“工業上樓”背景下深圳模式的空間設計要素探究

摘要：本文從工業建筑的歷史演進出發，探討了產業升級背景下對產業空間形態需求的變化，“工業上樓”模式作為解決用地緊張問題的創新方案逐漸興起。本文回顧了深圳的政策演變及其推動下各區“工業上樓”的建設進展，基于工業上樓建筑設計通則，歸納了五類生產廠房在平面布置、垂直貨運和結構荷載等方面的空間設計要素。結合南山智造紅花嶺產業園和坪山新能源汽車產業園案例，探索以產業轉型需求為目標的“工業上樓”空間設計及其升級、擴展、重構的靈活性，以及裝配式建筑標準化構件、模塊化設計、工廠生產和現場組裝的應用展望，為 “工業上樓”的可持續發展提供參考。

關鍵詞：工業上樓；空間設計要素；深圳模式

Abstract： Starting from the historical evolution of industrial architecture， this paper explores the changing spatial demands brought about by industrial upgrading， and how the \" Industrial Verticalization \" model has emerged as an innovative solution to address land scarcity issues. It reviews the evolution of policies in Shenzhen and the subsequent construction of \" Industrial Verticalization \" across various districts. Based on the cases of Nanshan Smart Manufacturing Honghualing Industrial Park and Pingshan New Energy Vehicle Industrial Park， the exploration of \" Industrial Verticalization \" in response to industrial transformation needs， along with its flexibility in upgrading， expansion， and reconstruction， as well as the application prospects of standardized prefabricated components， modular design， factory production， and on-site assembly， provides a reference for the sustainable development of \" Industrial Verticalization.\"

Keywords： Industrial Verticalization; Spatial Design Elements; Shenzhen Model

1．引言

工業建筑的產生和發展與三次工業革命密不可分。中國近代城市工業發展受社會政治經濟等影響極大，跟世界上普遍經歷了完整“三次工業革命”的過程不同，其歷史演進是在特定時代背景下，建筑技術、管理制度與設計理念逐層推進與互動的演變過程[1] 。我國的工業建筑發展以改革開放為界進入飛速發展期，隨著經濟體制改革和市場經濟的發展，引進了大量世界先進科學技術，促使國內的工業建筑設計進入到前所未有的繁榮期[2] 。（表1）

如今我國已然進入繼機械化、電氣化、自動化之后的以智能制造為主導的第四次工業革命時代[5]。 第四次工業革命推動了全球產業結構升級和城市化進程的加速，尤其是在高密度城市，土地資源的稀缺性愈發凸顯，各大城市開始探索工業建筑的空間重構。20世紀50年代以來，香港迫于土地資源稀缺、工業迅猛擴張等客觀壓力，先后開始對“工業上樓”進行初步探索和發展，新加坡也是如此。“工業上樓”大體分為“工業大廈”和“堆疊式工廠”兩種模式[6] 。經過早期萌芽發展，“工業上樓”模式被逐漸引入中國內地，2005年佛山順德的“天富來國際工業城” 成為首個試水項目，2012年深圳全至科技創新園是借鑒香港工業大廈模式的一次成功實踐。

進入后工業化時期的工業建筑，經過了高歌猛進式的發展階段。工業建筑本身呈現出一些新的發展趨勢，即：文化性趨勢、人性化趨勢、可持續化趨勢、高新科技化趨勢[7]。 傳統工業空間以水平發展為主，而隨著土地資源日益稀缺和產業類型的多元化，垂直空間的利用逐漸成為趨勢。空間形態的演進，本質上是由于空間形態適應不斷變化的空間功能要求，從而新的空間形態被生產出來[8]。工業建筑逐步高層化走向“工業上樓”新模式的過程，代表著新型產業對新空間的需求，不僅需要政策制度作為發展保障，而且需要建筑技術的革新作為推動力。20世紀中期后，許多發達國家都進入去工業化或后工業化階段，大量工廠和倉庫被廢棄以及利用不足[9-10]。 深圳作為中國創新驅動的重要城市，面臨著產業轉型升級的重大挑戰和機遇。本文試圖通過分析深圳各區的政策演變及其推動下的“工業上樓”建設，進一步提煉工業廠房的空間設計要素，揭示在智能制造浪潮下，工業建筑如何通過空間重構適應產業發展新需求。

2. 深圳 “工業上樓”模式的發展

2.1 政策驅動

“工業上樓”模式在粵港澳大灣區率先示范應用，帶動長三角、環渤海等地區逐步探索和適應，并呈現出由沿海城市逐步往內陸城市的發展趨勢[5]。2021年國家發改委發布《關于推廣借鑒深圳經濟特區創新舉措和經驗做法的通知》明確提出推廣工業上樓模式。

在制造業高質量發展新格局和制造業空間資源緊缺的背景下，深圳市自2013年起，通過優化空間資源配置促進產業轉型升級，提出新型產業用地M0概念，提高工業用地容積率并融合創新型產業功能。隨后，在2019年后進一步明確了工業上樓的標準和發展方向，取消普通工業用地容積率4.0上限，提高了普通工業廠房的限高至100米；2022年，深圳明確布局發展以先進制造業為主體的“20+8”產業集群，全面啟動實施“工業上樓”行動，從市場化工改工產業空間供給模式轉向政策性產業空間供給模式；同年，提出確保連續5年每年提供不少于2000萬平方米“高品質、低成本、定制化”廠房空間的工作目標；2024年《工業上樓建筑設計通則》從規劃設計、建筑設計、專項設計等方面，對“工業上樓”項目作出更多標準化要求，其發布為深圳市工業上樓項目的實施提供了標準化、規范化的依據。（圖1）

在深圳政策的驅動下，2022年底，已有300多家企業提出超過500萬平方米的廠房需求，2023年，2000萬平方米面積的“工業上樓”籌集和建設目標已經超額完成。首批72個“工業上樓”項目迅速在全市展開，用地面積854.8萬平方米，平均容積率4.2，廠房面積2306.5萬平方米（表2）。主要以深圳的新一代電子信息、生物醫藥與健康、高端制造裝備、新材料、綠色低碳、數字與時尚、海洋產業七大戰略性新興產業為主，不同區域的工業上樓項目根據當地產業特色和需求有所側重。從各區分布特征來看，龍崗區、寶安區、光明區工業上樓試點項目建設數量較多，項目建設推進較快，而南山區、前海合作區建設數量及廠房面積偏少。

2.2“工業上樓”的空間設計要素

“工業上樓”不同于在傳統單層廠房進行生產作業的空間模式，而是在高密度園區的高層樓宇中進行生產、研發、設計、辦公的新型工業載體發展模式[6]。從其定義上可以看出“工業上樓”屬于狹義工業建筑，其特點一為集生產、研發、試驗等多功能為一體的綜合性空間，實現“工業上下樓”與“產業上下游”的有機結合 [11]；特點二為垂直空間的充分利用，通常為高度超過24米、容積率不低于2.5的高層工業建筑。“工業上樓”具有獨特的空間特征，其類型多樣，功能組成復雜，生產制造始終都是工業建筑的核心功能區。工業建筑形式語言也主要來自于其自身的生產特點[12] 。從路易斯·康的服務空間與被服務空間理論來看， 工業建筑是以生產空間作為被服務空間，生產輔助空間和設備空間中的眾多功能，組合成一個集約化的服務空間進行平面組織[13] 。

經調研發現，很多企業雖滿足上樓生產評判五要素模型[14]，但因如下兩方面原因不愿意上樓，其一，同一棟建筑內特定的空間布局是否符合不同企業的生產需求；其二，重型設備不易上樓、生產空間荷載要求高及高層廠房貨運效率低。因此，除平面布局的靈活性外，承重和垂直運輸是多業態廠房上樓的一項重要攻關技術[14-15]。香港新梅怡廣場、先進制造業中心是典型的“工業大廈”模式，通過立體貨運電梯系統提升物流效率（圖2）。新加坡兀蘭飛騰工業園、倫敦巴金達格納姆工業中心采用“堆疊式廠房”模式，通過多首層平臺和空中連廊策略解決貨運運輸需求（圖3）。結構荷載關乎建筑的安全性與使用壽命，如“堆疊式廠房”模式中除首層外，其它各層承重均有相應提升，需確保各樓層能夠承受不同設備和物料的重量。本文結合深圳首批72個“工業上樓”項目的研究以及《工業上樓建筑設計通則》中五類生產用房的需求要點，重點對平面布置、垂直貨運、結構荷載幾個“工業上樓”關鍵設計要素梳理總結（表3）。

平面布置是廠房設計的核心，涵蓋尺寸模數、柱距、層高、空間規模、平面類型、服務空間布局和生產單元的交通組織。單棟廠房的規模從小型到大型，規模影響內部功能和物流設計，平面類型有簡單一字型、L型、U型等布局。服務空間的布局方式決定了廠房中輔助功能的分布，生產單元交通模式分為獨用型、共用型和半共用型，適應不同規模和工藝需求。以I類通用產業為例，該產業類型具備生產設備輕、能耗低、污染低的生產工藝特點，對生產用房設計參數要求不高。廠房長邊80米能夠滿足絕大多數生產線布置。考慮到“工業上樓”廠房未來需要靈活使用的特點，采用大跨度、減少剪力墻，有助于適應不同類型產業的工藝需求及未來工藝發展的需求，8.4米的柱網滿足絕大多數產業可容納兩條生產線的布置要求[14] 。

貨運流線設計需充分考慮垂直空間的利用、重型設備的運輸要求、功能區域的劃分。標準貨運流線通常從卸貨區開始，貨物通過卸貨平臺轉移至貨梯廳，然后經由貨梯運輸到指定樓層的貨梯廳，最后通過貨運通道進入各生產單元。2噸的載貨電梯基本滿足一般廠房設備運輸及生產的需求，但考慮到“工業上樓”廠房層數較多，貨運量較大，建議提高為3噸的載貨電梯，并對每臺貨梯服務面積做出規定。同時，鼓勵配置較大載重客梯，1.6噸客梯在貨運緊張時可臨時兼做貨運。不同類型的高層廠房對貨運流線有著不同的需求，如II類醫藥健康類廠房強調貨運流線的潔凈度和隔離性，專用的潔凈電梯和密閉貨運通道確保貨運過程中不會污染生產環境。

合理的荷載設計確保廠房能夠承受生產設備、物料和人員的重量。以大型設備類（Ⅴ類）為例，該產業類型產線較長，涉及重型生產設備多， 對載重要求較高。薄膜晶體管顯示屏的生產制造過程中，主要分為陣列、彩膜、成盒和模組工藝段。其中陣列、彩膜和成盒工藝段生產樓層使用荷載標準值一般取15千帕- 30千帕;模組工藝段生產樓層使用荷載標準值一般取10千帕- 15千帕。以及安全防護類（Ⅲ類）中，新能源類產業的荷載標準有一定提高。IV類建筑的結構設計重點在于高精度工藝流程的特殊要求，需考慮震動控制和精密儀器的特殊承載。

“工業上樓”滿足產業升級與高密度城市環境下的特殊需求：首先，平面布置是核心，需考慮大跨度設計、靈活柱網布局，以滿足多產業的需求變化。其次，垂直貨運設計需優化貨運流線，利用多首層設計、智能化貨運系統及重型設備的搬運需求，確保物流的高效性和安全性。第三，結構荷載的設計必須應對不同樓層設備及生產活動的差異化需求，確保高樓層結構的安全性與承載力。

3. 深圳“工業上樓”實踐

3.1 南山智造紅花嶺產業園

南山智造紅花嶺產業園位于深圳市南山區，用地原屬集體老舊工業園區，占地面積約 17.9 萬平方米，建筑面積27.7萬平方米，現拆除作為新型產業用地。建成后將提供生產廠房、產業研發、配套宿舍等功能，主要生產用房為精密工藝類（Ⅳ類），預計建設6棟16層的高層廠房，其中2號廠房為大型廠房，采用U型平面，3號廠房為小型廠房，采用一字型廠房。（圖4）

垂直貨運是整個園區的亮點，借鑒了新加坡“堆疊式廠房”模式，提出了“折疊空間、多維產城”理念，通過環形坡道+高架道路模式，將貨運交通分別引入第2、5、9層平臺，通過多首層卸貨巧妙地滿足四大產業的生產需求。此外，廠房內部的貨運電梯還進行了垂直分區管控的處理，將貨運電梯分為低區、中區和高區三個區域，進一步提高了整體的貨運效率。多首層立體貨運方式直接影響了建筑的結構荷載，使得除首層外的2、5、9層承重也有所增加。（圖5）

3.2 "深圳坪山新能源汽車產業園

坪山新能源汽車產業園位于深圳市坪山區坑梓街道，是全國首座裝配式鋼和混凝土組合結構摩天工廠。園區集新能源汽車研發、輕型生產、科技體驗展示于一體，主要生產用房為安全防護類（Ⅲ類）。園區總占地面積10.78萬平方米，總建筑面積51.36萬平方米，建成后共有3棟高層廠房和3棟研發樓（圖6）。其中1號廠房為中型廠房，層數為17層， 1至6層為L型平面，8至16層分為兩個獨立的一字型平面，平面采用柱網模數協同及標準化核心筒、樓梯、衛生間平面模塊組件。新能源汽車涉及整車制造與組裝，產品重且多，因此項目最大跨度達12米，1至3層荷載為2500千克/平方米。垂直貨運設計利用地形高差與貨運坡道，設置高層高、大跨度、大荷載的三首層空間，大型貨車可以直達三層運輸、卸貨，輕型貨車可以開進5噸載重貨梯，從貨梯直達各個樓層（圖7）。

立面采用PC外墻圍護結構，基于模塊化生產、多樣組合形式。項目高層建筑采用豎向機理，營造挺拔的建筑意向，立面方格劃分形成豎向連續形態，每3層形成一組變化，并形成整體統一效果；同時，結合豎向功能劃分及凹退夾層處理，形成豎向機理的部分區域變化，打破單一效果，構建生動的立面動態效果（圖8）。

該項目屬于全裝配式智能建造，節省60%的工人數量，及16%的施工費用。其中1#廠房采用鋼框架-剪力墻結構體系：鋼管混凝土+鋼梁+鋼筋混凝土剪力墻+預應力空心板（局部為預應力疊合板）+預制外墻+預制陽臺，結構高度分別為91.7米和87.2米。為國內首個采用預應力空心板的百米項目，安裝免模板支撐，平均標準層施工10天/層，大大縮短工期（圖9）。

4.展望

深圳近40年的多次轉型，從工業制造產業鏈的最底端，走到了數字革命時代的前端[8]。 深圳當下的發展態勢與香港轉型期的發展有很多相似的地方，香港在短短半個世紀經歷了三次經濟轉型，經歷了去工業化階段，香港的制造業成本居高不下，生產制造功能轉移至珠三角和內陸，導致工業空心化、工業大廈閑置，催生了活化政策[17]，“工業大廈”在產業轉型后期面臨不斷改變用途。不僅僅是香港，美國、英國和日本的產業發展都曾走過制造業外遷、發展新型高端產業之路，但因一、二、三產業脫節等原因，導致制造業蕭條。因此有學者提出，需循序漸進地進行產業的轉型升級，引導產業形態向精細化、智能化、合理化發展，而不是“斷崖式”的高級化發展[8] 。

城市空間作為社會需求的介質和產物，其功能匹配才能引導可持續發展。快速變化的市場需要生產方式的調整，因而生產空間需要具備一定的適應性和彈性發展的可能，使其能夠適應內在需求和外在環境變化[18] 。2023年，深圳政策發布通過拆除重建類城市更新，新地供應、土地整備、用地提容等路徑在5年供應1億平方米產業空間，相當于每年再造2個蛇口工業區[19]。 如此量大面廣的 “工業上樓”的建設，不僅要關注當下的社會需求，也要以史為鑒，適應未來可持續發展的需求，這種適應直觀地表現在“工業上樓”需具有高度的靈活性，快速升級、擴展，甚至重構空間布局，能夠迅速適應生產工藝和設備的變化。裝配式建筑的快速建造能力也能夠在更短的時間內完成建筑的設計、生產和施工，憑借其標準化構件、模塊化設計、工廠生產和現場組裝等特點[20-21]，為“工業上樓”的可持續發展提供了理想的解決方案。

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