生态位视角下的校园规划设计——解读清华大学附属中学郑州学校

焦泽通，陆诗亮，付本臣（通讯作者）

1 生态位的理论与应用

1.1 从生态学概念到建筑研究新视角

生态位（ecological niche）是生态学中有关生物种群栖息生存时空界定的概念，由美国学者约翰逊（R. H. Johnson）于1910 年提出，是指生物在特定的生态系统中，长期与环境及其生物相互影响形成的相对地位及影响能力[1]。生态位理论主要包括生态位的重叠与分离、生态位的扩充与压缩、生态适宜性等原理[2-3]。根据生态位理论，所有的生态元1）均具有相应的生态位，在生态因子2）变化范围内，能够被生态元实际或占据利用或适应的部分就是其现实生态位，被潜在占据利用的部分则是其潜在生态位。实际上，该理论揭示了每个物种在长期的生存竞争中拥有一个最合适自身生存的时空位置。经历百余年的研究和实践，生态位理论的应用领域逐渐从生态学拓展到政治学、经济学、管理学等，其内涵也越来越丰富。近年来，运用生态位理论解决规划及建筑设计问题成为一个新视角[4]。

若将城市看作一个整体有机的生态元，那么城市生态位实质是城市满足居民生存条件、生活舒适性的程度[5]，反映城市在区域范围内的自然资源、社会资源、经济资源等城市生态因子所形成的梯度上的位置。当生态元的尺度缩小到建筑单体或建筑生命体时，城市建筑生态位反映了建筑生命体在环境中的性质、功能、地位和作用[6]。根据生态适宜性原理，每个建筑生命体都有其合适的生态位。建筑设计应当匹配相应的生态位条件，如气候、地形地貌、土壤条件等。生态位的不匹配或错位，将导致使用不便、生命周期缩短，甚至存在安全隐患。应用生态位理论，充分挖掘建筑设计的积极因素，合理利用其现实生态位，并避开或减少消极因素，拓展潜在生态位[7]，有利于提升建筑生命体的环境适应性，充分体现地域性，打造更舒适健康的人居环境。

1.2 校园规划中的生态位原理

为研究校园规划中的生态位关系及规律，笔者梳理了国内外8 个典型校园案例（表1）。其中，案例1-4 位于北纬45°附近，所在地具有寒地城市[8]特征（1 月平均气温-18℃或0℃以下）。案例5-8位于热带或亚热带地区，全年气温较高。通过整体空间形态及布局特征对比分析，发现在全球范围内位于相同纬度或气候带的校园规划具有相似特征，同时体现相应地域文化。在用地布局上，位于寒冷地区的校园趋于集中紧凑、规整方正的布局模式，而炎热地区的校园则更加自由灵活、开放[9]。在建筑设计上，前者尽量减少开窗、降低窗墙比，更多使用暖色系；而后者强调遮阳避雨，更多运用骑楼，增加空间通透性。例如，哈尔滨工业大学采用方格网式的路网结构，各功能区联系紧密，缩短师生在冬季通勤距离，整体建筑形象厚重质朴。而新加坡科技设计大学根据日照及风环境分析，形成自由的回廊式校园布局，充分利用自然通风，以降低当地热带气候所造成的影响，整体建筑空间自由灵动。从地域文化及历史传承上看，哈尔滨工业大学建成年代较早，校园规划融合了中俄两国建筑文化，在建筑风格上体现了折中主义与新艺术运动风格，主体建筑庄严对称，形成强烈中轴线关系。而新近建成的新加坡科技设计大学体现了形式与功能结合的现代主义风格，强调气候适应性，同时也凸显了新加坡作为国际都市的多元化、包容性特质。从生态位的角度分析，校园规划往往从总体定位、形象及布局结构体现顺应地域环境特征，让建筑“从当地里生长出来”。

表1 世界范围内不同纬度地区校园规划设计对比

2 清华大学附属中学郑东学校工程实践

2.1 工程概况及设计理念

学校坐落于郑州市郑东新区，毗邻龙湖公园，南至龙湖内环北路，西至龙津路，北至龙湖中环路，东至龙源西三街，总用地面积20.49hm2。其中，建成部分用地面积约7.2hm2（图1），建筑功能包括教学楼（72 个教学班）、实验楼、图书馆、体育馆、报告厅等。

图1 规划范围

项目在设计上充分融合生态位理念，打造融合清华大学厚重典雅学府气质兼具活泼多样校园活力，从幼儿教育到高中教育的全龄化综合学校。项目团队首先确定校园规划的关键生态因子，包括自然、社会和经济3 个维度，分为气候、地质条件、水文条件、绿化植被、地域文化、历史传承、建筑技术、经济条件和成本预算等9 个方面。根据匹配生态位的基本思路，提出优化校园总体布局、交通系统、建筑设计、公共空间与景观设计的相应策略，梳理各设计环节，形成生态位视角下的校园规划设计模式框架（图2）。

图2 生态位视角下的校园规划设计模式

基于对校园规划的生态因子进行系统梳理和分析（图3），在下一步规划设计中找准生态位，充分顺应当地气候及文脉特征，传承延续多元的中原文化、黄河文化及郑州精神，遵循气候适应性、地域性、开放性、历史传承性与经济性等5 大设计原则。

图3 环境特征及生态因子分析

2.2 总体布局结构

依据生态因子综合分析，规划采用古典形式的空间序列，通过一系列嵌套庭院形成古典庄重的核心轴线景观。建筑形式上基本秉持了清华附中一贯的稳重大方风格，并融入了现代的钢与玻璃结合的干净轻盈利落的形式手法，与古典轴线空间序列有机结合，试图营造一个与清华大学同本同源，又与时俱进的新时代学校空间。总体规划方案在吸收概念规划先进理念的基础上，具体分析学校建设所处的城市地段，通过廊道体系合理组织学校交通流线，各功能分区之间及各楼栋内部的交流便捷顺畅，满足清华大学附属中学特有的教学要求。

建成部分在整体布局依循城市设计，将体育区放置在龙源西四街两侧，将龙湖景观由开口引入。教学区对称分列在中心体育区两侧。每个教学区内部中心由图书馆、行政楼等形成中心南北向开敞轴线。通过该轴线将校园南边的龙湖自然景观引入校园，形成内外互动的空间关系（图4）。

图4 首期工程总平面

2.3 交通系统规划

建成部分充分考虑了与城市交通之间的关系。本次规划充分将校园交通系统与城市交通系统相衔接，通过清晰的分层停车设计，系统疏解城市交通。在详细分析城市车流、人流的基础上，充分利用地下空间，合理分散学校和龙湖公园等人、车流。通过入口区域设置的辅道、停车港湾以及地下的学生接送区及专用接送通道，有效缓解上下学的交通拥堵问题。地下空间和龙湖公园采用地下通道连接，最大限度缓解龙湖公园龙湖内环路车辆交通和停车问题。教学区分南北两个主入口，南侧入口为人行及自行车出入口，承担面向龙湖的仪式入口功能。北侧入口兼具车行与人行功能，考虑接送时以“地上送，地下接”的形式进行分流。利用在北侧入口的双车道辅路，将送学生时车流导引到场地内部，有效疏解城市道路交通。接学生时车辆直接下到地库等待，学生则由下沉广场或下沉庭院直接到达接送区域上车。沿教学区外围设置单向校园车行环路，环路宽4m，两侧设绿化和1m 宽人行道，可达校园各个建筑。同时，串联次要道路和硬质场地，满足消防车通行，内院长度大于24m 时，均在连廊下设有通道供消防车穿越庭院（图5）。

图5 交通分析

2.4 建筑单体设计

在建筑设计上，尊重清华传统，强调历史传承和发扬作为龙湖片区教育发展重要特征。建筑总体布局上符合城市设计的总体发展趋向，从风格上反映清华大学红区3）特征并反映时代特征。设计方案在先进的布局理念与传统风格中找到契合点，运用现代化设计手法及材料、技术体现文化内涵，使学校的建筑形象与内部空间既表现出现代化的个性，又充实了城市文化，从而形成城市大规划建设中的具有代表性的学校特色（图6、7）。

图6 教学楼剖面

图7 教学楼东立面

建成部分在建筑材料上，方案以传统红砖的砌筑为主，通过研究不同的红砖砌筑方式以及同现代建筑材料玻璃、钢、铝板、陶板与石材的交接与组合，创造出新的充满时代感且经久隽永的校园建筑。设计中注意环保材料的使用，以丰富的光影、强烈的虚实对比、细腻的空间层次、纵横的体量穿插，形成了稳重但充满活力与识别性的建筑形象。在建筑中局部设置了金属遮阳，丰富了建筑的层次，同时也可减少能源消耗，赋予建筑时代感。此外，由于学校地处寒冷地区，方案注重气候适应性设计及绿色建筑设计，校园建筑按照河南省《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）的要求进行了绿色建筑设计，师生宿舍按照《河南省居住建筑节能设计标准》（DBJ41/ 062-2017）进行建筑节能设计（图8）。

图8 建成立面

2.5 公共空间与生态景观

设计方案强调自然与人文景观相结合，借鉴古典庭院与轴线的组合手法，创造通透灵活的室内外空间。校园公共空间形式采用“古典广场-街道-院落”的空间组织嵌套形式，从沿龙湖公园展开的广场建筑轴线，到内部结合下沉庭院，下沉剧场与柱廊结合的街道建筑节奏，再到每一个教学区结合下沉庭院与银杏景观的半围合式庭院空间，形成一个由外而内、由大及小，既满足形式的展示也满足当代与未来教学功能的综合空间序列。结合不同的学生活动模式，各个交通通道与各组合空间序列清晰，便于学生识别感受。结合上下楼梯与出入口适当穿插各类特色的明亮休息转换空间，营造亲切、宜人的学习生活环境。全校建筑实现无障碍措施。处处体现以学生为本的人文设计思想。

建成部分学校整体采用通透式围墙，校区呈开放的形态，中心广场具有良好的景观，提供了极其吸引人的城市元素和用地边缘，整体精致整齐，疏密得当，充分体现了清华大学红区风格的特色，也传承了传统文化的神韵。结合数量大小适中的下沉庭院、半下沉庭院以及架空连廊、架空平台，在不同高度提供阳光充足、视野开放的感受，园内花园与庭院，广场与景观融为一体，相互渗透，避免内部的封闭感，同时通达的视野和延伸的绿化将校园的范围扩大，减少建筑“墙”的感觉，尽量与城市景观相融合，形成连续性的生态校园环境（图9）。

图9 建成实景

3 结语

本文结合清华大学附属中学郑东学校的工程实践，探讨了如何将生态位理论应用于校园规划设计。根据生态位理论，每个建筑生命体都有其适宜的生态位。在校园规划设计中，应当深入分析生态因子，充分根据气候、地质条件、水文条件、绿化植被、地域文化、历史传承、建筑技术和经济条件等，挖掘积极因素，避免消极因素，使校园设计方案与其生态位相匹配。从校园总体布局、交通系统、建筑设计、公共空间与景观设计等方面优化设计方案，合理利用其现实生态位，并避开或减少消极因素，拓展潜在生态位，充分顺应自然和社会环境，体现地域性并传承历史文脉，打造“从当地生长出来”的校园。□

项目信息

业主：郑东新区教育文化体育局

建筑设计：清华大学建筑设计研究院有限公司

设计团队：

建筑：庄惟敏，廉毅锐，杜爽，任飞，焦泽通，宋燕燕，许笑梅，屈小羽，李凤娇，李会娟，窦晶晶，周宇，郭玉夏，刘霄，韩孝栋，石颖，韩旭，周爽宇，程瑜，李丹

结构：王岚，李征宇，陈宏，房轻舟

给排水：邵强，吴蔚，张晓伟，孙伟晓

暖通：张菁华，李晖，龚鹏宇，丁明琦

电气：黄景峰，张华，李玉明，王澈

总建筑面积：81,000 m2（首期）

设计时间：2018.07

建成时间：2020.08

摄影：周宇

注释

1）生态元：生态空间中的任何一种具有生命力或生态学结构和功能的生命主体，可以是个体、种群、群落或生态系统中的其他对象。

2）生态因子：即生态元所处生态环境的各构成要素，如气候、水文、地质等。

3）清华大学红区：主要指清华大学二校门以北的区域，包括大礼堂、图书馆、科学馆等，该区域内的建筑一般采用红砖外墙建造。