工業上樓的設計探索
——打造新型生態產業園

姜豪

（上海市機電設計研究院有限公司，上海 200040）

1 工業上樓的背景

工業是實體經濟的主體，因此，保留工業產業會讓城市變得更健康、更有機能性。隨著城市發展規模不斷擴大，土地資源日趨緊張，工業用地供應緊缺，工業上樓由此誕生。產業轉型升級加速，使高新技術跨界融合的新興產業企業對生產研發的空間環境和廠房建設標準要求更高，而生產和物流技術的提高，也使得工業上樓成為可能。這一手段可以有效解決城市內部缺乏可用工業用地問題，另一方面，能夠幫助企業實現對工廠的高效管理。

從20 世紀50 年代起，我國香港嘗試的工業大廈新型載體，至20 世紀80 年代，新加坡實踐的堆疊式工廠，韓國推行的首爾公寓式工廠，一直到21 世紀我國在珠三角、蘇州、青島、上海、武漢等地探索的工業綜合體、立體工廠、摩天工廠，根本目的都是一個——解決日益突出的土地資源緊缺與工業發展需求的矛盾[1]。“工業上樓”模式應運而生且四處開花，各地政府出臺一系列優惠政策加以鼓勵、力推，并制定相應的標準，切實提高工業用地節約集約利用水平。

2 工業上樓關注的內容

通常情況下，適合“工業上樓”的產業主要為輕型生產、環保型、低能耗的高端制造業，如人工智能、生物醫藥、集成電路、工業互聯網等戰略性新興產業的生產制造及小規模中試等。該類工業建筑通常占地面積有限，工藝布局占地不大，生產流程無須緊密連續，工藝設備小而輕。設計團隊要在規劃階段對目標客戶進行系統深入的需求調研，針對性地規劃工藝布局、水平及垂直物流運輸、園區容積率、建筑層高、工藝荷載、柱網跨度以及公用服務配套等來滿足客戶需求。同時，多層及高層工業廠房，尤其是生產的火災危險性分類為丙類及以上的工業建筑，園區及單體的消防疏散、防爆泄爆以及消防設施等都是設計的重中之重。此外，生物醫藥類的潔凈要求，電子芯片類的防振要求，大型設備的荷載及凈高要求、機床上樓的設備運輸要求，相比傳統單層工業廠房，豎向維度立體復合的多層或高層工業建筑本身的設計限制及建設標準要高得多[2]。圖1 為某生物醫藥產業園項目透視圖。

圖1 某生物醫藥產業園項目透視圖

3 工業上樓的設計實踐

筆者工作于一家歷史悠久的老牌工業建筑設計院，長期從事工業建筑設計。從業20 年來，主持或參與過幾十個重大工程項目，包括各種定制類、標準類工業園區，通用類研發項目，經歷過產業、規劃政策的調整變遷，深刻感受并體會到這一理念提出的背后含義。

對于定制類廠房，隨著各地工業用地開發強度普遍提高到容積率1.2~2.0，以往單純的大面積單層廠房已經無法滿足土地規劃及合同條件中這一重要指標的要求，將重荷載、大跨度、高凈空以及局部需要設備基坑、大噸位行車等特殊工藝需求的車間設計為單層，其他通用型車間均考慮多層甚至高層工業上樓是企業應對規劃要求變化的必然選擇。另一方面，對于通用性標準廠房的設計，從最早的容積率0.6~0.8 的兵營式火車頭單層標準廠房（單層生產廠房+多層辦公輔房）演變到如今容積率2.5 甚至更高的多層、高層院落式、混合式標準廠房。隨著互聯網、人工智能等技術的迅猛發展，產業園區客戶群從最初傳統的面向機械加工類為主到現在的生物醫藥、電子芯片、汽車零部件、人工智能等百花齊放的不同特色復合型新型工業產業園區。

下面幾個案例以典型的定制工業廠房、標準工業廠房以及通用類研發項目為例，闡釋當今形勢下，工業上樓的必要性、設計特征要點等。根據不同園區產品定位、使用功能對于建筑物層高、面積、柱網、跨度、荷載及其他不同的土建機電需求，進行合理的組合布局，考慮生產所涉及的水平及豎向物流交通組織，形成多樣化、復合型的工業建筑，探索以打造新型生態產業園為目標的“工業上樓”設計模式。

3.1 定制廠房工業上樓典型案例

臨港某新能源汽車廠作為全國單位面積、單位體積出車量最高效的生產工廠之一，在規劃設計時，應有效利用土地，合理節約能源。不同于傳統車企的大平層車間，該廠涂裝車間、電池車間、電機車間、車身車間等主要單體，均實現工業上樓，更高效率、更智能化、更環保地制造新能源汽車。

以工廠內某聯合廠房為例，該建筑為地上2 層（局部夾層）鋼結構車間，生產工藝為焊接及總裝，占地面積約8 萬m2，總建筑面積約13.6 萬m2。建筑東西方向寬172.4 m，南北方向長671.8 m，建筑高度23.95 m。該多層鋼結構廠房生產的火災危險性類別為丁類，建筑物的耐火等級為二級。其中總裝車間為單層網架鋼結構，主要柱網24 m×27 m，車身車間為二層鋼框架結構，主要柱網13.5 m×12 m。

設計規劃時，車間底層、樓層均采用3 kN/m2荷載滿足工藝使用需求，團隊將車間不需要使用設備基坑、輕載的空中輸送線或AGV 線體等生產線布置在樓層，物流通過貨梯及升降機、輸送鏈輸送上樓；各設備主線、分線間輸送規劃盡可能減少上下層傳送，減少樓板開孔及垂直物流，從而減少頻繁上下樓引起的生產節拍浪費；公用站房設置時充分考慮平面位置及各層配比，減少不必要的管線上下層翻越及過路管線，避免能耗浪費及管線干涉；通過工藝、建筑合理布局，將人流、物流流線分離，將生產、生活、辦公、機房等不同功能有機結合在一起，同時滿足工藝使用和消防疏散的要求；為了滿足機房運輸送線的懸吊以及多層廠房底層機械排煙、各類公配管線、工藝排風風管的布置，板底采用鋼結構轉換層將整個配套體系搭建在鋼柱和鋼梁上。

作為機械行業的典型代表，汽車產業因為產品體積較大，設備重量較大，以往除了涂裝車間外的其他沖、焊、總等車間均采用單層大跨度車間，隨著生產工藝尤其是機械運輸水平的提升，越來越多的新型汽車制造工廠實現工業上樓，集約用地，加大開發強度和提高單位面積產車率，從而提高工業用地的利用效率。汽車行業尚且如此，其他更輕量化、小型化的定制類機械、輕工、電子、化工等廠房，只要解決好消防疏散和垂直運輸問題，工業上樓更不在話下。

3.2 標準廠房工業上樓典型案例

某品牌華東產業集群基地項目（見圖2）定位智能制造、新材料、新能源產業，是電子信息產業的集聚平臺，打造以高端智能制造為核心、創新研發為引領、生產生活生態為一體的國際化產業園區。項目建設用地面積為6.8 萬m2，總建筑面積為13.7 萬m2，容積率達到2.0，由3 棟高標智造廠房、6 棟中試生產廠房以及配套宿舍樓、垃圾房、門衛等組成。

該項目1#~3#高標智造廠房位于園區北面，呈品字形，均為丙類高層廠房；1#~6#中試生產廠房位于園區南面，其中1#~3#中試生產廠房為丙類高層廠房，4#~6#中試生產廠房為丙類多層廠房。以2#中試廠房為例，該建筑為6 層丙類高層廠房，占地面積1742 m2，建筑面積9170.5 m2，建筑高度29.5 m。建筑呈南北向布置，南北長64.4 m，東西寬25.8m，跨度8.2 m、9 m，柱距8 m。設計團隊根據業主招商部門需求，將廠房南北向設計為可分可合的兩個單元，首層地面荷載800 kg/m2，2~6 層樓層荷載500 kg/m2，均設置獨立的3 t 貨梯、客梯、衛生間及設備吊裝口，可供不同的租戶同時使用，同時方便物業管理。單體建筑周圍設消防環路，沿西側道路設置卸貨面。5 層和6 層結合園區自然景觀設置層層退臺的面湖露臺，提升員工作業感受同時美化整個產業園區人文環境。

不同于以往針對機械加工類為主的大空間、大跨度單層標準廠房，多層甚至高層標準廠房多用于無固定工藝要求，具有較高通用性，可以分層、分區出租或出售的工業建筑。

由于該類工業建筑柱網、層高都具備一定的標準化、通用性，每平方米造價會相對較低，內部隔斷可以根據用戶需求進行靈活的二次分隔，一些具備一定定制化設計要求的標準廠房甚至可以做到拎包入住，大大方便企業迅速投產，同時可以形成一定的上下游或相關產業集聚效應。此類園區單體占地面積一般1 500~4 000 m2，并不是很大，因此，總圖規劃的功能分區、路網結構更為靈活。筆者主持或設計的許多工業上樓的標準廠房都類似本案例，每層可分隔為1~4 個單元，布置相應的人流、物流出入口及配套的客貨梯，滿足首層及樓層用戶的客運、貨運物流無干擾，同時滿足可分可合的靈活性。每個建筑單體預留設備吊裝口、搬運通道，樓層均布荷載5~10 kN/m2不等。園區根據不同的產品定位和能耗需求，一般會統一配套建設或預留變電所、循環水泵房、鍋爐房、空壓站、冷凍站房、消防泵房等公用站房，以及物業辦公、餐飲超市等綜合管理服務場所。疫情之后，一些地方規劃部門甚至要求在園區中進行適量的住宿配套，以形成必要的內循環。每個車間端頭或貼鄰位置會預留站房位置，同時也會預留相應的技術管井及排煙井道，方便后期進行機電改造的同時，不破壞園區立面形象[3]。廠區外立面通常采用涂料、彩鋼板、鋁板、彩鋼夾芯板等工業風質感的材質配合局部的玻璃幕墻打造現代化工業園區的科技感，提升園區整體形象，達到筑巢引鳳的目的。

3.3 通用類研發用地工業上樓典型案例

某高新產業園科技綠洲一期項目（見圖3）是科技產業化和現代服務業基地。園區產業定位為世界、國內知名企業為代表的高科技、高品質、高成長、高效益企業，以總部經濟、研發中心等作為主要客戶形態，形成以信息通信、計算機、光儀電、新材料、新能源等新型產業為主的產業集聚、企業集聚、服務集成的產業園區。項目由1#~15#樓、地下車庫以及配套開關站、管理室、非機動車庫、垃圾房等各類輔助用房組成。其中1#、4#號樓為一般配套民用建筑，其余建筑均為丙類工業廠房。項目總建筑面積約25 萬m2，其中地上建筑面積約17.6 萬m2，地下建筑面積約7.2 萬m2。

圖3 某高新產業園科技綠洲一期項目鳥瞰圖

為了打造“科技綠洲”，創造舒適的郊外工業園區環境，同時提供符合用戶需求的各種規模的廠房操作空間，設計團隊巧妙地將單體2 樓、3 樓進行有機組合，使之形成不同的組團，以滿足客戶對空間不同規模的使用要求；組團單位結構能靈活應對用戶的不同需求，同時方形體量的組合能保證建筑平面及外觀靈活的獨立性；單體設計中采用分層退臺，形成屋頂露臺花園，打造各棟、各層專屬室外露臺景觀，提升園區整體空間品質；建筑群落順應基地全年風向，呈45°斜角傾斜，體現了與自然和諧共生的理念，同時展現沿街立面與眾不同的、建筑與景觀融為一體的且不會給人造成普通沿街墻面壓抑感的建筑景觀。

本項目建設的標準廠房出售或出租給客戶，同時提供物業服務。客戶群比較分散，有“四高”企業，也有需求空間較小的企業。園區2 棟高層廠房大樓以及獨棟綜合型廠房的建筑平面與核心筒結構共同構成極為靈活的平面結構，租戶既可以同時租用上下幾層，也可以選擇一個組合而成的大型空間。集生產、研發、辦公、生活多功能為一體的通用類研發用地的工業上樓可以更好地支撐產城融合，通過建筑體塊和高度的變化，結合景觀、廣場、連廊等公共開放空間的穿插，塑造具有開放式、節奏感的城市展示界面，形成融入城市景觀的向上的力量，促進用地的混合開發和集約高效利用，打造自然豐富的城市天際線[4]。

4 結語

隨著產業轉型升級加速及土地資源的日趨緊張，各地政府大力推廣“工業上樓”政策，傳統產業園向新型產業園轉型步伐正逐漸加快。筆者通過一系列“工業上樓”項目的設計實踐，思考這類項目發展趨勢，總結出工業產業園的一些共性特征：

1）工業上樓的對象集中于具有輕型化、環保型、低能耗特征的戰略性新興產業，以滿足工業生產的需求，同時控制其生產成本，盡量將重荷載、有吊車需求的生產線布置在底層，合理考慮升降機、貨梯、運輸坡道、吊裝孔等垂直運輸方式解決物流問題。

2）建筑通用化、規模化、標準化，對柱網、荷載、層高、貨梯、卸貨平臺等作出相關統一標準，適應新興產業的生產物流需求。

3）工業建筑民用化，尤其是通用類研發用地項目，重要建筑立面外觀經常采用玻璃、鋁板、石材等現代辦公樓風格，配套設施完善，景觀設計匹配園區整體品質。

“垂直經濟”是城市建設進入一個新發展階段后的必然選擇，“工業上樓”是作為城市更新、保障工業發展空間，提升空間承載力，促進高端產業集群，優化要素資源配置的重要抓手。打造復合型的高容積率產業園區、立體工廠、摩天工廠，探索真正實現向天空要發展空間，推進產業轉型升級，有效改善建筑空間和環境品質，實現產城融合，提升城市形象面貌，是新型產業園規劃設計的創新模式。