- 选题背景和意义：
本课题中，对于一个历史性的校园建筑进行改造，置入新的功能并设计新的空间布局，不仅让这个老建筑本体焕发新生，同时增加了与周边建筑物和室外空间的联系。一个老建筑的改造肯定会对设计增加了或多或少的限制条件，而轻型结构或许就可以成为破题的关键。在目前的建筑行业中，轻型结构被广泛的应用于各种建筑设计及改扩建项目中。它具备建造快、施工周期短、建造方式灵活以及适应性强等特点。在改建项目中，轻型结构能够给予原有结构的最小化干预，而加建或改建部分的结构也具备灵动性，缩短施工周期的同时也节约了一定的建造成本。高性能的手段更多的体现在建筑的空间布局、材料以及设备系统等方面，高性能房屋设计符合当今社会的绿色环保这一发展趋势，利用恰当的通风系统和保温系统保证舒适的室内环境对于节能减排有重要意义。
将轻型结构与高性能的需求结合设计并加以强调，让我在经过四年多的建筑设计学习后，可以对于结构设计与性能设计的方法与手段进行自我学习梳理并总结，在专注于空间设计的同时思考结构和性能在建筑设计中扮演着怎样一个角色并发挥出很好的作用。
- 课题关键问题及难点：
对于老建筑改造，如何不破坏它的历史风貌以及结构基础等现有条件，利用新的功能和体量使老建筑重生。
对于结构来说，营造新空间时，如何处理好新结构与原有结构的搭接以及新老结构共同承担荷载时如何协调；新建的结构与新建的空间能否与老建筑的规模与结构相符合，以及外观上的搭配，达到较好的美学效果；以及在结构材料的选择上如何做到施工方便，节约材料与成本。
对于性能来说，能否通过空间设计的手段来实现高性能；应该事先分析好原有建筑的性能如外墙保温、屋顶防水和室内通风等，再根据需要改善或者加强的部分进行设计与修改；对于新建的部分和新的室内空间布局如何选择合适的设备系统如空调系统、遮阳系统的能也是面临的一大难点。
- 文献综述（或调研报告）：
热能实验室位于整个东南大学四牌楼校区的西南角，建筑北部与南高院相隔一条南高路，东侧是新老图书馆。根据校史馆官网上的老照片与资料，可以发现热能实验室在国立中央大学时就已建成，距今大概有80多年的历史。基地上一共有三个长条形的建筑，其中第二条与第三条建筑之间有一栋后建的蓝色金属外皮的塔楼。建筑本身四周有砖墙堆砌，屋顶由间隔大概为四到五米的木屋架所支撑，其中最北边的建筑屋顶有四个天窗。
基地的北边现状为一个木兰园，东西长约130米，南北宽约15米。内部有一个东西走向的蜿蜒的小路。周边布置了凉亭、很多灌木和一些8米左右高的树木。这个景观的布置模让热能实验室这栋建筑若隐若现。
我翻译了题为基于图解静力学和复杂性变量的超静定桁架逐步坍塌的分析的论文，论文主要应用图解静力学的方案分析了超静定桁架的逐步坍塌进而研究了各种桁架构件的作用。结合第一周研究的一些案例，如瑞士苏黎世利用金属框架连接两栋老建筑营造室外阳台并为未来的扩建打好基础以及芬兰的全木制结构的湖边观景塔。这种轻型的金属结构或者木结构很适合这些灵活、简洁占地又不大的室内外空间。这样当我们把一些适用于建筑系师生的功能置入我们的改扩建项目时，就可以在建筑室内布置一些用于学习沙龙带有夹层或者台阶的空间，或在室外布置一些连接场地东西向的平台或走廊。\
- 方案（设计方案、或研究方案、研制方案）论证：
通过前期的研究，发现基地上的三栋建筑都是独立的，缺少南北向的联系；场地上还有一个比较特别的蓝色塔楼。经过思考，在本方案里，首先要通过一些连接来打通整体南北向的连接，蓝色的塔楼位置离校园主要道路过远，四周封闭，材质又与历史建筑显得格格不入，可以在方案里重新建造一个塔楼。
建筑内部在任务书给出的功能要求之外，置入了一些学习沙龙、模型工坊、开放式工作室、原图书馆以及社团活动等功能。由于内部建筑存在一些老屋架，而屋架的最低点至地面只有四米的高度，所以在这里布置有夹层的大台阶和学习沙龙时要改变原有的结构，改成轻质的木框架。在最北部的建筑打开一个缺口，并设置楼梯将人流引入二楼平台，缺口处的屋顶采用木网架的形式将原有的屋顶位置和形态得以保留，成为原有结构的一种延续，同时形成入口处的灰空间。内部的话，一层有两个南北向的连廊连接着每栋建筑的公共空间，使功能块之间得到相互联系。而塔楼的位置在最北边的两栋建筑之间，内部有一个核心筒，四周被楼梯所包围，外部由木制框架支持。在结合轻型结构的同时，连接这二层的平台与一层的庭院，向上的延申起到了观景的效果，人们走到塔顶可以一览大礼堂的美景，再往后深入，塔楼或许可以结合周围的公共空间利用高差起到自然通风的作用。
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