集约模式下中小学校园空间形态控制指标研究

黄荣钦

吴运法

随着现代社会教育的发展与转型，我国正经历着对新型教育模式的探索。由于国情的特殊，教育事业发展较国外起步晚，从古代书院发展至今一共经历了五个时间节点（图1）。对于教育事业的发展，当前社会背景下教育建筑的建设深受城市化进程带来的空间环境以及土地紧缺的制约，早期建设的教学空间已无法满足当前教育的改革。面对这一系列的城市问题，集约化模式的出现不仅有效地应对了城市问题，更是在教育建筑空间中得到启发以及激活。分析校园土地利用的现状，对影响因素和变量以及土地利用类型进行分类，建立科学的计算公式进行体系优化，为新建和改扩建项目提供依据[1]。从空间和功能组织的特征上分析了现有中小学设计的“集约化”现象[2]。通过对小学规划和设计方案的分析，探索通过紧凑而有效的集约化设计解决中小学校土地短缺问题的方法，同时创造各种适应新教学要求的教学空间[3]。

图1 我国中小学发展历史脉络

图2 集约化设计内容

图3 指标组合与空间形态对应关系

图4 控制指标不同，产生不同的校园空间形态

图5 主要控制指标体系图

国民经济的转型、城市的更新，导致土地的发展达到一定的临界值，社会发展已从“增量发展”过渡到“存量发展”的时代，有限的空间，精致化的发展成为时代趋势。集约化模式的引入有效地提高了土地利用率、预留空地为未来的拓展提供发展空间，也是未来新型学校建设的选择。集约化设计模式有以下几大优势：有利于节约用地、功能组织的高效性；有利于学生互动交流、激发空间活力；有利于新型校园建设模式的创新探索；有利于中小学校园建设的可持续发展。“存量时代”下精致化的设计具有一定的必要性。在中小学集约化设计中，在满足日常教学以及常规的规范，如日照间距、防火间距等“25m”安全距离要求的前提下，在有限的用地范围内，通过集约化设计模式将功能空间高效地组织起来，充分提高土地利用率，达到集约的效果。其设计的内容包括：功能整合、形态紧凑以及高品质的校园空间环境，将其细化分析可概括如图2所示。

图6 校园空间两种布局方式

图8 平面基本形式

总的来说，我国中小学校园建设的研究，关于校园空间形态的控制指标要素的研究较少，在提高土地利用率、集约化程度的同时，保持空间形态与环境品质的平衡的研究更是较少。研究引入集约化建设模式，基于当前社会中小学集约化设计的新趋势，通过对校园空间形态控制指标的研究，探索如何在提高集约度下，总结出与之相适应的校园空间形态，并以此有效地提高校园空间环境的品质。集约模式下中小学校园空间形态控制指标的量化研究不足，亟待补缺。

1 概念内涵

场所的属性既有主观部分，也存在客观因素，是一种需要经验和意识的营造。对使用者而言，当其完全熟悉该场所空间时，这个场所才能成为具有意义和吸引力并愿意驻留的场所[4]。作为为学生提供一个重构、驻足经验的校园空间场所，其建设需要从“以人为本”为出发点，立足于使用者的日常生活及功能使用。

1.1 集约化模式

现在，我国城市化正处于从以前的快速扩张的发展到恢复城市生态系统、提高品质和创造特色鲜明的重要过渡阶段[5]，城市空间开始向高密度和集约化发展。“集约化”是指对有限的资源利用，以合理利用现代管理和技术的一种形式，目的是解决人力资源的积极影响并提高效率[6]。韩冬青教授在《城市·建筑一体化设计》中也对集约化作出解释：集约化指城市建筑在占有有限的土地资源前提下，形成的一种紧凑、有序、高效的功能组织模式[7]。

笔者通过对部分普通中小学的校园建设情况进行统计，对比表1，通过数据分析显示，城市之间的生均占地资源分布不均（表2）。

早期建设的中小学教学空间已经无法满足当下素质教育的改革，将集约化模式引入中小学设计，不仅有效地提高了土地利用率，而且符合我国可持续发展战略的国情，这一模式将成为未来中小学校建设的选择。

1.2 校园空间形态

图7 宁波万里学校

图9 深圳红岭实验小学庭院通风采光示意图

“校园空间形态”是指构成校园空间的各种元素的表达方式，并表示为整个校园空间的组合，以阐明校园发展的客观规则，校园空间形态反映了整体校园的特征。它主要由建筑群、外部环境要素的构成和道路系统的组成。国内校园尺度普遍较大，对校园和建筑的“尺度”问题进行些分析，“尺度”应包含多层面，其基本层面应是个人的空间体验——从个体角度对空间的感知；另一层面的问题则是协同和管理的问题[8]。校园空间的组织不仅确保空间内各个组成部分相互协调，而且还是使用者行为中的积极角色。日本建筑师芦原义信在《外部空间设计》一书中将室外空间形态通过空间界面、尺度、阴角与阳角、铺装划分、色彩、构筑物、道路与出入口等具体要素描述出来[9]。根据调研和数据整理分析比较常见的校园总体空间布局形式：鱼骨型、条状型、院落型（表3）。

在校园规划中，校园环境的整体机能比局部空间更重要，它不仅可以满足校园的实际用地，还可以适应未来的发展需求，在当前的新教学模式中，这对于在功能区域之间创建有机功能也是必要的。两者之间的联系形成了一个集约紧凑、整体性的校园空间[10]。校园空间形态在取得较高的集约度的同时，以较合理紧凑、高效有序的空间形态来获得较好的校园空间品质，使其能够取得一个较好的动态平衡。

2 控制指标的明确与筛选

主要的控制指标有空间布局、进深尺度、竖向层数、土地利用率、建筑覆盖率、开放空间率等。由于控制指标的选择与组合具有一定的复杂性，在符合规范要求下，导致在控制指标的组合与空间形态不再是一对一的状态，存在一种指标组合对应多个空间形态（图3），如同一块用地内，由于其他指标的不同，相同的建筑密度会形成不同的空间形态。

2.1 控制指标的明确

校园空间形态依托于城市空间形态之下，其控制要素覆盖同城市类似的空间形态，所属范围较小，是城市空间形态的类型之一，文章在此将校园比作一个“微缩城市”。研究中所选择的控制指标要素与城市控规一样分为两类：一类是已纳入控规体系中，另一类是还未被纳入的控制指标（表4）。

明确了需要的控制指标后，需采用合适的设计方法对其进行控制，不同的指标要素有不同层次的控制。这些强制性控制要素直接影响到整体校园的空间形态。

2.2 主要指标的筛选

上文分析，一组控制指标可能对应多种空间形态，文章为了简化研究分析，用G表示密度，F表示容积率，d表示进深尺度，n表示竖向层数。为了保证相同的品质条件下得出不同的空间形态，做出几条基本假设：①相同地块；②相同的容积率；③建筑功能及面积相同；④校园规模相同。

（1）函数分析法

为进一步简化和容易计算，假设同一地块的用地面积为S，建筑为方形点状，根据容积率计算公式可以得出如下公式1：

分别对公式中的n、d求导函数，可以得出如下公式2、3，由此可以看出，当竖向层数n不变时，增加进深尺度d，函数呈单调递增的趋势；同理，当进深尺度d不变时，增加竖向层数n时，函数随着n的增加单调递增。

因此，在用地内覆盖建筑物时，可以通过增加进深尺度或竖向层数来提高容积率，

但为了获得更多的采光、通风与景观条件，规范要求和新教育的改革下，需要更多开放的活动空间，教育建筑一般宜以4～5层为主，因此除上述进深与层数因素外，校园空间形体与集约度同时受开放空间的影响。

表1 义务教育普通中小学必配生均建筑面积指标（单位：m2）

表3 校园总体空间布局类型及案例

（2）虚拟模型法

在所假设的条件下，当容积率F不变的情况下，随着建筑密度G、建筑进深b、建筑层数n的变化，产生不同的空间形态（图4a）；当密度G为常量的情况下，随着容积率F、进深尺度d、竖向层数n的变化，产生不同的校园空间形态（图4b）。同理分析可得，在规划建设条件以及上述假设条件下，不同的控制指标组合可产生不同的校园空间形态。

总的分析显示，影响校园空间形态的主要因素有：学校班额规模、学位数、场地地形、普通教室的日照要求、操场长轴的偏角等。通过总结这些因素以及实际项目案例的总结分析，将主要控制指标体系分为定性指标与定量指标，定性指标主要有空间布局与开放空间，定量指标又分总体指标与分项指标，分别为土地利用率、建筑覆盖率、竖向层数、进深尺度（图5）。

3 主要控制指标要素分析

关于中小学校园空间形态与集约模式之间的关系，概括起来就是一种“动态平衡”的关系，即通过集约度的提升来保持校园空间形态与校园空间品质之间的平衡。根据当前社会经济以及素质教育改革的背景，对影响校园空间形态的影响因素及控制指标进行分析总结，并探讨在提高集约化程度的同时，使得校园空间形态与校园空间环境品质达到最佳平衡。

3.1 定性指标

（1）空间布局

校园空间规划应从宏观角度出发，以整个空间为起点，适应和平衡各种限制，并分析校园的基本目标需求[11]。校园的总体空间布局直接影响着集约化程度，目前国内的中小学校园的空间布局较为传统，空间的主要类型大多是以条状的分布形式，建筑平面展开，且为简单的行列式分布，导致空间尺度较大。教学楼、宿舍楼等排布松散，建筑之间再通过连廊的形式互相联系，导致流线过长，步行可达性不佳。而在宁波万里学校的项目案例中，在其两个方案中分别用两种布局方式：广场式、街道式（图6），有效地提高校园空间的集约化程度（图7）。通过采用集约化布局方式，对功能、流线、空间结构进行并置、交叠等手法进行高效整合，形成集约的教学空间[12]。

表2 调研部分中学校园用地指标

表4 二类控制指标要素

表5 部分中小学各指标表

（2）开放空间

开放空间（Open Space），指的是城市一些保持自然景观的区域范围，泛指地块内用作景观绿化、游憩等预留地。笔者将其引入该研究中，并根据其定义进一步分析，将地块区域内未开发建设的用地面积与地块区域面积的比值称为开放空间率，这在表达公式上恰好与建筑密度相反，反映的是地块区域内开放空间所占的比例。

开放空间的面积越大，表明开放空间率就越高，反映出地块区域内预留的可供游憩广场、景观绿化的空间就越多；反之，开放空间率越低，地块区域内的预留待开发用地就越少，区域内的建筑覆盖就越多。而空间环境品质的高低往往体现在使用者在该空间环境中的主观反映，通过物理、心理因素反映空间品质的高低，开放空间率的高低能够在一定程度上对空间品质的高低产生影响。

3.2 定量指标

（1）土地利用率

土地利用率强度一般通过容积率来体现。中小学容积率一般控制在小学0.8左右，中学0.9左右。通常情况下，规划建设的容积率越高，表明该地的利用率较高，开发程度也就越高，该地块的集约化程度就越高，但不能证明建筑密度也就相应较高，因为主体建筑不仅具有高密度的水平布局，还具有高密度的垂直布局。相反，该地块的利用率低，表明容积率与集约度较低，同理建筑的密度不一定低。

（2）建筑覆盖率

建筑物的覆盖率又称作建筑密度，是作为评价地块区域内集约化程度的一项重要指标之一，在指标上，建筑密度越高，表示地块区域内建设的建筑占地面积越大；另一方面则表示预留给景观等绿化面积就相对减少，同上文分析所述，建筑密度越高不等于建筑容积率越低，反之亦如此。建筑密度在某种程度上更加侧重反映地块区域内规划建设的二维平面上的密集程度和集约化程度，而在整块地块区域内的三维空间上的密集程度、集约化程度反映得较弱。

（3）竖向层数

当前国内对于中小学校的规划建设中，教学楼层数通常以4～5层为主，但现代化新型中小学建设案例中，特别是经济高速发展的高密度区，如北京四中房山校区容积率1.125、合肥第四十五中容积率0.866、上海黄浦区第一中心小学容积率1.972、深圳福田中学容积率2.539等（表5），都突破了规范中的规定，而建筑层数的高低影响着容积率的高低，反映着土地利用率的高低。

（4）进深尺度

通过总结与分析，在规范要求中现行常用的教学楼平面形式一般为11m的“单面布置教室+走廊”、19m的“双面布置教室+走廊”（图8），相同教室及走廊面积下，双面布置的容积率比单面布置的容积率可提高35%左右。随着容积率增大，以及建筑进深的增加，在物理因素方面受到一定的限制，如建筑内部的自然采光与通风都受到影响，通常以天井或庭院景观空间的方式来解决通风以及采光，如深圳红岭实验小学（图9）通过丰富整体建筑空间的层次以及提升环境品质，对传统的平面布局形式起到一定的创新以及借鉴意义。

结语

教育建筑经历了从水平布局到垂直布局的演变以及功能从简单到丰富和复杂的趋势发展，布局紧凑、土地使用集约的学校将成为未来更多中小学设计的方向[13]。中小学校园作为城市空间形态的一种方式，已不仅局限于“教育建筑”一种属性，当今网络社会快速发展，与社会有了更多的联系与接轨，重新赋予中小学一种城市公共建筑空间的属性。通过研究分析得出结论：

①集约化设计模式是一种开发建设模式，无法用单一指标评判。通过集约化设计的手法和功能空间的复合将功能之间高效组织在一起，提高土地利用率的同时保证空间品质的提升，是一种用程度来衡量的动态指标。

②校园空间形态与集约化程度之间的关系存在一定的复杂性。校园空间形态与集约度受多个指标共同决定与限制，不同的控制指标组合有不同的空间形态。

③通过分析各控制指标因素，发现并不能够找到一个合理固定化的方法提高集约化程度，建设过程中不仅受到基地的环境影响，同时受各种指标因素的制约。

集约化的建设模式将会是未来现代化新型学校的选择，通过研究空间形态的控制指标，并以此为核心目标，寻求空间形态、集约化程度以及空间品质的平衡点，为未来新型中小学校的集约化建设中，在控制指标和制约因素的选择过程中提供参考性意见。

资料来源：

图7：DC国际设计；

其余图表为作者绘制。