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maohu
maohu 於 2021-10-26 00:12 寫道:
@國家地理中文網

加州科學院博物館

你是否觀看過國家地理《偉大工程巡禮》系列紀錄片?其中一集,講述加州科學院博物館經歷強烈地震後重建的故事。

1989年10月17日舊金山發生大地震,加州科學院博物館也在災難中嚴重損毀
經多個方面通力合作,終於成功重建了這座革命性的博物館

為完美闡釋科學院關於博物館 “探索、解釋和保護自然世界”的使命定義,設計師、工程師、營造團隊和科學家通力合作,經歷各種困難,最終完成了這項“不可能完成的任務”——一棟“有生命、會呼吸”的博物館,它非常抗震,同時也成為“全球最綠色的博物館”。



加州科學院博物館

圖源:calacademy.org

這種為實現“最合理科學環境”的夢想,而由設計師、工程師、營造團隊和科學家通力合作的建築,也在很多高等院校出現——這樣的學校,或許可以稱之為科學家“夢想中的大學”。

關於“夢想中的大學”,不同人會給出不同答案。但無論誰,想象中的大學,都無法脫離“校園”這一建築實體而單獨存在。校園是學生接受知識的場所,更是學校精神的具體化呈現, 校園景觀規劃作為學校的實體基礎,如何成為學校科研及教育強大的助力?

這些校園給出了他們的解答:

哈佛大學設計學院



哈佛大學設計學院(GSD)的主要教學樓Gund Hall

圖源:worldarchitecture.org

哈佛大學設計學院(以下簡稱GSD)融建築、規劃、景觀於一體,是世界上最負盛名的設計院所之一。Gund Hall是GSD的主要教學樓,據說當初設計這棟開敞樓的目的就是想讓設計院裡修不同項目的學生、授課老師、甚至一些院內辦公人員能夠隨心所欲交流溝通,以便迸發創意。



Gund Hall內部結構

攝影:Peter Alfred Hess

墨爾本大學設計學院

圖源:nadaaa.com

墨爾本大學設計學院教學樓被譽為6星級綠色創新大樓。室外豎線條將現代主義風格展現得淋漓盡致,室內設計則滿足了空間簡潔性,方便學生、老師在此暢所欲言。展覽大堂連接著一個鑲板裝飾的木屋頂,它中和自然光,有利於自然通風和采光,讓身處其中的學生老師有更為舒適放松的狀態進行學術探討與交流。

圖源:nadaaa.com
樓主  
maohu
maohu 於 2021-10-26 00:12 寫道:
於默奧大學
於默奧大學校園,右下是瑞典農業科學大學
圖源:Bergslagsbild AB
於默奧大學認為開放、無等級的空間能激發學生、研究者和教師之間的創造性互動,因而在生氣勃勃的學生大樓前設有向陽的室外休閒區。休閒區由一系列的扇形礫石露台構成,每個露台都有咖啡桌椅和庇蔭樹木。校園中寬展的人行步道充滿生氣活力,相對較小的步道則為師生們提供更為親密的交流空間。
在中國,也有一所這樣的大學,希望能夠“借鑒國際化的做法,翻開中國高等教育多元化的新篇章,通過自己的實踐與探索,為建設中國特色現代大學制度提供借鑒和參考。” 西湖大學校長施一公在西湖大學成立大會的致辭中有如是發言,同時他還講到西湖大學的辦學定位——“高起點、小而精、研究型”。
這一定位不由讓我們想到加州理工學院——這所因為美劇《生活大爆炸》而“破圈”的大學,在學術領域早就無人不曉。加州理工在物理學、化學、航天航空、行星科學、地球科學等領域,是公認的全美頂尖水平,也是公認最典型的精英大學之一。學校規模很小(學生總數僅2000人左右),但良好校風和特色文化是其成為世界一流大學的根本保證——包括學生刻苦學習,互相扶持,充滿學術自由的學風;科學研究上講究多學科交叉,研討和充分自由交流的研究風氣;追求質量,精益求精的管理文化;整個校園充滿追求科學真理、獻身科學的學術風氣等。
西湖大學也希望成為拔尖創新人才培養的搖籃。學校以博士研究生培養為起點,創造了中國高校從博士生到本科生培養的先例;聘任世界一流科學家,用一流科學研究支撐拔尖創新人才的培養。
西湖大學希望成為世界前沿科學技術的引領者。學校堅持發展有限學科,特別注重學科交叉融合,強化基礎研究,努力實現原始創新和科技成果轉化的重大突破。
在施一公的描述中,前沿的科學探索將在西湖大學占舉足輕重地位,今後十年,學校將聚焦理學、醫學、工學三個學科門類,實質推動跨學科交叉,深度創新,為世界和人類探索未知、開創未來。
截至目前,西湖大學累計簽約學術人才176人,其中講席教授17人;2021年招收了第五屆博士研究生共313位,其中五分之一來自海外高校。規模雖然不大,但是西湖大學的宗旨就是精益求精。
10月23日,全新亮相的西湖大學雲谷校區,在校園設計上同樣充分考慮科研、學術交流的需求,希望能夠共同打造中國科研人“夢想中的大學”。
從空中俯瞰,西湖大學主體由一個C形的半圓環,連接三個學院,外面環繞著一條彎彎曲曲的小河。從空中俯瞰,它像一個細胞,寓意生命的開始;三個學院通過“C形”連廊串接,又方便跨學科的交叉融合,體現了學校的辦學理念。很多人說,看起來很漂亮,也很有意義。
但僅僅只是這樣嗎?
西湖大學是一座很特別的學校,高起點、小而精、研究型。這樣的定位,決定了學校的建設,首先要為“研究型”服務。或者說,首先要為科學家服務。
西湖大學雲谷校區方案效果圖
科學家們需要什麼?
當你關注小河兩邊的風景時,他們在測算河有多寬、有多深;
當你感歎學術環的精巧設計時,他們在翻看圖紙,要求改變地下室位置;
當你贊歎大落地玻璃的敞亮時,他們卻堅決要求把一些屋子的窗戶封掉;
為了滿足科學家的需求,現在的“學術環”,與最初設計相比已經改了上百遍。
為什麼要這樣改?
科學家們到底想要一個什麼樣的校園?
“學術環”周邊這條蜿蜒的小河,其實不算小,最窄的地方15米,最寬的地方25米,平均深度約3米。它在校園裡繞出一個圈,這個圈直徑666米,建築面積21萬平方米,“學術環”就在河中央,像一個小小的湖心島。
很漂亮是不是?但在科學家眼裡,它不僅僅是漂亮,更是一條“天然隔振帶”。根據雲谷校區的設計方案,西湖大學今後的教學、科研活動和精密儀器,都布置在“學術環”裡。越是高精尖儀器,對防振要求越高。有振動,就會影響精准度,出現偏差,就可能會讓研究功虧一簣。
西湖大學雲谷校區學術環封頂現場
生活中,振動源有很多——比如地鐵,馬路上經過的轎車、公交車、大卡車等等。有的振動往往一閃而過,比如轎車;有的是真正的“隱形殺手”,比如地鐵。
西湖大學設備資產部負責人張志強來自北京,此前經常與地鐵運行產生的振動、特別是低頻振動“打交道”。他曾動用數十台振動測量儀器,在學校、地鐵周邊密集布設監測點位,24小時監測。監測結果表明:地鐵運行時產生的振動對高精密儀器正常運行有嚴重影響。同時,地鐵運行的地下隧道具有“空腔效應”,一定程度上還增大了“振動”。
大家都知道,振動在不同的介質中傳導不同。水能有效降低振動的影響。張志強他們在監測過程中,進一步驗證了湖泊中央的島嶼,在同等條件下,“振感”顯著降低。
看到“學術環”周邊的“水環”設計,張志強直呼:“巧了!”原本只是為了景觀,設計好看的小河,搖身一變成為了一道天然屏障,有效降低振動影響,成為各大實驗室的“守護者”。
西湖大學雲谷校區學術會堂
光靠一條河隔振還不夠。
聽上去,可能有人會覺得,這會不會太小題大做了?
一點也不。張志強說,當初北京開通地鐵後,因為振動影響,一些高校和科研院所的高精度、高靈敏實驗,不得不安排在深夜地鐵停運後。
為此,一些途經高精密儀器集中區域的地鐵,在地鐵軌道上安裝減振隔振設施,但代價很大,每公裡造價是“天文數字”。
還有一些科研院所和高校實驗室,被迫“舉家搬遷”,國內外都有發生。搬遷會影響很多高精密儀器設備的精確度和靈敏度,導致這些儀器設備從“高精尖”變成了“中低端”。
“事實上,對精度要求高的儀器設備,光靠一條小河‘防護’還遠遠不夠”,西湖大學科研設施與公共儀器中心負責人王永疆說。
比如冷凍電鏡。它可以拍攝樣品在低溫情況下的高分辨率圖像,然後利用算法重構大分子的三維結構。
西湖大學雲谷校區基礎醫學樓
還有微納加工設備和工藝。通常要在如拇指大小的芯片上進行微米和納米量級的優化設計、加工和組裝,精度常常是一根頭發絲的幾十萬分之一。可以想見,稍有“風吹草動”,那就是真正的“失之毫厘,謬以千裡”。
為了達到最好的防振效果,西湖大學對地上、地下空間重新布局,這幾個實驗室的地下,需要全部是實體。實體是什麼概念?就是把下方原本的土挖掉,換成混凝土澆築,讓地下更結實。就好比,這些實驗室都是建在了“巨大水泥柱”上,地基穩當,振動的影響就減弱了。
所以說,一所研究型大學的科研基礎設施建造,不是蓋房子那麼簡單。
7月的雲谷航拍
故事說到這裡,還沒有結束。
西湖大學雖然成立時間不長,卻已招納了近百名科學家,他們每個人都有一個獨立實驗室,未來總計將達到300個。
這些實驗室除了減振、隔振,還有各種“五花八門”的專業要求。
有的實驗室需要防止電磁幹擾,就好比你正看著電視,突然畫面上有了一個條紋,那就是電磁幹擾。怎麼解決問題?這個實驗室的上下左右,都要用磁屏蔽材料圍起來,將電磁信號隔斷,來保持設備的穩定性和精准度。必要時,甚至連窗戶都要封掉進行屏蔽。
有的實驗室需要“超淨間”,就是超級幹淨的那種。幹淨到什麼程度?如百級潔淨間,每立方米空氣內含有直徑大於或等於0.1微米的顆粒數不能大於100個;實驗室要層層分區,加裝特殊的過濾和通風裝置,人走進去不僅要穿無塵服,還要經過一個風淋裝置,“吹掉”隨身攜帶的塵埃,確保室內潔淨。
生命科學樓
生物實驗需要用很多超低溫冰箱如-84℃的冰箱,用來存放標本。這樣的實驗室對於電的需求很大,一不能用普通線路;二必須實行溫控。十幾台超低溫冰箱放在一起,散熱非常厲害,得再購買一批大功率空調,幫這個房間降溫。
還有一些理學、工學實驗室,一台儀器重達幾百公斤,對樓板的荷載要求就很高,它們的實驗室樓板就要增加強度和承載力。
工學樓
理學樓
所以,西湖大學的每一位科學家到崗後,學校都會先發給他一份調研,列出實驗室的要求清單,然後按照他的需求“量身定制”。每一間屋子都需要先設計出大概的方案,包括水、電、氣、暖、工藝流程等,之後再出深化設計方案,最後形成施工圖紙。一個實驗室的建造,七八個部門、十幾個人坐下來討論是常事。“難、復雜、專業”,幾乎每一個參與設計和建設的人都這樣“抱怨”過。
但再難也得做,一絲不苟地做。以教學和科研為中心,在西湖大學並不是一句空話。就像上海建工代表戴標兵說的,這不是為了完成一個合同、一個標段、一個建築,而是要打造精品工程。怎麼讓學校的空間滿足科學家們的需求,進而激發他們的創造力,這才是設計師和建造者們最大的夢想與挑戰。
現在,設計師及建設團隊已經交出了他們的答卷,西湖大學雲谷校區一期二期已正式啟用。我們也期待這所使盡渾身解數,以達成科學家“夢想中大學”樣子的院校,能夠如施一公校長所描繪的那樣,“十年、二十年之後,西湖大學將作為一所世界矚目的新型研究型大學,用自己的方式為世界文明和人類進步作出重要貢獻!”
第 1 樓  
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