论科研建筑之建筑科研
科研办公建筑的特性注定了其功能、流线、空间等各方面与企事业办公建筑的区别，同时，科研建筑乐发2门类多样性和纵深性的特点，也使得其有更细致的划分和更特定的要求。研究和设计科研建筑，都需要先对其所要承载的特定功能进行充分了解、研究，再经理性思考、分析，最终得出设计最优解。准确地讲，设计科研建筑，实际是对科研建筑进行了一场建筑科研。
1 概述
1.1 科研的定义
乐发2百度一下科研的定义，即科学研究，是指对一些现象或问题经过调查、验证、讨论及思维，然后进行推论、分析和实验验证，来获得客观规律的过程。其一般程序大致分九个阶段：实践、发现问题、思考、分析可行性解决办法、选择研究内容、研究设计、实验验证、整理分析、得出结果。巧合的是，设计师对科研建筑的设计全过程，往往也是走过了这九个阶段，因此做科研建筑的设计科学研究，是设计科研建筑的必经之路。
1.2 科研建筑的创新性和未来性
科学研究有它的创新性和未来性，也注定了成为其载体的科研建筑的创新性和未来性。科学研究是指在发现问题后，经过分析找到可能解决问题的方案，并利用科研实验和分析，对相关问题的内在本质和规律进行的调查研究、实验、分析等一系列活动，为创造发明新产品和新技术提供理论依据，或获得新发明、新技术、新产品。科学研究的基本任务就是探索、认识未知和创新。随着时代的发展和分工的细化，很多科研建筑的功能要求和空间布局是其独有的，甚至是前所未有的，无同案例可借鉴比较，需量身打造。而且，时代、社会、科技的海量信息叠合，呈平方级发展，使得每天不断地有产业诞生，有产业消亡。也许，科研建筑的设计只是捕捉了这个时代对于这类建筑的一个瞬时快照，很多发展已无法前瞻，不知建成时又是否会满足科研工作者的需求？
1.3 科研建筑的广义性决定其设计的多样性
科研建筑原先被定义为研究所、科学实验楼，随着时代发展，“科研建筑”越来越只是一个概词，这是科研建筑与教育建筑、医疗建筑等有准确定性的类型建筑的最不同一点。我们处于一个信息爆发的时代，科研建筑涵盖的领域随着时代的发展越发宽广。其种类愈多，其领域愈广，虽同属科研一门，却百花齐放，各不相同。欲找出其普遍性规律，做一概论，似乎总结不会到多深，意义不够大。其实，设计也是一种科研，科研的方法论同样适用设计。因此，在此结合生物、互联网、食品、设计机构四个不同类型建筑的近期在建和建成的实际案例，实证一下设计对科研建筑所进行的建筑科研。
2 案例
2.1 国家合成生物技术创新中心核心研发基地
国家合成生物技术创新中心核心研发基地项目集聚合成生物领域的高端创新资源，建立了以天津为核心，京津冀联合、全国协同的合成生物创新体系，形成小核心、大网络的整体架构。项目以实验室为核心空间，其他功能为辅助空间进行合理组织。项目结合基地北侧“中科院工生所”，构建产业链企业联盟，为企业提供“合成生物工具”定制化服务，形成区域产业集群与产业综合体（图1～图5）。
2.1.1 项目概况
国家合成生物技术创新中心核心研发基地是为深入落实创新驱动发展战略、积极推进合成生物技术发展，经天津市人民政府和中国科学院共同研究论证，以天津为核心，规划和建设具有国际影响力、面向全球的“开放、协同、众创、共赢”的国家合成生物技术创新基地。项目选址于天津空港经济区，总用地面积84 000 ㎡，总建筑面积177 100 ㎡，其中：地上建筑面积126 000 ㎡（包含研发实验区、综合管理区、创新孵化区、配套服务区等功能），地下建筑面积51 100 ㎡（包含人防、设备用房、机动车库、合成生物资源库等功能）。
2.1.2 方案生成
乐发2阶段1：设计结合周边区域功能、道路交通环境、建筑功能需求等因素进行总体布局，其中主楼沿场地中轴线布置，科研区紧邻已建成的一期建筑（中国科学院天津工业生物技术研究所），以加强联系。
乐发2阶段2：设计确定“工作”与“生活”、“对外”与“对内”的分区，针对不同功能之间的关联度，以及人流、物流因素，结合路径节点，形成初始建筑形态。
阶段3：优化建筑体量，结合不同功能需求与公共活动，纳入高品质庭院空间，塑造一个科技精英荟萃、充满科技创新的人文生态街区。
阶段4：基于整体建筑天际线以及设备空间需求，整合处理屋顶建筑形态，打造室外空中花园，内部空间与外部空间的界限变得模糊，使内部空间充满活力与自然氛围。
2.1.3 功能设计
乐发2本项目性质为研发实验用房、办公用房及相关配套用房。地上部分自东向西可划分为A（研发实验区）、B（综合管理区）、C（创新孵化区）、D（配套服务区）四个功能区。
乐发2A区为研发实验区，设置在基地东侧，整体呈“口”字形布局。沿实验室外围可按需设车行出入门厅，沿内侧庭院设交流小门厅，内庭院朝北与朝西设人行出入口，分别与一期建筑和主入口广场取得联系。不同实验室可按模数灵活划分，形成300 ㎡、400 ㎡和500 ㎡的实验办公面积，以应对不同规模的实验团队。合成生物智能机器人工作站设置在实验室中心位置，即“口”字形布局的西侧，卫星实验室位于其二楼以及其北侧一、二楼层。每层的主要功能均为实验室及其辅助用房和实验办公。
B区为综合管理区，主楼正对主入口广场，一层设展厅，东侧与机器人工作站相连，便于贵宾参观。二层为会议室，三层为教室，四层为图书及档案室，五层及以上为行政办公室。北侧裙楼一层为食堂，二层为多功能厅。
C区为创新孵化区，整体呈“C”字形朝主入口广场敞开，由展厅和企业孵化平台组成。中试试验平台设置于北侧实验楼的一层，便于物流进出，且风向不会对配套服务区产生影响。
D区配套服务区的底层中心设食堂、生活服务及运动中心，服务于工作人员。各幢塔楼的出入口都串联中心绿化，分设于中心绿化周边。
塔楼平面的设计，以高度的灵活性，满足各业主的需求。办公空间的分隔以轻质隔墙为主，利于未来转换使用时的改造。办公空间进深较浅，充分利用自然光。塔楼局部结合造型设计中庭，供公司活动、集会时灵活使用。
2.2 京津冀协同发展新动能引育创新平台
乐发2作为“京津冀三地先进思想、海量信息、网络资源的汇聚地”，京津冀协同发展新动能引育创新平台以“现代、开放、立体、链接”的设计理念，体现新型互联网企业布局特点，根据地块形状，构建具有节奏感的内部庭院与空中庭园，形成环抱式、多层次的立体开放空间，为建筑使用者提供了多样化的室外“深呼吸”场地（图6～图10）
2.2.1 项目概况
乐发2京津冀协同发展新动能引育创新平台是天津市践行京津冀协同发展战略，引育国内互联网领军企业的科研创新平台。项目选址于天津华苑科技园，总用地面积18 126 ㎡，总建筑面积104 600 ㎡，其中地上建筑面积75 300 ㎡（包含科研办公、培训、会议、多功能厅等功能），地下建筑面积29 300 ㎡（包含人防、设备用房、机动车库、智能机械车库等功能）。
2.2.2 设计理念
乐发2传统科研办公建筑的设计路径大体可归纳为：根据建筑类型，提取建筑“功能模块”——对建筑“功能模块”进行排列组合，形成模块间外部开放空间——对建筑“功能模块”进行内部空间优化及建筑细部刻画。
乐发2在京津冀协同发展新动能引育创新平台项目中，我们采用了类似的设计路径，但是由于用地条件的限制（容积率4.2）及业主单位对于外部开放空间的需求，我们在对“功能模块”进行排列组合的过程中，采用了“双螺旋”立体架构，将“功能模块”通过“搭积木”的形式向垂直方向拓展。
乐发2通过这种方式，巧妙地解决了在高容积率条件下，围合形成内部公共庭院的同时，为每个建筑“功能模块”提供独立室外庭院空间的需求，为科研办公人员提供了灵活、多变的室外休憩场地。
2.2.3 结构体系
建筑为钢结构，在“功能模块”相互搭接的部分设置核心筒（服务核），包含楼梯间、电梯间等垂直交通空间，以及卫生间、设备用房等辅助性功能空间。在核心筒之间，设置钢结构桁架，架构起建筑的主要科研办公空间。桁架每三层或四层为一组，每组顶部空间设计为室外庭院，底部空间设置吊顶（吊顶内嵌氛围灯，为底部庭院空间提供环境照明）。
2.2.4 功能组织
建筑底部空间为配套服务功能区，为整栋科研办公建筑提供公共配套服务，其中建筑中部设有内庭院，咖啡厅、报告厅、展示中心、访客接待区等环抱内庭院设置。另外，考虑到国内互联网领军企业对科研办公建筑的特殊功能性需求，设有单独的非预约访客接待区（投诉区）、企业商店、小邮局、面试区等。
建筑中部及顶部空间为科研办公功能区，将洽谈室、会议室、打印间、电话间等功能空间设置在开敞办公区中部，便于其两侧办公人员共享使用。工位靠窗布置，充分利用自然采光与通风，提升建筑使用舒适度。
2.3 伊利食品科研与发展中心二期工程
伊利食品科研与发展中心二期工程，注重食品项目前端研发与策划，既为研发人员提供适应企业严格生产流程的办公环境与会议交流空间，也提供灵活可变、功能复合的讨论交流空间。在休闲时段，茶歇空间为不同研发部门之间的工作流交集提供场所，同层不同办公模块之间，上下层之间，均有方便联系的区域，为创新研发提供思想碰撞的场所（图11～图14）。
乐发2伊利食品科研与发展中心二期工程坐落于内蒙古呼和浩特市金山开发区伊利集团总部园区内。项目背靠延绵不绝的阴山山脉，周边场地环境广阔辽远，有着“敕勒川，阴山下。天似穹庐，笼盖四野”的辽阔意境。这样的环境，赋予了全球乳业巨头——伊利集团总部独特的气质。
伊利食品科研与发展中心二期工程是一期工程的补充延续，对构建完整的集团总部生产、科研、办公、生活系统具有重要的意义。二期工程项目总用地面积为38 929.1 ㎡，总建筑面积为38 940 ㎡，包含四栋建筑——科研办公楼2栋，档案楼1栋，综合服务楼1栋。
结合场地环境和企业科研办公的要求，不同于一期建筑以弧线、曲线为母题的布局形式，二期建筑的布局方正紧凑，强调功能性、高效性、实用性。一、二期建筑的布局通过这样的对比突出了各自的特点，同时在广阔园区场地的环境中通过有机的室外环境组织，和谐地统一为一个整体。
乐发2二期4栋建筑以棋盘格的布局形式坐落在园区轴线上。轴线延续了一期的礼仪性主轴空间。轴线中央场地打开，形成中央广场花园，将北侧阴山山脉的环境景观引入园区内部，在有限的用地内部，引申出无限辽阔的环境感。轴线两侧各布置两栋建筑，东侧为两栋科研办公楼，西侧为综合服务楼以及档案楼。两栋办公楼均为四层，通过内部院落的组织布局，为各科研办公用房提供理想的自然采光、通风。结合当地的自然气候环境，在不同朝向的立面设计上，窗墙面积进行了不同比例的调整，以适应场地秋冬季节大风、严寒的气候特点。综合服务楼为两层建筑，贴临贯穿园区的景观河道，建筑通过室外休闲台阶将人引上二层景观平台，二层就餐空间向园区四面敞开，引入充足的自然光线。档案楼为三层建筑，包含园区重要的档案库房与数据中心，建筑的布局与外观适应建筑功能需要，为重要文件及数据提供安全保障。
建筑风格简约大气，立面处理上与一期建筑在风格上保持一致而又带有变化——竖向开窗结合不同的建筑功能，在统一的模数尺度下略有变化，以适应办公、科研、档案数据存储等不同的功能需要。建筑外檐材料以浅灰色石材和玻璃幕墙为主，符合科研办公建筑的严谨、干练气质。
建筑室外空间通过微地形与各个景观院落空间的塑造，适应环境气候特征，为人们在园区内夏季时的室外停留，冬季的遮风御寒提供条件。醒目的企业标志景墙、室外休闲连廊、树阵空间，突显着伊利企业的品质特征。
室内空间格调素雅，通过标识系统的点缀与局部空间色彩的塑造，营造轻松、舒适的室内空间。各个部门之间的联络衔接便捷、顺畅，办公区、会议区、交流区域等空间合理布局，共同组成符合企业管理与科研特征的办公系统空间。
作为食品科研与发展中心项目，建筑在功能布局上充分结合企业在产品研发方面的工作组织特点，争取各个部门研发办公区最优布局朝向。建筑的基本柱网空间、采光开窗模数，工位布局尺度与形式严格以研发办公需求为基础，进行精细化的布置设计。顶棚灯位、设施布置、地面铺装与各设备点位布置，与使用功能做到了充分的结合，提供了高效、舒适的工作空间环境。公共休闲交流空间、会议交流空间与开敞办公区域有机衔接，提高了公共资源设施的利用率。公共区域与交通区域、休闲区域，形成许多灵活功能区域，可以随时进行小型研讨交流、休息静思、创意头脑风暴，满足灵活化的创造性办公需求。
2.4 中国能建天津电力工程技术自主创新产业园
中国能建天津电力工程技术自主创新产业园建筑群既整体规划，统筹布局公共空间，又从各公司的组织架构形式及业务需求出发，各单体形成了截然不同的功能布局及内部空间组织，构建了以电力为特色的产学研一体化基地和企业集群（图15、图16）。
乐发2中国能建天津电力工程技术自主创新产业园是天津市承接非首都功能疏解重点项目之一。项目位于天津市河东区规划茅山道以北，地毯厂路以西，沙柳南路以东，规划龙图道以南。整个园区建设分为二期实施：一期总用地面积为25 720 ㎡，总建筑面积为91 480 ㎡，地上总建筑面积为57 000 ㎡，地下总建筑面积为34 480 ㎡，二期总用地面积为13 404 ㎡，预计总建筑面积约为80 400 ㎡。项目将建成集聚总部、科研、工程、金融服务等功能性机构的产学研一体化基地和企业集群。现一期项目入驻中国能建天津电力建设有限公司和天津电力设计院有限公司。
建筑基地毗邻城市绿化景观带，具有优美的景观资源，我们让建筑与景观资源最大限度地融合与共生，取得面向城市景观带开阔的视觉域面。建筑群体有机与统一，以园区中心绿地为核心，沿城市主干路布置高层主体建筑。建筑形态气势宏大，以简洁、单纯、强烈、富有力度的建筑形象为企业代言。设计围绕中心绿地设置建筑的裙楼部分，创造了宜人、亲切的园区交往空间。场地规划中合理组织园区内的交通流线。整个园区内人流、车流等交通流线清晰明确，易于识别，线路组织便捷，有利于园区统筹管理。
乐发2天津电力建设有限公司与天津电力设计院主要功能均为研发中心，但从各自的组织架构形式和使用需求出发，形成了截然不同的功能布局及空间组织。
在天津电力建设有限公司项目中，为了便于企业的客户接待及业绩展示，在首层通过宽敞、高大的入口门厅串联了客服中心和企业展厅。同时还将食堂设置于首层，便于职工日常使用，在二层布置了咖啡厅、劳模工作室、职工活动中心，三层则集中布置了会议室、多功能厅等功能。裙房区域由下至上形成了完整的接待展示流线，也将职工的日常活动区域布置其中，增强了公共空间的使用率。
乐发2在标准层的设计中，对应电力建设公司的科室类部门架构，设计采用了以围绕核心筒布局多个300 ㎡空间单元的分隔方式，并在每层设置公共卫生间及会议室，便于同层不同科室员工日常使用。
而在电力设计院项目的设计中，我们则采用了首层架空庭院的布局方式，通过室外庭院将部分裙房独立出来，在其中设置了出版晒图区，便于日常图纸出版的对外独立使用，同时土工试验区也被设置于该区域，避免了震动试验对建筑主体的影响。
乐发2建筑的标准层设计考虑到电力设计院部门人员数量及内部日常交流工作的需求，将核心筒设置在标准层北侧，南侧为敞开式大空间办公区，可以灵活分隔。在建筑塔楼中部的9层、10层还增设了通高共享空间，形成了特色的科研交流场所。
建筑群的立面形式以米黄色石材和玻璃幕墙为主要材质，在体现现代企业简洁、高效、理性、秩序的企业文化气质的同时，在建筑特征与细节上延续了天津本土的地域建筑特征。形成了兼具地域特色的现代化产业园建筑。
该项目的建成将中国能源建设集团分散多地的总部、相关部门、分支机构、科研中心汇聚一地，促进了员工的沟通和交流，增强了员工的向心力和凝聚力，有益于营造协力向前的企业文化氛围，展示企业良好形象和集体精神风貌，为企业未来健康发展打下坚实基础。
3 结语
乐发2我们处于一个高速发展、高速整合而又高速裂变的时代，科学研究作为时代的前沿行为活动，发生了日新月异、错综复杂的发展变化，具有不可控制性、不可预测性、不可界定性，其所被承载的科研建筑则随其进行相应的变化，甚至有朝一日，我们会在虚拟现实、人工智能、新型社交的纵横驰骋、相互交织的产物中，实现元宇宙中的科研行为，那时我们的科研建筑又会何去何从？我们对科研建筑的设计又会何处安放？也许，随着时代的高速发展，科技的多维引领，研究的深度探索，又会有一个全新的科研建筑门类等我们去进行有关建筑设计方面的科学研究。
图片来源乐发2 图1～图16：天津市建筑设计研究院有限公司提供
作者简介
陈天泽乐发2 天津市建筑设计研究院有限公司副总经理、总建筑师
王 健 天津市建筑设计研究院有限公司设计二院方案二所所长、主任建筑师
张智晴乐发2 天津市建筑设计研究院有限公司设计二院方案一所所长、主任建筑师
甄明扬 天津市建筑设计研究院有限公司设计二院方案二所副所长、副主任建筑师
原文刊载于《当代建筑》2022年第1期
