耶鲁科学楼 | 面向未来的科研社区

科研与创新能力是国家核心竞争力和领导力的一大基石， STEM（科学、技术、工程、数学）相关学科的教育和科研以其多学科协同发展的综合性，日渐成为教育研究生态系统的重中之重。这一趋势也带来了为其服务的空间设施的跟进，在全球范围内如雨后春笋般加速建设。近期, PCPA与Stantec合作完成的教育科研新作——耶鲁大学科学楼（Yale Science Building，后简称YSB）——落成并投入使用，该项目自启动之时便受到了耶鲁校长Peter Salovey的极力推崇，称其对于耶鲁大学科研事业发展意义重大，是堪比发现维生素A和发明抗癌药物的又一创举。

▲图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

PCPA于1977年在耶鲁大学所在地——美国康州纽黑文市——创立，至今总部办公室仍然与学校仅有一墙之隔。联合创始人西萨·佩里曾任耶鲁大学建筑系系主任，多位事务所成员也在耶鲁大学执鞭。浓厚的学术氛围不仅诠释了事务所扁平开放的组织构架，也造就了在教育科研建筑上独树一帜的设计手法。经过40余年的在教育设施设计领域的探索，PCPA完成了许多校园总体规划，单体建筑及建筑群：从K-12到高等教育，功能涉及文理学院、理工科系、综合楼、文体楼、体育设施、住宿学院等。此次，继经典作品马龙工程中心（Malone Engineering Center）之后，PCPA有幸再次为耶鲁大学打造科研教学的又一核心空间。

▲科学山校区及马龙工程中心, 图片版权 ©PCPA

▲马龙工程中心, 图片版权 © Jeff Goldberg, ESTO

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缘起

作为美国第三古老的高等教育机构，耶鲁大学创建于1701年，其科学教育起步于19世纪初。科学山校区原本是一个名为Sachem’s Wood的住宅区， 位于主校区北侧Prospect Hill附近。耶鲁大学在1910年将地块作为土地储备购买，并陆续建成了几座实验楼。直到第二次世界大战后的科研热潮到来之时，科学山校区才渐成规模，成为耶鲁大学自然科学院系的聚集地。

由于科学山漫长的建造过程中并无指导性的愿景和规划，建筑群体的生长有失连贯性，也错失了许多改善建筑环境的机会。位于丘陵之上的实验室建筑地势较周边车道高40英尺 （12米），阻断了人流、车流和后勤流线。建筑风格凌乱、室外空间乏人问津、院系之间各自孤立、师生休闲互动空间不足等问题变得愈发明显。

▲科学山校区旧景，图片版权

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耶鲁大学

进入21世纪的耶鲁大学，计划将科学山校区的规模在20年间翻一番，将总体面积扩建到约二百万平方英尺（20万平米）。这一雄心勃勃计划也包括了PCPA从2005年开始与The Olin Partnership合作进行的耶鲁科学山的长期总体规划工作，为建筑，景观，开放空间，基础设施，雨水管理和可持续发展建立框架。

▲2005年规划图，图片版权

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Olin

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PCPA

在其后的15年中，这些原则得以保留，引导着耶鲁大学在科学园区内的新建和改造项目。由于2004年的社区抗议和2008年的次贷经济危机，位于科学山东部边缘两个建筑项目未能成型。在其后长达七年的休养生息中，耶鲁大学对于科研校区的实际需求和愿景进行了重新评估，调整了原先逐一建造单一学科或单一功能楼宇的模式，转而寻求更具有全局视角的方法来服务和引领当代科研。自2013年起，耶鲁大学投入了5亿美金用于科学山现有建筑和设施的更新加建。2015年，YSB项目启动，由PCPA和Stantec组成的设计团队开始了通力协作，为科学山校区的发展勾画了崭新的愿景。项目目标包括：

1. 通过创建物理上和体验上的连接，振兴科学山校区

2. 重塑可供行人使用的开放空间体系

3. 为适应未来扩张，采取集约型开发策略

4. 推动高能效和高灵活度的实验室规划和建造系统，以适应未来变化

5. 通过建筑设计与环境的高度融合，激发科研创新动能

▲YSB鸟瞰图，图片版权 

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PCPA

YSB的用地为原先建有Gibbs实验室，前者拆除后，于2017年开始本项目的施工。经过两年的建造，YSB于2019年末面世，标志着科学山校区的崭新时代。这座耗资2.83亿美元的七层建筑，拥有在现代科学建筑中十分独特的功能广度和深度。通过将校区现有建筑串联为互通网络，发挥了跨学科合作中心枢纽的重要作用，重塑了一个活力迸发、面向未来的科学社区。

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共通

互联

的科学社区  

这座总面积27,000平方米的建筑是一个名副其实的混合功能科学楼。遍布整楼的科学空间包括核心实验室、振敏物理和图像实验室、计算机教室、温室等，为约550名师生员工提供工作学习场所，涵盖了分子、细胞和发育生物学系，分子生物化学与生物物理系，定量生物学研究所，物理系等多个学科。

▲功能配置，图纸版权 ©Stantec  照片版权 ©Jeff Goldberg,ESTO

这样的功能配置手法，一方面将原本分散的学科设施整合到一处，消除物理隔阂，并通过丰富的公共空间，创建和强化多学科交叉的可能性。另一方面，这些能源密集型研究院系集中在一起，共用基础实验资源、附属空间及设备，消除冗余，集约能源，可均衡应对未来的可变性。

▲平面图，图纸版权 ©PCPA­

 ▲功能分析图，图纸版权 ©PCPA­

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▲剖面图，图纸版权 ©PCPA

▲首层轴侧图，图纸版权 ©PCPA

▲地下通廊轴侧图，图纸版权 ©PCPA

“

我们终于有了一个社区。

我上个月[搬进YSB之后]与同事的互动比过去六个月都多。

”

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分子，细胞和发育生物学副教授Valerie 

Hors

ley

科研社区的核心要素，不仅仅是实验室空间，更是满足科研学术人员随时随处交流观点、思想碰撞的公共空间及配套设施体系。通过缩短物理距离等多样化的手段，设计团队致力于消除长期阻碍着科学山校区知识传递和社群交流的种种壁垒。

▲The Pavilion, 图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

提出“The Pavilion”这一新的节点，作为科学山校区公共空间的枢纽，并为户外广场的活动提供风雨无阻的空间。这个全天候充满互动的共享空间包含了餐饮和学习设施，常年吸引着学生和教职员工的到访，也可以用作院系以及学院临时活动的场地。配备有全玻幕墙和自然通风的机电系统，人们可以在此舒适地享受自然光和外部景观。

▲The Pavilion内景，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

通过The Pavilion的建造和景观元素的重塑，使之前因狂风肆虐而一度无法使用的室外广场成为可以全年享受的宜人绿地。高度自然和高度人工环境的契合，激发着探索发现的灵感，并强化科学山社区的场所感。

▲室外广场前后对比，图片版权 ©耶鲁大学 ©PCPA

▲室外广场，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

设计团队在YSB大楼内外营造了大量的公共空间，其中包括了对地势差异所形成的下沉广场的优化，以及通过自身体量退台形成的四层景观露台，一览校园美景。YSB内另有一个500座的演讲厅，与邻近的Peabody自然博物馆共享，成为耶鲁大学和纽黑文城市社区联系的纽带。

▲下沉广场旧景，图片版权 ©耶鲁大学

▲景观露台，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

▲500座演讲厅，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

在工作与生活的界限越来越模糊的今天，空间设施所具有的开阔视野、自然采光、自然通风、健康材料对于维护使用者的身心健康尤为重要。开放、易达、共享的枢纽型建筑在校园乃至城市的每一个角落，促进着交流与创新。

▲图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

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承前启后的校园  

作为校园多年规划的产物和分水岭，YSB的设计强化了建筑和规划并非一次性的思维产物，而应当在时间长河中不断进化、持续生长这一核心理念。新建的楼宇巧妙地起到了承前启后的作用，从功能和美学上融合耶鲁大学的传统与当代科研的创新本质。

Gibbs实验室原址上拔地而起的YSB并没有增加校园的建筑覆盖范围，而是将土地预留给未来的发展。通过连续性和易达性，新建筑与校园已有的建筑无缝而恰到好处地融合在一起，创造出更强的社区感。

在空间场所方面，沿着科学山的退台地势，设计团队有意将YSB的体量放低，以匹配邻近的住宅建筑的规模。建筑体量协调了科学山上12米的地面高差，同时为残疾人提供了从低层停车场进入的通道。

▲拆除前的Gibbs实验室和其原址上新建的YSB，图片版权 ©耶鲁大学 ©PCPA

在生态环境方面，YSB以保护和巩固科学山校区的现有生态系统为目标，其中包括了为保护两颗150年的老橡树而退后的建筑体量。公共空间和景观设计依托这些现有树木，提升了整体的场地氛围和空间质量。

▲图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

在建筑美学上，YSB的外立面设计是对科学山建筑文脉的补充和统一。通过别具特色的红色铝制窗间墙和遮阳板，YSB与科学山上的原有的砖石建筑和谐地融合在一起。这是一种恰当、大胆而现代的美学表达。

▲立面细节，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

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面向未来的建筑  

除了对于环境和文脉的尊重，YSB的另一设计和施工亮点在于其前瞻性。

“

在YSB，我们可以利用低温电子显微镜将细胞的原子细节可视化；可以在生命显微镜核心实验室实时观察活细胞的移动和变化; 可以在屋顶上种植柠檬树，治愈困扰美国柑橘产业的疾病  ; 可以在昆虫和水生生物核心实验室研究昆虫和鱼类如何感知周围的世界；可以在定量生物学中心开发数学算法来模拟人类病原体和癌症的生长；可以在化学合成中心合成新分子作为药物和工具。但最重要的是，当无法预测的未来到来时，YSB内部的实验室可以被完全地改造，以开展我们今天想不到的新型科学研究。

”

——

分子，细胞和发育生物学教授Anna Marie Pyle, YSB建造委员会主席

▲实验室内景，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

灵活性

科研空间的形态与其内容一样，都需要适应未来。

实验室的模块化设计和有主次的灵活墙体布局提升了建筑的灵活度，提供了根据科研需求变化进行功能重组，或者根据研究团队人员变化进行规模调整的可能性。

▲灵活的实验室布局框架，图片版权 ©Stantec

实验室辅助空间的规划和设计将未来的种种变量纳入考量，需要进行的空间调整保持在室内装潢层面，而无需完全的翻新。

▲灵活的实验配套空间布局框架，图片版权 ©Stantec

▲实验室及办公室内景，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

预制建造

YSB的外表皮、温室、建筑基础设施和实验室服务空间大量采用了场外预制和模块化设计概念。

借助预制的多专业设备桥架和立管作为设计元素，团队能够将实验室设备设施标准化和模块化。这种前瞻性设计减少了维护需求，同时提供了适应未来研究需求变化的灵活性。建筑的功能寿命得以延长，同时减少了翻新的时间和经济成本，为YSB提供了更高的经济效能和发展潜力。

▲预制多专业天花桥架，图片版权 ©Stantec

▲桥架预制过程

可持续性

为推进耶鲁大学和PCPA在可持续性上的努力，YSB一改传统科研楼宇高能耗的惯例，而将成为全校能源效率最高的实验大楼，其能源需求仅占同类型实验大楼的一半。建筑采用冷梁技术，可在非工作时间调整温度和湿度，节约能源；设计中还增加了大量绿地、改善了雨水处理设施、保留了珍贵的树龄150年的老橡树、回收利用了95%的拆除和建造垃圾。耶鲁大学计划于2050年实现碳中和，而YSB无疑是耶鲁大学实现目标、向更清洁而可持续的未来迈进的重要一步。

▲实验室内景，可见天花上的冷梁，图片版权 ©Jeff Goldberg, ESTO

“

一百年后，当人们回顾这一刻时，他们将发现这是我们为研究和教育理念奠定基础的时刻[...]他们将看到，这座建筑为实现我们的共同愿景发挥了至关重要的作用，这一愿景就是加快耶鲁大学在科学研究上的步伐，从而造福全世界人民的生活。

”

——

耶鲁大学校长Peter Salovey

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我们坚信，伟大的设计不应拘泥于一种风格，

而源自和客户的紧密配合以及对项目所在地的自然、经济和社会环境的充分尊重，

与当前时代融合，焕发勃勃生机！

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