既有工業(yè)建筑更新改造設(shè)計(jì)的實(shí)踐與探索

文／杜瑋 上海寶鋼建筑工程設(shè)計(jì)有限公司 上海 201999

1、背景

以“寶鋼”為代表的鋼鐵工業(yè)曾為中國經(jīng)濟(jì)騰飛做出巨大貢獻(xiàn)，隨著城市功能變化，這些工業(yè)生產(chǎn)基地漸漸成為工業(yè)遺存的載體。

吳淞工業(yè)區(qū)是上海五大重點(diǎn)轉(zhuǎn)型區(qū)域之一。2020年6月1日，上海市人民政府批復(fù)《吳淞創(chuàng)新城建設(shè)規(guī)劃》，吳淞創(chuàng)新城要聚焦風(fēng)貌資源，注入公共、文化功能，創(chuàng)新利用工業(yè)遺產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)從吳淞工業(yè)區(qū)到吳淞科創(chuàng)城的轉(zhuǎn)型。

圖1 吳淞創(chuàng)新城區(qū)域定位

工業(yè)遺產(chǎn)是城市文化的一部分，它見證了城市發(fā)展的歷史變遷。歷史的車輪滾滾前行的過程中，那些有保護(hù)價(jià)值、有特點(diǎn)的工業(yè)遺產(chǎn)，對于城市歷史風(fēng)貌的保護(hù)、展現(xiàn)城市特色面貌，具有非常重要的意義。

寶鋼特鋼地塊是吳淞工業(yè)區(qū)整體轉(zhuǎn)型的先行啟動區(qū)，肩負(fù)吳淞工業(yè)區(qū)整體轉(zhuǎn)型率先探路的使命。寶鋼特鋼有限公司吳淞口國際科創(chuàng)城首發(fā)項(xiàng)目（一期南樓），是在這一背景下誕生的示范性工程。本文基于案例，介紹既有工業(yè)建筑更新改造的建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問題。

2、廠房現(xiàn)狀及分析

L 型廠房為一單層工業(yè)廠房，建造于上世紀(jì)60年代初，從南至北依次為均熱爐車間、初軋車間、、鋼胚倉庫，三個(gè)車間在結(jié)構(gòu)上是分開的。

本次改建原均熱爐車間，長度約150 米，寬度約40.9 米，擬改建為4 層科技研發(fā)創(chuàng)業(yè)中心，改建后名稱為吳淞口國際科創(chuàng)城首發(fā)項(xiàng)目（一期南樓）。原建筑現(xiàn)狀如下圖（圖2）所示。

圖2 廠房現(xiàn)狀圖

2.1 地上部分

原均熱爐車間（南樓）為單跨32m 排架結(jié)構(gòu)（帶毗鄰低跨9m），鋼屋架、雙肢格構(gòu)柱。

原建筑始建于1961年，于2016年9月停產(chǎn)，距今使用已有六十年，根據(jù)房屋鑒定報(bào)告：

（1）柱及屋架變形滿足要求。

（2）鋼屋架及混凝土柱承載力滿足要求。

（3）黏土磚墻破損。混凝土屋面板滲水。柱混凝土碳化，保護(hù)層粉化、脫落，鋼筋裸露銹蝕。

整個(gè)建筑經(jīng)過多年使用，建筑主要外墻面、屋頂都有明顯的損壞，基本不能重新利用。

2.2 地下部分

地下室的設(shè)備基礎(chǔ)坑布置于廠房內(nèi)局部區(qū)域，現(xiàn)場坑內(nèi)積水，部分填土。原廠房格構(gòu)柱為樁基，設(shè)備基礎(chǔ)為天然地基（柱在設(shè)備基礎(chǔ)處實(shí)際連為一體），毗跨柱立于設(shè)備基礎(chǔ)坑壁，基礎(chǔ)形式混用，設(shè)備基礎(chǔ)坑有開裂維修紀(jì)錄。

2.3 周邊建構(gòu)筑物

南樓的西側(cè)原有五個(gè)煙囪，最北側(cè)的一個(gè)為磚砌煙囪，最南側(cè)的一個(gè)為金屬煙囪；中間三個(gè)為磚砌煙囪，煙囪高度為60m。南、北兩側(cè)煙囪高度較中間三根煙囪低。

南樓東側(cè)原有一列格構(gòu)柱及行車梁，形態(tài)保持完整。

結(jié)合L 型廠房為整體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施，分為南樓、北樓及中間連接段。連接段保留原廠房柱列。

3、概念設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)理念

建筑整體造型力求繼承老廠房工業(yè)遺存的外貌特征，在建筑造型上保留了“人字坡頂”的工業(yè)建筑符號和語言。以“融合、細(xì)節(jié)”為設(shè)計(jì)理念,采用新舊融合的方式，將新建筑的設(shè)計(jì)與老建筑的風(fēng)格、肌理協(xié)調(diào)融合；在建筑空間和室內(nèi)布置上靈活布置功能，保留有價(jià)值的細(xì)節(jié)。

設(shè)計(jì)原則：

（1）既有建筑的再利用

依據(jù)房屋檢測報(bào)告對建筑安全性的評定以及建筑設(shè)計(jì)的要求，合理進(jìn)行改造，提升建筑使用性能，實(shí)現(xiàn)了既有建筑再利用。

（2）傳承歷史，新舊結(jié)合

尊重既有建筑空間、結(jié)構(gòu)、材料等特征，記取原建筑設(shè)計(jì)元素意向、片段，植入新生的立面；同時(shí)謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)新增元素，新元素具有可識別性，又與歷史元素風(fēng)貌協(xié)調(diào)。

（3）形式服從功能與空間的有效利用

考慮科技研發(fā)功能對采光的需求，建筑立面采用重塑原圍護(hù)墻體，增加大量的采光窗或幕墻。原廠房內(nèi)高大空間適合做會議、展覽功能，為周邊地塊提供會展等配套設(shè)施服務(wù)。

3.2 總體方案

結(jié)合廠房遺址現(xiàn)狀及建筑功能，建筑的整體方案為南側(cè)原結(jié)構(gòu)拆除，即原結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分拆除，北側(cè)保留展示大廳區(qū)域結(jié)構(gòu)構(gòu)件，屋面板整體拆除，外圍護(hù)墻體拆除。

改造方案為外立面新做，金屬屋面板新做，考慮局部采光。保留局部構(gòu)件，可展現(xiàn)歷史印記。整體建筑與原建筑外輪廓相同。

此方案優(yōu)點(diǎn)為建筑布置不受原廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響，布置更加靈活，且保留局部構(gòu)件，展現(xiàn)了歷史印記和建筑的歷史風(fēng)貌。

項(xiàng)目的整體效果圖如下圖3所示。結(jié)合L 型廠房為整體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施，效果圖為整體南、北樓效果。

圖3 效果圖

4、建筑改造設(shè)計(jì)

4.1 建筑空間與功能布局

改建的南樓，整個(gè)建筑長約150m 長，寬約40.9m。

建筑在平面上可劃分為兩部分，北側(cè)為展示大廳、多功能空間及設(shè)備用房，南側(cè)為科研及設(shè)備用房等。

門廳、展示大廳局部區(qū)域通高空間，保留了原廠房大空間的氣質(zhì)，可以從建筑內(nèi)部看到保留的原廠房柱及屋架，利用老工業(yè)建筑的鋼筋鐵骨，展現(xiàn)老廠房的歷史遺跡，同時(shí)將廠房的高大空間、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)與現(xiàn)代建筑藝術(shù)相結(jié)合。挑空的空間部分，引入氣樓的光照，使整個(gè)建筑內(nèi)部的采光更好。

建筑的四面都有出入口，東側(cè)為科研人員主入口，西側(cè)及南側(cè)為科研人員次入口；北側(cè)設(shè)展示大廳出入口。

4.2 建筑平面

（1）一層主要功能為科研辦公及展示大廳。層高6.85m，科研辦公可設(shè)置共享辦公+兩層LOFT 辦公，形成開放、共享、展示、交流的活力辦公氛圍，局部單元隔間辦公，滿足多元辦公需求。

科研人員可以通過東、南、西側(cè)入口進(jìn)入建筑內(nèi)部。展示參觀人員可以通過北側(cè)入口進(jìn)入展示大廳。

（2）二層～四層主要功能為科研辦公及多功能廳。科研辦公區(qū)域?qū)痈?.2 米，二層多功能空間處層高11 米，其余區(qū)域通高。

科研內(nèi)部開放式大空間，結(jié)合當(dāng)下流行的現(xiàn)代工業(yè)風(fēng)，強(qiáng)調(diào)員工之間平等、自由的工作關(guān)系，空間布置上有較高的靈活性和利用度。

（3）地下一層現(xiàn)狀有一個(gè)大的設(shè)備基坑，利用此原設(shè)備基坑，在一層做樓板即可形成地下室，設(shè)置設(shè)備機(jī)房及配套功能用房。這樣可以為地上節(jié)省出部分空間，地上部分出租面積可適當(dāng)增大。配套功能用房，也可以考慮作為后期配套商業(yè)的存儲空間。

4.3 立面設(shè)計(jì)

建筑造型充分考慮建筑功能，兼顧造型、采光、視線和節(jié)能要求。東側(cè)外立面結(jié)合主入口，保留原建筑混凝土柱；西側(cè)外立面結(jié)合幕墻設(shè)計(jì)，保留部分混凝土柱；南、北山墻立面結(jié)合幕墻設(shè)計(jì)，保留鋼結(jié)構(gòu)柱及屋架；在整體外立面設(shè)計(jì)中巧妙保留原工業(yè)建筑的遺跡。既有豎向長窗保證可充分保證研發(fā)空間的采光需要，亦沿襲保留了老廠房橫向長窗的設(shè)計(jì)元素；部分裸露的結(jié)構(gòu)，秩序而有力量，充分展現(xiàn)了其作為工業(yè)建筑的歷史及獨(dú)特美感。立面效果如下圖4所示。

圖4 建筑外立面效果圖

4.4 景觀設(shè)計(jì)

整體景觀設(shè)計(jì)結(jié)合公共藝術(shù)，將場地中保留的構(gòu)件及原特鋼生產(chǎn)線的鋼鐵構(gòu)件，融入設(shè)計(jì)中，以鋼鐵制造為創(chuàng)作元素、以創(chuàng)新科技為手段、以藝術(shù)展示手法，演繹特鋼啟航。

以熔爐雕塑鋼鐵涌泉作為開篇，代表科創(chuàng)新生，滋潤、孕育特鋼地塊重生；以東側(cè)廣場的保留柱列展示發(fā)展歷程，結(jié)合聲光電科技手段，展示1958年-2020年特鋼發(fā)展轉(zhuǎn)型科創(chuàng)能量；以齒輪雕塑奮進(jìn)之輪代表當(dāng)前科創(chuàng)引領(lǐng)特鋼的飛速發(fā)展；以時(shí)代之門雕塑代表特鋼地塊即將跨越科創(chuàng)之門；以西側(cè)廣場保留的三根煙囪，結(jié)合帆船鋪裝，代表了科創(chuàng)之城揚(yáng)帆起航，穿云而過，若如明月指引，引領(lǐng)科創(chuàng)之城夢想啟航，駛向未來無限可能。部分室外景觀效果如下圖5所示。

圖5 室外景觀效果圖

4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改造

北側(cè)長度45m 的廠房主結(jié)構(gòu)保留，并進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固。鋼筋混凝土格構(gòu)柱碳化部分混凝土保護(hù)層清除，鋼筋除銹，再包裹混凝土增大截面進(jìn)行修復(fù)、加固。鋼結(jié)構(gòu)柱及屋架損壞構(gòu)件進(jìn)行更換和加固。

在屋架上增設(shè)鋼檁條及自身的支撐系統(tǒng)，鋪設(shè)更換的屋面板。

在廠房內(nèi)部新建自帶屋頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)。

南側(cè)長度105m 廠房上部結(jié)構(gòu)全部拆除（除門廳處的四根修復(fù)保留），按原廠房結(jié)構(gòu)外形輪廓新建主跨四層及低跨兩層鋼結(jié)構(gòu)，采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系。

4.6 裝修設(shè)計(jì)

整個(gè)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了經(jīng)過千錘百煉，特鋼地塊在火中重鑄、新生，有著堅(jiān)韌品質(zhì)和磨練不屈的意志。

設(shè)計(jì)中以鳳凰涅槃為整個(gè)空間的線索，整個(gè)展示區(qū)域規(guī)劃出巢的形態(tài)，樓梯構(gòu)架呈現(xiàn)出鳳凰騰飛的姿態(tài)，寓意特鋼地塊舊廠房改造后重新煥發(fā)活力，浴火重生。色彩以黑白灰為主色調(diào)，提取橙紅色為點(diǎn)綴配色，加入幾何形體的塊面和原有建筑結(jié)構(gòu)的柱體共同體現(xiàn)了老廠房工業(yè)化特點(diǎn)。效果圖如下圖6所示。

圖6 室內(nèi)裝修效果圖

5、綠色裝配式建筑技術(shù)的應(yīng)用

5.1 綠色建筑技術(shù)

綠色建筑就是在建筑全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然共生的建筑。本次綠建達(dá)到綠建二星標(biāo)準(zhǔn)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)上就充分利用場地空間設(shè)置綠化用地。

建筑材料采用鋼梁、鋼柱、裝飾鋁板、金屬板復(fù)合保溫屋面、玻璃幕墻、玻璃隔斷等材料，均屬于可再利用材料及可循環(huán)材料，構(gòu)件完全在工廠加工成型、施工為干作業(yè)，不造成環(huán)境污染；且鋼材、鋁板等可100%回收利用，有利于綠色環(huán)保。

5.2 裝配式建筑技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，采用“鋼框架”結(jié)構(gòu)體系，在保證鋼結(jié)構(gòu)合理性和經(jīng)濟(jì)性的條件下，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的建筑功能布局。該體系的主要特征為大開間柱網(wǎng)整齊、平面規(guī)整、空間靈活可變、后續(xù)可實(shí)現(xiàn)裝配式內(nèi)裝，建造過程表現(xiàn)為裝配化率高、現(xiàn)場濕作業(yè)少、施工周期短、省人工等方面的優(yōu)勢。

項(xiàng)目主體構(gòu)件與主要部品部件組成：鋼管柱、工字型鋼梁、樓板及屋面板均采用壓型鋼板組合樓板或金屬板，樓梯為鋼結(jié)構(gòu)；建筑外圍護(hù)墻采用混凝土保溫模卡砌塊或玻璃幕墻，內(nèi)墻采用輕鋼龍骨或蒸壓加氣混凝土砌塊墻。

結(jié)語：

通過更新改造項(xiàng)目的實(shí)踐和探索，將各種技術(shù)在工業(yè)遺存的風(fēng)貌保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，旨在探索工業(yè)遺產(chǎn)在改造和更新過程中如何得到更好的保護(hù)與發(fā)展，提供新的建筑功能和空間環(huán)境，也為同類項(xiàng)目建設(shè)提供了成功樣板和寶貴經(jīng)驗(yàn)。