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山地建筑坚向设计的启示

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山 地 建 筑 竖 向 设 计 启 示
Mountain building built to a gauge and indicator vertical
由国家开发银行威海研发基地(灾备中心)所想到的。。。。。
作者:1,贾敬龙 ;2,田少斌
Author: 1,Jia Jinglong 2,Tian Shaobin

摘要/本文通过对国家开发银行威海研发基地(灾备中心)工程竖向设计的分析及总结,提出了山地竖向设计在基地景观、基地安全、工程技术措施、建筑单体等方面的设计启示,并提出了竖向设计设计构思框图的概念。
Abstract/: This article through to the National Development Bank Weihai R & D base ( Disaster Recovery Center )engineering design analysis and summary, put forward country vertical design in landscape of base, base security, engineering measures, single building and other aspects of the design inspiration, and puts forward the design concept of the concept of vertical design block diagram.
关键词/1,竖向设计,2,基地标高,3,挡土墙,4,护坡,5,中心区地下室,6,设计构思框图,7,设计启示
Key words /1,Vertical design2,Base elevation3,Retaining wall4,Slope protection5,Central area of the underground chamber6,Design diagram7,Design inspiration。
国家开发银行威海研发基地(灾备中心)工程位于威海市环翠区,紧临荣成地界处,东临沙龙王家村,北临皂埠口海滩,西临刘家滩村,南临自然山地森林,规划用地1504。94亩。基地地形总体呈南高北低,东高西低,最高点和最低点高差约为40米,基地为丘陵地带(见图一 (a)区域位置图;图一 (b)用地位置图;图一:现状图)。





本项目由餐厅、公寓楼AB、会议中心、职工之家、中心区地下室、后勤服务中心、研发楼A、B、C、D、E、F、G、H、I,备份中心,变配电等组成。总建筑面积44908m2,层数为1-2层。建筑布局采用集中与分散相结合,各子项分别位于基地内不同高程上。2008年12月受甲方委托,由山东省建筑设计研究院承担威海研发基地(灾备中心)的设计工作,本工程设计的核心问题:一是,滨海建筑风格与山地环境的关系。二是,复杂山地地形对竖向设计的要求。本文主要从竖向设计角度谈谈有关山地建筑的设计思考,愿与同行们商榷。(见图二:总平面图,图三:总体鸟瞰图)




一、总图竖向设计
1、道路、广场的竖向设计
A:道路竖向设计。
基地道路竖向设计以满足《城市道路设计规范》(CJJ37-90) 、《城市用地竖向规划规范 》(CJ583-99)为准则,并遵循《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)及《工业企业总平面设计规范》GB50187-93的有关规定.主要控制指标:道路纵坡i≯8%,道路横坡为i=1.5~2%,同时确定道路平曲线、竖曲线、交叉口的坐标、高程、转弯半径、道路坡长等设计因素。由于场地高差相差较大,在北方多雪地区对道路纵坡的控制显得更为重要,为了充分考虑这一因素,将道路纵坡控制在国家规范标准允许的范围之内,以保证行车安全。
B:中心区广场的竖向设计
中心区广场的竖向组织是整个项目竖向设计的重中之重,其位置显著,标高关系复杂,既牵涉到广场与建筑、道路的衔接,又与地下车库标高及地下车库覆土深度问题有着直接的关系。现将主要竖向设计思路作如下陈述。(见图四:中心区竖向设计图)



1,中心区广场与周围道路的竖向衔接:中心区广场现状地形总体上南高北低,广场采用0。3%的设计坡度进行竖向设计组织,其余与广场有关的道路标高在广场周围的道路解决,并满足道路
行车要求。在广场与道路之间设景观花池及踏步,既丰富广场景观,又便于广场与道路的人车分流。
2,广场与建筑单体的衔接
1)与餐厅的衔接:餐厅位于中心区广场北侧,为国家开发银行威海研发基地(灾备中心)最重要的入口建筑。场地景观方面:餐厅南侧精美的下沉式广场景观,联系建筑内外步行交通,在中心广场上有良好的视点及视线通廊,二者互为借景;交通组织方面:餐厅南侧的大堂及咖啡厅采用不同设计标高与广场进行联系。实现了景观、交通、竖向的有机结合。(见图五:中心区总平面图)。


2)与会议中心的衔接
会议中心在中心区广场南侧,南北入口高差较大,高差4。5米,北入口为观众出入口,主要解决与中心广场的高差关系;南入口为贵宾出入口,主要解决与南侧山体的高差关系及南入口的建筑与山体的结合。
3)与公寓楼AB的衔接
广场东侧为一组公寓建筑--公寓楼AB,主要通过广场空间进行水平交通组织。(见图六:公寓楼AB效果图)



4)与职工之家的衔接
职工之家竖向设计主要解决两个问题。A:建筑物本身三个不同标高的竖向关系。B:建筑与周围道路广场及中心区地下室的关系。
2、挡土墙、护坡
山地建筑的设计地面与室外自然场地通过挡土墙和护坡连接,由于本工程地形复杂,建筑单体子项很多(19个子项),考虑到场地高差的不同,挡土墙和护坡的设置部位区别对待,确定原则如下:①中心区建筑群:考虑到景观因素,以挡土墙为主,护坡为辅,②基地南侧山梁上的研发楼系列:以护坡为主,适当考虑挡土墙的设置。由于基地地基属于中微风化地质情况,护坡坡度采用1:1。在基地中,大于6米的挡土墙采用分台处置,最大限度地满足山地景观与建筑景观的结合。
3、防洪堤、截洪沟与排水沟
影响基地安全有两个限制因素,一是位于海边,有海洋防洪堤的问题。二是建筑位于山坡上,有截洪沟、排水沟问题,二者是保证场地安全必须妥善解决的问题。
A:防洪堤:基地北侧为大海,目前,在威海市城市总体规划层面已考虑了城市防洪问题,本次作为详细规划以总体为根据,按总体规划确定的场地标高即可。
B:截洪沟:截洪沟是保证坡地建筑不被山洪冲刷、破坏的重要竖向设计措施,截洪沟主要是在基地坡地建筑的坡地迎水面设置,坡地雨水经山体渗透及山谷排至截洪沟,然后利用地形排至基地标高最低点。截洪沟断面尺寸的确定,主要根据汇水面积,暴雨强度、重现期等综合因素由水利专业公司考虑确定。
二、建筑单体竖向设计
    从方案总平面图来看,建筑布局的典型特征是集中与分散相结合,所谓集中指的是由餐厅、会议中心、公寓楼AB、职工之家及中心区地下室组成的广场中心区。其布局模式为中心为景观广场,建筑单体围绕广场环状布置。所谓分散指的是研发楼系列。即研发楼A-I。下面分别从以上两个方面,就竖向设计的有关问题谈一下自己的设计体会。
(一)集中式布局模式的竖向设计
1、职工之家与中心区广场、地下车库的竖向关系
   职工之家的竖向设计是本工程最为精彩的一笔,职工之家建筑面积5800m2,左右,由洗浴中心、室内游泳池,各种球类健身等组成。功能复杂,且位于三个不同设计标高,同时建筑周围地形复杂,既与中心区地下室有关联,也与建筑本身不同高度的入口平台标高的确定有着必然的关系;且在不同标高处解决人行入口及车行入口。(见图七:职工之家鸟瞰图)



1)职工之家平面各标高处理
职工之家位于中心广场区的西侧,为了充分结合自然地形,将建筑座落在三个不同标高的台地上。大堂和水疗及游泳池位于23.60米标高的台地上。从室外中心广场直接进入二层入口大堂,往左为水疗及游泳区,往右通过大堂的电梯直接进入18.50标高的大厅及休闲活动室,再往下进入15.00米标高的网球场及排球场区.。交通流线简洁通畅,内部空间丰富多彩。(见图八:职工之家地形剖面图)



2)职工之家的人、车行入口平台的标高
    职工之家由两个垂直方向入口组成。一是从中心广场直接进入。二是从地下车库出口处直接进入。前者地坪标高23.60米,后者地坪标高18。50米。
3)职工之家的入口坡道
    由于现状地形的限制,入口的标高在(18。50米),而上面的道路标高主要在(20。60米)左右,
4)职工之家与中心区地下车库
    由于现状地形的限制,中心区地下车库利用原有地形的冲沟作为地下车库,地坪标高为(18。50米),车辆交通从20。60标高下至地下车库,入口车道坡度控制在8%以内。人行交通从地下车库可直接至职工之家的大厅及休闲活动室。
2、地下车库标高的确定及广场绿化覆土的竖向关系
    在中心区广场下,利用原有地形(冲沟)进行适当处理,设置中心区地下室,地下室由车库及设备用房组成,根据现状地形特点,分地下车库和设备用房两个标高进行功能组织,根据中心区地下室上部广场的标高,地下室顶板上覆土需控制在2.0米以内,从最终设计成果来看,较好地处理了原有地形,地下室设计标高,地下室顶板标高,覆土深度之间的关系,达到了功能、艺术、技术的有机结合。

3、餐厅建筑布局与地形的关系
     餐厅建筑作为本工程主入口处最为重要的建筑,其景观作用不言而喻,尤其是担负着对外:入口景观建筑的第一印象。对内:联系公寓楼AB、会议中心、职工之家、后勤服务中心的作用。其功能由大餐厅、小餐厅、大堂吧、咖啡厅、厨房等组成。由于基地西侧原有地形较低,在设计中,采用架空处理方案,利用架空层的一侧,设计了厨房入口通道,装卸平台,另一侧将架空层下面的空间进行坡面绿化,达到了很好的景观艺术效果;餐厅主入口为了展现建筑的整体效果,在主体建筑之前设观景廊作为前置灰空间,由于基地东西高差较大,观景廊随坡就势与自然地形结合紧密,达到了建筑与竖向的完美结合。餐厅大堂南侧咖啡厅的下沉空间,作为内部庭院使用,一方面解决了与南侧建筑的交通联系,另一方面其精致的庭院设计,也使该下沉广场成为人们乐于驻足的乐土。(见图九:餐厅剖面图。图十:餐厅平面图。

十一:餐厅效果图)。


 



4、会议中心的布局与地形的关系
    会议中心是中心广场南侧最为重要的对景建筑,是整个中心广场的至高点,为整个园区的核心建筑之一。其北侧入口门厅设咖啡区和休息区,两侧的附属用房为衣帽寄存间、库房、PA间和卫生间等使用功能。南侧为贵宾入口,靠近研发楼区域,外界干扰比较小,位置相对比较安静,贵宾可以直接进入大会议厅主席台及贵宾休息室。贵宾流线和普通群众的流线相对独立、互不交叉。

会议中心能满足召开国际会议的要求,大会议厅可满足至少200人开会,其南侧设有主席台及音响室等用房,北侧设有放映室,东西两侧设四种语言的同声传译室,大会议厅东西两侧围绕两个室外庭院布置。会议中心地势北低南高,分南北入口分别进入,北侧为一般观众入口,南侧为贵宾入口,尤其是北入口踏步,坡道与中心广场的结合较好体现了会议中心的性格特点。(见图十二:会议中心透视图。图十三:会议中心剖面图:)




(二)分散式布局模式的竖向设计
本工程分散式布局主要指基地南侧的各个研发楼及备份中心,共九栋,其中一栋一层大型研发楼,两栋一层中型研发楼,六栋两层小型研发楼,静静的俯卧在大自然的怀抱,依山而筑,错
落有至;用线条、跃级平台、连廊等手法演绎了建筑的灵气及建筑精神;注重“人”在建筑中的感受,包含视线的观景美感度,生活的舒适及方便度、空间压迫感的消解度等方面的控制和
解决措施,努力追求以人为本的设计理念。下面主要以研发楼A及备份中心的竖向设计特点如下说明。

1、研发楼A竖向设计特点

研发楼A位于整个园区的至高点,依山而筑,能俯瞰整个园区又能远眺大海,地理位置极佳。一条蜿蜒的车道从山下沿山势而上,从建筑的西北绕到南侧主入口前的广场,在入口处设有专用
停车场,建筑东南为景观草坪,作为召开室外会议和室外冷餐会的场所。(图十四:研发楼A剖面图.图十五:研发楼A鸟瞰图)




从南侧入口广场通过过厅进入室内,中间部分为公共活动区,东侧为主人生活区,西侧为客人生活区,功能分区明确,流线合理。
主门厅正对影壁,形成入口对景。大厅后面为会见厅,层高较高,设玻璃采光顶。大厅东侧为生活区,由两个室外庭院作为入口玄关,作为缓冲。主卧室和书房、秘书室在南侧布置,各个功能房间围绕起居室布置,起居室直接面对室外景观草坪。大厅西侧为客人生活区,设标准客房8间,套房2套,附设活动室和单独的餐厅,各个房间围绕一个小型室外庭院布置。研发楼A的原有地形较为复杂,东西及南北方向均有高差,给竖向设计带来难度,其工程性质为办公、科研。建筑面积2870m2左右,竖向设计分三部分组成。
一是建筑本身及周围环境,二是室外停车场,三是室外大面积景观草坪(召开室外冷餐会使用)。对于研发楼建筑本身来讲,采用一个标高处理,周围设观景平台,结合地形设景观水池及栈道、绿化建筑小品等;对于室外停车场而言,由于建筑周围用地较为紧张,在建筑基地南侧附近安排室外停车场,停车场的标高,主要考虑到与周围道路的衔接及土石方工程量;室外大面积景观草坪:竖向设计的宗旨是尽量利用原有地形,且位于日照通风良好的地段,同时重点考虑与建筑物之间高差的合理设置,使设计方案既使用方便,又具有美观的品味。
2、备份中心的竖向设计特点
备份中心为国家开发银行威海研发基地中技术性安全性要求最高的建筑,专业性强,对建筑的防洪、防爆、抗震、设备、电气有较高的要求,且位于基地最低处,在设计中在充分考虑以上因素的基础上将灾备中心的地坪的标高确定在 5。000米 ,以确保不被海水淹没,重点研究地形地貌特点,解决好排水问题,确保万无一失。
三、土方·竖向设计
(一)中心广场区的土方
本次土方采用40米*40米的方格进行汇总,根据原有高程及设计高程算出填方与挖方量。由于本场地属于中微风化地质情况,工程措施以填方为主,尽量对原有基地不作大的破坏。

(二)研发楼A的土方
本次土方采用40米*40米的方格进行汇总,根据原有高程及设计高程算出填方量与挖方量。由于本场地属于中微风化地质情况,工程措施以填方为主,尽量减少对原有基地的影响。

四、竖向设计的启示
(一)对基地景观的启示
对于山地建筑,竖向设计对场地景观的启示有如下几点:
1、建筑的布局必须和地形完美结合,尤其是基地较大的建筑群应根据地形特点采用不同台地处理,减少土方工程量。
2、挡土墙护坡的设置位置,其高度坡度与基地和建筑物的体量高度起着至关重要的作用,本工程基地范围较大用地较为宽敞,在不同标高处理中,优先采用护坡方式解决,以避免建筑与自然地形的冲突,使二者更为自然和亲切,在用地稍微紧张的中心区广场,采用挡土墙处理,对于高度较大的挡土墙采用分台或挡土墙结合护坡的处理方案。
(二)对基地安全的启示
竖向设计对基地安全影响较大,尤其是山区地形,基地防洪标准的确定,防洪堤的标高,截洪沟的设置,排水沟的有效组织,都对基地的安全起着至关重要的作用。
1、基地防洪标准与防洪堤标高
根据城市总体规划的要求,威海市防洪标准按100年一遇,我们参考了威海市城市总体规划的要求,同时结合沿海防洪堤设置情况,基地最低点为灾备中心,为了保证灾备中心的绝对安全,将其标高确定为 5。00 米。
2、截洪沟与排水沟
山地建筑基地的排水措施,主要有截洪沟和排水沟两种技术措施。
1)截洪沟
截洪沟设于有可能冲刷坡地上的建筑物,并不是全园区贯穿,主要对建筑进行保护,其断面尺寸根据坡地的汇水面积、暴雨强度、径流系数、重现期等因素综合确定。
2)排水沟
排水沟分两种情况组织:
A:在道路两侧设石砌明沟排水。其断面尺寸根据坡地的汇水面积、暴雨强度、径流系数、重现期等因素综合确定。
B:利用原有地形的山谷进行排水,最终汇集到道路两侧的排水沟,由排水沟排至基地最低点,与市政管网相接。
(三)对工程技术措施的启示
对于一个工程来讲,工程技术选用标准、科学合理的工程做法,对基地的安全使用至关重要。
1、原有地形与设计标高的确定。
本工程位于山区、地基为微风化花岗岩,地基承载力较高,如果不顾地形本身的特点,一味地追求场地平整,肯定会带来土石方工程量的增加,给施工带来难度。同时,采用爆破等手段进行地形处理,也将给周围环境带来不利影响。
2、挡土墙及护坡的结构处理方案,对建筑物的安全起着决定性的作用。
(四)对建筑单体的启示
竖向设计中是山地建筑创作的灵魂,其设计的好坏将直接影响到建筑周围环境的美观。
1、规模较小的建筑采用一层地面整体一个平台的处理方案。周围设挡土墙及护坡。
2、规模较大的建筑及建筑群宜结合现有地形分台(由不同标高组成)处理,建筑周围主要解决人行、车行、绿化景观之间的关系。
3、建筑本身与竖向设计结合的同时,还必须考虑与道路、排水、市政管线、挡土墙、护坡、景观绿化相协调,只有建筑单体与环境与竖向有了完美的结合,才会提高建筑的品味,体现建筑的艺术性。美国建筑师赖特设计的“流水别墅”就是这方面设计的典范。
4、由于本工程为山地建筑,体量较小的坡屋顶建筑造型,合理的竖向设计,给建筑单体的创作奠定了坚实的基础,提供了丰富的创作源泉。

 五、山地竖向设计构思框图
(一)总图部分:(根据坚向设计各因素整理而成)

单体部分:(根据坚向设计各因素整理而成)

综上所述,坚向设计不仅在场地总体布局中还是在建筑单体的创作中都起着举足轻重的作用,坚向设计对方案的形成及合理性,工程造价的多寡,建筑景观的优劣等方面有着直接的决定性
因素,总之,在山地建筑环境中,坚向设计给予我们的启示就是:因地制宜是坚向设计的原则,师法自然是坚向设计的灵魂,基地安全是坚向设计的前提,优美的建筑景观是坚向设计的目
标,工程技术措施是坚向设计的保障。

附件一:各楼室内外高差如下:
餐厅 : 室内地坪标高:26.0米 
公寓楼A: 室内地坪标高:30.0米
公寓楼B: 室内地坪标高:27.6米
会议中心: 室内地坪标高:33.0米
后勤服务楼:室内地坪标高:32.95米
职工之家: 室内地坪标高:18.5米
研发楼A: 室内地坪标高:39.45米
研发楼B: 室内地坪标高:37.9米
研发楼C: 室内地坪标高:27.7米
研发楼D : 室内地坪标高:19.0米
研发楼E: 室内地坪标高:18.90米
研发楼F : 室内地坪标高:14.45米
研发楼G : 室内地坪标高:20.0米
研发楼H : 室内地坪标高:14.0米
研发楼I : 室内地坪标高:15.45米
灾备中心: 室内地坪标高:5.00米

附件二:技术指标:

作者:1,贾敬龙:1964.12.山东省济南市人。山东省建筑设计研究院第三分院副院长,国家注册城市规划师,高级建筑师。山东省建筑设计研究院九三学社支社委员。
2,田少斌:1982.12.山东聊城市人。山东省建筑设计研究院第三分院建筑设计师。