山西農業大學綜合教學樓工程設計研究★

王秋生

(山西農業大學后勤保衛部，山西 晉中 030801)

1 概述

隨著我國高等教育的快速發展，大學校園也在不斷地持續的加快建設，教學樓建設屬于校園建設的重中之重。縱觀多所大學的教學樓，存在建筑與環境不相協調，缺少必要的聯系，建筑與環境的整體性不強，使建筑和環境不能有機的融合，賦予建筑一定的生命活力。建筑能源消耗嚴重，傳統建筑外圍護結構保溫隔熱性能較差，從而造成能源消耗問題比較嚴重，無法為學生提供一個舒適的學習生活環境。精神文化缺失，千篇一律的建筑樣式已不再能滿足師生的精神需求，現代校園建筑設計應該具有獨特校園文化魅力。空間功能單一，傳統教學樓功能相對單一，教室中僅有教學相關的配套設施，無法滿足智慧課堂的需求[1-2]。

山西農業大學綜合教學樓克服了目前大學校園中教學樓設計中存在的多種問題，突出先進的設計理念，保持歷史文化的傳承，彰顯國家農業高新技術產業示范區和新農大加快發展的地方特色。本文對綜合教學樓的功能布局分區設計、防震和隔震設計、報告廳屋頂鋼結構網架設計及內景設計、建筑節能環保設計等方面的創新性進行全面系統的分析和展示，以期為現代大學校園中教學樓的設計提供有益的參考。

2 工程概況

山西農業大學是國務院批復的“國家農業高新技術產業示范區”牽頭單位，山西農業大學綜合教學樓項目位于山西省晉中市太谷區山西農業大學校園內，屬于“國家農業高新技術產業示范區”重點工程項目，總建筑面積61 520 m2，分A，B，C三個區域建設，地下1層，地上6層，局部為4層。建筑總高度為23.75 m。該項目2018年2月初開始施工，2019年10月底完工，由山西省二建集團公司總承包施工。該項目整體效果如圖1所示。

本次設計內容包括教學區和辦公區等。教學區主要為普通教室、階梯教室、智慧教室和語音教室等。辦公區主要有教職工辦公室、會議室、報告廳、農史展覽館等。還有室外道路、樓前廣場設計等。綜合教學樓為框架結構，基礎結構形式為條形基礎和筏板基礎。

3 綜合教學樓設計方案及創新

山西農業大學綜合教學樓項目設計方案經過設計單位和校內外有關人員的多次調研、參觀、座談、討論和研究，最終確定了集先進性、科學性和適用性于一體的設計方案，下面探討主要的幾個方面[3]。

3.1 設計理念

本項目基于“走進山西觀農大，農大變革顯山西”的建筑空間創新特色設計理念，彰顯農大百年歷史底蘊和校院合署新農大建設的創新精神。從整體上把握設計布局，中部通過室外大臺階連接進入綜合教學樓C區，寓意“腳踏實地、步步提升，才能順利進入知識殿堂”；兩翼通過連廊與綜合教學樓A，B區有機結合，內涵雄鷹展翅的美好愿景，并將山西建筑“正房廂房相宜聯絡”的布局特色富含于其中。

另外，還堅持從交通、環境、人文等方面出發進行設計，具有良好的工程效果。綜合教學樓分區設計如圖2所示。

3.2 功能設計

由圖2可以看出綜合教學樓的分區設計，A區布設普通教室、階梯教室、智慧教室和語音教室；B區布設普通教室、階梯教室及機電各功能用房；C區布設學院辦公室、農史展覽館、報告廳以及多功能會議室等各種用房，合理解決了功能多樣、結構層高不一，建筑物平面布局復雜，綠色節能環保設計的難題。綜合教學樓功能設計效果如圖3所示。

3.3 建筑立面設計

采用形態有序的立面分隔布局來表達校園的平靜，平屋頂、局部細節造型都與周圍建筑相協調。外墻裝飾1層采用水泥砂漿+巖棉保溫板+干掛花崗巖石材，彰顯莊重大氣，2層以上采用水泥砂漿+巖棉保溫板+抗裂砂漿+真石漆，彰顯自然美觀、經濟實惠的效果。建筑色彩以白灰色為主，整體風格簡約、樸素、大氣。真石漆墻面如圖4所示，花崗巖墻面如圖5所示。

3.4 層高設計

綜合教學樓的室外地平與外圍校內主干道基本持平或略高，A，B區綜合教學樓6層局部4層，1層層高為4 500 mm，2層以上層高為3 850 mm，室內外高差450 mm。C區1層農展館高度為5 000 mm，2層報告廳的高度為10 000 mm，報告廳兩側會議室層高為4 000 mm。

3.5 無障礙設計

綜合教學樓開展無障礙設計，遵循GB 50763—2012無障礙設計規范的相關規范要求，在出入口臺階處建設坡度小于1∶12的無障礙坡道，坡道兩側設置安全圍欄，樓內設置了4部通行電梯。在無障礙衛生間設計上，考慮安全方便，將無障礙衛生間在每層設置。

3.6 防震、隔震設計

依據《山西省住房和城鄉建設廳關于積極推進建筑工程減隔震技術應用的通知》(晉建質字[2014]115號)文件，設計人員根據抗震性能要求，結合功能布局和樓層的高度、跨度、承載力等相關因素，采用黏滯阻尼器來提高結構的抗震能力，黏滯阻尼器可以最大限度吸收和消耗地震對建筑結構的沖擊能量，大大緩解地震對建筑結構造成的沖擊和破壞[4]。該項目布設了282套阻尼器。C區阻尼器位置布置圖如圖6所示，阻尼器安裝圖見圖7。

3.7 報告廳屋頂鋼結構網架設計

綜合教學樓C區報告廳的屋頂設計，考慮到充分利用空間，滿足報告廳的建筑功能，做到結構安全與經濟合理，確定該屋頂設計采用鋼筋混凝土柱子+較大跨度的球形網架結構+鋁鎂錳保溫型屋面板，通過鋼結構與混凝土結構的有機結合，構建出超大的活動空間，為學校組織學術交流、教學活動等提供良好環境，也使得報告廳與整體建筑渾然一體，相得益彰。網架結構及節點圖如圖8所示，報告廳內景如圖9所示。

3.8 教學樓建筑動線設計

教學樓建筑的特點是人員靜態密度大、課間瞬時人流密集，因此對高效出入、緊急疏散的動線設計要求非常高。為此，將該教學樓設計為A，B，C三個區域，共設計了27個出入口、16部樓梯、4部電梯，使人員流動有序順利。電梯口如圖10所示，樓梯口如圖11所示。

3.9 教學樓低碳節能環保設計

綜合教學樓設計過程貫穿了節能環保設計的理念。在屋面、外墻、門窗、機電系統等方面進行節能設計，主要采用LED燈、斷橋鋁合金窗、空氣源熱泵、散熱器等18種節能材料和設備，見圖12，表1，建筑各個方面均采取節能措施，達到了建筑節能65%的標準要求。

表1 節能材料和設備

4 教學樓工程設計中的技術創新及成果

1)分區合理，功能優異。

綜合教學樓功能分區見圖2，設計即從規模上包含普通教室，同時又兼顧階梯教室，容納學生人數由小規模到大規模，體現不同層次的教學風格；從功能上包含語音教室和智慧教室，彰顯現代化的教學風格。C區的報告廳、會議室，可供學院學術交流與成果展示，豐富了學校的現代教學風格。教學樓分區設計如圖13所示。

2)設計利用空氣源可再生能源，降低運營成本，打造綠色節能。

工程能源設計以綠色建筑為載體，在建筑物全生命周期過程中，合理規劃、精心設計、確保功能、遵守流程，最大限度地節約資源、保護環境并減少污染。采用空氣源熱泵系統，如圖14所示，利用大自然的低品位可再生能源，作為空調系統的冷熱源，實現運維節能。

3)電腦聲場模擬的應用。

報告廳是一個封閉的高大寬廣空間，具備會議、演講、文藝匯演等各種應用場景，設計利用電腦聲學軟件模擬計算，多邊形墻面、頂面合理反射聲波，運用沖孔金屬鋁板、礦棉吸音板材料聲學特性，平衡了報告廳在不同場景下的聲場分布、聲擴散、響度和噪聲消除等建筑聲學指標，同時兼顧了視覺上的美感，使用效果極佳。報告廳效果圖如圖15所示。

5 結語

山西農業大學綜合教學樓設計符合現代教學樓設計的理念，設計方案先進合理，在功能布局分區設計、防震、隔震設計、報告廳屋頂鋼結構網架設計及內景設計、建筑綠色節能環保設計等方面都具有創新性，取得了較好的設計效果，該項目于2021年分別獲得由中國施工企業管理協會頒發的“國家優質工程獎”和由山西省優秀工程勘察設計評審委員會頒發的“山西省優秀建筑設計獎”，設計方案具有重要的推廣應用價值。