，地塊南面為魚塘，地塊西面為九王廟公園及居民樓，地塊北面為虎門大橋及時代山湖海花園。學校總設置規模為84個教學班，在校生規模可達3300人，項目鳥瞰效果如圖1所示。

圖1 廣州市第二中學附屬南沙學校項目鳥瞰效果

項目基地原地形為大片水塘，地基松軟，需通過大面積換填土壤，首層設置結構樓板等技術措施解決地質條件差，沉降明顯等技術問題。由于學校功能復雜多樣，單體樓棟較多，樓棟之間的功能需要獨立又相互聯系，加之消防制約較多，在建筑整體規劃布局中，解決好各樓棟之間以及樓棟與場地之間的協調關系尤為復雜。

2 項目設計理念

園中有苑、治園圍院、院院相通、元園相承是本案的設計概念。方案設計從元出發，通過造園、圍院、設苑，最終回應廣州二中的文脈延續。

3 項目特色

在建筑外觀造型層面，結合了設計理念和和嶺南地區亞熱帶氣候特色。本項目是一所以“山水學府，生態校園”為理念構建的現代化一流全寄宿學校，在校園總體規劃層面，結合場地本身特點，因地制宜，繼承“元元相承”“山水學府”的特色。校園總體規劃以“（校）園中有苑（囿），圍（庭）院造園（林），院院相通、元園相承”為主要設計理念貫穿始終。項目強調現代建筑的設計手法又再現“紅墻綠瓦”的傳統建筑形象，體現地域性校園的傳統沿承和文化性。立面整體以“書院”的形象，采用坡屋頂+綠化屋面結合的創新形制，強調立面肌理的構成與嚴謹，體現教學建筑的人文氣息。適應地區氣候、節能通風結合當地地域氣候特點，建筑大面積開窗，基本南北朝向或者東南朝向，冬季能得到更多的日照時間，外墻出檐遮陽及屋頂花園局部架空等方式可減少吸熱，并形成建筑的統一風格。

在建筑實用功能層面，本項目單體較多，功能分區各有不同，為滿足各單體對建筑功能、使用空間等要求，根據各單體的特點靈活選用不同的結構形式，學生宿舍樓、教工宿舍樓等單體，選用剪力墻結構，剪力墻隱藏在宿舍的分隔墻內，使室內空間可以得到更加有效的利用。教學樓、實驗樓等單體，采用框架剪力墻結構，在框架結構中加入剪力墻，使框架的抗震等級降低，有效降低造價。羽毛球館采用輕鋼結構，相比傳統現澆混凝土結構，能有效減輕結構自重，使結構觀感十分輕盈，施工過程更加綠色環保。報告廳、圖書館、體育館等單體屋蓋跨度大，根據各單體的特點分別選用H型鋼平面桁架結構體系、H型鋼單層鋼梁結構體系、H型鋼門式鋼架結構體系，讓結構更加合理、經濟。

4 空間布局思路

人與環境自然結合，提供一個舒適的學習環境。這與設計理念完全契合，設計內外空間尺度恰當，環境景觀自然融合，造型新穎、美觀，建筑藝術有所創新。此外，考慮到未來中小學校注重師生之間的交流、同學之間的互動和學生個性的培養，在建筑層面勢必要打破傳統學校機械、理性的排排房式建筑格局。在具體設計方法方面，本案提出院院相通的概念，通過首層架空的書院環環相扣，形成書院聚落的場所感，融入“教育+”的辦學理念，通過空間串聯起展、學、研、融的復合化教育功能訴求，同時與庭院和苑囿相結合，形成激發交流與協作意識的架空活力區。通過園林化的規劃組織，將教學組團、運動場所、生活服務場所有機融合，形成多個自然空間與教學空間的交融滲透，并為彌散的休閑活動路徑提供了多種可能性。

5 設計細節

5.1 造型與理念的統一在中小學建筑的應用

從實際情況來看，當前有的學校建筑設計過于死板的現象，且建筑設計缺乏人性化，這就導致學生體會不到建筑的美感，且與“以人為本”的教育理念不相符。將美學與人性化滲透到學校建筑設計當中，在一定程度上影響著教育效果與質量[1]。

本項目所有建筑均圍繞著核心園林區布置，各自獨立成組，并通過游廊相互串聯。建筑間疏密有致，形成良好的內外景觀。整個校園通過院落的錯落圍合形成一個有機的“花園”。在建筑組群之間創造連接體和庭院；廣州市第二中學的應元、蘇元校區的建筑設計秉承了自前人起地靈人杰，文運昌盛的意蘊，設計了書院記憶、園苑場所和文峰筆塔的意向符號，通過書院聚落的圍合，形成尺度怡人的小尺度場地，設計為庭院空間。如同傳統園林中的造園行為，通過造園，形成各個功能組團之間的休息、交流空間，同時提升建筑空間品質，形成一院一園一景的獨特印象，同時也讓校園內各棟樓宇具有可識別性。設計都體現出廣州市第二中學書院文化底蘊以及對美學和人性化結合的傳承。

5.2 安全設計在中小學建筑的應用

中小學生的學習環境一直是社會關注的重心，中小學校的安全性是學習環境的重中之重，在創造出有特色的校園環境的同時，我們需要考慮到青少年的心理和行為，從設計的角度減少潛在的建筑安全隱患[2]。

本項目在架空層的出入口設計、樓梯的疏散寬度設計、欄桿的安全設計、防撞設計等細節上做了充分的考慮，為青少年提供一個安全可靠，舒適耐用的學習建筑。

本項目首層設置了大量的架空層，使得學校空間更加通透靈動，在體驗到架空層對整個學校空間帶來的便捷性的同時，我們沒有忽視架空層出入口的安全設計。由于架空層是一個頻繁使用的空間，架空層上部設置了開敞的教室外走廊，如何有效的解決上部高空墜物對架空層出入口的威脅，成了設計安全性考慮的重點。我們通過園林的設計，將部分架空層區域圍蔽起來，通過空間導向，引導人員進入限定的出入口，在限定的出入口處，通過設置防墜落雨棚，保證出入口的人行安全。

因教室外走廊為中小學生課余休息的主要空間，在外走廊等處的欄桿設計，需要嚴格把控安全設計質量，在欄桿的設計中，本項目采用實體欄板加金屬防護欄桿的結合方式，實體欄板保證了欄桿的穩固性，耐久性，在實體欄板之上增加小段金屬欄桿，保證了欄桿的通透性的同時，又提升了欄桿的高度，加強欄桿的安全設計。

除了以上的安全設計考量外，本項目還人性化的考慮了防撞措施，在人員經常活動的空間，部分柱角較尖銳部分進行抹圓處理，防止磕碰.籃球場，羽毛球場等室內運動場地墻體離地兩米范圍內，做了軟包處理，并進行了加固等技術措施，保證中小學生的人身安全。

5.3 綠色節能建筑在中小學建筑中的應用

當下的建筑產業在經濟市場內的發展速度較快，帶動了市場經濟發展益的同時，也在一定程度上對自然資源與社會環境造成了破壞。在現代化經濟發展的帶動下，建筑行業在城市中發展的進程持續加快，使得我國現如今的建筑行業成為市場高耗能的主要行業之一，因此綠色節能建筑設計已經是建筑行業普遍關注和考慮的問題因素[3]。

注重綠色節能設計，在充分滿足室內舒適性及衛生品質的要求前提條件下，提高空調系統的能效，提高能源利用率，降低能源消耗。結合學校建筑的冷負荷特征，合理設定室內參數標準。系統設計時考慮操作的容易性和維修方便性，著重“簡單”的同時提供最有效的功能服務。制冷空調采用及通風設備均選用能效比高、能耗低的節能型產品，其中分體空調、多聯機、屋頂整體式空調器滿足國家二級能效標準。本項目綜合考慮建筑物圍護結構的熱工性能，最大限度提高建筑物的綜合節能指標，合理選用空氣調節系統室內設計參數及設計新風量。場館大空間區域均設置空調機房，采用定風量全空氣空調系統，新風量可按不同季節作調整，以節省運行費用。

5.4 BIM技術在中小學建筑的應用

BIM技術在建筑行業的實際作用是將基于建筑設計的二維信息轉化構建成為一個三維立體的工程數據模型。BIM技術還能夠將建筑工程的重點由施工變為設計，這種方式有利于及時發現和解決相關問題。BIM技術不僅可以降低工程項目成本，還能夠縮短施工周期。通過BIM技術，相關的設計人員能對設計成果進行實際演示，通過演示發現設計過程中可能忽略的問題[4]。

在項目設計初期，業主單位極力要求設計單位將BIM技術應用在本項目中，從方案初期的概念分析，到施工圖階段的空間凈高分析，BIM技術在本項目中發揮著舉足輕重的作用。

因BIM技術可以直觀的將設計理念體現在具體的三維模型里，在設計初期，我們將概念方案體塊輸入至三維模型內，提供一個可視化的動態的平臺上，業主可以直觀的感受到項目三維設計與周邊環境的適應程度，通過不斷的調整，將融合度提升到一個最佳狀態。除了可以實時模擬設計建筑與周邊環境的整體關系，BIM技術還可以利用動畫漫游技術，模擬人在設計建筑的行走視角和空間感受，以使用者的角度，即時提出設計的缺陷，設計可以針對業主提出的意見，實時調整，大大提升了設計效率。BIM應用技術將傳統的專業性較強的二維建筑表達立體化、直觀化、通俗化，讓非專業人士也能理解設計意圖，提出設計意見，并優化設計表達[5]。

初期的概念分析完善后，還可以利用BIM技術，輸出分析成果，包括交通流線分析、功能布局分析、體塊分析、日照分析等，使各個設計角度都符合設計要求，避免在施工圖階段因前期方案考慮不周引起的調整，節省了整個設計周期。

在確認業主各個方面需求后，方案穩定，在施工圖設計階段，由于傳統施工圖設計僅限于采用AUTOCAD軟件進行平面設計，在豎向設計上僅能通過剖面進行分析，在功能簡單的建筑內尚可通過傳統方案解決豎向上的設計，但遇到較為復雜的場地及建筑時，傳統設計顯得尤為吃力。復雜的建筑中，空間的使用需求決定了建筑的凈高復雜性，如果采用傳統的剖面進行凈高分析，難免出現缺漏或錯誤導致局部空間出現凈高不足的問題。如果在施工階段才發現凈高問題，可能導致難以挽回的局面。利用BIM技術可以有效的解決碰撞問題，各個空間，除了有結構梁等構件，風管、水管、電纜橋架均會對空間凈高造成影響。BIM技術可以有效整合各個專業的設計內容，將各專業的設計元素均體現在同一個模型中，協同設計，即時顯示各個區域的凈高，在不滿足設計要求的情形下，各專業可以協調溝通，優化設計，即時解決碰撞問題，給施工圖設計工作帶來了極大的便利。

本項目占地面積大，單體數量多，從變電所引至各單體的室內橋架和室外埋管眾多，與其他專業管線交叉嚴重。設計中通過與相關專業密切配合，并與施工單位通過BIM建模合理優化管線路由和排布，解決了走道凈空以及室外覆土深度不足的問題。在建筑結構和場地環境分析，結構可視化設計，準確計算結構設計參數，房屋建筑形體結構，節能設計等方面應用BIM技術，助專業人員準確地設計高度吻合建筑結構的三維模型，為承包商、施工單位帶來了最大的經濟效益，減少不必要的損失。BIM技術在建筑領域還是一個新興，出于發展上升趨勢的技術，但它的發展隨著時間和科技的創新會日臻成熟，從文獻中可看出BIM技術更多地應用在裝配性建筑中，我們將其較好地應用在南沙學校的建設可作為一個成功應用在中小學的例子。

6 結語

細節在中小學建筑設計中舉足輕重，設計師不僅需要設計一個功能適用，空間怡人的作品，還需要結合使用對象，創造出一個富有個性化的，為特定使用人群量身定做的建筑。在建筑造型、安全性設計、綠色節能、BIM技術、海綿城市等方面的細節設計，不僅僅是為了滿足最基本的使用需求，更應該是進一步改善人居環境，提升空間品質，提高人身安全，達到一種人、建筑、自然的高度和諧統一。