博物馆地下增层空间与既有建筑整合设计研究

耿 浩 | Geng Hao

季 翔 | Ji Xiang

佟 帅 | Tong Shuai

1 博物馆地下增层空间与既有建筑的空间关系

博物馆在一定程度上是一个城市的精神文明载体，有独特的纪念性、文化性、标志性，基地多位于城市中心地段或重要的历史街区，是一个城市文化的符号[1]。博物馆地下增层空间的开发利用相比地上建筑改扩建，在天然防护性、环境稳定等物理性能上有一些优势，同时也能最大限度地保护原博物馆在城市中的历史风貌不被破坏，有利于城市历史文脉的延续，所以国内外许多博物馆通过地下增层的方式对既有博物馆进行改造。合理利用博物馆区域内的地下空间，避免稀缺的地下空间资源浪费与过度开发，有效地整合博物馆周边城市资源，这就需要对博物馆地下增层空间和博物馆及其他既有建筑的关系进行深入研究。

博物馆地下增层是在已有建筑空间的基础上，在竖向方向上进行的地下建设行为模式[2]。所以按照地下增层空间与既有地上建筑在竖向横截面上的重叠度来进行空间关系上的划分，可分为相接、相邻、相离、混合式4种关系。

1.1 相接

相接指地下增层空间与既有建筑在竖向关系上不仅有垂直交通上的联系，还有博物馆主题功能或附属功能空间在横截面上的交接。比如马德里凯撒广场文化中心博物馆（图1），地下空间在原有建筑地下增加了3层，增加了一个可以容纳333人的报告厅，也满足了地下停车和存放建筑设备的需求。

图1 马德里凯撒广场文化中心博物馆地下增层（相接）

1.2 相邻

相邻指地下增层空间与既有建筑仅在竖向有垂直交通的空间联系。比如，施塔德尔博物馆新馆扩建工程（图2），新馆的入口位于原馆一层达梅茨勒厅后方的楼梯，通过楼梯进入到地下一层扩建的3000m2的展览空间，地下增层的建筑空间只和原建筑在竖向上有垂直交通联系。

图2 施塔德尔博物馆新馆地下增层（相邻）

1.3 相离

相离指地下增层空间与既有建筑没有空间上的直接联系，此空间关系多为博物馆地上增层和地下增层的有机结合形成的，多形成外扩式的建筑形式。比如上海美术馆扩建工程（图3），地下空间增加4700m2，增加了设备用房和附属功能用房，与原有建筑在竖向上没有直接的空间联系。

图3 上海美术馆地下增层（相离）

1.4 混合式

混合式指地下增层空间和既有建筑在竖向维度上存在多种空间关系。比如卢浮宫地下扩建工程（图4），地下增层空间1是地铁站和通道，和既有建筑在竖向上只有垂直交通的联系，属相邻关系；地下增层空间2是商业街，和既有建筑竖向横截面上有交接，属相接关系。

图4 卢浮宫地下增层（混合式）

2 博物馆地下增层空间与既有建筑整合的契机与要素

2.1 整合的概念

整合是通过协调、整顿，把零散的部分或元素有机衔接起来，从而形成一个高效率运作的整体。整合是改善建筑及周边环境、满足建筑功能使用效益最大化的手段[3]。地下增层空间的介入是依附于原博物馆的建筑形式上，根据原博物馆的功能流线组织、空间形态、主题风格和历史风貌等来进行设计的，地下增层空间和既有建筑的整合不仅是对建筑整体功能空间的改善与调整、增加建筑系统的总量，而且把既有建筑原先孤立而分离的部分纳入到整个建筑系统中，是整个建筑系统由有序到无序、低级到高级的模式转变。

2.2 整合的契机

（1）博物馆复合型发展趋势与地下空间资源的优势

展览、研究、办公、后勤是传统意义上博物馆所赋有的功能，这些功能已经不能满足民众对于博物馆的需求。经研究表明，人们对于博物馆附属的休闲娱乐的满意度直接影响到人们对于博物馆的整体印象[4]。原博物馆通过改扩建的方式逐渐增加了商业、餐饮、停车等附属功能，与原博物馆的功能复合发展，通过地上地下功能的整合，来满足使用者在多方面需求并增加在建筑中体验的舒适性。

城市地下空间是一种天然的空间资源，随着城市经济发展、人口增加、开发技术的提升，地下空间开发的广度和深度逐渐扩大[7]，可以解决地上空间资源不足和各种功能增量的矛盾。地下空间的防护性、抗震性、环境稳定性对文物的防护和储存相比地上有天然的优势[5]。地下空间是被完全覆土，是岩体圈的一部分，具有良好的致密性和长期的构造单元稳定性，大跨度空间比同类地面建筑的抗震能力高1～2个等级。同时珍贵文物对于温度、温差、照度等环境要求较高（表1），一般浅埋地下附建地下室常年温度在8～25℃之间，相对湿度在60%～70%之间，通过表2可以看出，地下空间对藏品的储存效果更好。原博物馆是既有的文化建筑，在一定区域内是其历史和文化的载体，自身具有特殊的人文性和场所性，对其改造扩建需要抱有一种尊重和谦逊的态度，地下空间增层的开发，对原博物馆及周边建筑的历史风貌、建筑肌理、城市文脉、文化符号等方面起到良好的继承与保护作用。

表1 部分藏品最佳储存条件

表2 国外部分博物馆地下增层空间与既有建筑功能整合分析

（2）地下增层技术的发展

地下增层技术对缓解用地紧张，增加和改变建筑功能起到积极的作用[6]。对既有建筑结构的脱换与加固技术、地基与基础的加固与托换技术、锚杆静压桩的应用技术等其他地下增层的关键性技术，在不断发展并在工程实践中广泛应用[2]，地下增层施工工艺过程（图5）的优化，为博物馆地下增层提供了技术支持与保障。

图5 地下空间增层施工流程示意图

（3）人们对场所要求的提高和地下空间的独特性

随着物质精神水平的提高，现在的人们更加注重在博物馆中与空间的互动感和体验感，对空间场所性的要求不断提高。地下展览空间由于其参观流线的向下延展性，在一定程度上会激发人们的探索感与好奇心；同时在人们的潜意识中，地下空间和黑暗、封闭等印象联系在一起[11]，通过运用隐喻、象征和蒙太奇等空间营造手法与环境设计手段，使人们会有和地上不同的空间体验和心理感受。所以地下增层空间对既有博物馆展览空间的延伸起到互补作用，给参观者地上地下的双重体验。如在英国伦敦的维多利亚和阿尔伯特博物馆地下增层项目（图6），地下增层空间包含了向下延伸的展览流线和一个通高两层的展览空间。人们向下参观的过程中可以通过天窗动态观察到原博物馆的风貌，旧建筑与新地下增层空间现代化风格形成对比；在通高的两层展览空间中，微弱的光线从折板天窗上打下在四周黑色墙体的空间中，会给参观者特殊的心理体验。

图6 维多利亚和阿尔伯特博物馆地下增层剖面图

2.3 博物馆地下增层空间和既有建筑相互制约的要素

在经济社会的双重作用下，博物馆职能逐渐从“以展示为中心”到“以教育为中心”，再到“互动为中心”进行转变[4]。博物馆的地下增层是建筑自身内在机制发展的需求，对既有建筑在功能、形态及建筑周边环境上起到整合作用，最终使博物馆及周边区域地上地下空间协调平衡发展。要研究博物馆地下增层空间和既有建筑整合的模式，首先要梳理出两者之间相互制约的要素，从不同的维度上总结出以下5个方面。

①功能要素：根据既有博物馆已有功能对地下增层空进行合理的空间排布及功能扩充；既有建筑的功能分区和流线组织也会根据地下增层空间进行相应调整，使地上地下空间得到有序组织。

②形态要素：建筑整体在地下增层空间和既有建筑功能组织的影响下，表现在建筑外部特征的改变和内部空间组合交错的关系。

③结构要素：既有建筑的空间条件（柱网、层高、构件等）和使用条件（消防、机电、抗震等）以及建筑的剩余使用寿命决定着地下增层空间开发的程度。

④场所的整体性：地下增层空间是既有建筑场所的延续，地下增层空间环境特征和风格形式的表达需要和既有建筑统筹考虑，需要和既有建筑在场所的塑造上形成互为延续和互为补充的状态[7]。

⑤时间要素：体现在博物馆改扩建更新发展的动态过程中。

功能和形态要素是研究地下增层空间和既有建筑关系的物质基础，是两者关系的表象。地下增层空间和既有建筑的整体塑造，体现在新旧空间的结合是否自然、是否能让博物馆的使用者有全新的空间体验和精神上的共鸣，是博物馆整体内在关系的升华。时间要素贯穿在功能、形态、场所塑造的变化过程中，是博物馆发展过程中的脉络与线索。

3 整合机制与设计策略

3.1 整合机制分析

（1）和既有建筑自身功能的整合

既有建筑的已有功能和现存问题决定了地下增层空间功能需求（表2），地下增层空间的介入对激发建筑整体的活跃度，对地上地下功能的整合起到重要作用。大部分博物馆地下增层的主要原因是已有展览和储藏空间不足，需要扩充展览及附属空间并对建筑整体的功能和流线进行调整整合来满足自身发展需要，如施塔德尔博物馆的地下扩建（图7）。同时博物馆往往是一个城市或一个区域的文化象征，通常在城市中占据着重要的地理位置。地下增层空间不仅是对博物馆自身功能的扩充与调整，对博物馆周边既有建筑和环境起到功能整合与调节作用，如惠灵顿海洋与城市博物馆地下扩建（图8）。所以，地下增层空间与既有建筑功能整合的意义在于将既有建筑的功能需求与发展需要通过地下增层空间进行匹配与协调，使建筑整体资源配置最优化。

图7 施塔德尔博物馆地下一层平面图

图8 惠灵顿海洋与城市博物馆地下一层平面图

（2）和既有建筑空间形态的整合

地下增层空间和既有建筑的功能整合是空间结构改变的内在逻辑，而形态的整合是空间结构改变的外在表象。两者之间的形态整合体现平面、竖向两个维度上。

在平面形态上，地下增层空间和原博物馆两者的平面形态根据功能需求相互调整，通过直接或间接的方式使两者有机结合，达到地上地下互为补充、互为支撑的和谐状态。如里加拉脱维亚国家艺术博物馆改造设计，博物馆为了吸引人流需要扩大公共活动服务空间，对老馆平面空间进行重新划分，既有博物馆一层的平面空间更新改造为教室、咖啡、会议室、儿童教育课堂等公共服务空间和管理空间，一层的公共服务活动空间为地上地下展览空间平面形态的衔接起到良好的过渡作用；地下增层空间（图9）增加了当代展区，是为了博物馆发展空间总量的扩充，把仓库、修复工作室以及附属设备空间放入地下，且地下各功能空间分区、流线明确，通过宽敞的通道进行过渡与衔接；地下展览空间是既有博物馆展览空间向地下的延展，平面空间经过整合后，通过竖向交通把地上地下展览空间有机串联起来，形成连贯的参观流线。博物馆通过地上地下的更新改造，在整体平面形态上，展览空间、公共活动空间以及仓库等附属房间空间划分明确，新旧部分达到良好的融合。同时一些博物馆由于其在城市中占据着重要的区位，博物馆地下增层空间不仅和原博物馆在空间形态上进行整合，还把博物馆周边既有建筑孤立的地下空间进行联通。如美国华盛顿史密森尼南广场园区设计项目（图10），对南广场以及园区内既有建筑进行地下增层开发，地下增层不仅补充了地上展览空间的不足，还增加了商业、咖啡、公共聚集空间以及游客服务设施，并把园区内史密森学会大楼、国家非洲艺术博物馆、弗瑞尔美术馆和赫施霍恩博物馆与雕塑园等建筑的地下空间进行联通，把原园区内的既有建筑通过地下空间联系起来；这样地下增层空间不仅和原博物馆在平面形态上进行了整合，还整合了园区内原本孤立且分离的地下空间平面形态，优化了整个园区的参观游览流线，激发场地活力。

图9 里加拉脱维亚国家艺术博物馆地下二层平面图

图10 史密森尼南广场园区地下增层示意图

在竖向形态上，地下增层空间的介入给博物馆的竖向构成重新划分与调整提供了机会，可以重新梳理博物馆功能空间竖向组合的逻辑关系。如马德里凯撒广场文化中心博物馆（图1），建筑的原有空间结构和容量满足不了现代展品展示的需求，需对原有建筑进行改造，在竖向上进行功能重构。地下增加了三层，把设备用房和仓库等不需要采光的房间移入到地下，并在地下增加了报告厅和停车场；地面一层为了迎合场地、增加空间的进深与导向感，做了架空处理，二层改造为接待大厅，是地上与地下的过渡空间；三层与四层改造为无柱的展览空间，可以承载多样的展览形式；顶层为办公、餐厅与纪念品贩卖空间，使办公人员与游客可在顶层俯瞰欣赏普罗多公园的景色。地下空间的扩建并和原建筑在竖向功能排布上的调整，使建筑各功能在竖向上得到良好的串联。所以地下增层空间和博物馆在垂直竖向形态上的整合，在一定程度上取决于各功能空间在地上地下的适宜度和建筑在竖向上功能排布逻辑。所以地下增层空间与既有建筑形态上的整合，需要充分考虑各功能空间的联系并根据地上地下不同空间特质，是在平面和竖向空间形态上进行合理的功能排布、组合与划分，充分利用地上地下空间形态之间的关联性，使两者在功能互补的基础上在空间形态上产生叠加效益。

3.2 整合设计策略

（1）地上地下空间内部功能复合化设计

地下增层空间的介入不仅增加建筑功能的多样性，也给博物馆内部功能的整合带来了契机，使博物馆内部功能复合化，最终期望地上地下实现功能连贯与互补。这就需要充分考虑地下增层空间介入后建筑整体的展览、商业、公共活动、办公及其他附属功能等之间的联系，分析新介入后的功能和既有建筑功能之间的相关性[12]。然后对既有建筑的功能进行相应调整与改善，可以把不需要采光仓库设配等附属用房放置地下增层空间，以此来扩大调整地上的公共活动空间和展览空间。把博物馆公共活动空间设置在地上底层，起到吸引人流，对地上地下空间起到过渡作用。同时可以对原博物馆展览空间进行空间结构优化、细节处理进行完善和设备设施更新，以此使展览空间适应现代展览任务多样性的需求。地下增层空间为了博物馆自身发展需要不仅具有仓储功能，还会增加展览空间来补足原博物馆展览空间的不足，通过直接连接的方式和原博物馆展览空间相连，和原博物馆展览空间复合，使地上地下展览空间连贯成一个整体。地下增层空间增加商业、餐饮、停车等商业娱乐功能来适应人们对于现代博物馆的使用需求，和既有建筑的公共活动空间进行复合，并进行竖向上的联通，以此来激发建筑整体的活力。所以地上地下空间内部复合化设计是将原博物馆内部功能的需求特征和地下增层空间的功能供给特征进行协调与匹配，是地上地下建筑整体功能效应最大化[13]。

（2）建筑与周边环境一体化设计

地下增层空间对博物馆地上地下功能的合理整合，催生了新的空间形态。由于博物馆通常是一个城市或一个区域的文化象征，通常占据着重要的区位，地下增层空间的介入可以使博物馆周边区域的城市肌理的到重新协调与发展。博物馆地下增层空间可以和周边建筑以及街区进行地下空间联通，不仅可以整合区域内的交通及其他功能，丰富市民的行为体验，激活区域内的活力，也可以为博物馆吸引人流。地下增层空间可以结合室外出入口、下沉广场和中庭等建筑节点进行景观设计，地面自然环境渗透到建筑内[14]，丰富地上地下城市景观和公共活动空间，增加城市绿地，使一定区域内的建筑与环境良好融合。

（3）空间场所的立体化设计

空间的“特征感”是场所的本质，是空间与人在其中的行为活动共同耦合形成的特性，可以让使用者能与其他空间的特质进行区分。既有博物馆经过时间的沉淀，有其特有的场所基调与风格，地下增层空间的介入是对原博物馆精神场所的延续，不仅是依托地下空间的独特性对自身场所进行完善，还要结合既有建筑的场所特征进行场所整体性的立体化构建，最终达到地上地下场所的整体与延续[15]。如里加拉脱维亚国家艺术博物馆改扩建设计，地上空间的改造与翻新尽量保留了博物馆的历史风貌与元素，地下增层空间虽是现代风格，但也继承了地上空间简约明亮的风格特征，建筑师对地上地下场所特征进行了统筹考虑。

结语

随着城市建成区对空间需求的增加，地下增层是解决城市矛盾、丰富城市空间形态和提高城市运行效率的重要手段。本文只以博物馆建筑为例分析其地下增层空间和既有建筑在功能和形态上的整合机制，提出了相应的整合设计策略，并未涉及其他建筑类型，尚有局限性。希望学界立足功能、空间形态及精神场所等要素，探索不同区域、不同规模与不同类型的地下增层空间和既有建筑整合机制，从而促进城市复合立体化发展，使地上地下空间有机联系起来，来推动城市整体空间重构的进程。

资料来源：

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

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

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

文中其余图表均为作者自绘。

表1：参考文献[5]；

图5：参考文献[6]；

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