高效的建筑平面组合设计方案

3.5.1 组合设计的影响因素

3.5.1.1 使用功能

不同的建筑,由于性质不同,也就有不同的功能要求。而一幢建筑物的合理性不仅体现在单个房间上,而且很大程度取决于各种房间按功能要求的组合上。如教学楼设计中,虽然教室、办公室本身的大小、形状、门窗布置均满足使用要求,但它们之间的相互关系及走廊、门厅、楼梯的布置不合理,就会造成不同程度的干扰,人流交叉、使用不便。因此,可以说使用功能是平面组合设计的核心。

平面组合的优劣主要体现在合理的功能分区及明确的流线组织两个方面。当然,采光、通风、朝向等要求也应予以充分的重视。

1.合理的功能分区

合理的功能分区是将建筑物若干部分按不同的功能要求进行分类,并根据它们之间的密切程度加以划分,使之分区明确,又联系方便。在分析功能关系时,常借助于功能分析图来形象地表示各类建筑的功能关系及联系顺序。

具体设计时,可根据建筑物不同的功能特征,从以下三个方面进行分析。

(1)主次关系。组成建筑物的各房间,按使用性质及重要性,必然存在着主次之分。在平面组合时应分清主次,合理安排。如教学楼中,教室、实验室是主要使用房间;办公室、管理室、厕所等则属于次要房间。居住建筑中的居室、客厅、起居室是主要房间,厨房、厕所、贮藏室是次要房间。商业建筑中的营业厅,影剧院中的观众厅皆属主要房间。平面组合中,一般是将主要使用房间布置在朝向较好的位置,靠近主要出入口,并有良好的采光通风条件,次要房间可布置在条件较差的位置。

(2)内外关系。各类建筑的组成房间中,有的对外联系密切,直接为公众服务,有的对内关系密切,供内部使用。如办公楼中的接待室、传达室是对外,而各种办公室是对内的。又如影剧院的观众厅、售票室、休息厅、公共厕所是对外,而办公室、管理室、贮藏室是对内的。平面组合时应妥善处理功能分区的内外关系,一般是将对外联系密切的房间布置在交通枢纽附近,位置明显,便于直接对外,而将对内性强的房间布置在较隐蔽的位置。对于饮食建筑,餐厅是对外的,人流量大,应布置在交通方便、位置明显处,而对内性强的厨房等部分则布置在后部,次要入口面向内院较隐蔽的地方,如图3.39所示。

图3.39 食堂内外关系

(3)联系与分隔。在分析功能关系时,常根据房间的使用性质如“闹”与“静”、“清”与“污”等方面进行功能分区,使其既分隔而互不干扰,且又有适当的联系。例如一栋普通的中小学教学楼中,往往需要同时组织安排教室、实验室、教师办公室和卫生间等不同功能的空间。按照一般的教学模式,可以将它们划分为教学区、办公区和辅助用房三大部分。在教学区中,又可以进一步划分为普通教室、有特殊功能的教室和实验室几部分。有特殊功能的教室,按照具体项目要求,可以是会产生较大音响的音体教室、有特殊采光要求的美术教室、可以容纳多个班级同时上课的阶梯教室,或是需要特殊设备的多媒体教室、电脑房等。这样,就有必要根据诸如减少干扰、利用朝向、集中使用设备及有利于管线布置等原则进行细划归类。例如音乐教室和体操房等有较大声响的教室可以集中安排在教学楼的一隅,以避免影响其他课程的教学及教师的日常工作;美术教室则应该集中安排在朝北的有良好天然采光条件的场所,以充分利用自然光线并避免眩光;出于线路安排及洁净方面的原因,多媒体教室、电脑房等教学用房可以和教师的多媒体课件制作用房等组合在一起。图3.40是学校教学楼的功能分析图及平面实例,从图中可以看出,它们的平面形状虽然各不相同,但遵循功能分区的原则是一致的。

图3.40 学校教学楼的功能分析图及平面实例

应该指出的是,我们在对建筑物的各使用部分进行功能分区时,经常会受到各种技术因素的制约,除了上文所提及的采光、管线布置等因素外,最重要的就是建筑承重结构体系的布置。例如在学校教学楼的设计中,经常可以看到将一组不同教学内容的实验室上下对齐,与普通教室分开布置,而不是集中设在某一层。这主要是因为单个教学实验室的面积要大于普通教室,把它们集中在一层布置与其上下的普通教室要取得结构布置上的一致性,往往需要作特殊处理。因此,功能分区并不只是简单的使用性质的归类,还应兼顾其他的可能性。一般说来,空间的平面面积大小及空间高度,也直接影响其归类。

2.明确的流线组织

各类民用建筑,因使用性质不同,往往存在着多种流线,归纳起来,分为人流及物流两类。要使流线组织明确,即要使各种流线简捷、通畅,不迂回逆行,尽量避免相互交叉。研究建筑物中各部分的使用顺序和交通路线的组织,实际上是研究流线的组织问题。在建筑设计中所谓流线组织,主要是指对于人流和物流的合理组织。其主要原则是保证使用的方便和安全。

人流和物流进入建筑物,首先起始于建筑物的入口部分,因此建筑物的主要入口门厅和各个次要入口布置应该考虑迎向人流和物流的主要来源或有利于它们之间的分流。例如某学校的图书馆位于校园的东部,其西侧及北侧均是教学楼,其南侧是行政办公楼。考虑师生使用图书馆的人流来源方向,图书馆的主要进口应该设在其西面,这样可以最大限度地方便出入。但是为了不使书库日常进出书籍会有车辆或运输行为堵塞人流出入口,可以将书库设在图书馆的东北侧,另在相关位置设图书的专用出入口。这样既避免了人流和物流的交叉,又为书库安排了一个避免过量光照的环境,还为在内部布置一个方便联系读者又易于连通书库的借阅台提供了良好的基础。

在建筑物内部,各使用部分分布应该尽量使得使用频率较高的房间靠近主要出入口或交通核心布置。例如教学楼的普通教室是使用最频繁的部分,应当能够做到很方便出入,这样也在相当程度上满足了紧急情况下人流疏散的要求。另外,有许多类型的建筑物,对于流线的组织还有各自特别的需要。例如医院的门诊楼,出于卫生安全方面的需要,应该在安排各类科室时,注意防止病人或医患间的交叉感染。至于生产性质的建筑,更是必须首先满足产品生产工艺流程的需要。

应该指出,建筑物的平面组合不只是平面几何图形之间的有序排列,组合后的建筑平面还涉及到通风、采光等许多问题。例如我国有关部门对于绿色生态住宅小区各系统的建议设计指标要求住宅中有自然通风的房间占房间总数的80%,还要求室内自然采光的房间数也达到80%。如果住宅平面组合后没有足够的外墙可供开窗通风采光,或者在组合后室内空气不能形成对流,也就无法达到标准。这些问题需要在实践中不断积累经验,妥善解决。

3.5.1.2 结构类型

建筑结构与材料是构成建筑物的物质基础,在很大程度上影响着建筑的平面组合。因此,平面组合在考虑满足使用功能要求的前提下,应选择经济合理的结构方案,并使平面组合与结构布置协调一致。

目前,民用建筑常用的结构类型有砖混结构、框架结构、空间结构三种。

(1)砖混结构。以钢筋混凝土梁板为水平承重构件、以砖墙为竖向承重构件的房屋结构称为砖混结构房屋。这种结构形式的优点是构造简单、造价较低,其缺点是房间尺寸受钢筋混凝土梁板经济跨度的限制,室内空间小,开窗也受到限制,仅适用于房间开间和进深尺寸较小、层数不多的中小型民用建筑,如住宅、中小学校、医院及办公楼等。砖混结构根据承重方式不同可采用横墙承重、纵墙承重、纵横墙混合承重三种方式。

(2)框架结构。由梁和柱构成建筑的承重骨架的建筑称为框架结构建筑。框架结构的主要特点是:承重系统与非承重系统有明确的分工,支承建筑空间的骨架如梁、柱是承重系统,而分隔室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的。这种结构形式强度高,整体性好,刚度大,抗震性好,平面布局灵活性大,开窗较自由,但钢材、水泥用量大,造价较高。适用于开间、进深较大的商店、教学楼、图书馆之类的公共建筑以及多、高层住宅、旅馆等。

(3)空间结构。随着建筑技术、建筑材料和结构理论的进步,新型高效的建筑结构也有了飞速的发展,出现了各种大跨度的新型空间结构,如薄壳、悬索、网架等。这类结构用材经济,受力合理,并为解决大跨度的公共建筑提供了有利条件。图3.41为悬索结构的大跨度建筑,图5.4为网架结构建筑。

图3.41 悬索结构

3.5.1.3 设备管线

民用建筑中的设备管线主要包括给水排水,空气调节以及电气照明等所需的设备管线,它们都占有一定的空间。在进行平面组合时,除应考虑一定的设备位置,恰当地布置相应的房间,如厕所、盥洗室、配电房、空调机房、水泵房等以外,对于设备管线比较多的房间,如住宅中的厨房、厕所;学校、办公楼中的厕所、盥洗室;旅馆中的客房卫生间、公共卫生间等,在满足使用要求的同时,应尽量将设备管线集中布置、上下对齐,方便使用,有利施工和节约投资。

3.5.1.4 建筑造型

建筑平面组合除受到使用功能、结构类型、设备管线的影响外,建筑造型在一定程度上也影响到平面组合。当然,造型本身是离不开功能要求的,它一般是内部空间的直接反映。简洁、完美的造型要求以及不同建筑的外部性格特征又会反过来影响到平面布局及平面形状。一般说来,简洁、完整的建筑造型无论对缩短内部交通流线,还是对于结构的简化、节约用地,降低造价以及抗震性能等都是极为有利的。(www.xing528.com)

3.5.2 组合设计的形式

各种类型的建筑,由于使用功能不同,其功能联系的特点和空间构成的特点也不一样。在进行平面组合设计时,应根据建筑物的功能联系特点和空间构成特点来选择与之相适应的平面组合形式。常见的平面组合形式有以下几种。

1.走道式组合

走道式组合(又称走廊式组合)是用走道将各房间连接起来,即在走道一侧或两侧布置房间。它的特点是房间与交通联系部分明确分开,各房间不被穿越,相对独立,同时各房间之间又可通过走道保持必要的功能联系。走道式组合适用于房间面积不大、同类型房间数量较多的建筑,如学校、办公楼、医院、宿舍等建筑(见图3.42)。

图3.42 学校布置

走道式组合按房间布局不同,可分为中间走道式和单面走道式两种类型。中间走道式又称内廊式,是沿走道两侧布置房间。这种组合形式平面紧凑,走道所占面积相对较少,建筑进深大,节省用地,有利于寒冷地区的保温节能,但有一侧房间的朝向较差,走道两侧的房间之间有一定干扰,走道的采光通风较差。单面走道式又称外廊式,是沿走道一侧布置房间。这种组合形式可使房间获得良好的朝向及采光通风条件,在炎热的南方使用较多,但其走道所占面积相对较多,建筑进深较小,用地较多,不够经济。对于规模较大或有特殊要求的建筑,也可采用双内廊式或双外廊式,如图3.43所示。

图3.43 走道式组合布局

2.套间式组合

套间式组合是以穿套的方式将主要房间按一定序列组合起来。它的特点是把水平交通联系部分寓于房间之内,房间之间联系紧密,具有较强的连贯性。套间式组合适用于房间的使用顺序性和连续性较强的建筑,如展览馆、博物馆、商店、车站等建筑。

套间式组合可分为串联式、放射式、大空间自由分隔式等几种类型。串联式是各主要房间按一定顺序互相串通,首尾相连,如图3.44所示。串联式组合使房间之间有明确的程序和连续性,且不逆行交叉,但流线不灵活,不利于部分房间单独使用。放射式是将各房间围绕交通枢纽呈放射状布置,如图3.45所示。放射式组合流线简单紧凑,空间使用灵活,但流线欠明确,易产生迂回和拥挤。大空间自由分隔式是在一个完整综合的大空间内自由灵活地分隔空间,如图3.46所示。它的特点是使用空间和交通联系部分合而为一,被分隔的空间既有所区分又相互连通,从而使用灵活、空间紧凑、流线自由。

图3.44 串联式

图3.45 放射式

图3.46 大空间自由分隔式

3.大厅式组合

大厅式组合以主体大厅为中心,周围穿插布置辅助房间。主体大厅的空间体量庞大,使用人数多,而辅助房间与主体大厅相比空间大小相差悬殊,且直接依附于主体大厅。因此,大厅式组合具有主要房间突出,主从关系分明,主要房间与辅助房间联系紧密的特点。大厅式组合适用于影剧院、体育馆等建筑,如图3.47所示。

图3.47 大厅式组合示例(影剧院)

4.单元式组合

单元式组合是将关系较密切的房间组合在一起,成为相对独立的单元,再将各单元按一定方式连接起来。它的特点是规模小、平面紧凑、功能分明、布局整齐、外形统一,各单元之间互不干扰,且利于建筑的标准化和形式的多样化。单元式组合主要适用于住宅建筑,此外,也可用于幼儿园、宿舍等建筑中。

在单元式的组合形式中,通常将各单元直接毗连在一起,如图3.48所示。此外,也可用走道、楼梯或其他过渡空间将各单元连接在一起。

图3.48 单元直接毗连

5.混合式组合

混合式组合是指采用两种或两种以上的组合形式将各房间连接起来。对于一些规模较大、功能复杂的公共建筑,如文化宫、俱乐部、旅馆等建筑,往往很难局限于一种组合形式,通常只能采用混合式组合。图3.49是采用混合式组合的某文化宫底层平面,其中剧场采用大厅式组合,阅览、办公部分采用走道式组合,展览部分采用套间式组合。多种组合形式的灵活运用,将所有房间有机地组合成建筑整体。

图3.49 混合式组合示例(文化宫)