第一章  建筑设计原理

第一节  公共建筑设计原理

在公共建筑设计中，处理好功能、艺术、技术三者之间的关系，是一个重要的问题，也是做好公共建筑设计的基础。

各种类型公共建筑的设计都立足于处理好功能要求、艺术形象和技术条件这三者的关系。其中，物质功能和审美要求的满足是设计的目的，而技术条件则是达到目的的手段。

一、公共建筑的功能问题

功能问题包括以下几个主要方面：

空间构成、功能分区、人流组织与疏散以及空间的量度、形状和物理环境(量、形、质)。其中突出的重点则是建筑空间的使用性质和流线活动问题。

(一)公共建筑的空间构成

各种公共建筑的使用性质和类型尽管不同，都可以分成主要使用部分、次要使用部分 (或称辅助部分)和交通联系部分三大部分。设计中应首先抓住这三大部分的关系进行排列和组合，逐一解决各种矛盾问题以求得功能关系的合理与完善。在这三部分的构成关系中，交通联系空间的配置往往起关键作用。

交通联系部分一般可分为：水平交通、垂直交通和枢纽交通三种基本空间形式。

1．水平交通空间布置要点：

应直截了当，防曲折多变，与各部分空间有密切联系，宜有较好的采光和照明。例如走道。水平交通空间按使用性质的不同，可以分为下列几种情况：

（1）完全为交通联系的需要而设置的过道和通廊。如旅馆等的安全通道等是供人流集散时使用的，一般不包括再安排其他功能要求的内容。

（2）主要作为交通联系空间兼为其他功能服务的过道或通廊。如医院门诊部的过道，可兼供候诊之用。

（3）各种功能综合使用的过道。如某些展览陈列性质建筑的过道，观众可边看边走。

2．垂直交通空间布置要点：

位置与数量依功能需要和消防要求而定，应靠近交通枢纽，布置均匀并有主次，与使用人流数量相适应。

（1）楼梯

楼梯是公共建筑中常用的垂直交通联系手段。楼梯的位置和数量应根据功能要求和防火规定，安排在各层的过厅、门厅等交通枢纽或靠近交通枢纽的部位。

楼梯可分为如下几种：

1）直炮楼梯；

2）双跑楼梯；

3）三跑楼梯。

在公共建筑设计中，基于防火疏散的需要，至少需设置两部楼梯（出规范有特殊要求）。

（2）坡道

有的公共建筑常用坡道解决垂直交通问题，常应用在交通类建筑和医疗类建筑中。

坡道的坡度一般为8％～15％，人流比较集中的需要平缓一些，常为10％～12％。此外，坡道设计还要考虑防滑设计，因为坡道所占面积通常为楼梯4倍，一般室内较少采用。

（3）电梯

当公共建筑层数较多或某些建筑虽然层数不多但因有特殊需要（如医院），除布置一般楼梯外，还应布置电梯以解决垂直交通问题，布局中要考虑以下几点：

1）在设置电梯的同时，必须按防火规定的要求，配置辅助性的楼梯，供电梯发生故障时使用；

2）每层电梯出入口前，应考虑有停留等候的地方，并需让出一定的交通面积，以免造成拥挤和堵塞。

3）在8层左右的多层建筑中，电梯与楼梯几乎起着同等重要的作用，电梯宜与楼梯靠近布置或安排在同一个楼梯间内，以相互协助。

4）在超过8层的高层公共建筑中，电梯成为主要的交通工具，可考虑成组的安排在电梯厅内，一般每组电梯不超过8部，并与电梯厅的空间处理相适宜。

5）因电梯本身没有采光要求，所以电梯间的位置可以灵活布置，通常可布置在建筑的中心地带。

（4）自动扶梯

自动扶梯因具备连续不断地乘载大量人流性能，因而适用于具有这种人流特点的大型公共建筑，如大型商场等。

自动扶梯在建筑中可以单独布置成为上行或下行的，也可布置成为上下行并列的。一般自动扶梯的坡度较为平缓，通常30⁰左右。

自动扶梯还具有如下几个优点：

1）使人们可以随时上下，不必象电梯那样需要一定的等候时间，这样自动扶梯就具有连续快速疏散大量人流的优越性；

2）自动扶梯不需要在建筑顶部安设机房和在底层考虑缓冲坑等，比电梯占用空间少。

3）发生故障时，自动扶梯可做一般楼梯使用，而不象电梯那样在发生故障时，产生中断使用的弱点；

当然，自动扶梯的行使速度缓慢是一个缺点。其次自动扶梯对于那些年老体弱及携带大件物品者也是不方便的，故在公共建筑中，在安装自动扶梯的同时，仍需考虑装设电梯或一般性楼梯，作为辅助垂直交通工具。

3．交通枢纽空间布置要点：

使用方便，空间得体，结构合理，装修适当，经济有效。应兼顾使用功能和空间意境的创造。

在公共建筑设计中，考虑到人流的集散、方向的转换、空间的过渡以及与过道、楼梯等空间的衔接，需要安排门厅、过厅等形式的空间，起到交通枢纽与空间过渡的作用。

门厅出入口部分的设计，主要依据两方面的要求：一是使用方面的要求，二是空间处理方面的要求。

(二)公共建筑的功能分区

功能分区的概念是，将空间按不同功能要求进行分类，并根据它们之间联系的密切程度加以组合、划分；

功能分区的原则是：

分区明确、联系方便，并按主、次，内、外，闹、静关系合理安排，使其各得其所；同时还要根据实际使用要求，按人流活动的顺序关系安排位置。空间组合、划分时要以主要空间为核心，次要空间的安排要有利于主要空间功能的发挥；对外联系的空间要靠近交通枢纽，内部使用的空间要相对隐蔽；空间的联系与隔离要在深入分析的基础上恰当处理。

(三)公共建筑的人流疏散

人流疏散分正常与紧急两种情况；正常疏散又可分为连续的(如商店)、集中的(如剧场)和兼有的(如展览馆)。而紧急疏散都是集中的。

公共建筑的人流疏散要求通畅，要考虑枢纽处的缓冲地带的设置，必要时可适当分散，以防过度的拥挤。连续性的活动宜将出口与人口分开设置。要按防火规范充分考虑疏散时间，计算通行能力。

(四)功能对于空间形式的规定性

1．功能对空间大小和容量的规定性

即具有合适的大小和容量足以满足功能的需求。功能对于空间的大小和容量要求理应按照体积来考虑，但在实际工作中为了方便起见，一般都是以平面面积作为设计的依据。空间使用要求的不同，对空间的面积要求就要随之变化。如一间容纳50名学生的教室至少需要50m²的面积，而拥有1000座的观众厅大约至少需要750 m²的面积。

2．功能对于空间形状方面的规定性

即具有合适的形状以适应功能的要求。

3．功能对于空间质的要求

所围合的空间具有适当的条件（如日照、采光、通风、温度、湿度等），以防止功能的使用受到损害。

例：

1．在公共建筑中，尽管空间的使用性质与组成类型是多种多样的，但可以概括为 哪几个部分? (B )

A.辅助使用部分、主要使用部分、设备空间部分

B.主要使用部分、辅助使用部分、交通联系部分

C.主要使用部分、交通联系部分、设备空间部分

D.过度空间部分、主要空间部分、交通联系部分

２．公共建筑的交通联系部分，一般可分为三种基本空间形式，它们是(Ｃ )。

A.走廊、楼梯、电梯与自动扶梯

B.门庭走道、楼梯、电梯

C.水平交通、垂直交通、枢纽交通

D.主要交通、次要交通、枢纽交通

提示：在公共建筑中，空间可以概括的划分为主要使用部分、次要使用部分(辅助部分)、交通联系部分，这三种不同性质的空间类型。

３．一般自动扶梯的坡度较为平缓，通常（A）左右

A．30°  

B．20° 

C．40° 

D．45°

二、公共建筑的技术与经济问题

建筑空间和体形的构成要以一定的工程技术条件作为手段。建筑的空间要求和建筑技术的发展是相互促进的。选择技术形式时要满足功能要求，符合经济原则。

(一)公共建筑与结构技术

公共建筑常用的三种结构形式：墙承重结构、框架结构、空间结构。

1．墙承重结构

常为砖砌墙体、钢筋混凝土梁板体系，梁板跨度不大，承重墙平面呈矩形网格布置，适用于房间不大，层数不多的建筑(如学校、办公楼、医院)。结构特点：内墙和外墙起到分隔建筑空间和支撑上部结构重量的双重作用。

其承重墙要尽量均匀、交圈，上下层对齐，洞口大小有限，墙体高厚比要合理，大房间在上，小房间在下。

2．框架结构

承重与非承重构件分工明确，空间处理灵活，适用于高层或空间组合复杂的建筑。

3．空间结构(大跨度结构)

充分发挥材料性能，提供中间无柱的巨大空间，满足特殊的使用要求。

经常使用的有拱形、空间网架、悬索结构、空间薄壁、充气薄膜等。

实例：法国巴黎工业展览馆、意大利罗马奥运会体育馆。

现代大跨度结构与古代的拱或穹隆相比具有极大优越性，主要表现如下：

（1）     跨度大；

（2）     矢高小；

（3）     厚度薄，自重轻；

（4）     平面形式多样。

以上结构有两个共同地方：一是它本身必须符合于力学的规律性；二是它必须能够形成或覆盖某种形式的空间。没有前一点就失去了科学性，没有后一点就失去了使用价值。

一种结构，如果能够把它的科学性和实用性统一起来，它就必然具有强大的生命力，古今中外的建筑，凡属优秀的作品，都必然是既符合结构的力学规律性，又能适应于功能要求，同时还能体现出形式美的一般法则。只有把这三方面有机地结合起来，才能通过美的外形来反映事物内在的和谐统一。

(二)公共建筑与设备

公共建筑中的建筑设备主要包括采暖通风、空气调节以及电器照明等。

考虑要点： 恰当安排设备用房，解决好建筑、结构与设备上的各种矛盾，注意减噪、防火、隔 热。结合设备课程，了解采暖、空调、照明各种系统的选型原则和适用范围。

1.采暖系统

常用的有热水采暖系统与蒸汽采暖系统两种。热水采暖系统，散热器的表面温度不甚 高，因此给人以舒适感。再加之热水的热惰性大，冷却又较慢，室温容易保持均匀稳定，没有暴热暴冷的现象。所以这种采暖方式适用于医院、幼儿园或旅馆等类公共建筑。蒸汽 采暖系统，散热器的表面温度比热水系统为高，有热得快，冷却也快的特点，常适用于短 时间采暖或间歇性采暖的公共建筑，如学校，影剧院、会堂等。

近年来，我国采暖技术也在不断地发展，新的采暖方式有地板辐射采暖、带形辐射板 采暖以及热风器采暖等。

2.空调系统

在现代公共建筑中，常要求装设空调设备，以便调整室内温度、湿度、风速与洁净 度，从而可以保证室内有良好的空气环境和适宜的温度。

空调系统常用的有如下三种方式： 集中式空调系统：这种空调系统具有服务面大、设备固定、机房集中、管理方便以及风速较低和容易消除噪声等优点。但是，这种系统也存在着不少弱点，如：空调机房大、 风道比较粗等，尤其需要较高的层高，这一点对高层建筑甚为不利。且在同一系统中，不能完全满足各个空调房间的局部要求，即风量不易调整使用，致使运行费用过大。基于这 些缺点的存在，不适用于风量小、服务面复杂、建筑空间分割较小的公共建筑，如宾馆之类的公共建筑。常适用于风量大而集中的大空间公共建筑，如剧院、体育馆等。为了克服 集中式空调系统的缺点，对于某些大型公共建筑来说，往往采取分成几个空调系统进行运转。如高层公寓或其他高层公共建筑，可以分层设置系统;大空间的公共建筑，可以分成 几个区域设置分段系统等。

高速诱导系统：这种系统由于室内空气能就地处理，房间之间无污染问题，卫生条件较好。这种系统的送风量相对较少，因此风道断面较小，并能省掉回风管道。但是，这种系统由于风速偏高，产生的噪声也大，因而需要采取有效的消声措施。另外，这种系统不 宜装设滤尘器，宜在比较清洁的空间中选用。每台诱导器的作用深度一般在6m以内较为 有效，所以目前宾馆建筑采用的比较多。

风机盘管系统：是由风机和盘管组合而成的空调设备，也称风机一盘管机组。它的优 点是：各个单独空间可自行调整室温，不用时也可局部关闭风机等。因此适用于空间组成 复杂、灵活调节室温的公共建筑，例如高级宾馆、精密试验室等。盘管风机的形式，主要 有立式和卧式两种。通常将立式风机明装在窗台下面，而卧式风机可暗装在靠近房间走廊的吊顶内。

在公共建筑中，无论采用哪种空调形式，都有一个气流组织的问题。一般应做到把处 理好的空气，送到人们活动或逗留的区域，并使整个活动区域的气流，保持均匀、稳定和舒适合理的温湿度标准和一定的速度及洁净度，并能及时地排出污浊的空气。

3.人工照明

在公共建筑设计中，人工照明应满足以下几个方面的要求，即：保证一定的照度、适宜的亮度分布和防止眩光的产生、选择优美的灯具形式和创造一定的灯光艺术效果。由于各类公共建筑的使用性质不同，对照度要求也是不一样的。 在大空间的公共建筑中，除考虑照度的要求外，还应考虑亮度的分布问题，以保证视 觉的舒适感。同时，适宜的亮度，还能创造出良好的空间气氛。

在考虑人工照明时，应注意解决眩光的问题。一般的白炽灯、碘钨灯如果处理不好，容易产生眩光。而荧光灯由于表面亮度比白炽灯为小，因此即使明装，也不会引起耀眼的眩光感觉。通常采用加大灯具保护角、控制光源不外露等方法作为防止产生眩光的措施。此外，还可以采取提高光源的悬挂高度、选用间接照明或漫射照明等减弱眩光的措施。

在考虑灯光照明时，灯具形式要朴素大方，并能与整体建筑空间相协调，同时还应把 阴影效果考虑进去。当阴影效果柔和适度，则可增强物体的立体感和礼堂的舒适感。但如果阴影强烈，致使物体与背景之间产生过分对比的情况，这样就会引起眩目与视觉疲劳， 尤其像体育馆这类公共建筑，多要求比赛区不产生阴影，而用提高灯具和增加光源数量的方法解决这个问题。根据照度的分布，人工照明可分为一般照明、局部照明与混合照明三 种形式。按受光的情况，又可分为直接照明、半直接照明、漫射照明、半间接照明与间接照明等类型。在公共建筑设计中，结合功能要求及空间处理的需要，选择适宜的照明方 式，使灯光效果与建筑空间的设计意图相互协调。

(三)公共建筑与经济

公共建筑的经济问题，涉及的范围是多方面的，如总体规划、单体设计、施工方法及维修管理等。

应当把一定的建筑标准作为考虑建筑经济问题的基础，设计要符合国家规定的建筑标 准，避免铺张浪费，也不可片面追求低标准而降低建筑质量。

要注意节约建筑面积和体积，计算和控制建筑的有效面积系数、使用面积系数、结构 面积系数和体积系数等指标，节约用地，降低造价，以期获得较好的经济效益。 评价一个建筑设计是否经济，固然可以从多方面考虑，其中涉及建筑用地、建筑面积、建筑体积、建筑材料、结构形式、装修构造以及设备标准、维修管理等方面问题。但 是在进行建筑设计时，应在满足功能使用与体形处理的要求下，节约建筑面积和体积应是一个比较突出的问题。

在公共建筑设计中，常用的面积系数有：

有效面积系数=有效面积/建筑面积 使用面积系数=使用面积/建筑面积 结构面积系数=结构面积/建筑面积

式中有效面积一一建筑平面中可供使用的面积;

使用面积一一有效面积减去交通面积;

结构面积一一建筑平面中结构所占的面积;

建筑面积一一有效面积加上结构面积。

建筑面积的计算规则：

1.计算建筑面积的范围

单层建筑物不论其高度如何均按一层计算，其建筑面积按建筑物外墙勒脚以上的外围 水平面积计算。单层建筑物内如带有部分楼层者，亦应计算建筑面积。高低联跨的单层建筑物，如需分别计算建筑面积，当高跨为边跨时，其建筑面积按勒脚以上两端山墙外表面间的水平长度乘以勒脚以上外墙外表面至高跨中柱外边线的水平宽 度计算;当高跨为中跨时，其建筑面积按勒脚以上两端山墙外表面间的水平长度乘以中柱 外边线的水平宽度计算。

多层建筑物的建筑面积按各层建筑面积的总和计算，其底层按建筑物外墙勒脚以上外 围水平面积计算，二层及二层以上按外墙外围水平面积计算。

地下室、半地下室、地下车间、仓库、商店、地下指挥部等及相应出入口的建筑面积 按其上口外墙(不包括采光井、防潮层及其保护墙)外围的水平面积计算。 用深基础做地下架空层并加以利用且层高超过2.2m的，按架空层外围的水平面积的 一半计算建筑面积。

穿过建筑物的通道，建筑物内的门厅、大厅，不论高度如何，均按一层计算建筑面 积，门厅、大厅内回廊部分按其水平投影面积计算建筑面积。

图书馆的书库按书架层计算建筑面积。

电梯井、提物井、垃圾道、管道井等均按建筑物自然层计算建筑面积。凸出屋面的有 围护结构的楼梯间、水箱间、电梯机房等按围护结构外围水平面积计算建筑面积。 舞台灯光控制室按围护结构外围的水平面积乘以实际层数来计算其建筑面积。建筑物内的技术层，其层高超过2.2m的，应计算建筑面积。有柱雨篷按柱外国的水平面积计算建筑面积;独立柱雨篷按顶盖的水平投影面积的一半计算建筑面积。

有柱的车棚、货棚、站台等按柱外围水平面积计算建筑面积;单排柱、独立柱的车 棚、货棚、站台等其顶盖的水平投影面积的一半计算建筑面积。凸出墙外的门斗按围护结构外围水平面积计算建筑面积。

封闭式阳台、挑廊，按其水平投影面积计算建筑面积;凹阳台、挑阳台按其水平投影 面积的一半计算建筑面积。

建筑物墙外有顶盖和柱的走廊、檐廊按柱的外边线水平投影面积计算建筑面积;无柱 的走廊、檐廊按其水平投影面积的一半计算建筑面积。

两个建筑物间有顶盖的架空通廊，按通廊的投影面积计算建筑面积;无顶盖的架空通 廊按其水平投影面积的一半计算建筑面积。

室外楼梯作为主要通道和用于疏散的，均按每层水平投影面积计算建筑面积;楼内有 楼梯，室外楼梯按其水平投影面积的一半计算建筑面积。

跨越其他建筑物、构筑物的高架单层建筑物，按其水平投影面积计算建筑面积，多层 者按多层计算。

2.不计算建筑面积的范围

突出墙面的构件、配件和艺术装饰;如柱、垛、勒脚、台阶、无柱雨篷等; 检修、消防等用的室外爬梯;

层高在2.2m以内的技术层;

构筑物，如独立烟囱、烟道、水塔、贮油(水)池、贮仓、圆库、地下人防干(支) 线等;

建筑物内外的操作平台、上料平台及利用建筑物的空间安置箱、罐的平台; 没有围护结构的屋顶水箱、舞台及后台悬挂幕布(布景)的天桥、挑台; 单层建筑物内间隔的操作间、控制室、仪表间等单层房间; 层高小于2.2m的深基础地下架空层、坡地建筑物吊脚架空层。

3.其他