楊艷紅 趙思源 熊燕妮 王新瑀,3**

(1. 天津城建大學(xué)城市藝術(shù)學(xué)院， 300384， 天津； 2. 天津城建大學(xué)建筑學(xué)院， 300384， 天津；3. 天津市建筑設(shè)計研究院有限公司， 300074， 天津∥第一作者， 教授)

GB/T 50378—2014《綠色建筑評價標準》強調(diào)了對建筑全壽命期內(nèi)“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護環(huán)境”等客觀指標的綜合評價，但缺乏對生態(tài)文化設(shè)計、綠色理念表達等主觀指標的量化評估。為此，新版的GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》突顯了“以人為本”的設(shè)計理念。地鐵車站作為城市地下交通網(wǎng)絡(luò)中的重要建筑物，其節(jié)能環(huán)保設(shè)計與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計亟待加強。地鐵車站地下空間綠色建設(shè)必將成為未來城市可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。

1 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計概述

1.1 研究背景

環(huán)境與發(fā)展是當今國際社會普遍關(guān)注的重大問題?？沙掷m(xù)發(fā)展的綠色建筑設(shè)計理念是未來城市地下空間規(guī)劃設(shè)計的主導(dǎo)思想，也是城市地下空間走向低碳經(jīng)濟發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。地下空間綠色建筑設(shè)計可有效保護地面景觀環(huán)境、減少地面占用、提升居民生活質(zhì)量，是城市立體化發(fā)展的必然結(jié)果，也是城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

地鐵建設(shè)是城市地下空間開發(fā)的核心動力，可提高土地利用的集約化程度和使用效率，緩解城市用地壓力，滿足城市可持續(xù)發(fā)展的要求[2]。建立地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的評價體系對于定量分析城市地下空間開發(fā)的建設(shè)水平和可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢具有重要意義。地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計應(yīng)以促進地上、地下一體化發(fā)展為目標，統(tǒng)籌布局地鐵區(qū)域、商業(yè)娛樂空間及地下管廊，以促進城市立體集聚發(fā)展[3]。

1.2 發(fā)展方向

1.2.1 指導(dǎo)未來地鐵車站地下空間設(shè)計

地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計應(yīng)能有效指導(dǎo)未來地鐵車站地下空間規(guī)劃及設(shè)計的方向，明確設(shè)計的方法與重點，形成完備的評價標準，規(guī)范相關(guān)制度政策，以實現(xiàn)我國地鐵車站建設(shè)與綠色建筑設(shè)計的高度融合，進一步優(yōu)化城市公共交通空間，塑造和諧人文環(huán)境，繼承和發(fā)揚歷史文化。

1.2.2 改造升級既有地鐵車站地下空間

國內(nèi)早期地鐵建設(shè)的指導(dǎo)思想以戰(zhàn)備疏散為主，站內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施陳舊，內(nèi)部空間、功能布局和人性化設(shè)計較為落后，缺乏綠色建筑設(shè)計要素。地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計理念的提出，可積極引導(dǎo)我國老舊地鐵車站地下空間改造升級，有利于節(jié)約能耗、降低運營成本，重塑地鐵車站空間環(huán)境氛圍。

1.3 研究思路

首先，系統(tǒng)地梳理我國主要城市地鐵車站的地理位置、車站規(guī)模及承載功能等屬性，選擇具有代表性的地鐵車站點進行深入研究；其次，從宏觀場地規(guī)劃、中觀建筑設(shè)計、微觀空間表達三個維度解構(gòu)地鐵車站綠色建筑設(shè)計的影響要素，結(jié)合GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》的評價指標，初步了解各項要素的影響方式及作用范圍；再次，以地鐵車站地下空間主動式、被動式綠色建筑技術(shù)等客觀要素為切入點，有機結(jié)合車站工作人員及乘客的主觀感知要素，采用定性與定量分析結(jié)合的研究方式，構(gòu)建地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計評價標準，并提出設(shè)計理論與方法。地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的研究思路如圖1所示。

圖1 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的研究思路

2 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

西方國家對綠色建筑關(guān)注較早，相關(guān)的評價體系也較為完備。其中，英國的BREEAM(英國建筑研究院環(huán)境評估方法)體系為多個國家建立綠色建筑評價標準提供了借鑒和指導(dǎo)；美國LEED(能源與環(huán)境設(shè)計先鋒)體系被公認為目前最完善、最具影響力的綠色建筑評價體系。國外專家學(xué)者對地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計理論的研究多集中于探討地鐵車站的空間環(huán)境設(shè)計方法，如結(jié)合清潔能源利用、生物智能介入與計算機模擬計算等前沿科學(xué)技術(shù)手段系統(tǒng)地研究地鐵車站場地規(guī)劃與空間設(shè)計。伊朗學(xué)者M.Mohammadi利用CRISP-DM(跨行業(yè)數(shù)據(jù)挖掘標準流程)模型，有效結(jié)合SA(模擬退火)、ICA(帝國競爭)算法，提出了一種綠色可持續(xù)的交通樞紐選址方法。

在地鐵車站綠色建筑設(shè)計評價方面，國外多以通用的綠色建筑評價體系對“綠色地鐵車站”進行界定。如圖2所示，位于美國賓夕法尼亞州費城的SEPTA Fox Chase地鐵車站(LEED銀級)和馬里蘭州羅克維爾市的Twinbrook地鐵車站(LEED認證級)在地鐵車站內(nèi)外空間、功能組織、景觀植被等方面突出了綠色、低成本主題。

a) SEPTA Fox Chase站

b) Twinbrook站

SEPTA Fox Chase站和Twinbrook站均為地面站，可直接使用通用綠色建筑評價體系對其進行綠色等級評定。但該評價指標中缺乏了對站點自身文化屬性表達、空間氛圍營造等主觀影響要素的評價，未能充分體現(xiàn)“以人為本”的建筑設(shè)計理念。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國在綠色建筑相關(guān)領(lǐng)域的研究注重從整體入手，通過地上、地下空間綜合開發(fā)來探索節(jié)能與節(jié)地策略，動態(tài)考慮地鐵車站建設(shè)和發(fā)展[4]。上海軌道交通17號線諸光路站被稱為亞洲“最綠色”的地鐵車站，是亞洲第一個獲得LEED銀級認證的地鐵車站。該車站建設(shè)項目在初期設(shè)計、中期施工、后期運維階段都極力遵循綠色評價標準。該站在公共區(qū)域設(shè)置了高度超過20 m的巨大中庭，搭配玻璃天窗，極大改善了地下空間的采光問題。車站內(nèi)部對噪聲控制、污水處理、渣土回填等細節(jié)把控到位，選用的建筑裝飾材料與智能傳感設(shè)備顯著優(yōu)于國家標準。

此外，諸光路站站內(nèi)的文化屬性表達也十分突出，站內(nèi)大型陶藝展品《諸光開物》融合了萬花筒、四葉草等傳統(tǒng)元素，充分展現(xiàn)了上海作為國際化大都市包容開放、百花齊放的文化內(nèi)涵，在優(yōu)化乘客視覺感知的同時凸顯了站內(nèi)綠色建筑文化氛圍[5]。除傳統(tǒng)壁畫類裝飾外，諸光路站還創(chuàng)新性地將站臺候車空間改造為小型“博物館”，成為了展示“上海文化”的重要窗口。2020年底開通的上海軌道交通18號線的全線站點也將申請LEED認證，這是地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計發(fā)展的良好開端，對我國“綠色地鐵”規(guī)劃和建設(shè)起到了積極引導(dǎo)作用。

然而，無論是LEED體系還是其他傳統(tǒng)的綠色建筑評價體系，其影響要素構(gòu)成與權(quán)重占比均以地面建筑綠色建筑設(shè)計為標準，缺少對地鐵車站地下空間這一特殊類型的差異化研究。此外，評價體系中的相關(guān)影響要素多以綠色建筑節(jié)能技術(shù)、環(huán)保材料、綠色施工等客觀指標為主，忽視了對“文化內(nèi)涵”與“人性化設(shè)計”等主觀要素的探索與挖掘。

3 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計影響要素

3.1 影響要素篩選原則

3.1.1 協(xié)調(diào)與耦合原則

地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的影響要素應(yīng)不僅涵蓋現(xiàn)有綠色建筑評價標準內(nèi)的各項指標，還應(yīng)注重地鐵車站建筑設(shè)計的特殊屬性。例如，地上建筑對自然采光、通風的較高標準，使用者可通過自然光線滿足自身生理需求與心理感知，而地下空間建設(shè)在客觀上很難達到同等要求，其設(shè)計理論與方法應(yīng)著重關(guān)注使用者的生理和心理需求。因此，合理協(xié)調(diào)影響要素間的耦合關(guān)系至關(guān)重要。

3.1.2 客觀與全面原則

地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的影響要素應(yīng)包含宏觀、中觀、微觀三個維度影響要素的解構(gòu)與拓展。影響要素篩選需注重選取方法的客觀性和全面性，確保其正確性與可操作性。既要定性描述各影響要素的內(nèi)在屬性，剝離原有綠色建筑設(shè)計中不適用于地鐵車站建筑的影響要素，還應(yīng)可定量計算其主導(dǎo)影響要素，采用定性描述和定量計算相結(jié)合的研究方法客觀選取地鐵車站綠色建筑設(shè)計的主導(dǎo)影響要素。

3.2 影響要素分類

地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計影響要素的宏觀維度主要包含站點選址、地上和地下空間的連接度、地下空間綜合利用率等場地規(guī)劃影響要素；中觀維度包含地鐵車站地下空間采光照明、通風供暖、能源再利用等建筑設(shè)計影響要素；微觀維度集中體現(xiàn)公共藝術(shù)、人文表達、人性化設(shè)計等室內(nèi)空間表達影響要素。各維度分別對應(yīng)了GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》的評價指標，同時將文化傳承納入評價范圍，如圖3所示。

圖3 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計影響要素分類

3.3 影響要素賦權(quán)方法

選取合適的賦權(quán)方法是地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計理論與方法研究具備合理性的關(guān)鍵前提與重要保障。

3.3.1 層次分析法

層次分析法是針對地鐵車站地下空間環(huán)境氛圍、空間感知、人性化設(shè)計等主觀影響要素的賦權(quán)方法?；趯Τ丝?、工作人員及相關(guān)專家學(xué)者的調(diào)研，將地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的主觀影響要素分解、重構(gòu)為若干的層次和要素，梳理不同要素的相對重要程度，分析、計算各影響要素的權(quán)重。

3.3.2 熵值法

熵值法是針對地鐵車站地下空間節(jié)能狀況、能源再利用水平等客觀影響要素的賦權(quán)方法。影響要素的變異程度越大，信息熵越小，該影響要素提供的信息量就越大，其在地鐵車站綠色建筑設(shè)計方法中所起的作用和權(quán)重隨之也越大，反之亦然。

3.3.3 組合賦權(quán)法

組合賦權(quán)法針對主、客觀賦權(quán)法各自的優(yōu)缺點，可兼顧決策者的偏好，減少賦權(quán)的主觀隨意性，使屬性賦權(quán)達到主觀與客觀的統(tǒng)一，決策結(jié)果更加真實、可靠。

綜上所述，常見的主觀賦權(quán)法在根據(jù)屬性實際含義確定權(quán)重方面具有優(yōu)勢，但客觀性較差；客觀賦權(quán)法在不考慮主觀因素的情況下，在確定權(quán)重方面更具有優(yōu)勢，但無法體現(xiàn)決策者的主觀感受。因此，地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計影響要素的賦權(quán)方法在最終權(quán)重計算上應(yīng)采用主觀賦權(quán)與客觀賦權(quán)相結(jié)合的組合賦權(quán)法。

4 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計理論與方法

4.1 地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計評價標準

在采用文獻研究、田野調(diào)查、專家評價、問卷調(diào)研等相關(guān)研究方法，并結(jié)合人體信息采集設(shè)備、建筑環(huán)境模擬軟件等多種研究方式的基礎(chǔ)上，本文利用組合賦權(quán)法計算地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計體系中各影響要素的綜合權(quán)重及其總得分。權(quán)重計算如式(1)所示，最終分值計算如式(2)所示。

Wi=αai+ (1-α)bi

(1)

Q=∑WiQi

(2)

式中：

i——地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計的影響要素。i取值為1、2、3時分別代表宏觀場地規(guī)劃、中觀建筑設(shè)計、微觀空間表達的影響要素，i≥4表示其他影響要素項。

Wi——第i個影響要素的組合權(quán)重；

ai，bi——分別為第i個影響要素的客觀權(quán)重和主觀權(quán)重；

α——不同賦權(quán)方法的相對重要程度。應(yīng)根據(jù)決策者對不同賦權(quán)方法的偏好信息確定，0≤α≤1；

Qi——第i個影響要素的得分；

Q——地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計評價總得分。

4.2 地鐵車站綠色建筑設(shè)計方法探究

4.2.1 整體規(guī)劃與立體化開發(fā)

地鐵車站選址應(yīng)結(jié)合周邊生態(tài)環(huán)境進行整體規(guī)劃，既滿足地鐵車站設(shè)置的交通便捷要求，又注重車站與自然環(huán)境的有機結(jié)合。應(yīng)強調(diào)地鐵車站地上空間與地下空間的立體化開發(fā)，探尋地上與地下、地下各功能分區(qū)之間的有機聯(lián)系。

4.2.2 空間整合與節(jié)能設(shè)計

以滿足使用者基本生理需求為基礎(chǔ)整合地鐵車站內(nèi)部空間的功能布局；以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材為目標，強化聲、光、電、熱等的節(jié)能設(shè)計技術(shù)；結(jié)合各類能源回收與再利用方法，不斷探索地鐵車站地下空間整合與節(jié)能設(shè)計。

4.2.3 歷史文脈傳承與表達

基于地域特點，從歷史文脈傳承、地域文化營造等主觀設(shè)計方面發(fā)掘具有地方特點的地鐵車站空間表達方式。在滿足功能需求、營造舒適宜人空間氛圍的基礎(chǔ)上，將當?shù)貍鹘y(tǒng)文化要素應(yīng)用于地鐵車站地下空間綠色建筑的設(shè)計中；同時，將歷史與當代文化元素緊密融合，探尋歷史文脈傳承視域下的地鐵車站地下空間綠色文化氛圍營造方式。

4.3 相關(guān)理論與方法的有效性檢驗

可利用VR(虛擬現(xiàn)實)技術(shù)進行模擬實驗。通過虛擬現(xiàn)實場景，結(jié)合眼動儀、腦電儀等人體信息采集設(shè)備，對地鐵車站使用者主觀感知層面的抽象信息進行可視化處理。對比地鐵車站地下空間改造前后的車站使用滿意度，驗證綠色建筑設(shè)計理論與方法的有效性。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)地鐵車站綠色建筑設(shè)計方面的相關(guān)研究成果和實例較為匱乏，缺少可直接借鑒的原始數(shù)據(jù)，整理分析資料難度較大。此外，將文化影響要素納入地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計評價體系的研究較少，相關(guān)研究文獻資料不足，這對地鐵車站綠色建筑設(shè)計方法及評價研究的科學(xué)性和客觀性有一定影響。因此，地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計體系的應(yīng)用和實踐任重道遠，應(yīng)在前期理論與案例研究的基礎(chǔ)上不斷擴充已有資料的廣度與深度，把握綠色建筑設(shè)計領(lǐng)域的前沿動態(tài)，運用多學(xué)科交叉視角，持續(xù)完善地鐵車站地下空間綠色建筑設(shè)計體系。