探讨中小学建筑设计细节——以广州市第二中学附属南沙学校为例

吴嵩

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

1 项目概况

本项目位于广州市南沙区新港大道与蒲洲大道交界处，总用地面积169846m2，总建筑面积170046.45m2，东面为南沙湾石奥楼盘及蒲洲高新技术产业开发园，地块南面为鱼塘，地块西面为九王庙公园及居民楼，地块北面为虎门大桥及时代山湖海花园。学校总设置规模为84个教学班，在校生规模可达3300人，项目鸟瞰效果如图1所示。

图1 广州市第二中学附属南沙学校项目鸟瞰效果

项目基地原地形为大片水塘，地基松软，需通过大面积换填土壤，首层设置结构楼板等技术措施解决地质条件差，沉降明显等技术问题。由于学校功能复杂多样，单体楼栋较多，楼栋之间的功能需要独立又相互联系，加之消防制约较多，在建筑整体规划布局中，解决好各楼栋之间以及楼栋与场地之间的协调关系尤为复杂。

2 项目设计理念

园中有苑、治园围院、院院相通、元园相承是本案的设计概念。方案设计从元出发，通过造园、围院、设苑，最终回应广州二中的文脉延续。

3 项目特色

在建筑外观造型层面，结合了设计理念和和岭南地区亚热带气候特色。本项目是一所以“山水学府，生态校园”为理念构建的现代化一流全寄宿学校，在校园总体规划层面，结合场地本身特点，因地制宜，继承“元元相承”“山水学府”的特色。校园总体规划以“（校）园中有苑（囿），围（庭）院造园（林），院院相通、元园相承”为主要设计理念贯穿始终。项目强调现代建筑的设计手法又再现“红墙绿瓦”的传统建筑形象，体现地域性校园的传统沿承和文化性。立面整体以“书院”的形象，采用坡屋顶+绿化屋面结合的创新形制，强调立面肌理的构成与严谨，体现教学建筑的人文气息。适应地区气候、节能通风结合当地地域气候特点，建筑大面积开窗，基本南北朝向或者东南朝向，冬季能得到更多的日照时间，外墙出檐遮阳及屋顶花园局部架空等方式可减少吸热，并形成建筑的统一风格。

在建筑实用功能层面，本项目单体较多，功能分区各有不同，为满足各单体对建筑功能、使用空间等要求，根据各单体的特点灵活选用不同的结构形式，学生宿舍楼、教工宿舍楼等单体，选用剪力墙结构，剪力墙隐藏在宿舍的分隔墙内，使室内空间可以得到更加有效的利用。教学楼、实验楼等单体，采用框架剪力墙结构，在框架结构中加入剪力墙，使框架的抗震等级降低，有效降低造价。羽毛球馆采用轻钢结构，相比传统现浇混凝土结构，能有效减轻结构自重，使结构观感十分轻盈，施工过程更加绿色环保。报告厅、图书馆、体育馆等单体屋盖跨度大，根据各单体的特点分别选用H型钢平面桁架结构体系、H型钢单层钢梁结构体系、H型钢门式钢架结构体系，让结构更加合理、经济。

4 空间布局思路

人与环境自然结合，提供一个舒适的学习环境。这与设计理念完全契合，设计内外空间尺度恰当，环境景观自然融合，造型新颖、美观，建筑艺术有所创新。此外，考虑到未来中小学校注重师生之间的交流、同学之间的互动和学生个性的培养，在建筑层面势必要打破传统学校机械、理性的排排房式建筑格局。在具体设计方法方面，本案提出院院相通的概念，通过首层架空的书院环环相扣，形成书院聚落的场所感，融入“教育+”的办学理念，通过空间串联起展、学、研、融的复合化教育功能诉求，同时与庭院和苑囿相结合，形成激发交流与协作意识的架空活力区。通过园林化的规划组织，将教学组团、运动场所、生活服务场所有机融合，形成多个自然空间与教学空间的交融渗透，并为弥散的休闲活动路径提供了多种可能性。

5 设计细节

5.1 造型与理念的统一在中小学建筑的应用

从实际情况来看，当前有的学校建筑设计过于死板的现象，且建筑设计缺乏人性化，这就导致学生体会不到建筑的美感，且与“以人为本”的教育理念不相符。将美学与人性化渗透到学校建筑设计当中，在一定程度上影响着教育效果与质量[1]。

本项目所有建筑均围绕着核心园林区布置，各自独立成组，并通过游廊相互串联。建筑间疏密有致，形成良好的内外景观。整个校园通过院落的错落围合形成一个有机的“花园”。在建筑组群之间创造连接体和庭院；广州市第二中学的应元、苏元校区的建筑设计秉承了自前人起地灵人杰，文运昌盛的意蕴，设计了书院记忆、园苑场所和文峰笔塔的意向符号，通过书院聚落的围合，形成尺度怡人的小尺度场地，设计为庭院空间。如同传统园林中的造园行为，通过造园，形成各个功能组团之间的休息、交流空间，同时提升建筑空间品质，形成一院一园一景的独特印象，同时也让校园内各栋楼宇具有可识别性。设计都体现出广州市第二中学书院文化底蕴以及对美学和人性化结合的传承。

5.2 安全设计在中小学建筑的应用

中小学生的学习环境一直是社会关注的重心，中小学校的安全性是学习环境的重中之重，在创造出有特色的校园环境的同时，我们需要考虑到青少年的心理和行为，从设计的角度减少潜在的建筑安全隐患[2]。

本项目在架空层的出入口设计、楼梯的疏散宽度设计、栏杆的安全设计、防撞设计等细节上做了充分的考虑，为青少年提供一个安全可靠，舒适耐用的学习建筑。

本项目首层设置了大量的架空层，使得学校空间更加通透灵动，在体验到架空层对整个学校空间带来的便捷性的同时，我们没有忽视架空层出入口的安全设计。由于架空层是一个频繁使用的空间，架空层上部设置了开敞的教室外走廊，如何有效的解决上部高空坠物对架空层出入口的威胁，成了设计安全性考虑的重点。我们通过园林的设计，将部分架空层区域围蔽起来，通过空间导向，引导人员进入限定的出入口，在限定的出入口处，通过设置防坠落雨棚，保证出入口的人行安全。

因教室外走廊为中小学生课余休息的主要空间，在外走廊等处的栏杆设计，需要严格把控安全设计质量，在栏杆的设计中，本项目采用实体栏板加金属防护栏杆的结合方式，实体栏板保证了栏杆的稳固性，耐久性，在实体栏板之上增加小段金属栏杆，保证了栏杆的通透性的同时，又提升了栏杆的高度，加强栏杆的安全设计。

除了以上的安全设计考量外，本项目还人性化的考虑了防撞措施，在人员经常活动的空间，部分柱角较尖锐部分进行抹圆处理，防止磕碰.篮球场，羽毛球场等室内运动场地墙体离地两米范围内，做了软包处理，并进行了加固等技术措施，保证中小学生的人身安全。

5.3 绿色节能建筑在中小学建筑中的应用

当下的建筑产业在经济市场内的发展速度较快，带动了市场经济发展益的同时，也在一定程度上对自然资源与社会环境造成了破坏。在现代化经济发展的带动下，建筑行业在城市中发展的进程持续加快，使得我国现如今的建筑行业成为市场高耗能的主要行业之一，因此绿色节能建筑设计已经是建筑行业普遍关注和考虑的问题因素[3]。

注重绿色节能设计，在充分满足室内舒适性及卫生品质的要求前提条件下，提高空调系统的能效，提高能源利用率，降低能源消耗。结合学校建筑的冷负荷特征，合理设定室内参数标准。系统设计时考虑操作的容易性和维修方便性，着重“简单”的同时提供最有效的功能服务。制冷空调采用及通风设备均选用能效比高、能耗低的节能型产品，其中分体空调、多联机、屋顶整体式空调器满足国家二级能效标准。本项目综合考虑建筑物围护结构的热工性能，最大限度提高建筑物的综合节能指标，合理选用空气调节系统室内设计参数及设计新风量。场馆大空间区域均设置空调机房，采用定风量全空气空调系统，新风量可按不同季节作调整，以节省运行费用。

5.4 BIM技术在中小学建筑的应用

BIM技术在建筑行业的实际作用是将基于建筑设计的二维信息转化构建成为一个三维立体的工程数据模型。BIM技术还能够将建筑工程的重点由施工变为设计，这种方式有利于及时发现和解决相关问题。BIM技术不仅可以降低工程项目成本，还能够缩短施工周期。通过BIM技术，相关的设计人员能对设计成果进行实际演示，通过演示发现设计过程中可能忽略的问题[4]。

在项目设计初期，业主单位极力要求设计单位将BIM技术应用在本项目中，从方案初期的概念分析，到施工图阶段的空间净高分析，BIM技术在本项目中发挥着举足轻重的作用。

因BIM技术可以直观的将设计理念体现在具体的三维模型里，在设计初期，我们将概念方案体块输入至三维模型内，提供一个可视化的动态的平台上，业主可以直观的感受到项目三维设计与周边环境的适应程度，通过不断的调整，将融合度提升到一个最佳状态。除了可以实时模拟设计建筑与周边环境的整体关系，BIM技术还可以利用动画漫游技术，模拟人在设计建筑的行走视角和空间感受，以使用者的角度，即时提出设计的缺陷，设计可以针对业主提出的意见，实时调整，大大提升了设计效率。BIM应用技术将传统的专业性较强的二维建筑表达立体化、直观化、通俗化，让非专业人士也能理解设计意图，提出设计意见，并优化设计表达[5]。

初期的概念分析完善后，还可以利用BIM技术，输出分析成果，包括交通流线分析、功能布局分析、体块分析、日照分析等，使各个设计角度都符合设计要求，避免在施工图阶段因前期方案考虑不周引起的调整，节省了整个设计周期。

在确认业主各个方面需求后，方案稳定，在施工图设计阶段，由于传统施工图设计仅限于采用AUTOCAD软件进行平面设计，在竖向设计上仅能通过剖面进行分析，在功能简单的建筑内尚可通过传统方案解决竖向上的设计，但遇到较为复杂的场地及建筑时，传统设计显得尤为吃力。复杂的建筑中，空间的使用需求决定了建筑的净高复杂性，如果采用传统的剖面进行净高分析，难免出现缺漏或错误导致局部空间出现净高不足的问题。如果在施工阶段才发现净高问题，可能导致难以挽回的局面。利用BIM技术可以有效的解决碰撞问题，各个空间，除了有结构梁等构件，风管、水管、电缆桥架均会对空间净高造成影响。BIM技术可以有效整合各个专业的设计内容，将各专业的设计元素均体现在同一个模型中，协同设计，即时显示各个区域的净高，在不满足设计要求的情形下，各专业可以协调沟通，优化设计，即时解决碰撞问题，给施工图设计工作带来了极大的便利。

本项目占地面积大，单体数量多，从变电所引至各单体的室内桥架和室外埋管众多，与其他专业管线交叉严重。设计中通过与相关专业密切配合，并与施工单位通过BIM建模合理优化管线路由和排布，解决了走道净空以及室外覆土深度不足的问题。在建筑结构和场地环境分析，结构可视化设计，准确计算结构设计参数，房屋建筑形体结构，节能设计等方面应用BIM技术，助专业人员准确地设计高度吻合建筑结构的三维模型，为承包商、施工单位带来了最大的经济效益，减少不必要的损失。BIM技术在建筑领域还是一个新兴，出于发展上升趋势的技术，但它的发展随着时间和科技的创新会日臻成熟，从文献中可看出BIM技术更多地应用在装配性建筑中，我们将其较好地应用在南沙学校的建设可作为一个成功应用在中小学的例子。

6 结语

细节在中小学建筑设计中举足轻重，设计师不仅需要设计一个功能适用，空间怡人的作品，还需要结合使用对象，创造出一个富有个性化的，为特定使用人群量身定做的建筑。在建筑造型、安全性设计、绿色节能、BIM技术、海绵城市等方面的细节设计，不仅仅是为了满足最基本的使用需求，更应该是进一步改善人居环境，提升空间品质，提高人身安全，达到一种人、建筑、自然的高度和谐统一。