既有工業建筑更新改造設計的實踐與探索

杜瑋

【摘要】工業土地的轉型開發和工業遺產的風貌保護，是城市化過程中老工業廠區外遷帶來的新課題。本文以寶鋼特鋼有限公司初軋廠既有工業廠房的更新改造為研究對象和典型案例，介紹風貌保護條件下建筑設計的關鍵點，為工業建筑的更新改造提供思路和參考。

【關鍵詞】工業遺產;風貌保護;更新改造;裝配式建筑;綠色建筑

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.10.018

1、背景

以“寶鋼”為代表的鋼鐵工業曾為中國經濟騰飛做出巨大貢獻，隨著城市功能變化，這些工業生產基地漸漸成為工業遺存的載體。

吳淞工業區是上海五大重點轉型區域之一。2020年6月1日，上海市人民政府批復《吳淞創新城建設規劃》，吳淞創新城要聚焦風貌資源，注入公共、文化功能，創新利用工業遺產，實現從吳淞工業區到吳淞科創城的轉型。

工業遺產是城市文化的一部分，它見證了城市發展的歷史變遷。歷史的車輪滾滾前行的過程中，那些有保護價值、有特點的工業遺產，對于城市歷史風貌的保護、展現城市特色面貌，具有非常重要的意義。

寶鋼特鋼地塊是吳淞工業區整體轉型的先行啟動區，肩負吳淞工業區整體轉型率先探路的使命。寶鋼特鋼有限公司吳淞口國際科創城首發項目（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，介紹既有工業建筑更新改造的建筑設計要點和關鍵技術問題。

2、廠房現狀及分析

L型廠房為一單層工業廠房，建造于上世紀60年代初，從南至北依次為均熱爐車間、初軋車間、、鋼胚倉庫，三個車間在結構上是分開的。

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層科技研發創業中心，改建后名稱為吳淞口國際科創城首發項目（一期南樓）。原建筑現狀如下圖（圖2）所示。

2.1 地上部分

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

原建筑始建于1961年，于2016年9月停產，距今使用已有六十年，根據房屋鑒定報告：

（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?；炷廖菝姘鍧B水。柱混凝土碳化，保護層粉化、脫落，鋼筋裸露銹蝕。

整個建筑經過多年使用，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

地下室的設備基礎坑布置于廠房內局部區域，現場坑內積水，部分填土。原廠房格構柱為樁基，設備基礎為天然地基（柱在設備基礎處實際連為一體），毗跨柱立于設備基礎坑壁，基礎形式混用，設備基礎坑有開裂維修紀錄。

2.3 周邊建構筑物

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

南樓東側原有一列格構柱及行車梁，形態保持完整。

結合L型廠房為整體設計，分步實施，分為南樓、北樓及中間連接段。連接段保留原廠房柱列。

3、概念設計方案

3.1 設計理念

建筑整體造型力求繼承老廠房工業遺存的外貌特征，在建筑造型上保留了“人字坡頂”的工業建筑符號和語言。以“融合、細節”為設計理念，采用新舊融合的方式，將新建筑的設計與老建筑的風格、肌理協調融合;在建筑空間和室內布置上靈活布置功能，保留有價值的細節。

設計原則：

（1）既有建筑的再利用

依據房屋檢測報告對建筑安全性的評定以及建筑設計的要求，合理進行改造，提升建筑使用性能，實現了既有建筑再利用。

（2）傳承歷史，新舊結合

尊重既有建筑空間、結構、材料等特征，記取原建筑設計元素意向、片段，植入新生的立面;同時謹慎設計新增元素，新元素具有可識別性，又與歷史元素風貌協調。

（3）形式服從功能與空間的有效利用

考慮科技研發功能對采光的需求，建筑立面采用重塑原圍護墻體，增加大量的采光窗或幕墻。原廠房內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施服務。

3.2 總體方案

結合廠房遺址現狀及建筑功能，建筑的整體方案為南側原結構拆除，即原結構構件大部分拆除，北側保留展示大廳區域結構構件，屋面板整體拆除，外圍護墻體拆除。

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

此方案優點為建筑布置不受原廠房結構構件影響，布置更加靈活，且保留局部構件，展現了歷史印記和建筑的歷史風貌。

項目的整體效果圖如下圖3所示。結合L型廠房為整體設計，分步實施，效果圖為整體南、北樓效果。

4、建筑改造設計

4.1 建筑空間與功能布局

改建的南樓，整個建筑長約150m長，寬約40.9m。

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

門廳、展示大廳局部區域通高空間，保留了原廠房大空間的氣質，可以從建筑內部看到保留的原廠房柱及屋架，利用老工業建筑的鋼筋鐵骨，展現老廠房的歷史遺跡，同時將廠房的高大空間、結構等特點與現代建筑藝術相結合。挑空的空間部分，引入氣樓的光照，使整個建筑內部的采光更好。

建筑的四面都有出入口，東側為科研人員主入口，西側及南側為科研人員次入口;北側設展示大廳出入口。

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。B8BA4E1B-13E7-4E67-8F90-51B88794A7F4

科研人員可以通過東、南、西側入口進入建筑內部。展示參觀人員可以通過北側入口進入展示大廳。

（2）二層～四層主要功能為科研辦公及多功能廳?？蒲修k公區域層高4.2米，二層多功能空間處層高11米，其余區域通高。

科研內部開放式大空間，結合當下流行的現代工業風，強調員工之間平等、自由的工作關系，空間布置上有較高的靈活性和利用度。

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

4.3 立面設計

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

4.4 景觀設計

整體景觀設計結合公共藝術，將場地中保留的構件及原特鋼生產線的鋼鐵構件，融入設計中，以鋼鐵制造為創作元素、以創新科技為手段、以藝術展示手法，演繹特鋼啟航。

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

4.5 結構設計與改造

北側長度45m的廠房主結構保留，并進行上部結構的修復和加固。鋼筋混凝土格構柱碳化部分混凝土保護層清除，鋼筋除銹，再包裹混凝土增大截面進行修復、加固。鋼結構柱及屋架損壞構件進行更換和加固。

在屋架上增設鋼檁條及自身的支撐系統，鋪設更換的屋面板。

在廠房內部新建自帶屋頂的鋼結構。

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

4.6 裝修設計

整個設計體現了經過千錘百煉，特鋼地塊在火中重鑄、新生，有著堅韌品質和磨練不屈的意志。

設計中以鳳凰涅槃為整個空間的線索，整個展示區域規劃出巢的形態，樓梯構架呈現出鳳凰騰飛的姿態，寓意特鋼地塊舊廠房改造后重新煥發活力，浴火重生。色彩以黑白灰為主色調，提取橙紅色為點綴配色，加入幾何形體的塊面和原有建筑結構的柱體共同體現了老廠房工業化特點。效果圖如下圖6所示。

5、綠色裝配式建筑技術的應用

5.1 綠色建筑技術

綠色建筑就是在建筑全壽命周期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，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。本次綠建達到綠建二星標準。在規劃設計上就充分利用場地空間設置綠化用地。

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

5.2 裝配式建筑技術

裝配式鋼結構建筑體系，采用“鋼框架”結構體系，在保證鋼結構合理性和經濟性的條件下，實現最優的建筑功能布局。該體系的主要特征為大開間柱網整齊、平面規整、空間靈活可變、后續可實現裝配式內裝，建造過程表現為裝配化率高、現場濕作業少、施工周期短、省人工等方面的優勢。

項目主體構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，樓梯為鋼結構;建筑外圍護墻采用混凝土保溫?？ㄆ鰤K或玻璃幕墻，內墻采用輕鋼龍骨或蒸壓加氣混凝土砌塊墻。

結語：

通過更新改造項目的實踐和探索，將各種技術在工業遺存的風貌保護設計中應用，旨在探索工業遺產在改造和更新過程中如何得到更好的保護與發展，提供新的建筑功能和空間環境，也為同類項目建設提供了成功樣板和寶貴經驗。

參考文獻：

[1]《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014[S].

[2]《裝配式鋼結構建筑技術標準》GB/T51232-2016[S].

[3]莫超宇，王林，薛鳴華.上海寶鋼不銹鋼廠保護更新與城市設計實踐[J].時代建筑，2018（6）：162-167.

[4]李軍，仇怡嘉.既有工業建筑——上海特鋼廠更新改造設計與研究[J].時代建筑，2016（6）：1-3.B8BA4E1B-13E7-4E67-8F90-51B88794A7F4