校园环境空间（共12篇）
校园环境空间 篇1
20世纪末, 发展屋顶绿化在世界范围内成为必然的趋势, 各个国家都争相将屋顶绿化的概念机技术引入国内, 并且付诸实践。城市的空气污染日趋严重, 建筑密度越来越高, 城市生态系统受到的破坏日渐加剧等, 建筑环境空间的绿化成为聚焦点, 尤其是建筑屋顶空间绿化, 在有限的城市空间里扩大了绿化面积, 还可以改善小气候、延缓雨水流失、恢复城市生态系统的结构、加强光合作用、保护建筑、减轻城市热岛效应等好处, 所以研究建筑屋顶空间绿化志在必行。
一、建筑屋顶空间绿化的意义
随着城市发展的加快, 城市土地面积的利用更加紧凑, 城市中的绿地面积则更加珍贵, 城市的绿化是一个城市形象重要的一环, 建筑屋顶空间的绿化对城市的发展有着重要的意义。
随着城市建设的快速发展, 城市中的各种道路和建筑不断涌现, 建筑密度越来越高, 常规的露地绿化设计趋于饱和, 城市屋顶绿化作为一种有效的解决方式越来越受到人们的重视。屋顶绿化的实施, 在有限范围内扩大了城市空间的绿化率、优化城市环境是改善生态环境的重要途径。建筑屋顶空间绿化是建筑设计中不可分割的一部分。
二、建筑屋顶空间绿化的作用
1. 提升城市环境质量
(1) 减低噪音
城市的快速发展, 人口急剧增多汽车交通的飞快发展, 导致人们日常生活空间中的各种噪音也明显加重, 影响环境的舒适度, 建筑环境空间绿化可以减低噪音, 特别是建筑屋顶绿化的效果更加显著, 对消除噪音公害作用很大。
(2) 改善空气污染
城市中的车辆增多, 各种冷暖空调、取暖设备的大量使用等, 城市中的有害气体、粉尘、重金属等物质增多, 严重影响城市空气质量, 增添绿色来净化空气是人们必须面对和解决的问题。实施建筑环境空间绿化工程净化空气污染效果显著, 尤其是建筑屋顶绿化已经为改善空气污染的有效手段。
(3) 恢复城市生态系统
城市中由于建筑密度越来越高, 鸟类、昆虫等生物渐渐失去了觅食、休息的场所, 这种状况对城市生态系统的影响日渐加剧。建筑屋顶花园等为鸟类、昆虫等提供栖息地, 只是把它们原来的栖息地相对抬高了一定的高度而已, 因此建筑屋顶空间绿化, 可以为生物提供必要的升息空间, 有力增加它们的数量和种类, 促进恢复城市生态系统。
2. 获取显著的经济效益
(1) 保护建筑
随着环境被破坏, 酸雨的ph值降低、臭氧层变薄导致紫外线射到地球的量加多、昼夜温差的增大等因素, 对建筑的寿命大大削减, 建筑屋顶绿化, 可以在酸雨渗入土壤的过程中对其进行中和;建筑躯体被种植的土所覆盖, 免受日光暴晒, 减小受到的温度变化的影响。楼板的膨胀、收缩随之减轻, 防止楼板裂缝的产生。
(2) 节能
由于建筑屋顶被种植土所覆盖, 加强了屋顶的保温隔热作用效果, 混凝土板的温度稳定, 减低建筑楼板的温度, 从而降低建筑物室内空调冷负荷, 最终实现节能。
(3) 提升城市形象
城市的发展依赖于良好的城市形象, 而良好的城市形象需要良好的城市绿化来塑造。一个具有良好形象的城市可以给城市的外来人留下良好的第一印象, 让游客流连忘返, 建筑环境空间绿化工程更是为城市绿化加上浓浓的一笔, 给游客的感觉就是自己在一个立体花园中, 瞬间又在游客心中的印象加深。良好的城市绿化可以给居民带来自然和舒适的心情, 增加对于自己居住城市的认同感, 无疑, 良好的城市绿化可以给城市形象加分。
三、实施建筑屋顶绿化存在的问题
1. 增加屋顶荷载
屋顶的荷载决定着建筑物的安全以及屋顶绿化成功与否。屋顶绿化的实施, 必然要增加覆盖建筑躯体的种植土, 所种植的植物、过滤排水层的荷载。导致屋顶荷载在原来的基础上增加了种植区的荷载以及盆花、花池荷载、园林水体荷载、假山及雕塑荷载、小品及园林建筑荷载等。
2. 屋顶的防水和防根
屋顶的绿化植被的根部有很强的穿刺能力, 楼板的质量不过关, 楼板层会被植被的根部破坏, 导致屋顶漏水, 另外绿化带下面长期保持湿润, 并且有酸、碱、盐的腐蚀作用, 对防水层造成长期的破坏, 这同样会造成屋面漏水, 只是时间问题而已。
3. 屋顶排水
设置排水层的主要目的是将种植土中的多余水分排出, 调节植物生长层中的含水量, 改善土壤的通气状况, 以利于植物的正常生长, 水分浸润土壤后, 会很快充溢到土壤的缝隙里, 并将其中的空气挤出。如果水分滞留时间过长, 会使土壤中缺乏氧气, 造成植物根部细胞呼吸困难, 以致坏死, 出现烂根现象。尽管植物可以通过自身的调节机制, 适应土壤中水分在一定时间、范围内的变化, 但由于土量有限, 其调节能力非常有限, 特别是出现大涝大旱时, 水分的大幅波动会直接影响植物的正常生长。因此建筑屋顶排水层的设置是十分必要的, 对于多雨地区更是必不可少。
四、解决对策
1. 解决屋顶荷载的对策
采用与屋面结构相同的布局形式, 将种植的乔木的树池、蓄水池、建筑小品等荷载较大的部位设计在承重结构跨度较小的位置上。也可以尽量减少大型植槽, 多种植草本植物或小灌木, 对蓄水池深度也加以控制;HIA应该尽量采用轻质材料, 如选用人工轻质土、PVC塑料制品, 轻质石材、山体采用GRC材料, 做成空心结构等。另外荷载方面除了要考虑屋面的静荷载还要考虑结构荷载、防水层、找平层、保温隔热层荷载、还要考虑植物、种植土、透水层、铺装、种植池的荷载、甚至水体、假山及雕塑、建筑小品等的荷载。由于园路一般是曲折多变的, 高低错落, 在荷载取值上均要化成每平方米的等效均布荷载、非均布荷载或集中荷载, 再根据不用的结构部位进行结构设计。
2. 防水和防根措施
钢筋混凝土构造的建筑物一般采用混凝土板上设防水层, 然后再在上面打混凝土保护层, 为了防备溢流, 不仅要在土壤的下面做防水, 而且从土壤表面开始至少要做15cm以上的防水。防水层应该还具有防止根侵入的耐根性能, 没有的则要单做耐根层。另外防水层还应该兼备被肥料、消毒剂等侵入的耐药性, 以及对于土壤中的细菌的抗菌性。
3. 屋顶排水措施
一般种植屋面应有一定的排水坡度 (1%~3%) , 以便及时排除积水。通常在靠屋面低侧的种植与女儿墙流出300~400mm的距离, 利用所形成的天沟组织排水。如采用含泥砂的栽培介质, 屋面排水口处宜设挡水槛, 以便沉积中的泥砂, 这种情况要求合理地设计屋面各部位的标高。
种植层的厚度一般都不大, 为了防止久晴天气苗床内干涸, 一再每一道耐根穿刺防水层, 普通防水层在下, 耐根穿刺防水层在上。防水层做法应满足I级防水设防要求。通常在耐根穿刺层有复合铜胎基SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青耐根耐根穿刺防水卷材、聚氯乙烯防水卷材 (PVC) 等, 其厚度符合相关要求。
五、建筑屋顶绿化的前景展望
改善日趋恶化的人类生存环境空间, 扩大城市绿色空间, 给城市人提供更舒适美观的城市风景, 现在的城市人, 在紧张生活压力下更需要视觉的舒适。在城市建筑屋顶绿化成为城市发展的必然产物。屋顶绿化技术方面的研究依旧有很大的提升空间, 在接下来的研究中, 应该向节能、体现文化、植物配置多元化、低成本、低维护的方向发展。目前的屋顶绿化工程类型不够丰富, 应该让屋顶的绿化趋于自然化, 这些都是今后我们在屋顶绿化技术研究方面继续努力探索的方向。建筑屋顶空间绿化将绿化技术与绿化艺术融为一体, 在发挥建筑空间潜能的同时, 获得了绿色植物所带来的多重效益, 在建筑屋顶空间绿化建设城市绿化的发展的新领域, 具有广阔的发展前景。
六、结语
建筑屋顶绿化已逐渐引起人们的重视, 必将成为新世纪城市建设的新景观。屋顶绿化是加快城市绿化发展、提高城市绿化率、促进城市环境保护的重要途径。屋顶绿化工程的发展离不开政府对该工程的重视, 政府应该大力投资在屋顶绿化工程上面、重视人才队伍的建设、做好屋顶绿化宣传, 让更多人认识和了解并加入屋顶绿化的建设, 使屋顶绿化事业能够蓬勃发展, 这将对城市生态环境改善起到极大的作用。
校园环境空间 篇2
2、真的希望你会等我，李祥荣!
3、这次考试的宗旨就是四个字：重在参与。
4、再见了，母校!
5、愿我这一年可以沉迷于学习无法自拔。
6、原来的场景，原来的笑容，但却不是那个人。
7、一上学，我就忙的忽略了上网啊。
8、一场英语听力下来，唯一能听懂得就是开始得那几句中文。
9、学校真无知，用一群更年期的来教一群青春期的。
10、学校从此以后不再是学校、而是监狱。
11、吾日三省吾身高否富否帅否否!滚回去学习!!!
12、我表面无所谓是因为我爱你在心底，埋得太深太深。
13、童年的暖，我一直相信。哪怕长大了，我也相信。
14、孙子出题儿子监考老子不会。
15、少年，你知道么，有一个女孩傻傻的爱着你。
校园环境空间 篇3
对于很多人来说，空间一般都是均匀而静止的，是能够进行量化的一中客观对象，它的功能仅仅是一个容器，和人没有任何关系。和这种观点不同的是，有很多专家学者经过反复求证，已经确定了不同的种族、民族或是个人，对空间都有其独特的体验，而事实上，空间是有差异的而非千篇一律的，空间是动态而非静态的，而且空间是具有其特殊的中心与边缘的。
何谓中心空间
在人类的发展历程中，最开始是形成了许多部落与种族，人们将自身视为世界的中心，并依此对自身生存的环境进行描述。人类只有在这个中心的范围之内才会有归属感与安全感，而对于人类来说。中心之外是危险的与无法掌握的，是各种危险生物栖息的地方，所以人们喜欢在中心聚集，或是创造出一个中心来。
其实中心空间这一概念并不是从来就有的，是人类对生活与自然的理解创造了它，在历史上，人类向来都是通过对纵向高度的感知来获得中心空间的。空间并不是固定的，它是向纵向与横向无限延伸的，而人类的活动基本上都是在横向空间中进行的，毕竟人无法在纵向空间中进行移动。但是从某个角度上来看，纵向的空间能够破除空间在横向上的延伸，把人的注意从横向引导纵向，并在与纵向空间进行对抗时得到了中心乃至宗教意义。这种中心意义在最初一般都是和自然联系在一起的，大部分的种族都会将自身所在处的某处山脉或水系视为整个世界的中心。
除此之外，将空间进行规则的划分同样能得到安全感与中心意义。我们无法在不规则空间中找到中心，我们会因此感到混乱和恐惧。但是我们在规则的空间中就能很容易找到中心。如在中国，“天圆地方”的空间观念在历史上延续了数千年，这种概念让人们很容易就将自己身处的国家看作世界的中心并将其视为“天朝”，并且在往往会将建筑建于规则的空间轴线上，同时和东西、南北的方向相同。
环境艺术发展到现代其实一直都在延续着传统的规则与纵向空间形式，然而从某个角度来看，传统的中心意义却已不复存在。以建筑为例，无数象征着企业力量或国力的摩天大厦，其纵向伸展的程度不断刷新，都在试图成为城市、国家甚至是世界的中心，然而最终也只能在竞争中不断的相互孤立，然后被后来者超过。至于成几何空间的规则的城市，如今在城市化的不断深入与人口的急剧增长中，变得不再规则，城市的中心再难找到，在此，中心的意义再也不是由宗教与自然赋予的了，它的决定因素变成了经济与功能，传统的中心意义正在被边缘化。多中心即无中心，在没有中心的城市中所充斥的必然是混乱、无序以及危险。
何谓边缘性空间
边缘性空间在环境艺术中，一般指的是处在不同空间的交界与边缘部分的一种特殊的空间，它一般拥有定位、交流、边界和渗透等含义。如街道与建筑的交界或建筑同园林间的交界等，此外，街道、景观或建筑其自身有时同样会成为人们感知认识中的边缘性空间。
在人类历史上，边缘性的空间一般都是由自然来规定的，人们更愿意在有自然边界的地方居住，如森林、山脉、河流的边缘等。首先这些自然环境拥有丰富的物产，能够给人类的生存带来必要资源。其次，这些边缘能够让人们对自己的居所有一个具体的界定，并给人类带来归属感，一直到如今，我国的一些省市在命名上依然具有边缘性空间的界定意义，例如河南、湖北、山东等。
然而人类的居所同真正的自然边界还存在着一定距离，并不是直接在边界上居住。边缘性空间充满危险而无法掌握，这主要是由于中心空间和外部场所的冲突地就是边缘性空间，如战争及领土争端基本都是出现在两国的边界处。此外，边缘性空间还有两种界限含义，一是强硬的，强调内外空间的对立与分离，如我国的长城，其存在的目的就是对内的保护与对外的对抗；二是柔性的，这种边界强调的是内外空间的交流与过度。
人们能够通过边缘性空间对自己的居所有一个更好的理解。在广阔的空间中我们往往会迷失与其中，而出现在身边的路径则会为我们指引方向。所谓的路径其实在某种程度上来说就是边界，这些边界分割了空间，指示出了方向，让我们能够对空间有一定的理解与掌握。由此我们不难看出，边缘性空间的意义不只是划分、限定空间，同时它还有着导向和定位的作用，能够让将空间变成能够把握的。
被自然界划定出的边缘性空间在今天的环境艺术里已经被弱化了，现在占据主导地位的是以功能为基准的人造边界。因为对功能的崇尚，人造边界并不具有自然边界所特有的生气与多样的形式。如街道作为分割城市空间的边界，虽然将城市变成了若干规则的小空间，但是我们还是会在城市中迷失。
中心与边缘性空间的联系
在环境艺术范围内的边缘性空间与中心空间，两者的关系是辩证的，它的存在决定了外部空间和内部空间、决定了公共空间和私人空间等形式。无论单独强调哪一种空间形式都是错误的。
在今天的设计中，强调的往往是中心空间，对于边缘性空间则是忽视的，这些边缘性空间常被人们错误的理解成中心空间的附属，并且是中心空间决定了边缘空间。然而事实上，中心空间是被界定出来的，从某一角度来说是边缘性空间决定了中心空间。如在进行建筑的设计时，建筑设计师首先会以墙体当作边界，对现有空间进行规划，通过墙体这一边界划分出了内部空间与外部空间，内部空间中的人会在感到安全的同时产生被束缚的感觉，而外部空间的人所感受到的则是拒绝与对抗，与此同时，内部空间与外部空间也是通过墙体而相互联系、交流。
除此之外，鼓励重视边缘性空间并不意味着要忽视中心空间。要知道，若去掉中心空间和整体部分，只关注边缘性空间和部分，我们会发现边缘性空间和部分也会变得没有任何意义，其最终也只是沦为若干构件与界面的无序堆砌。
曾有学者在陈述自身的哲学理念时，使用过“树林中的空地”这一隐喻。从空间的角度来看，林中空地的边界是与其临近的树林，这空地既是中心空间同时也是此处树林的边缘性空间，两者其实是相互依存的，没有了边缘就不会有中心，反之亦是如此。首先，作为一个中心的空间，它是具有特性的，边界或边缘是不能缺少的，超过边界或是边缘则代表着空间的性质出现变化，所以边缘是维系内部空间性质的关键。其次，由中心产生的拥有性格和含义的空间，并不是毫无变化的，它的性质是自内而外不断减少的，所以最中出现了边缘。因为边缘就代表着区分，所以边缘性空间是部可能出现在无中心、无差异的空间里的。
无论是中心空间还是边缘性空间，它们都不是一成不变的，它们是一直都在运动着的，而且相互间是在不断转化着的。如对于城市里的居民来说，城外郊区就是边缘性空间，但是随着这座城市的规模渐渐扩大，边缘性的郊区也成为了城市的一部分，甚至有可能成为城市的又一个中心街区，由边缘性空间变成中心空间，同时城市外又会产生新的边缘性空间作为郊区。而曾经作为城市中心的街区也有可能被渐渐的边缘化。如在传统中作为中心空间的建筑是一些宗教建筑以及代表黄泉的建筑，这些空间随着时代的进步和经济的发展，其中心地位将逐渐的被一些商业和金融性建筑所取代，由中心空间转变成边缘性空间。除此之外，对于空间的体会，每一个人都是不同的，所以空间的性质并不是绝对的。如住在城市里的人们会将这个城市的中心作为中心空间，而生活在一些偏远山区的人，他们则会将自己所生活的这个环境的中心作为中心空间，而非那些城市里的中心空间。由此看来，中心空间和边缘性空间两者是在不断进行相互渗透的，中心空间中包含着边缘性空间，边缘性空间也存在中心。
总 结
综上所述，空间并不仅仅是虚空或可量化的距离、尺度，它是具有独特意义和性质的。在我们通过对生活与自然的理解塑造出了空间，而空间也在这一过程中对我们进行了塑造，并且还对我们的生活与行为方式进行了规范。我们现在常常会穿梭于边缘性与中心空间中，所以开始对边缘性与中心空间进行研究是有必要的。边缘性空间和中心空间的关系是相互依存的，所以我们在进行空间设计时，要对两者的性质进行深入的了解，要同时兼顾这两方面，保证二者能够协调发展，只有以此为基础，我们才能设计并建造出真正适合人类生存、生活的空间。
（作者单位：重庆电子工程职业学院传媒艺术学院）
校园空间尺度研究 篇4
1尺度
尺度是城市设计评价空间形态的重要指标, 适宜的尺度是保证人性空间产生的基础。在尺度适中的城市和建筑群中, 窄窄的街道、小巧的空间、建筑物和建筑细部、空间中活动的人群都可以在咫尺之间深刻地体会到[1]。这些尺度适宜的城市和空间带给人们的是亲切感和归属感, 让人们乐于在此驻足、休憩、交流、娱乐, 乃至思考。
1.1 校园尺度
大学校园具有物质和精神的双重内涵, 它不仅是提供学生学习和生活的物质环境功能, 更是学生们智慧与激情, 才情与创造力迸发的场所。所以校园空间作为大学人文主义精神的物质载体, 对其尺度的适宜程度的要求会更高、更具体。
1.2 当前校园存在的尺度缺陷
高等院校的学生人数和建设规模由于扩招、合并等原因大幅增长, 新建校园占地面积也日益扩张, 出现了许多用地面积在1 km2以 上乃至数平方千米的超尺度校园和大学城。用地规模的扩大固然有利于教育设施的建设, 但如果校园规划不对大型校园进行针对性的研究和设计, 忽视超尺度所带来的空间分散、尺度失衡等不利因素, 将导致在实际运行中产生大量的使用问题。如某些大型校园仍然沿用小尺度校园的单一功能分区模式, 导致学生日常学习、生活、活动区域的距离不断扩大, 超出了合理的步行尺度。“哑铃式”的规划结构给校园交通带来了巨大的压力 (见图1) , 也给日常生活带来了诸多的不便。
2华中科技大学主校区与同济校区的尺度比较
选取这两个校区进行比较, 首先是因为它们之间有一定的关联。同济校区本是一所独立的大学 (同济医科大学) , 2000年被华中科技大学合并。它们不仅享有教师以及其他资源的共享, 在教育方针以及校园建设方面的步调也基本一致。其次, 两个校区在地理位置上很具有代表性。同在武汉, 一江之南北。汉口与武昌两镇的历史人文风貌, 区域地形, 居住密度等的差异也会直接或间接影响到两校区的空间质量。再者, 两个校区在校园空间尺度方面有着显著的代表性, 因此值得比较和探究。
2.1 规划形式
同济校区坐落在汉口最繁华的地段, 用地紧张, 其规划方式属于集约紧凑型。相比华科大主校区, 同济校区只相当于一个学院或者学部。所以它在规划上的功能分区和组织方式相对简单。以教学功能区为核心, 其他辅助功能区皆为之服务而展开。教学区又被细化为几个小组团, 但位置相当集中。其他辅助功能区位置布置的则比较灵活。如学生住宅区和职工住宅区是交错布置的, 并没有严格的划分“不可逾越”的界限。
而华科大主校区占地7 089亩 (472 km2) , 用地宽裕, 属于大尺度的校园。华科大主校区的规划模式类似“井”形, 它就像一个未完成的魔方所展开的平面。相同的颜色代表一种功能, 多半集中在一起, 但由N乘以一小块方格所组成的区域形状有多种可能, 魔方上“落单”的零星的色块, 则被安置为其他所需面积较少的辅助功能区。华科大主校区以不同院系的不同功能进行划分, 以教学楼为据点, 学生宿舍区围之展开。与同济校区显著的不同在于职工住宿区相对独立, 皆分置在校园北面。如果以不同颜色来标记不同的功能分区, 那么可以清楚的看到它是大面积不同色块的成片布置。
2.2 功能与尺度
传统校园尺度亲切的外部空间 (街区尺度多在70 m～100 m之间) 最有利于学生交流活动的发生。在学生日常活动的空间范围中, 体现在校园功能区域的相互距离上。
同济校区较之主校区, 在步行尺度上舒适很多, 基本不用借助非机动车, 就能较好地满足日常生活学习的需要。并且由于在小面积内有多种功能区域的“混杂”, 即区域功能的多样性, 使得这样的校园更富有人文气息, 更具有活力。哪儿有活力, 来访者就往哪儿走, 他们在分享这里的多样性, 同时也为这里的多样性加了一把力。而华科大主校区校园以专业为组团的划分方式, 使得学生上某些公共课时不得不选择非机动车为交通工具, 并且大量的车流同一时间的蜂拥行进, 也给校园带来了不小的交通压力和安全隐患。由于大面积单一功能区的成片布局 (上述所提) , 学生在校园中不愿过多的停留, 都是行色匆匆地从起始点直达目的地, 以至校园难以聚集人气, 也就难以形成生趣盎然的校园空间景象。
相反, 通过建筑物和功能设施的布局, 形成尽可能紧凑的公共空间体系和尽可能短捷的步行交通及感觉经历, 就可以将人和活动集中起来[1]。
一般而言, 5 min～10 min, 即400 m～800 m的步行距离是公认较为舒适的步行范围, 超越这一距离则不利于步行活动的发生, 而更依赖于非机动车和机动车的交通方式, 因此可以作为校园功能组团规划的量化基准。
2.3 尺度的感性需求与理性分析
同济校区组团内部结合日照间距及户外活动的使用要求形成小尺度的院落空间, 形成互相支撑、资源共享的教学综合体。处于小空间中几乎总是更令人兴奋, 人们既可以看到整体, 也可以看到细节, 从而最佳地体验到周围的世界。而主校区带给人的空间感受则大不一样, 即使是阳光普照的日子, 校园里的大部分空间给人的感觉也是寂静安谧。行走在校园的路上至少20 m才能遇到一个人, 校园空间难以聚集人气。
造成这种现象的原因是多方面的, 就尺度问题上, 可以归结为以下几点:
1) 校园在规划之初所划定的面积较大, 规划之时仍按照小尺度校园单一功能分区的形式, 只是同等比例的拉大了各功能区域的距离, 同等比例的扩大了节点的面积。这样就造成了不太适宜的步行尺度, 给学生正常的生活和学习造成了不便, 也给校园交通系统带来不小的压力。
2) 看似校园每个功能区的布局充实而丰富, 整体平面比例恰当, 形式优美, 但是不可避免的造成了建筑物与外部空间的脱节。新建教学楼, 食堂等建筑物追求雄伟壮丽, 也为了与环境尺度比例和谐, 建筑物本身体量较大, 且位置相对独立, 造成学生流动于各建筑之间的频率较低。校园缺乏整体归属感也就难以形成生机勃勃的校园景象。
3) 校园大面积划分功能区域, 各个功能区之间没有较好的联系性和连续性, 布局规划生硬, 分区界限严格清新, 缺乏灵活性与偶然性, 造成了单一功能区域之间所谓的“危险的真空地带”, 再加上缺乏合理集中的商业, 学生途经这些场所, 只会匆匆逃离或者主观忽略, 不会驻足欣赏或漫步其间。
3人性尺度的多中心校园规划
在大尺度的校园用地条件下, 如仍然采用“摊大饼”式的单一功能分区模式, 组团规模过大必然与适宜的尺度控制产生矛盾。因此, 应借鉴现代城市设计用地布局中所提倡的“混合使用”和“多中心”规划理念, 根据学生实际使用情况, 规划适宜的组团规模和使用功能, 使不同功能组团保持在合理的步行距离内。功能分区由集中趋向分散, 从单一的大型片区向多元的小型组团转化, 这不仅可以有效的解决大型校园的使用问题, 也有利于打破当前僵化的规划思路, 为创造多样化和个性化校园提供更多的手段。
4结语
大学生需要的是可以独立思考的空间, 亦可相互交流思想火花的场所。尺度适宜的高质量校园空间, 在产生功能多样性的同时, 满足了学生生理及心理的多方面需求, 也丰富了校园的生活气息, 展现了校园所特有的活力景象, 将高校校园人文主义精神上升到更高的境界。
比照分析现有校园规划的典型案例的空间功能需求, 将有助于专业人员从中总结出赋予人文主义关怀的宝贵经验成果, 同时对当下的高校校园规划设计的实践活动具有一定的参考意义。
摘要：针对高校校园的空间尺度问题, 从规划形式、功能、感性需求等方面, 对华中科技大学主校区与同济校区进行对比分析, 并从尺度的角度总结出两校区产生空间质量优劣的各自原因, 最后提出“人性尺度的多中心校园规划”的理性设计策略。
关键词：校园规划,尺度,空间质量,多样性,多中心
参考文献
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校园空间说说短语 篇5
2.从睡衣到牛仔裤帆布鞋，从披头散发到端正马尾辫，从空间刷屏到背诵课文，没错，开学了!
3.还没来得及矫情，时间已经告诉我们，你要毕业了。
4.总是不期望，让一不留意就想起那个不知伤悲的你。
5.一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。
6.真的有时候，在自己哭的时候，有个人陪着，就这样。
7.中考是一个人的事，毕业是一群人的事!
8.人就就应跟柯南一样，有种走到哪，就让别人死到哪的霸气。
9.以前是不是也有那么一首歌，让你单曲循环一整夜。
10.过去是经历，现在是尝试，未来是期待。经历过，尝试着，就有期待。
11.毕业了，以后相见会是奢侈，长谈会是无期。
12.泛黄了记忆，谁还记得谁曾是谁的谁。
13.毕业了，想爱了，却没机会了!
14.全世界都已经开始研究开学第一天走进教室怎样比较帅，只有我才想带什么零食。
15.人生那么短，凭什么要因为一场考试的成绩影响了我们的心情。
加强学校入口空间环境建设 篇6
关键词：入口空间 文化氛围 教育环境
中图分类号：G647文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0229-01
1 环境对教育影响的重要性
对学生的培养，不仅体现在言传身教，环境的潜移默化也非常重要。从古至今，教育家都很重视环境对一个人的影响。我国伟大的思想家、教育家孔子对这个问题就有着很深刻的认识。子曰：“里仁为美，择不处仁，焉得知”是说要和品行仁德的人在一起，而与没有仁德的人在一起是不明智的。又如，子曰：“与善人居，如入芝兰之室，久而不闻其香，即与之化矣。与不善人居，如入鲍鱼之肆，久而不闻其臭，亦与之化矣。丹之所藏者赤，漆之所藏者黑，是以君子必慎其所处者焉。”孔子的这些论述就非常深刻地阐明了环境对一个人品行的影响是多么重要。同样，孟母三迁的故事也体现了环境对孩子行为习惯影响的重要性，假如没有孟母三迁，那么我国历史上就不会出现这样一位伟大的思想家和教育家。可见，环境对人潜移默化的教育胜过喋喋不休的教导。
对学生的教育于国于家都是大事，我们一直非常重视校园环境和氛围的建设，家庭的熏陶和榜样的作用。但是，我们往往会忽略这样一个问题，学生在成长过程中，必然会受到社会环境的影响，而目前对这方面采取的措施却很少。尤其是学校周边的环境，不仅是学生朝夕接触的，而且不在老师和父母的视线范围之内，对学生行为习惯的影响更为重要，而且不良的社会环境还会严重影响学生的安全。无论是小学生还是大学生，都没有形成稳定的人格，自我保鲜能力差，他们的判断力和行为习惯极易因社会环境的影响而偏差，因此，校园周边的环境建设和整治非常重要。
2 学校入口空间及周边社会氛围现状及影响
随着经济的发展，人们的赚钱意识也越来越强烈。由于毗邻学校，在办公文具和餐饮方面就出现了许多商机，学校周边成了各种小商小贩的集散地，秩序非常混乱，缺乏管理。很多学校旁边紧挨着居民楼，居民楼一层开了很多针对学生的门脸房，这些店铺很不正规，店内物品凌乱，还有销售假冒伪劣商品的现象。有些经营餐饮的商家也没有经过正规的注册，食品的质量和安全无法保证。更严重的是，校门外还有很多移动商贩，他们的餐饮车很肮脏，卫生状况堪忧。有的学校旁边不远，还有网吧之类的场所，这些不仅对孩子的身体有害，还对孩子的心灵产生不好的影响。不好的校园周边环境，不仅对每个学生都有潜移默化的影响，而且为那些缺乏自律的学生参与不好的社会活动，进入网吧、游戏场所提供了便利，在社会中丧失了道德准则和人生价值的基本标准。而且由于校外社会秩序混乱，也会有一些不法分子混入其中，危害学生的安全。所有的这些不仅与学校的教育理念背道而驰，而且影响学校的教育效果，不利于学生的身心健康。
3 加强学校入口空间建设的意义及指导思想
目前，对学校教育目的和教育理念的研究较多，主要是增加办学特色、学校的地位及升学率等方面。学校的教育理念是靠老师和学校制度规范学生来实现的，而不是靠学生在具有这种理想精神的环境中培养形成并习惯性的保持发展，学生的学习已经不堪重负，其他的快乐都成为泡影。学生完全模式化培育，不能按照学生的个性差异进行雕琢和发展。学校不仅是授业解惑的场所，而且是学生的精神家园，是梦想与灵魂的港湾，一个好的校园可以荡涤心灵，呼唤理想。学校不是教育工厂，不能像产品似地将学生加工成几种模式，更应该像中国式的园林，充分发挥个体的美，重视学生的个体发展和差异性、创造性。校园的环境和校园的入口空间就是体现这些人文精神并提供良好的学习生活环境的场所。但是很多学校内部空间比较窄，学校的操场都不能满足学生体育锻炼的需要，更谈不上丰富的活动空间了。学校的大门很不显眼，尤其是中小学校的大门都非常简单，仅仅包括一个电控伸缩门和一个传达室，有的学校大门夹在居民楼或者办公楼之间，非常狭小，根本不能反映学校的特点和精神，对外很难起到展示和影响作用。校门外车水马龙，人员复杂，非常拥堵，学生没有一个合适的等待家长接送的场所，老师和警卫很难顾及学生的安全。
因此，学校领导和政府有关部门一定要高度重视这种情况，从政策上扶植学校，开展校园内部和校园周边的文化氛围建设，规范校园周边场所，禁止不文明的影响学生身心健康的商业活動，还要投入财力、物力支持学校环境和入口空间的建设。
学校不仅是知识的传承者和创造者，更是人类思想、精神和道德的制高点，是滋养理想和人文精神的殿堂。学校应该能够向社会传递一种信息，高尚的境界，理想，积极向上的阳光的信念。学校的入口空间包括大门、标志建筑和广场，是学校和社会的连接点，是学校对外的展示窗口。学校大门是一种可读性符号，体现学校的办学特点和教育理念，标志性建筑和广场可以传递一种积极的文化道德精神，荡涤人的灵魂，是传播校园文化和人文精神的窗口。因此，好的学校入口空间不仅可以使学生受到感染，产生骄傲感和自豪感，而且是一种潜移默化的精神和思想教育。对于校外的居民而言，会由衷升起一种崇尚精神，心灵受到净化，对思想、情操、行为、习惯起着熏陶、渗透和影响的作用。另外，学校入口的广场还起到校园和城镇之间的距离效应，使得校园内部师生的生活具有一定的私密性，加之学生放学时校门前会人员复杂，广场可以提供一定的空间保证学生的安全。
4 结语
我们在重视素质教育的同时，一定要打好素质教育的物质基础，不要把学校淹没在鳞次栉比的高楼大厦之中，高档的购物和消费场所不能代表一个国家的文明，一定要将学校建设好。学校需要宽敞明亮的教室，宽阔的体育场和活动场所，需要体现蓬勃向上的人文精神的入口空间环境，需要倡导体现精神文明、文化内涵和理想信念的广场、标志、文化场所等，使得学校真正成为满足学生德育、智育、体育功能的场所，不仅是培育学生的精神家园，也是传递社会文明的重要渠道。
参考文献
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[2]孙汀，闫伟昌.京郊村庄入口空间景观设计方法研究[J].北京农学院学报，2011（2）.
校园环境空间 篇7
1. 校园公共活力空间的特征
1.1 空间尺度
校园环境中空间的大小和比例必须与功能相适应,空间尺度要被人接受就应当让人们舒适的在其中进行各项活动。日本建筑师芦原义信在《外部空间设计》一书中提到了“十分之一理论”。他认为:设计外部空间时把他的大小设计成为内部空间的8~10倍左右是比较妥当的,这是相对大尺度与小尺度的控制关系,在这样大小的空间内,就是相距最远的人也可以容易的辨认对方,这样的空间不会让人恐惧,而是一种亲切的体验。
1.2 空间私密与交叠
空间私密性的关键也在于为人提供选择性和控制感,因此,具有活力的空间环境应该从空间的大小、围合程度等方面为人们的离合提供不同的层次和机动性,交通流线的交织与重叠,为人们提供了多样的交往空间。克里斯托弗·亚历山大在《城市并非树形》一文中指出,城市并非简单的树形结构,而是相对复杂、灵活多样的半网络结构。这种结构分析同样适用于校园环境的空间结构,能产生更多的交叠空间,提高空间活力。
1.3 知觉、距离与速度
人对环境的感知是通过人通过环境体验产生的各种感觉,若把眼、耳、鼻理解为感受器官,则距离(尺度)决定了人感知的效果。扬·盖尔在《交往与空间》中分类列举了嗅觉、听觉、视觉,书中用图表形式归纳了5种促进或妨碍视线、声音交流的方式。分别是:有无隔墙、间距长短、高速慢速、不同标高、背对背与面对面。
1.4 交通可达性与易达性
可达性是校园空间活力塑造的一个重要的指标,总的来说,校园空间的活力需要人的参与,没有人的参与就谈不上活力,但是人们对空间具有选择性,而交通的可达性是人们在选择时的一个重要的判断依据。因此,营造校园空间活力必须把可达性作为一项重要指标。
1.5 公共设施
校园中的公共设施主要包括座椅、灯具、路标、垃圾箱等。完善和健全公共设施是营造校园空间活力的一个重要的因素。因此,从人的角度出发,融入周围环境,综合各个环节和各方面因素,找到最佳的平衡点,这样的城市公共设施,才是真正合理、人性化的公共设施。
1.6 文化氛围
文化氛围是校园中空间活力的重要表达方式。对于校园而言,校园文化氛围的塑造不仅是对于校园文化的传承,而且也有利于提高学生的文化修养;对于人而言,公共文化活动一方面促进了学生之间的交流,带领学生感受校园的文化气息,另外还提升了学生的生活品质。
2. 实例评析——重庆大学B区校园空间
重庆大学B区(下文简称B区)主要通过沙正街的正门、中门和北侧小门以及沙杨路的后门(南门)与外部连接。校园内部主要由教学区、学生宿舍区、家属宿舍区以及其他公共建筑组成,校园内基础服务设施相对完善,为各类人群提供了良好的校园空间环境。
2.1 重庆大学B区校园主要活力空间分析
下文是笔者针对于B区主要的空间进行的实地调研,主要通过各时段的不同性质人群的平均人数的记录,并结合公共空间的城市设计理论要点,对空间活力的产生和营造等方面进行分析。
2.1.1. 网球场北侧的健身器材场地
这片空间位于B区足球场南侧,在空间尺度方面,过小的空间不足以容纳更多的使用者的需求,在一定程度上,制约了空间活力的程度。由于空间有限,公共设施的破坏程度严重,而且过于靠近马路,影响了空间活力。然而,与足球场更加开阔的空间相比,由于交通的易达性较高,人群更易选择这片空间进行各种形式的活动。而且,该空间位于教学空间和运动空间的交汇处,空间活力自然得到延续和提升。
2.1.2. 毛主席雕像广场
这是一片特殊的空间,这片空间为进入B区校园正门主入口之后的主要广场空间,不论从空间尺度还是从交通的可达性和易达性方面相对于B区其他广场都较为理想。然而,空间活力的却严重不足,在使用中没有达到设计时预期的空间效果和活力。这是主要是由于进入校园的机动车停泊占据了大片的有效空间范围,使得除了等候校车的人群外,几乎没有其他人群的停留和使用,完全丧失了空间的基本活力。
2.1.3. 大门入口广场
此地段是进入校园的第一意向。在空间尺度上,广场尺度较为开敞,空间相对独立完整,西面视线正对远处的歌乐山,景观条件优越。由于交通车道环绕的缘故,对其使用人群的安全感和控制感造成很大的影响,广场空间的可达性和易达性较差,并且,校园正门的车速较快,很大程度上影响了空间活力的塑造。在空间环境质量方面,公共设施保存和维护的程度较好。其属于混合功能空间形式,激发了周边居民的行为活动,对空间活力的表达产生了积极的促进作用。
2.2. 重庆大学B区校园空间的活力塑造的改善建议
营造城市活力的城市设计原则对指导校园空间活力的设计是十分必要的,结合交混原则、公共生活原则、自组织原则,对重庆大学B区的空间活力提出以下营造和完善的建议。
2.2.1. 避免交通干扰焕发空间活力
B区的机动车停车问题没能得到较好的解决,因此造成了广场空间和街道空间被大量占据。正如前文提到的毛主席雕像广场,B区的大多数公共空间的活动范围极具减少,空间活力也随之流失。而保留下来的活力空间也是由于地形高差的缘故,机动车无法及达,才幸免被侵占。因此,如果对于B区空间活力要达到较为理想的营造效果,应该亟需解决机动车的停车问题,例如,发展有效的地下停车空间或者考虑立体停车的措施。
2.2.2. 营造交叠功能激活空间
公共空间的交混主要体现在城市空间不同性质的混合使用,在B区主要体现在教学区、学生宿舍区、家属宿舍区以及其他公共建筑的节点位置。在各个不同交混空间的部分,相应的布置活动场地,适当拓宽街道空间尺度,结合不同主题的文化活动的展示,提高空间活力的程度。在交混空间场所内的公共设施及街道家具也应该有其存在的意义,并充分考虑无障碍设计,保证空间活力的提升。
2.2.3. 融合校园文化营造空间主题
由于历史原因,B区可发展的空间已经十分有限,所以根据公共生活原则另辟蹊径已经不为现实,应该针对于既有的公共空间场所,综合考虑其使用情况以及交通的易达性,可适当地为不同的空间塑造不同的主题,例如,“英语角”为外语学习提供良好的场所,“故事会”则为附近居民提供丰富的公共生活的平台。当然,结合交混原则,还用为大型的公共生活打造大尺度空间的广场等空间,使得空间活力的多样性与统一性相平衡。
2.2.4. 增加交流机会推行自发活动
相比起必要性活动和社会性活动,空间的魅力在于由人群自发性活动而形成的空间活力。因此,对于使用者来说,应该积极的走出室外,参与公共文化活动,增添空间活力;对于管理者来说,应该在允许的条件下,尊重人群的自发性的活动,这样,对于空间来说,活力的形成才是积极有意义的。
5. 结语
校园公共空间与人的主动参与不可分割,人的行为活动特征也就理所当然地成为整个空间活力研究的中心问题。只有从生活场景中观察并发现公共空间存在的问题,设计时遵循“以人为本”的设计理念,才能更加实际地解决空间的活力塑造问题,使校园生活丰富、情趣、动态、充满生机。
参考文献
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办公空间环境行为初探 篇8
伴随着经济的快速发展, 第三产业占据了经济生活的重要位置, 也带动了办公建筑的快速发展, 写字楼、办公楼成为城市建筑的重要组成部分。办公环境是无形的生产力, 它能够启发创意、加强团队合作、促进相互学习, 营造出“乐在工作”的氛围。办公空间的环境与其使用者的行为模式有着重要的相互关系, 办公建筑的设计应紧密围绕使用者的行为模式展开。
1 现状分析
目前, 人们对空间效率的认识还停留在从有限的空间体积中得到尽可能多的建筑面积, 并承担尽可能少的造价这一层面上。这种认识导致办公空间存在以下几个问题:
(1) 过度的使用密度。在有限的面积内摆放尽量多的办公桌, 这是一个普遍现象, 易造成使用空间过度拥挤。
(2) 空间功能单一。除各类办公室、会议室外, 无其他的使用空间。
(3) 空间形式呆板。办公桌兵营式的排列, 大空间一览无遗, 小空间灰暗闭塞。
(4) 室内空气较差, 灯光昏暗。
(5) 使用者互相干扰, 声音嘈杂。
上述问题会对使用者造成十分不利的影响。例如:在空间内的不舒适感, 使得人们不愿意在工作空间内过多地停留;在行为上表现为工作热情降低, 工作效率降低, 动作行为迟缓;在心理上对办公空间产生厌恶感, 严重的会导致办公楼综合症, 许多人进入办公室则产生烦躁感与逃离感, 无法进行自我心理调节, 影响身心健康。
2 办公空间的行为模式和使用者需求分析
2.1 办公空间的行为模式
办公空间内的行为模式基本上可以概括为:到达办公室、工作前准备、工作间休息、工作结束离开。这个简单的工作流程可以分析概括为几种典型的活动形式。
(1) 个体独立静态的工作形式。
这种工作形式主要以个人为单位独立完成一项工作, 这也是现代工作方式中比较常见的、典型的工作形式, 表现为个人埋头伏案苦干。工作环境需要一定的独立性、相对封闭性。
(2) 合作型的静态工作形式。
在工作当中既有分工也需要合作, 在个人工作的独立空间之外, 有一定的公共工作空间, 具备团队成员共同工作的条件。共同工作空间主要有以下一些行为模式, 例如:进行交谈, 此时选择90°角或面对面的做法较多;当需要合作时, 则相当多的人会选择并肩而坐的形式, 这样便于共同阅读资料和使用工具;如果在一起各干各的事, 这时往往选择距离较远的、有一定遮挡的位置, 可减少目光接触, 也便于保密。
(3) 动态工作。
动态工作可以理解为与工作相关的人员的交流活动, 会议是一种重要的动态工作形式。会议可以是正式会议, 也可以是非正式会议。正式会议通常在会议室举行, 参加人员在一个相对固定的特定环境中;非正式会议, 只要是有相关人员的聚集, 就可以起到会议的作用, 形式多样, 不拘一格。讨论是一种随机的动态工作形式, 既可以会议的形式开展, 也能以更为灵活的形式开展。动态工作中还有会客接待, 它需要较为开放的空间形式。
(4) 非工作活动。
非工作活动分为在非工作时间的非工作活动与工作时间内的非工作活动。前者主要为后勤休息活动, 例如进餐、午休等。许多办公空间的上述活动是在各自办公座位进行的, 这不仅带来使用功能的混乱, 也使得使用者感到极度的不便。后者通常为短暂的休息、暂停。这种活动是人类下意识的也是必要的调整, 是人的心理与生理的双重需要。当一个人连续做一件事情超过两个小时, 工作效率便会有不可控制地下降, 需要进行必要的调整, 进行短暂的休息。这种活动可以被称为“喘息活动”。“喘息活动”不是偷懒行为, 恰恰是为更有效地工作积累能量。
2.2 办公空间的使用者需求
办公空间对人的生理与安全需要的满足是比较基本的层次, 这里的生理需要不是停留在饥渴的层次上, 而是在对环境的生理感受上。例如:对空气品质、对室内光环境与声环境、视觉环境、温湿度的感受。理想的光环境需要满足具体办公作业的照度, 并且根据使用者的生理、心理需求, 做到自然光线与人工照明相结合。工作空间中视觉环境的舒适与否, 会直接影响室内环境被使用者接受的程度。当人们在工作时, 其注意力会集中于工作上, 休息时则会不自觉地关注周边环境。工作环境中应有视觉休息点, 优美的环境、别致的景观, 对于办公室内的脑力劳动者是非常有益的。
办公空间在满足人们基本层次需求的同时, 还应满足使用者更高层次的需求, 主要表现为使用者对领域感的建立与领域空间的不同感受。领域行为可以分为3个层次:微观空间行为、中观空间行为、宏观空间行为。
个人需要层次的不同, 例如生存、社交、尊重, 决定了自我实现需要的不同, 领域的特征和范围也不同。办公空间内职位低的员工和新员工在办公空间使用人群中所拥有的权力较小, 希望自己的办公位置较为僻静, 尽可能不为人们的视线所涉及。职位较高的使用者因拥有相对多的权力, 因此他们的微观环境空间的范围较大, 除了办公工位外, 其周边的公共空间也在一定程度上归其所有。这些员工通常是小团队的领导, 他们的空间领域往往扩至其团队成员的空间范围, 因而对公共空间的认可程度也较高。管理者或职位最高的使用者拥有对办公空间的最高支配权, 他们的微观空间是独立的房间, 同时由于管控力的强大, 在其领导范围内的空间也都成为其微观空间的一部分。公共空间是各层次人员共同使用的空间。公共性是人的另一项需求, 人渴望与他人交往, 通过交往可以获取周围环境的信息。环境的公共性与私密性相互依存, 人们需要不受干扰的个人空间, 也需要相对开放的公共空间, 二者应相互平衡。
3 办公空间模式的探索
针对办公行为模式与办公空间使用者的需求, 办公空间的模式应与之相适应, 并为之服务。
3.1 主要微观环境空间的形式
主要微观环境空间通常表现为办公工位的布置。办公工位可以采用传统排放的形式, 但这种形式较难满足多层次的需求。理想的形式应为组团集中, 形成小范围的公共空间。
3.2 公共空间的模式
公共空间是中观层次的空间, 主要的公共空间有入口空间、会议空间、休息与交流空间等。入口空间非常重要, 是划分办公空间与外界领域的空间。入口空间应留有接待会客区域和展示宣传区域, 应有鲜明的形象性, 给人以视觉的直观印象。会议空间是重要的交流空间, 它可以以特殊的形态形成与微观空间的形态变化。空间的尺度、色彩、灯光可与办公室的其他位置形成区别。会议空间与工作工位应有一定的空间划分, 以便两者不相互干扰, 又方便联系。
休息、交流空间应在办公空间中占有重要的位置, 这种空间主要进行如前所述的“喘息活动”。此外, 可以在办公空间内设置中庭空间, 将阳光引入中庭, 起到“建筑之肺”的功能。中庭空间在室内空间中会使人产生自然感、室外感, 是对人性的回归。“喘息空间”还可以结合走道布置, 将走道适当放宽以供人活动, 也可结合电梯厅、卫生间布置, 形成休息廊专供活动使用。室外平台也是良好的此类活动的空间。总之, 办公空间应根据使用者的行为模式与需求设置各种空间, 使建筑充满人性关怀。
4 办公空间的设计思路
4.1 空间组织与表现形式
改变办公空间一贯地整齐排布、阵列式的形式, 强调大尺度、开阔感, 引用更多的空间形状、角度, 在空间表现形式上更人性化和自由化, 产生灵活多变的空间形式。
4.2 大量辅助空间的引入
现代技术的发展, 使得在办公楼任何一处上网成为可能, 员工可以选择一个更开阔、自由的工作环境, 来完成之前只能在办公桌上才能完成的工作。
原来作为辅助空间的休息区、活动室和屋顶花园等场所, 将成为办公空间设计中不可忽视的重要部分, 这些辅助空间将为使用者营造一个轻松的工作氛围, 排减工作压力, 形成一种动态办公、轻松办公的新概念。
4.3 借景自然
生态、自然、以人为本的办公环境, 对于增强企业凝聚力和提高工作人员的工作热情无疑是很有益的。不规则的空间形式使作为建筑事务所灵魂部分的设计部伸入到自然环境中。开放的视野、自然的视觉的引入, 天窗和大面积落地窗户的使用, 最大限度地引入了自然光源, 使得工作人员在办公室一样能享受到户外的自然美景。
4.4 营造工作场所的领域感
用一个广场营造办公楼的领域感与归属感, 在城市空间的尺度上来明确边界, 同时拥有独立的、不受干扰的空间体系, 可以创造一个企业完整的领域感。
5 结语
在新经济时代, 创业和工作构成了人们生活中一个密不可分的重要组成部分, 追求理想的办公空间, 更重要的是追求一种理想的工作方式, 最根本上讲, 是追求一种理想的生活, 是一个无止境的过程, 我们只是期望它更灵活、更平等, 更富有人性, 能够让人愉悦。
参考文献
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校园环境空间 篇9
出于加强校园多样性和便利性目的而对校园功能系统要素的优化,主要涉及建筑功能要素的适度混合以及校外空间要素的相互配套,图1对此进行说明。
一、实现功能分区内的适度功能混合
在校园内主要的出行方式是步行,因此校园的可及性、便利性与步行时间和步行距离等密切相关。一般情况下,人的步行时间如果超过15min的话,就会选择步行以外的交通方式,所以对于校园而言,适宜的步行时间不宜超过10min。以5km/h为步行的平均速度来计算的话,合理的步行区域的半径为400m(5000m/60min×10min÷2≈400m),而直线的步行距离则大概是800m[5](图1)。由于新建大学校园普遍规模较大,一般的校园用地在50ha到100ha左右,但是校园用地超过100ha的新建大学校园也不少[6]。由于新建大学校园普遍规模较大,在400m的步行活动半径范围内往往不能在各个功能分区之间自由往来活动,因而大尺度校园中明确的功能分区往往导致校园的可及性与使用便利性降低(如图2)。在这种大尺度校园中,在各功能区之间联系不便的情况下,对功能分区系统的优化,除了完善不同功能分区的空间联系路径与空间联系节点之外,有必要提倡在功能区内实行适度功能混合的优化对策。所谓“在功能分区内实现适度的功能混合”,是指:将通常属于某一特定功能分区的一部分功能要素转移、渗透到其他功能分区中去,使人们在适宜的步行出行范围内就可以得到不同类型的服务,从而提高人们在校园中生活、学习与工作的便利性,增强校园的活力,体现以人为本的基本原则(图3)。功能分区内的适度功能混合,有助于提高不同功能分区内的活力,使校园环境更具备人性关怀,这无疑增强了校园空间环境的亲和性,从而提升了校园空间的人文特性;而景观空间环境也会由于功能配套要素的完善而对使用者有更强的吸引力,提升景观系统的综合质量。
在对大尺度校园的功能分区系统进行优化整合的时候,除了要结合各个新建大学校园的功能分区的具体情况外,还要注意所采用的适度混合方式的现实可操作性。比如,在学生食堂的服务范围不满足步行出行半径要求的情况下,宜在教学区内部设置学生食堂的分部,提供午餐等服务以减少学生往返于食堂与教室之间的步行距离;在教学区中设置特定的午间休憩场所,可以为上下午都有课要上的师生提供便利,另外在教学区内设置满足需求的文印、零售、邮局、银行等原本仅布置在生活区内的功能要素,可以提高教学区日常生活的便利性和多样性;在生活区内通过功能调整为学生提供简易的阅读与自修场所等。新建大学校园不同功能分区内的建筑设计基本考虑了功能的调整与变动的可能,这为不同功能要素的互相渗透与融合提供了很好的基础,因而“实现功能分区内的适度功能混合”对策具有较强的现实可操作性。
另外,功能分区内的适度功能混合对策,强调的是功能元素在不同功能分区内的打散分布,一般情况下主要注重教学区、生活区及运动区内生活服务性质等的功能配套的介入和优化,因而与后勤服务部门关系密切,所以建议学校基建部门结合现实情况,与后勤部门协调并由规划设计单位落实通过现状的校园尺度、功能配套满足度、使用者使用满意度等内容进行调研、评估,并提出具体的优化建议,供优化决策参考。
二、完善校园外部空间的功能要素配套,提高校园开放空间的活力
校园的外部空间主要是指建筑基底以外的、包括自然环境和人工环境在内的室外空间场所。凯文·林奇在《城市设计》中对开放空间有如下描述,他认为:“只要任何人可以在其间自由活动的空间就是开放空间。开放空间分两类:一类是属于城市边缘的自然土地,另一类则属于城市内的户外区域,这些空间由大部分城市居民选择来从事个人或者团体的活动”。[7]本文所指的校园“外部空间”与凯文·林奇描述的城市“开放空间”在本质上是相同的(图4)。
外部空间配套功能要素主要包括外部空间休憩娱乐设施、服务功能配套、交通与集散功能配套、运动健身功能配套等内容。通过对我国高教扩招时期建立起来的大量新建大学校园外部空间的调研与分析,笔者发现新建大学校园中的外部空间普遍存在空旷无人气、设计重形式感而忽视使用者的心理感受、外部空间形式单一而户外活动的可选择性少等问题。这些问题是多方面原因造成的,但外部空间的功能要素配套不足是其中一个重要因素。
在新建大学校园基本建成投入使用后,校园开始进驻大量的使用者,通过使用者的实际使用,校园外部空间是否满足使用者使用需求方面的问题逐渐暴露出来。于是对校园外部空间活力的整合,就需要将关注点从单纯的校园空间形态转向对使用者的行为及其需求的分析上。
实际上外部空间多样性以及活力主要与人的活动直接相关,而人的活动又与外部空间的功能配套直接相关,所以要全面认识外部空间活力与外部空间的功能配套之间的关系。一般而言,人们喜欢在各种配套设施相对完善的环境中停留与活动。不同的外部空间要素可适应不同的活动内容,但是其适应的范围相对有限,比如林地适宜休闲散步但不适宜大型集会,草地适宜散步和运动但是不适宜机动交通通行,大面积的硬地广场适宜集会、散步与车行交通但是不适宜于使用者与自然环境的亲密接触。因此笔者认为优化外部空间的功能配套首先要充分利用外部空间要素之间的功能特性及其互补关系,通过对外部空间要素的合理搭配与组合,实现新建大学校园特定区域内外部空间的多样性布置(图5)。通过外部空间配套功能要素的完善,可以有效促进校园外部空间使用上的多样性。
另外,除了完善校园外部空间要素之间的互补关系之外,对特定的外部空间进行特定的辅助功能配套仍然是必不可少的。比如为广场配套相应的遮阳设施、休憩座椅设施、林荫道、停车场、小型零售服务点等,为校园核心景观区提供相应的散步、赏花、钓鱼、休憩设施、小型零售服务点等。新建大学校园中受校园规模以及建筑密度的影响,建筑群体往往是外部空间的一个重要的限定要素,在很多情况下建筑环境与外部空间环境是紧密相连、融为一体的(图6)。在建筑环境与外部空间紧密相连的情形下,外部空间的一些配套服务功能就可以由建筑群来承担。因此对外部空间多样性的整体优化,宜通过对其界面的整合,实现外部环境与建筑功能的有机结合。
最后,对外部空间环境的功能系统配套的完善涉及到景观园林专业、道路交通规划、功能设施配套等不同的专业领域,这些相关专业需要在学校基建部门和总体规划的联合下相互协作、共同作用,在现状分析的基础上,确定相应的优化对策。而对新建大学校园外部空间功能要素是否满足使用者使用需求、是否有效带动外部空间的活力等进行判断,则可以通过对校园使用者进行主观评价的调研来实现。
参考文献
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[6]华南理工大学建筑设计研究院规划设计的用地面积超过100ha的校园相关指标统计.
高校校园水景空间设计 篇10
校园空间是一个能为学生、教师提供学术交流、师生交往、休闲娱乐的公共空间。水景空间是校园空间中一个重要的组成元素, 因此, 在营造校园水景空间时, 要在充分考虑师生的使用要求和环境体验感, 为师生打造一个安全、舒适、生态的环境, 不仅可以满足观赏性, 同时也要被使用者充分利用, 使其成为学习、娱乐的最佳场所。校园水景的形式以人工湖、静水池、喷泉、跌水为主, 人工湖相对其他形式的水景更为生动, 在校园景观中有画龙点睛之妙。
1 校园水体景观设计概述
1.1 校园水体的基本形式
水景的基本形式分为静水、流水、落水、压力水4种。静水包括湖泊、水塘、水池;流水包括溪流、水坡、水道;落水包括瀑布、水帘、跌水、水墙;压力水为喷泉。校园水景中以人工湖、静水池、喷泉、跌水为主 (图1-4) 。
1.2 校园水体景观功能
1.2.1 调节校园气候环境。
水对微气候有一定的调节作用, 由于水体的辐射性质, 能够改变水面与大气间的热交换和水分交换, 使水域附近气温变化和缓, 湿度增加, 这样会使周围局部小环境变得宜人, 较适宜植物的生长。夏天来临时, 有水的环境将是师生驻足、休憩的良好场所。
1.2.2 使校园景观更加丰富。
水是景观设计元素中最具有吸引力的一种, 其形式多变使水景散发出更加独特的魅力。水景更容易成为校园景观的焦点, 吸引更多的人群融入到校园景观空间中, 在此举办活动, 增强使用率。
2 校园水体景观设计原则
2.1 生态性原则
水体、植被、驳岸、道路、建筑这几个元素构成了水体环境, 这几个要素之间既相互独立, 又互相制约并影响, 协调好水体景观环境系统, 才会实现水体的最优化。虽然水体有一定的自净能力, 但是如不加以保护, 过度的破坏会造成严重的水体污染, 不仅影响美观, 对周围环境也造成了破坏。在设计校园水景空间时一定要遵守生态原则, 否则水景空间不但不能美化校园环境, 还会影响到校园环境。
2.2 突出校园文化和学科特点原则
每所大学都有属于其独有的文化, 校园中会有代表校园文化的元素, 如指示标志、雕塑、水景、建筑等。在水体景观设计时可以将校园文化融入其中, 既增强了校园文化内涵, 又能对水景赋予文化的灵魂, 师生在此休憩、学习时能够感受到深厚的校园文化。同时也要考虑到学科特点, 不同院校有着不同的学科特点, 如师范院校、艺术类院校、航海类院校、军事类院校学科特点的差异性较大, 根据不同学科特点进行合理设计。
2.3 同时满足观赏性和功能性原则
有的校园水景空间聚集较多人群, 而有的空间则有较少人, 校园水景空间得不到充分的利用造成了资源的一种浪费, 其主要原因是由于设计时对于使用者的需求没有过多考虑, 导致空间功能不能被很好的使用。水景空间是一个灵动的空间, 设计中要平衡观赏性和功能性。
3 校园水体景观设计的影响因素
3.1 自然因素
3.1.1 水文因素。
水文条件对水景效果起到很重要的影响。 (1) 水深条件。水深主要是指在多数时间内水位高于地面的区域中水的深度, 水深影响着水生植物的生长情况、组成、结构以及动态分布和演替。随着水深的增加, 植被群落形成陆生植物—挺水植物—浮水植物—沉水植物的生态梯度。根据相关研究, 挺水植物的适宜水深通常小于0.6m, 浮水植物则主要为1m左右, 沉水植物的分布较广, 从0.5~2m的水深中都能够生长。 (2) 水质条件。水质主要受水源影响, 水质情况不仅反映了水底基质与周边土壤的水分条件, 还有土壤的养分、盐分以及其他理化性质和微生物活性等具有一定的影响。
3.1.2 土壤因素。
水体周边的土壤具有维持生物多样性、分配和协调地表水分、过滤、缓冲、分解固定和降解有机物和无机物等功能。土壤的质地、密度、湿度、肥度、盐度以及渗透度通过影响根部的容量、水分和营养物质从而影响了植物的生长。适宜植被生长的土壤应是以黏土为土壤底层, 其上有壤土、以及少量的沙土, 这类结构保水性、透气性均好、宜于植被的生长。
3.1.3 植物因素。
水生植物是人工湖的重要组成部分, 水生植物可以吸收水体中的氮、磷、等营养物质, 提高水质。水生植物群落带可以截拦净化地表径流夹带的泥沙和其他污染物, 减轻了人工湖水的污染负荷。水中的水生动物可以通过食用水中植物, 达到一种生态平衡。在植物的种植上要依照因地制宜的原则, 适宜选择当地植物种植。在目前水资源短缺、生态系统遭破坏严重的情况下, 充分利用好水生植物对改善水质是非常重要的。
3.2 人文因素
3.2.1 文化背景。
每所大学都有其独有的校园文化和历史背景, 这些对于水体景观的形式有着重要的影响, 在设计时需将校园文化融入进去并要考虑到校园的学科特点。
3.2.2 使用者需求。
师生是校园水景空间的使用人群, 在设计时要考虑到他们的使用需求。学生多是在教学楼、宿舍楼、图书馆活动, 这已然不能满足他们的需求, 他们更希望有一个多功能的空间, 可以同时满足安全性、私密性、开放性、多样性等。在设计前可以进行问卷调查, 对校园环境多加分析, 了解学生需要一个怎样的水景空间环境, 制定校园水景空间的规模和形式, 综合考虑使用、管理等各项要求, 使大学校园水景空间得到充分利用。
4 校园水体景观的设计方法
4.1 水面空间设计
水面设计是校园水体景观的主体元素, 水面的形式随岸线的变化而改变, 它可以表现出宁静、舒缓、流畅等, 因此, 可以通过塑造不同的水面形态营造出不同氛围来满足水景的功能性和观赏性。
4.2 驳岸空间设计
不同的水体岸边环境, 采取的驳岸空间处理方式也有所不同, 可以分为以下几种形式:
4.2.1 抛石驳岸。
抛石是一种松散的岩石护面层, 在指定区域堆砌, 形成符合要求的铺砌体。抛石驳岸最大的好处是变形性大, 因此破坏是缓慢发生的。抛石驳岸分为干砌石驳岸和浆砌石驳岸。干砌石驳岸适用于冲刷程度低, 岸坡角度不大的地段;浆砌石驳岸强度较大, 适用于岸坡角度大的地段, 但不适合进行较好的园林绿化;人工抛石适用于冲刷程度严重的地段, 结合缝隙和种植池可以进行较好的园林绿化[2]。
4.2.2 自然式缓坡驳岸。
自然式缓坡驳岸适用于坡面较缓、空间足够大的场地, 可以种植阳光草坪吸引师生到此休憩娱乐。
4.2.3 混凝土驳岸。
简单的预制混凝土块适用于流水冲刷程度低、岸坡角度较小的区域、要和预制混凝土块适用于流水冲刷程度低和中等的地段。由于绿化难度较大, 可以考虑通过营造水上浮岛的方法增加驳岸的观赏性和生态性。
4.3 亲水空间设计
亲水空间可以为师生提供欣赏景观的场所, 让使用者能够近距离接触到水, 满足人们的亲水心情。亲水空间可以分为2个类型:一类是方便在水边游憩时停留的空间, 即水边散步道;另一类是可以穿行的空间, 即水上通道[3]。
4.3.1 水边散步道。
在设计游憩亲水空间时既不能让散步道全部沿水而设, 也不能让散步道全部偏离水面。需要注意线性的流畅及尺度的把握, 给师生们提供一处观景、休息、驻足的空间。
4.3.2 水上穿行通道。
水上穿行的通道主要有架空的栈道、汀步和桥等形式。架空的栈道一方面可以不阻断水流的自然运动状态, 保持生态系统的连续性, 对水中生物的活动不造成干扰, 另一方面在布局形式上比较灵活, 不会给人生硬的感觉。在水深较浅的地方设置栈道, 在较深的水域木栈道要设置较高的护栏, 保证使用者的安全。汀步是道路在水中的延续, 分为自然式和规则式2种。自然式的汀步设计时要与场地氛围相一致, 左右穿插、疏密相间。规则式汀步是利用形状大小一致的混凝土木板按照道路曲线等距离整齐排列, 呈现出整齐一致的美。
4.4 植物景观设计
广义上的水生植物, 是指植株的部分或全部可以长期在水体或含水饱和的基质中生长的植物, 包括淡水植物和海洋植物。淡水植物的主体是水生草本植物, 乔木、灌木、藤本植物中也有少数适宜水生的品种。可以将水生植物分为挺水植物、湿生植物、浮叶植物、漂浮植物、沉水植物等5类。在设计时注意将几类植物合理地搭配, 以营造层次丰富的水体景观[4]。
4.4.1 挺水植物。
挺水植物根茎扎入泥土中生长, 上部茎秆、叶片挺出水面。大部分的品种根系粗壮发达、植株直立挺拔、茎叶明显、花枝高伸。其主要生长在浅水或水陆过渡区域, 茎叶气生, 通常具有与陆生植物相似的生物特性。常用到的大型品种有荷花、芦苇、再力花、水葱等;中型品种有千屈菜、梭鱼草、水生鸢尾、慈菇、菖蒲等、小型品种有水芹、小泽泻等。在水体净化功能上, 其根系的作用是最直接和最重要的;在水体景观上, 它的水面立体造景功能是其主要特点。
4.4.2 湿生植物。
湿生植物是指生长在超湿地或在非经常性淹水的环境中的植物, 根具有一定的耐涝能力。类型多样, 草本、藤本、灌木和乔木都有, 该类植物具有适应陆地和水体环境的双重习性。
4.4.3 浮叶植物。
根茎扎入泥土中生长, 无地上茎或地上茎柔软不能直立, 叶和花漂浮或半挺立于水面。叶片看是可沉水生长, 后期浮出水面成漂浮叶, 花朵通常伸出水面。常见的大型品种有王莲、芡实。中型品种有睡莲、萍蓬草等, 小型品种有荇菜、菱、莼菜。浮叶植物通常做点缀配置, 与挺水植物互补, 可凸显水面效果。
4.4.4漂浮植物。根不扎入泥土, 全株漂浮于水面生长, 随风浪和水流四处漂浮。根系退化或成悬锤状, 茎、叶海绵组织发达, 有的还具有较大的空心气室, 使其整株漂浮。大部分的漂浮植物也可在浅水和潮湿地扎根生长。常见的应用品种有凤眼莲、大薸等。
4.4.5 沉水植物。
沉水植物的根茎扎入泥土中生长, 整个植株沉于水中。茎叶长度高于水深时, 高出的部分平浮在水面, 近在开花时有部分花蕾伸出水面。常用的品种有苦草、眼子菜类、黑藻、狐尾藻等。因沉水植物属于完全水生的植物, 沉水而不露出水面, 景观效果不明显。沉水植物的衰退和消失, 是水体富营养化程度的重要参考指标。
4.5 后期养护管理
水生植物具有净化水体的作用, 但不是能够对水体一直进行污染治理, 如果水体生态系统循环不佳的话, 超出了水体的环境容量, 就会造成水质富营养化, 导致水体浑浊, 受到污染, 这便会影响水生植物的生长, 严重时可能导致植物的腐烂死亡, 不仅污染水体, 也会造成严重的污染, 影响景观效果及生态平衡。因此, 为了避免生态平衡遭到破坏, 要确保水质的清洁, 在深秋前要将水生植物的枯枝进行清理, 以免污染水质, 平时水面的植物残体要定期清理, 对于水中鱼类的繁殖也要给予控制, 大量鱼类繁殖会造成水中溶解氧缺乏, 氮磷含量增高, 不能保证生态平衡。
5 结论
在高校校园水景空间的规划设计上, 应建立在对校园环境进行充分科学调查及分析的基础上, 根据学校的地理环境和周边环境等现状因素, 所在地的气候特点以及设计构思, 针对项目进行总体布局。同时根据各区域的不同功能、环境要求和使用者需求, 制定校园水景空间的规模和形式, 综合考虑使用和管理等各项要求, 实现构建一个生态的、功能完善的校园水景空间。
参考文献
[1] (美国) 理查德·P.多贝尔.校园景观[M].中国水利水电出版社, 2006
[2]李胜.园林驳岸构造设计与实例解析[M].华中科技大学出版社, 2012
[3]何苗.闽南地区大学校园湿地景观设计研究[D].2007
环境空间设计课程的构建 篇11
关键词：环境空间设计；教学内容；教学体系；重构
按照党的十八大和十八届三中全会的部署，以及教育部、国家发展改革委、财政部《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》的精神，当前我国的高教领域正进行加快构建以就业为导向的现代职业教育体系的改革。在这一背景下，普通本科高校需要构建更加符合现代职业教育体系的专业课程，使其能适应地方与行业发展的需求。专业课程的构建，涉及教学内容与教学体系等方面的改革，必须以能提升学习者的技术技能、就业质量、创业能力，以及能为其长期职业发展奠定坚实基础为目标。
室内空间设计课程是本科环境设计专业的主干课程之一，其在课程结构上归属于专业方向课程模块，课程种类属于理实一体类课程。该课程的学习对学生今后学习其他专业主干课程和开展未来的工作具有非常重要的作用与意义。然而，传统室内空间设计课程的教学内容与教学体系在当今教育改革背景下，已呈现出诸多不合时宜的方面，因此，对该课程进行重构显得极为必要。
1 室内空间设计课程现状分析
传统意义上，空间设计基础课程大都以室内空间设计课为主。但是，这门课程的设置普遍存在以下问题：
首先，它作为环境设计专业的主干课程，课程教学内容强调的大都是各种思想观念的叠加、材料装饰元素的堆砌与风格的拼凑等，同时过多突出空间外在、表面造型的装饰表达，而忽略空间形态与造型元素的训练，以及其与人们的感受和行为之间的关联；其次，传统课程对学生的空间造型能力的培养，更多采用的是一种让学生被动接受的教学方式，主要是从造型结果入手，而忽视了构建空间造型的过程和创意，对空间形式的生成过分地轻过程重结果；更重要的是，传统课程知识内容重室内空间而轻室外空间，并没有从空间的整体性出发去展开教学，而是直接进入了室内空间设计的教学并以之为主，甚少提及空间范畴里另外两个专业方向（室外空间、建筑空间）的内容，忽视了室内空间、室外空间、建筑空间作为空间整体性之下的知识间的联系。
在多数设有环境设计专业的综合性院校，室内空间设计课程通常设置在本科教学的第四或五学期，是学生在学习了专业基础课程（包括建筑学基础、建筑制图、人体工程学、材料与构造、室内设计程序等）之后，进入室内、外不同专业方向及毕业设计课程（包括室内风格与流派设计、景观设计学基础、区域景观、园林景观、住宅空间、展示设计，毕业设计-分室内设计和室外景观设计）之前的重要衔接课程，应起到承上（总——专业基础）启下（分——分专业方向）的作用。但从上述所分析的该课程传统的教学内容和结构的设置上来看，其实质上并未能很好地实现这一衔接功能。
当代空间设计思想认为“空间”是比外在的、表面的造型更重要的形式语言。针对传统空间设计课程的问题，目前国内某些设有建筑设计、室内设计、环境设计与园林景观设计专业的美术院校已经对之做出了适应的调整改革：其空间设计课程从教学内容与教学体系上大都打通室内、建筑和室外空间，从更纯粹的角度来研究空间形态与形式；同时，其在教学过程中更加重视学生对空间的体验感受，通过各种空间训练与体验，让学生掌握空间形态、形式生成的逻辑，进而助其准确把握空间与空间中各造型要素，理解各空间的不同感受与行为间的关联。这些美术院校在该传统空间设计课程上所进行的调整和改革，是值得学习和借鉴的。
2 环境空间设计课程的构建
通过以上对教学现状的分析，针对传统室内空间设计课程教学的问题，笔者对传统的室内空间设计课程进行了以下的重构设计，形成了全新的环境空间设计课程。
2.1 教学内容的重构
教学内容的重构包括知识结构重构与具体的知识内容重构两部分。
（1）知识结构的重构。传统课程的教学内容以章节的结构模式呈现，而重构后的课程内容将按模块→项目→单元逐级分类的思路来展开：以项目为依托，每一项目有若干单元，并对应不同的技能训练任务，以技能任务来驱动学生对课程的学习；课程知识内容层层推进，从易到难，从基础、单一到整体、综合。重构后的课程整体的知识结构关系如图1所示，共分三个模块、五个项目、十七个单元。模块一为基础概论部分，模块二为专项理论知识部分，模块三为综合、整体案例知识部分。课程的教学旨在帮助学生从基础到专项再到整体、从单一到多样、从简单到复杂地学习空间相关知识内容。这样的知识结构安排，能让学生更好地学习思考空间的生成、界定与各项目要素的形式逻辑，同时能引导学生进行空间形态与空间造型形式的创造，让其自己发现、体验进而构建创造整体空間，使学生的空间处理能力和造型潜力与创意得到更好的发掘。
（2）知识内容的重构。传统的课程教学知识内容强调理论知识学习的重要性，而重构后的课程教学知识内容则强调理论与任务技能训练相结合。每个教学项目之间、单个项目本身，都以其各自的基础理论部分的知识内容为引导入门的内容。学生在进行了基础知识的学习后，再通过进行任务技能的训练，从中自主延展获取更多的知识内容。同时，课程的知识内容强调空间的整体基础的学习，既有“空”的形式语言，又兼顾外在的、表面的“间”的造型形式的装饰。
第一，课程项目（一）的知识内容。项目（一）作为课程整体的基础概论，从空间的基本概念出发，引出空间的相关研究与基本特性知识内容。其重点在于让学生理解空间的概念及其与立体构成中的空间的区别，理解实体与虚空的关系、空间与空间感的区别，了解前人大体从哪些方面研究空间，以及空间研究的常用工具与媒介，最后是理解并掌握空间的各种基本特性的知识内容。
这一项目对应的阶段任务为搜索优秀空间设计项目案例资料。指的是让学生带着问题查找、搜集案例资料，同时归纳、整理、分析案例中空间设计的切入点与构思过程等内容。这样的任务设计可激发学生对空间相关问题的思考与学习兴趣，引导其从后面知识内容的教学中寻找答案。同时，学生自己寻找到的优秀空间案例可以为其最终作业的空间分析、构思等提供摹本、范例。在完成任务的过程中，学生将从优秀的空间设计案例中学习到处理空间与案例设计的方法等知识。
这样的重构有利于帮助学生从空间的整体性出发，从一开始就构建科学、系统的知识体系框架，为接下来的空间的各类专项知识——项目（二）至（四）和各专业方向——项目（五）的学习夯实基础。
第二，课程项目（二）的知识内容。项目（二）的教学主要是引导学生学习空间的限定要素与基本形态对空间生成、界定的逻辑，其重点是让学生掌握空间限定要素对空间生成的界定与空间的基本形态知识内容。
这一项目对应的阶段任务为限定数量垂直要素界定空间的专项训练。指的是让学生以模型搭建的方式与轻松游戏的心态，利用空间的基本形态知识，通过“墙”（模型基础要素——卡纸）与“柱”（模型基础要素——木条）两种垂直限定要素来界定空间。学生在完成任务训练的过程中，能从中主动体会空间最基本的围合方式生成逻辑，以及垂直限定要素以不同的组合方式形成的空间在大小、形状、开放与封闭程序、方向性、层次关系、相互间的穿插咬合、相邻空间在形状上的互相依存关系等。
学生通过该专项训练可建立对空间造型形式逻辑的初步认识，并能体会和理解到通过简单的构成元素、简明的空间围合手段，即可完成界定空间的多样性与丰富性。重构后的该项目教学内容以及让学生动手搭建模型的任务训练方式，改变了传统课程中学生对知识内容的学习通常是被动接受的情况，修正了以往知识内容中对空间形式的生成过分轻过程重结果的问题。
第三，项目（三）的知识内容。项目（三）的知识内容为空间的性质与功能、尺度与弹性、序列、分隔与联系、开口和光与流线共五部分项目要素。这部分知识内容是在前一项目基础上分项对空间相关知识内容进行进一步的展开和细化。学生可从中掌握空间各项目要素的形式逻辑，以及各项目要素对空间形式语言生成的影响等。
这一部分结合的是内外空间训练任务。即利用任务模型，让学生通过外部观察及内部代入体验空间模型的两种方式，分析空间的形式语言。同时，通过多次调整及改变模型中各项目要素，让学生观察和体验这些变化带来的不同表现和感受，以从中获得对空间更加直观、纯粹和明了的体验（图2）。
这一过程让学生将具体的知识内容与实际的空间模型和体验相结合，可避免单纯理论知识学习的枯燥。更重要的是，项目的训练任务加强了学生对空间项目要素变化所引发的不同感受体验和行为体验之间的关联和联想能力。另外，本项目的技能训练任务同时是为了给项目（五）的学习埋下伏笔。
第四，项目（四）的知识内容。项目（四）的知识内容是设计语汇、界面的“润色”与气氛的营造，其重点在后两者。其中界面的“润色”知识内容关注点落在外在、表面的造型装饰问题上，让学生在学会处理空间形式语言的同时也能进行空间单个界面造型的装饰设计，防止学生在掌握了空间形式语言的生成逻辑并合理处理空间后，出现对空间外在的、表面的造型不会装饰的问题，让学生懂得构建整体空间。
此部分对应任务为调研考察周边实际空间设计案例并运用所学知识对其进行分析。通过该任务的训练，让学生对前面所学的知识进行复习巩固，同时起到学有所用的效果。（图3）
第五，项目（五）的知识内容。项目（五）的知识内容为整体的室内、建筑与室外空间的构建与创意。该项目主要是运用案例分析的教学方法，让学生将项目（二）、（三）、（四）所学的知识内容和技能进行综合的应用，以分析室内、建筑与室外这三类空间是如何建构、处理整体空间与空间界面的装饰等问题的。该项目重点要求学生能独立进行完整的空间项目案例设计构思和图解设计，能进行独立的空间设计建构与创意。
这部分内容对应的任务为主题空间设计（某环境空间设计），以实题虛做的形式，让学生在一定的设计限定下，利用所学知识进行分析问题、解决问题和设计实践方面的初步训练。该训练以项目（三）的模型空间为基础，通过功能的赋予，使该模型空间变成建筑的雏形。学生结合具体的环境，进行主题环境空间的设计。通过借助该空间模型，学生能较方便地在二维平面设计与三维立体空间设计之间进行相互转换，考虑空间界面的围合关系、空间内的虚空部分的处理等问题。这样的训练方式，能更好地帮助学生对空间进行理解，又可以提高其空间想象力。
该任务主要是针对学生的以下能力进行综合训练，包括：具体环境空间的设计能力——项目现场具体情况的调研分析能力、图解设计能力、设计构思逻辑能力、具体空间与界面的处理能力、理论结合实际案例的设计能力等；以及对设计成果的表达、表现能力——最终效果图的表达能力、版面设计能力等。除了对学生以上基础核心的设计能力进行重点培养外，在本项目的教学过程中，还将注意培养学生更高层次的能力与素质，包括引导其逐步形成设计与施工、技术与经济的统一的思维方式，逐步培养其具有工程合作协调、设计责任等素质，为其将来长远的职业发展做好引导。
本项目的教学，让学生有机会对本课程所有的知识内容进行综合应用，是对学生理论学习能力和实践设计能力的检验，有助于帮助学生在接下来的室内、外不同专业方向的课程学习奠定良好的基础。（图4）
2.2 教学体系的重构
教学体系是教学过程的知识基本结构、框架、教学内容设计、教学方法设计、教学过程设计和教学结果评价组成的统一整体。课程教学体系的重构涉及前述所有方面。
（1）知识基本结构与框架的重构。如前图1所示，课程的知识基本结构改变了传统课程教学中重理论轻技能的套路。重构后的知识基本结构包括环境空间设计的概论模块（基础概论知识）、专项模块（专项理论内容与技能）和综合模块（综合案例分析及设计）。重构后的教学框架以搭建理论学习与技能训练相结合的教学体系为目标，依照模块、项目、单元与任务的框架展开具体的知识内容与任务训练。
（2）教学内容、方法的优化。重新设计的教学内容以空间作为一个整体的概念统领整门课程的知識，有意识地打破室内设计、室外园林景观设计与建筑设计的专业界限，以项目任务、案例教学与现场教学等方法完善课程内容的教学。
（3）教学实施过程的再设计。再设计后的教学实施过程摒弃过往教学中教师教为主体、学生被动接受的模式，强调教师教的引导（基础理论知识的讲授）与学生自主观察、体验与思考（从任务训练与教师对任务的辅导中观察、体验并思考）的结合。教学实施过程包含不同的阶段和不同的项目任务训练，通过设计各个任务训练的具体内容、要求与评价标准，同时结合案例分析，让“教”、“析”、“练（实践、体验）”充分结合。学生在“教”的引导下，在“析”与“练”的过程中发现、分析并解决问题，从而得到知识的升华。教学实施过程中，教师的“教”应只起到引导与辅助的作用，而学生的“析”与“练”才是应该处于主导地位的重要过程。
（4）教学结果评价方式的修正。在过往的教学结果评价中，通常以单次最终考核评价为主、以教师个人评价为唯一评价，这样的评价方式容易导致片面评价的问题。而新的课程教学结果评价方式，则修正了以上问题。
优化后的课程教学结果评价方式以过程性考核评价（对分阶段学习和分任务训练的情况进行评价）与终结性考核评价（对最终的总体课程作业的情况进行评价）相结合，以对职业能力的评价为重点导向。
教学结果评价人员由教师团队和社会团队组成，教师团队以本校专业教师组成，社会团队邀请设计企业的设计师和职教院校的教学负责人加入。教师团队着重评价学生的理论和职业技能的综合能力，社会团队着重评价学生的职业技能。
3 教学效果的反馈
在具体环境空间设计课程的教改试验过程中，良好的教学效果进一步说明了课程的重构为教学带来了积极的影响。从新的环境空间设计课程的教学过程来看，尤其是学生在利用空间模型进行直接的观察、体验、感受、界定空间的过程中，他们对“环境空间”产生了更大的学习兴趣，所完成的阶段任务作业与最终设计作品呈现出他们对空间更高的敏感度；另外，学生的空间感受能力、空间想象力、设计逻辑的构思与推导能力等都有较为明显的增强。空间设计对学生而言不仅仅只是停留在书面上的知识内容，而是成了他们能亲身去感受并动手去实践的有益的学习过程。
4 结语
环境空间设计课程的构建，是在传统室内空间设计课程的基础上，对其教学内容与教学体系进行重构而成。新构建的环境空间设计课程的教学内容在空间这个整体概念下展开，打通了室内、外与建筑空间不同的专业方向。在有限的教学时限内，课程的教学让学生既能合理处理“空间”的形式语言逻辑，又能对空间外在的、表面的造型进行美观、实用的装饰。课程教学通过对学生的空间处理能力与界面造型装饰能力的锻炼培养，以更直观、主动的方式教会学生如何观察、体验、处理空间。课程强调设计过程的学习，强调工作方法的学习，从而有助于激发学生的学习兴趣，强化学生的动手能力。
重构后所得的环境空间设计课程，为学生在后面对其他室内与景观课程进行深入学习以及毕业后走上工作岗位处理综合性的空间设计问题夯实了“空间”处理能力的基础。而以上这些重构和优化，都让全新的环境空间设计课程能更好地顺应专业发展的趋势以及当下国家教改的要求。
参考文献：
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空间环境防护型薄膜评述 篇12
自1957年第一颗人造地球卫星升空以来,现已进行了5000余次航天器发射活动,其中卫星遥感、卫星通信、卫星定位对空间探索、军事侦察、生产生活等方面的发展具有重要意义。空间材料作为航天器研制开发的最基本单元,是航天器实现性能改善、寿命与可靠性提高的基础与保障。目前航天器的结构材料种类不仅包括铝、镁和钛等合金材料,还包括耐高温聚合物材料、高模量石墨纤维增强的新型复合材料等,高分子材料的应用在减轻整体质量的同时提高了航天器的材料强度。然而大量的空间地面模拟实验及飞行数据证实,复杂多变的空间环境对空间材料具有相当严重的损坏作用,包括材料的形貌损伤、性能退化等,是航天器故障的主要原因之一[1,2],因此提高航天器材料抵抗空间环境影响的能力极为重要。
从材料科学角度来讲,除了改变基体材料自身的成分、组织、结构外,对材料表面的改进是提高材料抵抗外来环境影响的重要研究方向,即通过在预处理后的材料表面进行涂覆、改性或多种表面技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等,以获得所需表面性能[3],其中薄膜技术由于表层的特殊物理、化学性质在空间材料的表面防护中起到相当大的作用,如空间润滑薄膜、空间抗静电薄膜、空间光学薄膜以及航天器热控薄膜[4]等。目前,国内外对空间环境防护薄膜已进行了大量地面空间模拟试验和飞行试验,对其制备方法、工艺、使用寿命和可靠性进行了测试研究。
1 空间环境效应及其防护薄膜
目前,航天器涉及到LEO、MEO、GEO、PEO等轨道环境,这些环境包括高真空、低温、冷黑、太阳辐照、弱磁场、微重力、空间碎片、微流星体、宇宙尘、月面尘埃、太阳风、电子、质子、紫外、原子氧、X射线、等离子体、中性大气等[2]。其中原子氧环境被认为是低地球轨道航天器表面损伤退化最危险的环境因素;等离子体充放电与粒子辐射损伤是大部分航天器故障的主要原因[5];对空间污染的控制与防护是大部分航天计划成功的重要保障[6]。因此,本文针对上述3种空间环境从空间环境效应、防护薄膜种类及其制备、薄膜的空间环境适应性展开分析研究。
1.1 原子氧环境效应及防原子氧薄膜
1.1.1 原子氧环境效应
在低地球轨道(LEO,200~700km)环境中含有约80%的原子氧(AO)和约20%的氮气。其中原子氧是由太阳紫外光对大气残余气体中氧分子的光致解离所产生的,其氧化作用远大于分子氧,仅次于氟。特别是当航天器在低地球轨道以约8km/s的速度运行时,相当于原子氧以5eV的动能与航天器表面碰撞,碰撞的原子氧的通量为1014 ~1015 atom/cm2·s,其作用效果相当于5×104 K的高温。原子氧的这种大通量、强氧化性、高能量特征使其成为航天器在低地球轨道的最大威胁。特别是航天器表面的有机材料(如聚酰亚胺(Kapton)、特氟珑聚四氟乙烯(FEP Teflon)),在原子氧的作用下表面形成毛毯状,失去光泽,材料性能退化,同时随之产生的有机污染物[7,8]加剧了表面材料的腐蚀状况。
1.1.2 原子氧防护薄膜的种类
与其他类型的防护薄膜相比,原子氧防护薄膜一直以来都是空间材料研究者关注的重点对象,主要可分为无机薄膜、有机薄膜、有机/无机杂化薄膜[9,10,11,12,13,14]。
无机原子氧防护薄膜材料主要分为金属材料和陶瓷材料,其中金属材料除银、锇外,多数在原子氧环境中会形成氧化物薄膜,保护自身不受侵蚀,特别是铝、镍合金,因其较稳定,一般作为防护薄膜材料。陶瓷薄膜材料一般采用氧化物,如SiO2、Al2O3、ITO和SnO2等。无机薄膜尽管具有优秀的抗原子氧侵蚀能力,但是其缺点也是不容忽视的:(1)硬度高,缺少柔韧性;(2)对于复杂的形状需要精细的溅射技术;(3)易产生细小的裂纹和针孔等缺陷,从而加剧了局部基体材料的腐蚀;(4)由于与基体(一般是聚合物)的热膨胀系数不同,导致在热循环过程中经常有开裂现象发生。
与无机薄膜相比,有机薄膜具有良好的柔韧性和抗裂性,更适于对柔性基体(聚合物和复合材料)的保护。有机原子氧防护薄膜主要有氟化聚合物、有机硅树脂、碳化硼-硅氧烷聚合物、十硼烷基聚合物等。特别是有机硅树脂材料[15]具有耐高温性,其在原子氧的辐照下,可生成较为致密的SiO2薄膜,从而保护基体材料,但同时伴有气相物质产生,从而膜层减薄、变形、强度降低,其原子氧腐蚀率与无机薄膜相比要高出1~2个数量级。另外聚合物对紫外辐照较为敏感,真空紫外辐照辅助原子氧作用加速了有机薄膜的腐蚀退化,材料降解释放的有机气氛,将导致航天器表面污染[16]。 除有机硅氧烷外,聚硅氮烷聚合物材料近来倍受关注,它以Si-N-Si为主链在原子氧、水蒸气或紫外暴露下在表面形成一层较为均匀的非晶态SiO2薄膜,其产生的收缩量较小,同时抑制了表面裂纹的形成,因此聚硅氮烷在原子氧防护中具有很大的潜能[17,18]。
有机/无机杂化薄膜中和优化了有机、无机薄膜的特点,即在提高薄膜柔韧性与粘附性的同时,抗原子氧能力较强,成为现在开发的重点方向之一[19]。研究表明硅氧烷/SiO2杂化涂层具有较好的抗裂性,较低的原子氧腐蚀率,但在原子氧和紫外辐照共同作用时侵蚀量略有提高[13]。另外,通过在无机薄膜中加入氟化聚合物,可增加薄膜的抗弯曲性能,降低脆性。
单层SiO2、Al2O3无机薄膜在其制备、加工过程中由于应力作用可能会产生细小裂纹,且聚合物基体粗糙表面也会使保护薄膜产生空洞、杂质等缺陷,在原子氧环境中暴露时,这些裂纹缺陷成为原子氧作用的集中位置,致使基体材料被掏蚀,自愈合复合薄膜较好地解决了这一问题[20]。Sanders等采用PVD法制得了上层为SiO2、TiO2或Al2O3,底层为有机硅的多层自愈防护涂层[21]。无机薄膜缺陷处的底层有机硅树脂与原子氧反应能生成SiO2,阻止掏蚀进行,保持防护涂层的完整性[22]。王静等采用微胶囊技术,以有机硅为囊芯的微胶囊与有机硅树脂混合得到的薄膜,在原子氧暴露下体现了良好的自愈合能力,对Kapton基体具有良好的保护作用[23]。
1.2 等离子体环境效应及其防静电薄膜
1.2.1 等离子体环境效应
日地空间等离子体主要由太阳风等离子体、磁层等离子体、电离层等离子体3部分组成。由于太阳紫外光电效应、航天器表面材料及结构不同、航天器速度方向等因素会使航天器表面不等量带电。这种不等量电势差超过表面介质材料的击穿阈值时将产生电弧放电,即表面放电。当能量高于100keV的电子入射并沉积到介质材料(一般是绝缘体)内部时和当电场强度大于介质绝缘强度时将发生体内放电。上述两种情况不仅会使放电区材料烧蚀、剥落,甚至会使航天器内部微电子线路受到破坏,导致航天器工造成极大危害[5]。
1.2.2 防静电薄膜的种类
为了避免充放电现象的发生,通常使航天器表面的导电率尽可能大,以最大限度地减小电位差。在介质表面覆盖导电薄膜是最简便的解决方式,一般选用氧化铟锡(ITO)、氧化铟(IO)和氧化锡(TO)透明导电薄膜[24]。除此之外,Ge/Kapton膜由于具有良好的透微波性能和防静电性能,美国将其作为天线防静电首选材料。
ITO膜是航天器上应用最为广泛的防静电薄膜材料,对于它的导电机理、制备工艺及方法等已经进行了大量研究。实验分析表明,应用于OSR(光学太阳反射镜)表面的ITO膜表面方阻R□不能小于5 kΩ·□-1,薄膜厚度d建议取(150~200)×10-10m;并且要保证ITO薄膜良好接地,否则OSR表面充放电现象会更加严重,且其太阳光谱吸收率会增加[25]。
1.3 空间污染环境效应及污染防护膜
1.3.1 空间污染环境效应
航天器在空间运行时的污染环境可分为大气污染环境、诱导污染环境和自诱导污染环境,即污染物分别来自于空间环境、航天器表面材料与空间环境的作用和航天器自身[26],如空间尘埃,航天器有机材料的热分解、真空放气、原子氧剥蚀产物等,以及发动机的排泄物等。污染物沉积到航天器材料表面会对航天器的使用寿命及性能带来严重后果,如光学器件的表面透过率和反射率下降、热控涂层吸收反射比改变、太阳电池板输出下降、电子仪器失效等。另外,在紫外等辐射的作用下,污染层不但有与航天器表面材料发生化学结合(即固结作用[27])的可能,而且污染层会被暗化等,更加重了对航天器敏感表面的影响。
1.3.2 污染防护薄膜的种类
对于空间污染的防护主要从减少污染源与清洁污染两方面进行。对于前者,美国的污染控制技术已经成熟,总结了污染控制方法,建立了污染控制准则[28]。美国航天局在纤维复合材料上镀一层铝镍合金膜层,使其放气率下降数倍,控制了它的污染,取得了很好效果[29]。对于航天器表面的污染清理主要包括主动和被动两种方式。主动方式主要有表面加热、原子氧反应刻蚀、电子发射等。被动方式是依靠材料本身的自清洁能力去除附着在其表面的污染物,较主动方式节省了能量和空间。目前光催化材料已经被广泛研究并应用于实际生活中,但是作为航天器自清洁薄膜的研究还很少。TiO2纳米薄膜是国内外研究最多的光催化材料,它的能隙较大,产生光生电子和空穴的电势电位较高,有很强的氧化性和还原性,经紫外线辐照后可以去除多种污染物,具有作为空间污染防护薄膜的潜质[30]。此外TiO2薄膜除了具有较好的原子氧防护能力,纳米TiO2还具有较强的散射和吸收紫外线的能力,粒径越小,紫外线透过率越小,抗紫外能力越强。Irina Gouzman采用液相沉积法(LPD)制备的TiO2薄膜能较好地抵制空间环境因素对Kapton膜的作用[31]。
2 空间环境防护薄膜的制备工艺现状
薄膜的制备方法大体上可分为化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、溶胶-凝胶法(Sol-gel)[32], 其中磁控溅射法、溶胶-凝胶法、等离子体辅助化学气相沉积法(PE-CVD)及离子注入法已成为现在空间防护薄膜研究的主要制备手段。
2.1 磁控溅射法
磁控溅射工艺制备的薄膜均匀致密,与基体结合力好,沉积温度低,其中反应射频磁控溅射法现被认为是镀制氧化物陶瓷薄膜最好的方法。常天海等采用磁控溅射In2O3-SnO2陶瓷靶制备ITO膜,得到当玻璃基底温度为295℃、溅射电压为250V、氧分压占镀膜室总压力8%时,制备的ITO膜具有低电阻、高可见光透过率[33]。苏达等在射频磁控溅射过程中引入紫外辐照,室温条件下在聚酯薄膜(PET)衬底上沉积了性能优良的ITO薄膜,紫外线的照射使ITO薄膜表面形貌得到改善,缺陷减少、致密均匀薄膜的透射率提高,结晶度提高,平均晶粒尺寸变大,电阻降低[34]。
2.2 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法具有设备简单、工艺易控、制备纯度和均匀度高等特点[35,36] ,得到了广泛应用。在制备SiO2薄膜中,以正硅酸乙酯、无水乙醇为原料,HCl为催化剂,最终可获得透明均匀致密的SiO2薄膜。有机/无机杂化原子氧防护薄膜通常采用在溶胶中加入适量的有机物如异丙醇、丙基三甲氧基硅烷等来实现。北京卫星环境工程研究所与中国科学院沈阳金属研究所用溶胶-凝胶法制备的有机硅/SiO2杂化薄膜对原子氧的抵抗能力比单纯的聚合物基底材料提高100倍[19]。目前研究最多的制备纳米TiO2薄膜的方法是溶胶-凝胶法、电泳法,但由于后者要求基底材料具有导电性,因此不适于制备绝缘柔性基底TiO2薄膜。
2.3 离子注入氧化法
离子注入氧化(Implant ox)的方法是通过在聚合物和复合材料上注入Si、Al或B等元素的等离子体,然后进行氧化使其转变为稳定的具有保护性能的氧化物基或玻璃状的表面结构。I. H. Tan等通过将磁场真空电弧放电制备的铝等离子体,注入到Kapton薄膜,然后将其氧化,材料表面形成Al2O3薄膜。结果表明其在原子氧暴露后的质量损失基本可以忽略,透明度基本没有变化。由于其在氧化铝薄膜和Kapton 薄膜之间形成了混合层,所以具有良好的粘附性。图1为未经处理的Kapton薄膜与处理后薄膜在原子氧辐照后的SEM图像[37]。
2.4 原子层沉积技术
原子层沉积技术是对化学气相沉积(CVD)技术的改进,在原子层沉积过程中,新一层原子膜的化学反应直接与之前一层相关联,这种方式使每次反应只沉积一层原子。Russell Cooper采用此种方法在柔性基体上制备Al2O3薄膜,结果表明,当膜层厚度为35Å时,薄膜的抗原子氧能力较强[38]。
3 空间环境防护薄膜的性能评价
空间环境适应性是航天器材料的一项独特和重要的指标,是指航天器材料适应预计经历的空间环境的能力,地面材料的空间环境适应性必须符合使用要求才能应用于空间。材料的空间环境适应性通常采用地面模拟试验测试,主要包括质损和可凝挥发物试验、电子辐照试验、质子辐照试验、原子氧环境试验、太阳紫外辐照试验、材料高低温交变试验等。国内外已经形成了比较完善的航天器材料空间环境适应性标准,如GJB2502-2006、ECSS-Q-70-04[39]等。空间环境防护型薄膜不仅要针对某种空间环境具有较强的抵抗能力,而且在其他空间环境因素的作用下应无明显的形貌损伤、性能退化,即具有较强的空间环境适应性。
首先,聚合物材料薄膜对于多种空间环境都具有敏感性,除上述所讲的原子氧环境外,聚合物材料在空间带电粒子的照射下会偏离初始颜色,表现有褪色、变深、变暗(黑)、变黄等。这是因为聚合物分子链在带电粒子的作用下发生断裂或交联,使颜色的性质和结构发生变化,形成不规则的裂纹。太阳紫外对航天器外露聚合物材料性能影响较大,在太阳紫外辐照下发生变色、脆裂等老化现象[40]。就其本身来讲紫外辐射具有足以使有机物化学键断裂的能量,使聚合物分子链发生裂解,导致材料降解,或是导致聚合物表面的交联,从而造成材料表面软化或者破裂。此外紫外能进一步提升原子氧的氧化作用[41,42],协同原子氧环境对有机薄膜有较大的破坏作用,在切断有机高分子材料化学键的同时为原子氧提供反应基,加速了原子氧的反应速率。
对于陶瓷薄膜尤其是当其附着在有机基底上时,由于膨胀系数不同,航天器在-180℃(冷黑)~200℃(太阳辐照)两个极端温度里频繁出影、入影导致表面材料温度发生快速循环变化,高变温速率、多次热循环会引起材料断裂、剥落、表面涂层脱离基底。特别是对于SiO2薄膜在紫外辐照时会产生“色心”现象,致使材料颜色变深,光学性能退化。另外,SiO2薄膜在紫外辐射过程中会产生孔洞[40],为原子氧侵蚀提供路径。A. Houdayer等通过PE-CVD法在Kapton薄膜表面镀制厚度小于0.5μm的SiO2保护薄膜,低剂量的高能质子辐照会减弱SiO2薄膜与基底Kapton薄膜的附着力,高剂量的高能质子辐照会增加薄膜缺陷,使材料对原子氧更敏感[43]。
ITO薄膜不但具有良好的导电性能,而且具有优秀的光学性能、较高的可见光透过率、紫外光吸收率和红外光反射率、硬度高、耐磨损等特点。地面模拟实验表明覆有ITO薄膜的Kapton/Al薄膜经电子辐照后,没有出现未覆有ITO薄膜经电子辐照后的充放电斑点和花纹,其表面形貌与电子辐照前基本无变化(表面均比较平整,局部有些颗粒、褶皱、凸起等缺陷)[44]。 ITO/Kapton/Al热控涂层在原子氧与温度共同作用后,涂层的原子氧反应率随温度的升高并无明显变化,证明ITO膜对基底材料的保护作用明显[45]。但是ITO/Kapton/Al薄膜在紫外辐照后,涂层表面的粗糙度增加,出现明显的微裂纹,ITO导电膜层遭到破坏和膜层中的氧空位减少导致电阻率增加,导电性能变差。
另外空间碎片的撞击累积效将导致表面材料的性能退化,特别是材料光学反射和透射性能下降。随着航天活动的增加,空间碎片对航天器的威胁也成为不争的事实,这就对空间防护型薄膜提出了更高的要求[46]。
由上述内容可知,有效空间防护型薄膜主要需具备以下几种性能:(1)防护型薄膜的设计不能影响基底材料本身的性能(如热力学性能),同时又能发挥防护薄膜本身的功能,如合理的膜厚设计[16,47];(2)与基底材料能紧密复合,具有较好的柔韧性,避免因温度变化引起的裂纹缺陷的产生;(3)致密性好,能长期抵抗原子氧的高温氧化;(4)具有一定的强度,能抵抗空间碎片等的高速碰撞;(5)抗紫外辐照及其他空间环境的损伤退化,而不改变基底材料的光学和热学性能[19];(6)质地轻薄,制备工艺简单,满足加工工艺;(7)具有足够的空间稳定性,不造成新的污染; (8)航天器设计的其他特殊要求。研究具有良好综合性能的空间环境防护薄膜是一个长期而艰巨的任务,现在出现的多层薄膜材料、有机/无机杂化薄膜材料等由于组成部分的电、磁及化学性能各不相同,会产生一些特殊的性质,成为现在防护薄膜研究的重点方向之一。
4 结语
空间环境防护薄膜的研究对于提高航天器研制开发具有重要意义,直接决定着空间科学事业的深入程度。本文综述了空间原子氧、等离子体辐照、污染环境效应,分析了这3种环境下目前常见的防护性薄膜的国内外研究现状与其制备工艺,由此可知以下几点:①目前,国内外对于空间环境防护薄膜的研究主要集中在原子氧防护薄膜的开发,静电防护薄膜主要采用ITO膜,污染防护薄膜的研究有待开发;②国内外对于单一成分薄膜的研究与制备已经较为深入,复杂型薄膜即采用成分掺杂、微观结构设计、复合膜层设计等制备的防护膜,特别是有机/无机杂化薄膜、自愈合薄膜、多层复合薄膜将成为空间环境防护性薄膜发展的主要趋势之一。
此外,现在虽然国内外已有各种空间材料评价标准,但是针对空间防护性薄膜的评价标准还未形成体系,不能为薄膜的开发提供一个统一对照。因此,空间环境防护薄膜标准评价体系的建立也是今后重点研究的内容之一。
摘要：空间环境的复杂性和特殊性对航天器的使用寿命和性能造成严重威胁。提高航天器表面材料抵抗空间环境作用的能力一直是空间技术开发工作的重点关注问题。目前,表面薄膜技术已被广泛应用在航天器热控涂层、光学器件等方面的空间防护。针对航天器在空间原子氧环境、空间等离子体环境、空间污染环境中的空间环境效应问题,详细介绍了相应空间环境防护薄膜的研究现状及主要制备方法。在地面空间模拟实验和飞行试验成果的基础上,对这些防护薄膜的空间环境适应性进行了分析,总结了空间环境防护薄膜应具备的综合性能,提出复杂型薄膜的开发和空间环境防护薄膜标准评价体系的建立是今后研究的重点。