太原市歷史建筑改造技術研究
——以太原工人文化宮大修改造項目為例

高宇波 榮靜照 GAO Yubo RONG Jingzhao

我國城鄉新建建筑面積以20億m2/年的速度增長，新建的住宅、商業甚至行政區將老城區包圍，大量歷史建筑因功能落后、經營不善等問題面臨拆遷或進行適應性改造的挑戰。研究基于太原市歷史建筑的發展演變與現狀，總結太原市歷史建筑的區位分布、功能分類與使用現狀，并以太原市工人文化宮大修改造項目為例，對太原市歷史建筑的改造技術進行系統分析，為歷史建筑改造提供參考。

城市更新；歷史建筑；建筑改造；適應性

1 太原市歷史建筑發展演變及現狀

1.1 發展演變

1.1.1 西方文化導入

19世紀70年代，隨著西方列強對我國的侵略，天主教教會與基督教教會在太原市得到廣泛傳播，因此出現近代建筑的新類型——教會建筑。隨著教會建筑的興盛，太原市內出現了早期的“洋房”與教會興建的醫院（博愛醫院前身為耶穌教醫院）。隨著洋務運動興起，山西近代工業建筑逐漸興盛。1892年，太原第一家近代工業建筑“太原火柴局”在三橋街落成，1905年山西富商劉篤敬投資設立了太原電燈公司，1906年晉新書社印刷廠成立。20世紀初，清政府下令“除京師大學堂切實整頓外，各省于省城均設大學堂”，至此全國各地刮起了新式學校建設的熱潮。1904年，太原成立山西大學堂。

1.1.2 近代化發展

太原市的“近代化發展”時期可分為閻錫山統治時期與日偽統治時期。閻錫山統治時期，受到孫中山“三民主義”的影響，在山西境內大力發展以軍需工業為主、民用工業為輔的“造產”建設。1930年以前，先后建立了山西陸軍修械所（1914—1920年）、山西軍人工藝實習廠（1920—1926年）、太原兵工廠（1927—1930年）。1930年后，山西的經濟建設重心由軍需工業向重、輕工業轉移，并于1933年成立了西北實業公司，辛亥革命后，太原市出現了一些新的行政建筑，如清政府山西巡撫衙門改建為督軍府。1937年，日軍在太原市建立了日偽政權，太原市的經濟和建設遭到掠奪性破壞，在極少數新建建筑中，日本山西派遣軍司令部大樓（現山西省軍區辦公樓）和山西郵政管理局（今五一路郵局）成為比較有代表性的建筑。

1.1.3 現代化探索

五一百貨大樓、鐘樓街合作大樓及市委辦公大樓等公共建筑在此階段相繼落成。我國第一個五年計劃時期，因煤炭和礦產資源豐富，太原成為蘇聯援建的“156計劃”工程第一批重點建設的城市之一，共計落戶11項。與工業建設配套的住宅、醫療、教育、體育娛樂、對外接待等類型的公共建筑在太原市逐步落成。黨的“十一屆三中全會”后，太原的建筑事業在改革開放政策的引導下迅速發展，建筑風格、建筑類型、建筑技藝受國際思潮的影響，呈多趨勢、多樣化的發展特點。

1.2 現狀

綜合太原市第一批和第二批歷史建筑，目前共有13類，52項，共計186處，分布在太原市的5個區劃范圍內。通過分析可得，現有保護歷史建筑主要集中分布在迎澤區、杏花嶺區、萬柏林區和晉源區4個區內（見表1），其中杏花嶺區歷史建筑數量最多，占比46.8%，其中以民居、住宅類的歷史建筑居多；晉源區次之，占比28.5%，以太原市古縣城內的民居為主；萬柏林區內歷史建筑數量排名第三，占比12.4%，以蘇聯援建的工廠和專家住宅樓為主；迎澤區內歷史建筑數量排名第四，占比9.1%，以文化建筑為主；擁有歷史建筑數量最少的尖草坪區總占比3.2%，因為離市區較遠，尖草坪區的歷史建筑以工業和軍事類型為主。

表1 太原市歷史建筑分區統計

經調研，2009年被掛牌保護的歷史建筑已得到一定程度的改造，從外部建筑環境的整治到建筑個體的外立面更新亦或建筑內部的功能置換，以及室內光環境、熱環境等舒適度的深層次改造，但仍有部分歷史建筑未得到重視，處于瀕臨拆除的狀態。

2 太原工人文化宮大修改造項目

太原工人文化宮位于太原市迎澤大街歷史文化風貌區，始建于1956年5月，由原山西省建筑設計研究院設計，山西省第一建筑工程公司負責施工。自建設之初便定位為太原市重要的政治、經濟、文化活動場所。太原工人文化宮經歷了多次擴建、改建與改造：1956年太原工人文化宮第一次建設的主體是劇場、主樓、東西連廊及東西北側展廳，形成了面向迎澤大街的主要立面；1962年進行第一次擴建，將東西兩翼的展廳向南擴建，形成相對工整的“工”形平面，至此工人文化宮基本格局形成；2020年8月進行第二次改造，也是建成以來最大規模的改造，拆除不滿足安全使用要求的危房、劇場，建成符合國家標準的大型甲等劇場，并深度發掘歷史建筑地下空間的使用價值，擴充會議、展覽、培訓、演出、停車等功能的適用空間。

2.1 外部空間規劃

2.1.1 聲環境與光環境

根據GB 3096—2008《聲環境質量標準》中建筑環境噪聲等效聲級限制的要求，分別在晝間和夜間對項目場地內的環境噪聲進行監測，其中晝間環境噪聲最大值為64dB，夜間環境噪聲最大值為55dB，由此可知該項目的環境噪聲值大于2類聲環境功能區標準限制，小于3類聲環境功能區標準限制。

因項目以展覽和會議演出功能為主，對日照需求不高，反而應適當減少太陽光的直射，以免對展品和觀展環境產生影響。該項目外窗采用Low-e中空玻璃（離線、12mm厚氬氣間隔層），遮陽系數0.232，可見光透射比0.8，可為室內展覽最大限度避開炫光干擾，其他外立面均采用漫反射材料，避免給周邊建筑帶來光污染。

2.1.2 場地交通與公共交通

場地內交通組織遵循人車分流的原則，社會車輛從場地的西側和南側進入地下停車庫，貨運車輛停靠在建筑的南側，主要人流則從北面和東側進入建筑，如遇大型會議需停靠大巴車輛，則臨時停靠在北側集散廣場的北面，方便人流短時間集散。

場地外圍設置有公交站與地鐵站2種公共交通站點，均位于基地東北側，其中地鐵站據項目步行距離約203m，公交站據項目步行距離約280m且設有不少于2條的公交線路。

2.1.3 透水鋪裝與海綿城市

太原工人文化宮在場地的北側和西側有集散廣場，若采用透水性和透氣性均較差的材質，在夏天接收大量太陽輻射后，難以與空氣中的水分進行熱量交換，易導致廣場及周圍的空氣溫度迅速升高，產生熱島效應。故在場地改造時，加大使用滲水材質，在雨水較多的季節可加快雨水吸收，緩解場地內的排水壓力及室外廣場周圍的微氣候調節壓力。

2.2 建筑設計

2.2.1 圍護結構更新

在早期的建筑設計中，通常采用木窗框與普通玻璃單框單玻的組合，氣密性較差，更換成單層玻璃鋼窗后又出現明顯的冷橋與熱橋節點，故該項目在門窗改造中選用導熱系數小且經斷熱處理過的復合鋁塑框材，搭配低傳熱系數的Low-e玻璃，從而減少室內熱量的散失，有效阻止了室內外溫差引起的熱傳遞。

太原工人文化宮為平屋面，樓板為鋼筋混凝土現澆板，在建設之初只考慮了防火防水的問題，故在改造時，根據構造措施將屋頂分為：上人屋面和不上人屋面。其中歷史建筑部分與擴容建筑部分的平屋面為上人屋面，局部凸起的設備用房的平屋面為不上人屋面，劇場的鋼桁架屋面為不上人屋面。

2.2.2 建筑空間改造

在改造過程中出現2個矛盾：①歷史建筑與改建建筑的矛盾；②改建建筑與場地之間的矛盾。為解決第一個矛盾，改造時加入了4個室外庭院，前2個室外庭院加入使得東西配樓與改建建筑中間相隔約5.5m，后2個室外庭院的加入將歷史建筑的連廊與改建建筑相隔約7.6m，室外庭院使歷史建筑的外立面最大程度地保留并顯露出來，同時，改建建筑與歷史建筑均獲得了自然光照與通風，建筑密度較大的改建建筑部分消防問題也迎刃而解。為解決第二個矛盾，在室外庭院的基礎上，搭配室內中庭的設置，起到改善建筑室內熱環境作用。該項目中的2個中庭介于劇場和擴容的輔助功能之間，寬約7.8m，長約36m，既兼具采光、照明和消防疏散作用，又是展示新（擴容功能）老（劇場）建筑交界的形象中庭。中庭上空使用上懸式電動通風排煙窗，以消防控制箱供電，嚴格控制開啟角度＞70o，使其具有頂級水密、氣密、抗風壓及隔聲性能，內側加膠外側鋼化中空玻璃，確保使用安全并具有良好的保溫性能（見圖1）。

1 太原工人文化宮大修改造后休息廳效果（圖片來源：山西省建筑設計研究院有限公司）

2.2.3 地下空間開發與土地利用

在尊重歷史建筑的同時，為更好地服務于建筑的文化功能，在改造時充分挖掘城市空間的立體化優勢，在不影響歷史建筑的同時，建造地下停車庫與立體倉儲式停車庫，其中地下停車庫建筑面積約1.06萬m2，可容納370余輛機動車，立體倉儲式停車庫總建筑面積1910m2，地下占地面積1781m2，可容納63輛機動車。

2.3 結構加固

太原工人文化宮的外墻采用砌體砌筑，結構超期服役導致抗震性能下降，需通過加固延長歷史建筑的服務期限，故該項目采用對歷史建筑影響最小的方式加強結構的支撐效果：①采取板墻對原有砌體進行整體性加固，使原有結構與新增結構協同受力；②采用增大截面、外包型鋼、粘貼碳纖維布等方法對構件進行加固，使改造后的結構均滿足各項要求。

2.4 設備更新

2.4.1 水資源利用

為實現節能與節水的目標，采取多項措施穩定水資源與環境的平衡關系。設備用房采用市政壓力供給，其他區生活給水采用變頻供水設備，其中給水支管的水流速度不超過1.0m/s，防止水流噪聲的產生；選用低噪聲水泵，泵組采用隔振基礎；水泵進水管、出水管設置可曲撓橡膠接頭和彈性吊支架，減少噪聲及振動傳遞；生活水泵出水管采用靜聲式止回閥，減少噪聲和防止水錘。此外，用水器具均按照CJ/T 164—2014《節水型生活用水器具》要求進行設置，不使用一次沖水量＞5L的坐便器，衛生器具（包括用水水嘴、坐便器等）用水效率達到《水嘴用水效率限定值及用水效率等級》《坐便器用水效率限定值及用水效率等級》中3級的要求。

2.4.2 空調及采暖節能設計

該項目的空調系統根據劇場和周邊功能區進行劃分，劇場采用一次回風低速全空氣空調系統，工人運動展室、音樂廳及后臺1～3層采用風機盤管+獨立新風系統，其他周邊功能區采用多聯機空調系統。冬季采用低溫熱水底板輻射供暖系統（除劇場外），熱媒為城市集中供熱提供的35～45℃熱水。

在空調系統中，各機組均設置自動控制系統，利用設于室內的溫濕度傳感器對室內空氣溫濕度進行監測，以滿足室內溫濕度要求，冬季內區全空氣系統回風閥可調，利用新風供冷。此外，該項目的多聯機室內機均配置自動溫控開關，既滿足舒適度要求又達到節能目的。

出于節能考慮，設計選用模塊式風冷，冷水機組性能系數為3.3300，冷凍循環水泵的耗電輸冷比為0.0270＜0.0282，多聯式空調系統制冷綜合性能系數＞3.2000，均滿足節能標準。在劇場類高大空間建筑采用置換通風方式，更加節約能耗。

2.4.3 照明系統及節能設計

該項目的照明采用節能控制方式，合理設置分區照明控制措施：在有天然采光時，基于建筑使用條件和天然采光狀況采取分區、分組控制措施；應急照明采用自動啟動措施。照明光源全部采用節能光源，同時帶低耗能電子鎮流器和電容補償，使功率因數達0.9以上，熒光燈選用T5熒光燈管配節能型電子鎮流器或緊湊型節能燈，除特殊展出使用燈光外，其余節能光源要求顯色指數Ra≥80，色溫控制在3300～5300K。在部分有采光的樓梯間、走道照明采用節能自閉開關。疏散指示燈、出口標志燈的光源優先選用場致發光板及發光二級管（LED）。出于對環境友好與使用安全的角度考慮，電力及照明采用低煙無鹵清潔型電纜和導線，一旦發生火災時可避免釋放大量有毒煙霧，以保證人員在緊急疏散時的安全性，避免對周圍環境造成污染。

3 結語

該工程已竣工，改造完成后的歷史建筑也已投入使用，作為太原市重點改造項目，為大量歷史建筑的綠色改造積累了寶貴的經驗，主要包括以下3個方面。

1）歷史建筑空間高效再利用 我國城市發展面臨大量歷史建筑的去留問題，由于常年使用受損及功能老化，歷史建筑的使用價值逐漸降低，本次改造為我國歷史建筑空間的高效再利用提供了寶貴的設計實踐經驗，在保留原有建筑主體結構不變的基礎上，采用適宜的綠色建筑技術，以較低的投入獲得建筑內部舒適度的提升與外部視覺形象的煥新。

2）綠色改造需多學科的積極參與 綠色建筑不是常規建筑和綠建技術的簡單疊加，在設計階段若增進建筑專業與暖通專業、電力專業等學科的積極交流，可避免在可持續性方面的硬傷和缺陷，也決定了項目在建成后的舒適度、能耗值等。綠色改造既需要多專業的參與，又需要建筑專業的主動介入與引領。

3）提倡創新性設計思維 歷史建筑的綠色改造需打破傳統的設計思維，在改造前期運用創新性設計思維將建筑的綠色性能盡可能放大。在綠色改造過程中，具體案例具體分析，創造性地將建筑的改造潛力與適宜綠色建筑技術結合，促進歷史建筑保護與綠色改造更好地融合。