公共卫生视角下的校园高大空间研究＊

苏腾飞

1 新冠疫情冲击和高校校园公共卫生研究意义

随着新型冠状病毒肺炎疫情的肆虐，高校校园开始进行“适度封闭”管理，新冠疫情从突发事件逐渐转化为长期性的公共卫生问题，给全社会提出了新的挑战。高校校园面积大、建筑密、人员多，作为城市的重要场所，引发了人们对“健康校园”的思考。

耶鲁大学公共卫生系的查尔斯·温斯洛教授提出公共卫生是全社会通过有组织的努力与有根据的选择，来预防疾病、延长寿命并促进健康的科学与技术；《高校公共卫生体系建构研究》指出高校公共卫生是高校日常行政、事务管理的重要组成部分[1]；康光宗、吴越、杨禹华在《民用建筑中的公共卫生安全问题研究》中对传染病与建筑物的关系进行分析，并针对重要传染途径成因提出了处理的具体措施[2]；Walke H T,Honein M A,Redfield R R在Preventing and responding to COVID—19 on college campuses中认为，降低居住密度、增加教室中的物理间距、减少大空间的人流密集度等措施可以有效降低新冠病毒在大学校园中的传播风险[3]。

高校从建设开始应由预防医学和健康心理学出发，开展疾病预防和控制、环境与设施卫生安全等工作，创造良好的学习、工作、生活环境，保护和提高在校师生身心健康。按功能及活动特征校园分为“两区两所”：教学区（教学实验实训用房、院系及行政办公等）、生活区（生活、服务、活动和后勤附属用房等）、高大空间场所（图书、体育、会堂、学术交流中心等）及室外活动场所（广场、院落、景观、运动场等）。生活与教学区由于使用人群固定化及功能区模块化分割，其防控相对可控；室外活动场所作为环境要素防护风险较低；高大空间场所由于人员规模大、密度高、活动频繁，疾病传播风险高并且影响辐射面大，成为高校公共卫生工作的重点和难点，对重大公共卫生防护的意义不言而喻。

2 公共卫生视角下的校园高大空间

刘鹏、张群、魏友漫在《高大空间类建筑节能设计方法研究》中指出高大空间类建筑特指具有高空间、大跨度的集中性空间建筑[4]；范存养在《大空间建筑空调设计及工程实录》中指出建筑空间高度大于5m、体积大于1万m3的结构性建筑一般被建筑行业称为高大空间建筑[5]。校园高大空间没有明确统一的定义，笔者根据空间形态、尺度及属性，将校园中的图书学习中心、体育馆、会堂、风雨操场等公共建筑中高度较大且具有多功能性、开放性及公共性，容纳人数较多并且交叉使用的内部空间（如中庭、阅览室、多功能厅、会议报告厅、室内运动场等）作为高大空间。其本身并不具备预防传染疾病的功能，但可作为突发公共卫生事件的“方舱”应急场所和公共卫生时期特殊管理使用场所。以下从流线交叉、气流组织和社交行为三个要素展开研究。

2.1 流线交叉

通过大量高校公共建筑空间案例，发现人群密度较低时不会形成聚集效应，研究以安徽理工大学高大空间为例，采用代理人基模型（Agent—based Model，ABM）对高密度人群进行交通模拟分析（图1）。

（1）从室外进入建筑时，出入口、门厅容易形成人流的大量聚集。人流会相对分散地进入门厅空间，然后前往功能用房，在门厅没有走道的端面不会形成过多人员的逗留，门厅的流线双向交叉会加大传播的可能。

（2）从门厅转向走道时，水平线性空间转换的瓶颈区域形成了人流聚集。在竖向楼电梯的门口，由于存在水平和竖向两个方向的人流，再次出现了人群的拥挤和停留，表明高大空间与小空间的转换位置存在传播风险。

2.2 气流组织

根据研究，新冠病毒通过近距离1～2m的飞沫（颗粒20～50μm）直接传播吸入导致感染，飞沫悬浮在空间中为气溶胶（颗粒5～20μm）形态。高大空间内部采用机械通风时，内循环气流稳定、流速均匀、人体感受舒适，但对病毒排出不利；自然通风可以加快空气流通速度。以内江师范大学体育馆为例进行高大空间的空气流动模拟实验（图2-4）。

（1）采用自然通风时，气压及拔风效应让气流快速流动排出，空气更新速度快，不管是顶部开窗还是侧向开窗都能快速排出室内气体。

（2）空间形态和开窗部位影响气流流通，剖面上顶部开窗能让气流快速上升并加大气流流通速度，双侧向开窗形成空气压力有利于大尺度空间高效对流。

2.3 社交行为

江立敏、王涤非、潘朝辉等在《迈向世界一流大学——从校园规划与设计出发》中就“非正式学习空间”重点强调社交空间的作用[6]，笔者将高大空间的社交行为整理为三类。

（1）距离性社交：阅览座位、学习中心卡位及会议座位等静态式社交距离和流动排队定点线、室内操场运动定点线等动态式社交距离。距离性社交的风险与管理人员密度，使用交叉时间和设计的流线方向疏导有关。

（2）接触性社交：医学上小于1m的人体社交距离病毒传播风险较大，称之为接触性距离，高大空间中的会议厅座位、阅览学习位置、体育看台座位等距离过小是接触性社交的关键点，与设计和管理均直接相关。

（3）间接性社交：在高大空间中将（会议室、教室、健身房、阅览室等）同一空间、同一位置、不同时间和不同人员的交叉使用称之为间接性社交，在公共卫生事件中间接性社交行为容易被忽略，主要由运行管理决定。

3 公共卫生视角下的高大空间设计

高大空间中的流线交叉、气流组织和社交行为是公共卫生的三个重要影响要素，流线交叉是直接风险，气流组织是潜在风险，社交行为是不确定性风险。避免直接风险、降低潜在风险并控制不确定风险是校园高大空间的防控原则，气流受空间形态、空间界面及空间封闭性影响，交通流线受内部功能组织和空间尺度影响，社交行为则主要由运营管理实施路径的有效性决定，不在设计影响范围。因此，空间形态和流线组织是设计阶段的关注点和落脚点。

经大量高校案例分析，高校高大空间的构成受使用功能影响较大，会堂、演艺及体育比赛场馆等具有特殊或较强专业性的功能，常设计成全封闭或大部分封闭的空间；阅览、多功能厅等常设计成单边开敞的半包围空间；门厅、中庭等公共区常设计为中心环绕式的空间。此外，高大空间受人文文化、气候特点、个人喜好等影响，无法形成统一的逻辑标准。因此，如何让高大空间满足高校平时教学科研活动的正常需求，并保障在公共卫生时期的适应性是规划设计的重点。笔者认为，未来的校园高大空间应强化公共卫生条件下的设计，空间应明亮通透，确保光照充足及各界面的整洁卫生。依据公共卫生特点调整气流组织确保空间的通风透气频率，流线组织应区域明晰；依据空间特点重新整理和划定空间的使用属性，区分使用空间、交通空间、辅助空间等精细化属性要求，从大空间系统到小空间系统均明晰，避免人流交叉。

3.1 空间构成

3.1.1 空间界面打开及延展建议

在以往的高校建筑设计中，常采用环绕式布局，将核心高大空间设计于建筑的中心位置，功能用房与中心大空间容易形成互动关系，但围绕于中心的高大空间难以向外侧展开形成相对封闭的空间界面，气流流通和通风换气较难。因此，未来的高校高大空间设计，应当从封闭转向开放，尽量减少四面环绕式的“中庭式样”设计，多采用三面环绕或两面式的“边庭”设计，让高大空间向外展开和开放，与外部直接连通和融合。其次，鼓励室内空间室外化转变，在高大空间的外侧界面，设计室外平台空间，通过室外空间延展让更多在室内空间使用的人员，尤其在合适的天气下更多地转移到室外空间。

3.1.2 空间尺度收缩及剖面变化建议

在以往的高大空间设计中常用超长尺度和超大体积来彰显空间的气派和雄伟，过大的尺度一方面增加人员密集数量，另一方面内部气流不畅，较易造成公共卫生时期的风险。将超大尺度变成多个小而高的空间组合，能够增加空间对外的联系性并且提高内部气压差、增强内部气流流通，从而更好应对传播风险。以往高校高大空间的平面形态大多数为某种单一的几何形状（四边形、圆形、三角形等），由此生成的高大空间往往以简单的立体几何（四方体、圆柱体、三菱体等）来体现空间的某种特性（神性、氛围等），空间界面较为单一，界面易僵化进而无法形成气流的热力差和压力差，不利于公共卫生时期的使用。因此，建议将单一的平面图形适当变形为多边形或多维度图形，由此生成的立体空间形状多维变化，通过内部空间界面的转折、流动、导向感等，提升空间内部的气流流通和使用利用效率。

1 安徽理工大学某空间交通模拟（红色为潜在感染源）

2 内江师范大学体育馆建筑模型

3 内江师范大学春季内部气流流速模拟（仅开启天窗）

4 内江师范大学春季内部气流流速模拟（天窗、侧窗同时开启）

以中国科学技术大学图书学习中心为例，内部的四层和八层分别为中庭高大空间和边庭院高大空间，设计摒弃了传统的四面围绕式布局，将中心的高大空间向外部打开，极大地改善了内部气流的流动。在边庭设计上，改变了传统矩形剖面，两头收缩的方式让空间成为半梭形体积，剖面的收缩既增加空间趣味性，又能在面临公共卫生事件时改进内部气流流动（图5,6）。

3.2 功能及交通组织

3.2.1 多功能区域向精细化重塑建议

高大空间需满足大量人流的流通和停留使用，往往设计成可变性大、多交叉使用的多功能模糊区域，空间内部的多功能性和模糊性是平时的功能诉求，在公共卫生事件突发期间，为更好地预防病毒传播，需要重新明确功能界限。如在中庭或门厅划定明确的交通流线和范围，区分交通动态路径和静态停留区域，并进一步延展交通导向的单一方向；在内部阅览或教学运动的功能性高大空间中，需要明晰相对应的功能区域，划分使用停留区和交通流动区；在高大空间的功能限定和整合过程中，重点区分停留“静点”和交通“动点”，同时兼顾使用功能的距离限定。

3.2.2 交通流线单向化建议

高大空间往往以开放式交通思路在空间内部随意穿行，鼓励人员交往和使用的自发性和随意性（实际上是人行流动的流动性）。然而，在公共卫生中，“避免交叉”的防控思想要求对空间内部的开放式交通进行重新梳理，从动静区分、流向设计、流动间距、交通闭环几个方面全面设计。因此，依据不同空间特征和不同公共卫生突发防控特点，针对空间的流线限定的精细化组织是交通的重点，可以通过交通模拟、交叉频率分析来进一步明晰。

中国科学技术大学图书学习中心的一层的公共大厅设计并不追求过大的内部尺度，而注重流线的引导和分流，由建筑主入口进入后，既可直接向南出去，又能由东西两侧进入相关开放式功能区并直接疏导出去。竖向交通流线与一层流线分离，可单向引导至高区并且确保高区下来后直接通向室外，流线设计既保证了内部多元使用，又满足公共卫生使用需求（图7,8）。

4 结语

公共卫生时期在校园封闭成为“安全岛”[7]后，高大空间作为确保校园正常运转的基本构成部分和疏导师生心理压力的有效场所，承担着功能和精神双重作用，应首先制定有针对性的科学管理措施，从使用时间、使用行为和使用功能等均实现闭环；其次应有效降低使用负荷，通过控制使用人员数量降低密度，并通过对内部流线的调整优化减少交叉；最后进行全方位的技术配套整合和附属设施梳理，对空间的气流组织等技术和临时附属设施梳理调整提供技术保障。

公共卫生事件对高校教学、生活和管理形成重大冲击，对高等学科发展影响深重，目前国内对校园公共卫生安全方面的研究主要聚焦在重大安全事件发生时的校园应急响应体系与后疫情时期校园在管理方面的优化措施，缺少对未来健康校园从规划设计开始的系统性思维和全局性策略。未来，校园建设的规划设计不应只关注外部形象和内部功能，应当在开始阶段就专注对空间公共卫生的思考。由校园日常学习交流活动切入的高大空间形态指导和流线组织建议，将为校园安全提供参考借鉴，对整体校园公共卫生安全管理和空间环境改造、引领“健康校园”具有现实指导意义，迈向“健康校园”的理念将持续引发设计的关注和思考，成为校园规划设计的必经之路。

5 中国科学技术大学图书学习中心空间分析图

6 中国科学技术大学图书学习中心空间中庭

7 中国科学技术大学图书学习中心一层单向式流线组织导引分析图

8 中国科学技术大学图书学习中心建成照片

图片来源

1-4,7作者自绘

5陆林绘制

6,8马元拍摄