(一)适应地形建筑设计程序
适应地形的建筑设计必须综合考虑地形、地貌、功能、景观、交通、建造技术、自然灾害防治、经济性等诸多方面,特别是对于大规模的建筑组群和地貌复杂的建设用地,总体布局的失误和道路系统的不合理都将为今后的开发建设带来不可估量的损失。因此,在进行建筑之前,必须对地形进行全面而详细的分析。由于建筑的布局位置、建筑与地形的结合方式、场地内交通组织的可行性与利用效率都与场地的坡度有关,所以从场地的坡度分析入手是展开建筑设计程序的重要环节,而其中最重要的是对场地剖面信息的获取与分析。
1.对场地典型剖面的选择
在山地区域,受地形变化和自然分界线(如冲沟、山脊、陡崖等)的影响,大部分建设场地的轮廓线都是不规则的,场地内的高差也有3—50 米的幅度变化。对于用地进深较大且有一定开发强度的建设项目,完全保持场地的原貌而不对基地条件做修改几乎是不可能的。比较理想的模式是以最小的场地地形调整来获取最大的场地利用条件。在这种情况下,对场地坡度的信息获取与分析就显得特别重要。在截取场地剖面时,一般选择垂直等高线方向的最大场地进深、最小场地进深、最大坡度、最小坡度四种典型剖面。这些剖面应能清晰地表明坡度走向及与场地周边环境(如自然边界、城市道路)的关系,并应标明坡度变化转折点的标高及这些转折点之间的相对距离,从而推算出整体纵向剖面不同地段的坡度,为下一步的总平面布局提供设计依据。
在方案构思和总体布局阶段,建构符合日常使用和消防要求的道路体系并使之与城市道路连接是设计的首要任务,而道路设置的合理与否与场地的坡度分析密切相关。一般情况下,车行道坡度最好不超过10%,在特别困难的条件下可在局部达到12% —15%,而人行空间由于可以通过垂直等高线的踏步连接不同标高的使用层面,并可结合建筑布局灵活设置,受地形的限制较少,因此在总平面设计阶段可不作为设计的主要制约条件。另外,场地内的建筑定位与景观视线设计也必须依据详细的场地整体剖面信息:在坡度较大的地段,建筑的体量不宜过大,但能利用较大的高差形成不同层次的景观视线通廊;在坡度较小的地段,建筑可通过局部平整场地的方式获取较大的用地,但对前后建筑的视线遮挡较严重,无法面向主要景观的纵深地段,宜设置对景观要求不高的辅助性设施或停车空间。
2.场地综合地理信息的绘制与分析
首先对高程、坡度、坡向、排水方向、城市交通、城市景观等六个子项分别进行专题研究,并建立级差标准。然后将六个子项的最终成果以图式的方式,按相同的比例绘制在透明胶片上。最后将六个子项的胶片叠合而获得综合的场地信息,同时将这些信息与场地典型剖面的信息相对照,从而为方案构思和总体布局提供可靠的设计依据。
(二)建筑对地形趋势的呼应与融合的特征
东北地区现代城市中心区建筑具有功能复杂、体量大、建筑高度较高等特点。为了满足建筑物自身内部功能需求以及城市运输、消防扑救等对周边道路的要求,一般都尽量选择城市中地形高差较小的地段进行建设,以降低建造成本。然而,在寸土寸金的城市中心区,较平整的建设用地随着城市开发规模的扩大而逐渐减少,对陡坡、陡坎等不良场地的利用情况却越来越普遍。这一现象为东北建筑功能设计带来了一系列的难题,同时也相应地带来了机遇。从东北地区现代建筑对山地的适应手段来看,仍没有超出传统建筑筑台、错层、掉层、跌落、错迭、悬挑、架空吊脚等几种方式。但由于现代建筑在功能、与城市交通联系、建筑体量等方面与传统建筑有较大区别,因此在以上几种手段的运用上与传统建筑有较大的差异,由此而形成的建筑与山地的整体形象也与传统山地建筑迥然不同。
1.筑台
东北建筑的筑台从形式上来看,可分为单个台地和多个台地。台地的多少及相应标高的设定,与场地的坡度、建筑的进深及建筑物周边城市道路状况有密切关系。进深小的建筑由于所需的平整场地面积不大,一般只需要一个台地。只有当建筑进深(D)与建筑物后面的堡坎高度(H)比例小于或等于1 时,即场地坡度大于45°时,才考虑分台。而进深较大的建筑也可视场地自然坡度的高低决定采用单台还是多台。当坡度小于25°时,一般通过开挖和一定的挖填平衡来获取建设场地。在总平面布局上,常将主体建筑物放在开挖的部分,将裙房等质量较轻的次要部分放在回填的部分,使建筑群体的质量分布与挖填区的地基特征相适应。但当处于25°以上的坡地时,一般采用多台的方式来处理建筑与坡地的过渡。这种方式实际上是传统山地建筑群体与地形适应的主要手段。由于现代建筑单体体量在基地占用上已经接近或超过了传统山地建筑群体体量所需的基地面积,因此多台处理比单台处理更适宜于大型、大进深建筑对坡地的要求。
目前在东北地区,建筑以台地方式适应地形应注意以下两个方面的问题。
(1)挖、填方式与地基。以单台、多台方式来获取建设用地是目前东北地区建筑适应坡地的主要形式之一,台地可通过挖、填,或者挖填平衡的方式来获得。其中以回填方式构筑台地由于不能获得良好的地基条件,且有填土获取困难、围护结构不易稳定等制约因素,除作为小面积的室外场地修建方式外,一般很少为大中型建筑所采用。而通过开挖方式构筑建筑台地虽仍需产生较大的堡坎修筑费用,但开挖出来的场地地基条件较好,为修建大型和高层建筑提供了较理想的基础。
(2)边坡支护与弃土处理。开挖构筑台地的方式对山体的破坏较大,特别是在生态敏感区和不稳定的地质脆弱区内,如果对台地开发的高度和面积不做限制,极易形成不良的生态后果或诱发自然灾害。此外,开挖产生的大量弃土运走倾倒,也会相应增加运输费用,并且存在对倾倒地的生态破坏。随着主城区范围内可供倾倒场地的减少,为了减少运输路程,在城区周边地区的违规倾倒现象比较突出,这成为目前城市建设与管理上的一个顽疾。为此,应在总体上考虑场地内的土方平衡方案,尽量使开挖台地产生的弃土能合理用于需要回填的场地或建设工地。(www.xing528.com)
2.下跌
东北地区建筑所采用的下跌形式主要可分为掉层、跌落等几种形式。其中,掉层是指建筑物纵轴平行等高线布置,根据地形高差变化,将建筑物面临坡地的楼层作为阶梯,形成依据地形逐步收缩的使用截面;跌落是指建筑纵轴垂直等高线布置,以房屋开间或柱网单元为单位,根据地形逐步收缩形成阶梯状布置。以上两种形式虽然有一定的差别,但其共同特点是城市公共道路标高高于建筑的基底标高,使内部交通组织形成由上往下的态势,建筑利用自然地形的垂直断面,形成全部或局部低于城市道路的体量,并利用城市道路形成位于建筑中部的主要交通入口。目前东北地区几种下跌式的建筑形式有以下特征。
(1)下跌式的山地建筑对坡度变化的适应范围比台地形式大,尤其以跌落式的适应能力较突出。但在坡度不大的情况下(坡度<10%)优势不突出。掉层式适用于以南北向为主的坡度为10% — 50%的均匀坡地,跌落式适用于东西向为10%—100%的复杂坡地。
(2)由于下跌式山地建筑依附于地形的特征,其外轮廓四个立面中总有一个面的局部或全部无法达到采光、通风条件,因此对建筑的面宽与进深有一定限制,建筑宜以点式为主,若为板式建筑,在下跌部分应采取减少进深、设置天桥、增设靠岩壁的通风通道等措施来减缓不良影响。
3.架空
架空是指建筑物底部局部或全部透空,用立柱支撑上部结构的处理方式。架空方式以灵活的可调整性简化了建筑处理基地的手段,因此在经济性、灵活性和加快建造速度上有许多优点,为当前的建筑提供了许多可以借鉴的地方。然而,由于建筑功能与技术的进步,当前的架空建筑在运用范围及方式上形成了许多与现代功能、技术相适应的建筑形态。
当前东北地区架空建筑以位于港口区的临江滨水建筑和处于陡峭地形的临崖建筑为多。由于鸭绿江等东北地区境内的主要河流在枯水季节与汛期之间有较大的水位落差,因此常采用以立柱架空支撑的方式将建筑主要使用平面抬升到洪水位标高以上,使建筑的使用不受汛期影响,而建筑架空的一层或多层空间,在平常非汛期情况下作为临时性的物资堆放场地和库房使用。而在山地城市中许多用地高差较大的地段,由于跌落的建筑底部不临城市道路,没有可以利用的价值,往往采用架空的方式使建筑与基地结合或构筑建筑的周边活动平台,以求在狭窄的用地上拓展更多的使用空间。架空部分或完全开敞,或作为临时的库房和设备用房。
钢筋混凝土框架结构的广泛应用,为建筑的架空带来了许多技术上的支持。更重要的意义在于架空方式减少了建筑对场地的破坏,独立的点式基础可使建筑在基本维持场地自然状况的前提下获得所需的使用面积。在地质复杂、地层不稳的临江地段和陡坡地段,架空方式更具积极的意义,而且还可以充分利用江风和山地风,对建筑的通风、防潮、减湿都有较明显的效果。
4.山地庭院组合
山地庭院组合是指当建筑体量或建筑群的进深在等高线垂直方向上延伸较多时,或当修建场地地形高差较大,建筑单体之间难以实现地面联系时,为了使建筑(群)能更好地与地形适应,在设计中,将建筑不同功能部分分解成多个体量,并按不同的位置和标高,结合水平和垂直联系交通,以庭院的方式组合起来的一种山地建筑模式。这种模式比较适合于以基本单元为核心的组合式建筑群(如学校、幼儿园等),以及高层与多层裙房搭配的建筑群组。这种建筑形式对周边道路的依赖较强,需要通过周边道路形成不同位置和标高的多层次入口。庭院组合方式在为建筑适应地形提供更多灵活性的同时,也需要有一定规模的场地来保证各部分之间的缓冲空间和连接。若场地过于局促或周边交通条件不理想,则面向内部庭院的建筑空间在功能使用、采光、通风上会遇到较多困难,并可能会产生内部机动交通与人行交通混合、视线对视、使用不便等不良现象。
由于庭院组合方式需要通过水平与垂直交通体系连接各部分体量,以保证内部交通的循环与通畅,因此在这种模式的建筑中,交通面积在总建筑面积中所占比例较一般建筑高,但可将面向庭院的交通走道局部拓展成回廊、平台等休息空间而融合于庭院环境中,也可将基底标高较低的建筑屋顶开辟成屋顶休息平台和花园,为内部人员的休息、观景提供更好的条件。
由于东北山地地形类型众多,形式复杂,以上几种山地建筑对地形的适应方式在多数情况下是综合在一起运用的,设计师往往根据建筑用地的地形特点、朝向等因素,在同一幢建筑或一个建筑群中有选择地使用不同方式,以求发挥这些方式各自的最大优势,达到人工建筑空间与自然山地形态的融合与互补。
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