罗湖外语初中学校东校区设计实践回顾

来源:初中周记 发布时间:2023-04-17 点击:

作者:朱亦民 (华南理工大学建筑学院),陈楠 (罗湖区政府投资项目前期工作管理中心,通讯作者),蒋佐 (广州图岸建筑设计公司)

罗湖外语初中学校东校区(以下简称罗外中学东校区)是罗湖区实施临时学校建设计划中的一个校区,教学规模为24班,总建筑面积6,700平方米。此校区属于深圳正在实施的腾挪学校项目,由深圳市罗湖区政府投资项目前期工作办公室(以下简称罗湖前期办)和罗湖区建筑工务署(以下简称工务署)策划组织实施,施工周期为两个半月。为了快速完成建造,罗外中学东校区采取了钢结构箱体装配式,也就是通常所说的集装箱房屋的建造形式。箱体主体部分在工厂制作,运到现场后完成建造和水电设备集成安装。(图1)

改革开放八十年代初,装配式钢结构建筑开始大量应用于民用建筑,与传统建筑业相比装配式钢结构建筑是完全工业化体系,这种建筑体系具备工厂预制、标准化、轻量化、快速搭建和构件可重复利用等基本特征。深圳自2018年开始采用钢结构装配式建筑快速建造临时性中小学校园和教学设施,形成了特有的“腾挪学校”模式,缓解了深圳因城市和人口快速扩张带来的学位不足问题,成为一种装配式钢结构应用的新类型。其中香港中文大学朱竞翔团队开发的杆系轻钢结构是最早应用于腾挪学校的建造体系,他们设计建造的梅丽小学也是建设最早的腾挪学校,更是这一建筑类型的成功案例。在初期的几所腾挪学校项目中都采用了梅丽小学的杆系结构体系。罗外中学东校区采用的箱体单元是不同的另一种系统。

采用装配式建造方式的民用建筑和房屋,在生产制造、施工和材料集成等主要方面都不同于传统建筑业,要求建设单位具备产品化思维和完善的工业生产体系。建筑师在设计时需要深度了解、参与生产端的技术和流程,同时也需要建设管理部门对现有体系做出调整。从传统建筑设计领域看,装配式建筑不仅是技术应用的问题,还带来了一系列对既有建筑学观念和价值体系的冲击。

罗外中学东校区采用了中建科技集团有限公司生产的钢结构箱体房屋。钢结构箱体模块建筑是钢结构装配式建筑中的一大类,自九十年代起在国内推广应用,是比较普及的技术和产品。但是由于设计制作完全由生产企业控制,因此经过多年市场化发展之后,形成了低价竞争局面,产品品质不高,大多用于工地板房等临时建筑。在建筑学和建筑设计领域中,装配式建筑一直处于比较边缘的领域,集装箱房屋更是一个少有人关注的产品和建筑类型。近年来,国内集装箱房屋的应用主要在一些小规模、特殊类型的建筑上,作为一种低于通常标准的临时建筑使用,比如一些小型商业和民宿等。

用钢结构箱体装配式建造学校对建筑技术的集成应用和各专业的协同配合有较高的要求。现行的箱体集成标准和做法显然不能直接用于学校装配式建筑,必须对材料、技术细节和系统集成进行改造提升。罗外中学东校区不是一个孤立的项目,它是一系列同类型建筑中的一个,是建筑师群体与生产和施工企业共同努力下完成的一个阶段性成果。

在建设罗外中学东校区项目之前,几个建筑师群体相互合作,在不同单体建筑中结合方案设计对现有箱体模块建筑体系进行改造和集成实验。

图1a.远眺罗湖外语初中东校区

图1b.施工中的罗湖外语初中东校区

2019年的深圳建筑双年展,未来加学院创始人黄伟文先生担任龙岗分展场策展人。黄伟先生和未来加学院一直关注着新技术应用于城市和建筑设计的可能性,并在展览中提出“闪建学校”概念,即用集装箱模块快速建造学校,以解决教育资源短缺问题。深圳大学何川工作室、北京众建筑和笔者的图岸工作室等设计单位一起参与了“闪建学校”实验展览(图2a)。

我们在主题展中与中建科技合作,对闪建学校的可能性进行实验。图岸工作室用最初级的钢结构箱体模块搭建了一个教室单元(图2b)。这个单元设计提升了外围护结构中门窗系统的标准,并集成了装饰、照明和家具系统。最终的建造质量和空间效果证明,现行的工业生产和建造体系可以完整地生产建造符合标准的校园建筑,并得到了各级政府部门的认可。

图2a.双年展闪建学校展区

图2b.双年展教室单元

自2020年七月开始,深圳大学何川工作室与北京众建筑工作室分别与中建科技合作,设计建造了罗湖区东晓和翠竹两所学校。这两所学校均在很短的时间内设计建成,高效率实现建筑工业化的同时具有非常完整的空间系统和美学水准(图3,4)。此后,在深圳大学何川老师和中建科技的支持下,图岸工作室在2021年初完成了罗湖区泰宁小学的设计建造(图5),随后便开始设计位于莲塘的罗外中学东校区。

图3.罗湖翠竹小学

图4.罗湖东晓学校

图5.泰宁小学

罗外中学东校区的设计从使用功能的实现,建筑与场地、环境的关系,气候适应性和校园空间的艺术性等方面进行了探索实验。

罗外中学东校区位于莲塘罗沙公路与仙台路交汇处,东邻罗湖区公安分局,场地现状是为电动车、汽车充电的城市空地。用地平面为梯形,东西宽64米,南北最长为96米。

由于用地限制,方案采用了周边围合式平面布局。这种大型合院式的建筑形式不同于目前主流的校园空间模式。虽然是一种被动选择,但是却有效地形成了一种集中和向心的场所感,更接近公共空间和共享空间理念。

建筑共三层,外廊3.5米宽,为学生创造了宽敞的课间活动场地。教室位于二、三层,沿东北两侧布置。为学生服务的基础设施空间如卫生间等都严格按照标准配置。教室沿走廊一侧结合成品设计,为每个学生设置了储物箱。地面基层做了隔振处理,有效降低了震动和噪声。为了改善热工性能,提高气候适应性,在建筑屋顶上设计增加了一层压型钢板坡屋面,不仅作为隔热层,还改善了屋面防水。

场地北侧仙台路东高西低,与建筑之间形成高差,因此在场地北侧沿高差设计了架空层,利用半室外空间协调场地与城市空间,也为学生提供更多室外活动空间。沿仙台路外侧布置了学生家长接送等候区。

建筑外立面采用双层结构,在箱体外墙额外覆盖了一层铝板外墙,并交错设计成外挑的方框形式。这种外挑形式本身具有遮阳效果,其水平板上结合立面设计布置了空调机位。落水管等管线设施藏在外层立面与箱体外墙之间。这种外墙构造既改善了热工性能,还提高了防水性能。立面设计与环绕建筑周边的树木相得益彰。

建筑南侧毗邻罗沙公路,为了降低交通噪音,南立面外墙的外侧增加了钢框架玻璃幕墙作为隔音屏障,设计为双层立面。

在罗外中学东校区的实施过程中,政府职能部门的协调组织不可忽略。从翠竹、东晓学校开始,在罗湖前期办和工务署的协调组织下,建立了由建筑师牵头的EPC模式1。这是保证项目完整实施的核心。罗外中学东校区事实上也延续了这种做法。

由于腾挪学校是创新举措,在城市规划管理体系内没有对应的管理规则,且基地为非建设用地,需要做大量沟通工作协调各部门落实各项手续及确认用地条件。这些是项目实施的基本保障。

极短的施工周期对施工单位的组织管理也是一个考验。为适应快节奏施工和各专业集成,负责施工的中建科技集成房屋公司根据翠竹、东晓学校的实施状况,对箱体模块的类型做了简化。由于需及时处理施工现场出现的各种问题和要求,图岸工作室在现场派驻了建筑师即时跟踪施工。

回顾项目的实施过程,发现项目的特殊性体现在使用需求、规划管理、项目组织、建造体系和建筑设计整个流程。作为设计方,我们享受到了建筑师牵头的项目管理带来的好处,希望在其他更大规模的公共建筑项目中也能落实这样的模式。

罗外中学东校区体现了装配式建筑的优势,也回应了如场地、气候和设计的人文性等建筑学的核心价值。但这种工业化导向的建造系统在观念与传统价值中的冲突非常明显。在本项目中,最终的校舍看上去完全没有装配式箱体单元的影子。

在中国传统中,建筑必须是稳固的,是“重”的。人们非常排斥住在轻的、临时性的房屋里,因此会把钢结构装配式特别是集装箱房屋这样的工业化建筑归类为“非正常”的临时性建筑。多数人也不喜欢看上去像是工业用品的集装箱建筑。

这种情感与建筑的价值观相关。传统建筑学知识和建造体系中对建筑价值的定义建立在永恒性和场地特殊性两点。装配式建筑作为工业化体系首先体现的是以速度、效率为核心的技术和经济价值,整个体系建立在标准化之上,这一属性无视场地特殊性,与建筑学倡导的场所精神相冲突。因此多数人会质疑装配式建筑能否传达文化价值,这也是装配式建筑在现实中的一种尴尬处境。

在罗外中学东校区的设计中,笔者很明确地感受到参与各方的态度,即一定要让这个学校建筑看上去与一般“正常的”房子一样,也就是说不要呈现任何集装箱的本来状态。在我们的设计方案中,室内墙面和天花重新做了装饰,以掩盖箱体之间的接缝。外立面通过在箱体外侧增加一层表皮从而完全隐藏了集装箱箱体外墙。这种在建筑系统外加“面罩”的做法类似欧洲建筑传统中的古典主义。(图6)

图6.罗湖外语初中东校区图组

建筑的工业化和产业化是不可逆转的趋势。现代化带来生产消费模式的变化也超越了其地域性。在建筑学领域内,早在上世纪五十年代,一些西方建筑师就已经发现工业文明对人类生活环境所产生的深刻影响(图7)。四十年代末,美国洛杉矶建筑师曾经发起“实验住宅运动”2,采用工业化和钢结构装配式建筑建造私人住宅(图8)。日本也曾出现过可移动的装配式教室和三个小时即可拼装起来的住宅(图9,10)。

图7.史密森夫妇(Alison and Peter Smithson)采用钢结构装配式设计的英国亨斯坦顿中学,建成于1954 年

图8.Eames 夫妇于1949 年设计的位于洛杉矶郊区的8 号实验住宅

图9.日本可移动教室,1959 年

图10a.3 小时住宅-建筑材料

图10b.3 小时住宅-施工材料

图10c.3 小时住宅-商场展销情形

放眼工业文明的历史长河,现代科技不仅改变了世界的面貌,还深刻改变了我们的认知和价值观念。工业革命后的铁路、桥梁不仅改变了物质世界和自然环境,还参与构建了新的场所精神,同时也塑造了人类的情感和理解世界的方式。从这个维度看,工业化建造和装配式建筑也在以不同于传统建筑学知识的方式参与地方特性和场所精神的构建。

从闪建学校教学单元到罗外中学东校区项目的实践,我们发现这种特殊类型的建筑不仅可以解决具体问题,还蕴含着普遍的价值和原则。除了建筑工业化技术带来的直接变化,我们还应该理解装配式建筑所代表的原则和观念。

罗湖外语初中东校区一层平面图

罗湖外语初中东校区北侧轴测图

罗湖外语初中东校区外挂铝板轴测图

罗湖外语初中东校区剖面图

注释

1 EPC模式:工程总承包模式之一,是指公司受业主委托,按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包。通常公司在总价合同条件下,对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。

2 实验住宅运动:1945年由洛杉矶《艺术与建筑》杂志发起,当地建筑师参与的私人住宅建筑实验项目。实验住宅的初衷是为战后住房短缺寻找解决方案,鼓励建筑师采用现代工业材料和结构形式建造低成本住宅,并探索现代技术应用于居住环境建造的可能性。自1940年代后期至1960年代中,共有三十栋实验住宅建成,全部采用钢结构形式。其中最著名的是Eames夫妇设计的8号住宅和Pierre Koenig设计的22号住宅。

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