现代钢结构工业建筑设计分析——以青岛某资源化示范工程设计为例

纪伟东，宋祥，刘蕾蕾

(1.山东建筑大学 山东省建筑节能技术重点实验室，山东 济南 250101;2.山东建筑大学 可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室，山东 济南 250101)

0 引言

现阶段，国外建筑师对钢结构工业建筑的把握可谓炉火纯青，各种有创意的形体与钢结构组合的设计彰显着高度工业化时代的审美特征。这些作品，简洁而不简单，多元化而又具备条理性，建筑内外空间在满足使用功能的同时体现出强烈的个性特征。与之相比，目前大量国内工业园区的工业建筑是无特征的建筑物，呈现出大同小异的体量关系、缺少亮点的程式化立面、平铺直叙的整体感觉，这是一个不容忽视的事实。因为较高质量的生产车间是不经济的，所以这类建筑的设计被认为是合理的。但是基于建筑师这份创造美的工作的责任感，建筑师不能仅仅停留在这个看似“合理”的初步阶段。当今业主也认识到企业形象辨识度的重要性，不愿再轻易放弃这种企业品牌宣传的重要渠道，让公司的员工和顾客很容易识别企业的特征，体现的越来越重要［1］。

事实上，工业建筑没有自己的流派一说。建筑师应该依据业主实际需求并结合自己对企业理念的认识，应用不同建筑材料创造性演绎，实现设计作品的合理性［2］。如同以吝啬著称的汽车巨头亨利·福特所说“好的设计是合算的。”因此，把握好建筑风格和建筑细节就能创造出精品建筑，而并不意味着需要大笔资金的投入。设计灵感的迸发，适度减少形式、材料和色彩就能给人留下强有力的美学印象［3］。文章中该工程实例的设计，就是遵循这样的设计理念。将建筑师个人对企业需求的理解，通过设计手法上细致的创新融入到建筑的整个设计中去，改变了人们对钢结构工业建筑原有的印象，在经济因素允许前提下初步探索了一条适应我国现代钢结构工业建筑设计的思路方法。

1 项目简介

本工程为青岛新天地生态循环科技有限公司青岛废旧家电及电子产品回收及资源化综合应用示范工程车间，位于莱西市青岛新天地生态循环科技有限公司园区内(图1)。建筑类别为三类，耐火等级为一级，屋面防水等级为Ⅱ级。办公部分的结构形式为钢框架结构，加工车间部分的结构形式为门式刚架结构。

图1 车间效果图

建筑北侧主体一层主要为办公及车间附属用房，层高4.8m，二层主要为产品展示用房。南侧钢结构部分为加工车间，柱顶标高为10.0m。总建筑面积为14373.9m2，其中办公部分2866.4m2，加工车间为11507.5m2。

2 建筑设计

2.1 建筑形体

建筑体块组合关系的设计灵感来源于电子产品集成芯片和集成电子元件的起伏凹凸的关系(图2、3)。在建筑的屋檐和角部做了强调处理，使其凸出墙面，象征门式刚架结构，上粗下细，并且顶部向外倾斜，体现建筑的力度感和动感，也避免了传统方盒子建筑的呆板和单调，象征着企业的活力与生机，并与屋檐的排水构造功能完美的结合在一起，体现了技术与艺术的统一。

图2 车间实景照片1

图3 车间实景照片2

2.2 立面设计

在四个建筑立面的设计上形成了统一的风格模式，凹凸产生的光线变化凸显了建筑的风格特征(图4、5、6、7)。办公区相对于东西立面凹进，不仅强调了不同的功能体块，而且在立面上和其相邻的东、西立面产生交接对话。办公部分主体结构采用钢框架结构，局部屋面采用张悬梁结构。入口立面的外墙采用钢桁架玻璃幕墙和明框玻璃幕墙两种幕墙，体现工业建筑的现代感。玻璃幕墙和金属板的组合勾画出北立面整体轮廓，透过玻璃隐约可见组成空间结构的钢结构构件。立面相对于地面的倾斜，造成一种动感，正是这种因素打破了常规厂房建筑的单调、平淡，使得建筑形体变得活泼，更亲近于参观者。

图4 车间南立面

图5 车间北立面

图6 车间西立面

图7 车间东立面

企业不是行政办公机构，车间也不应是与外界隔绝的庞然大物。在这里，化整为零的设计手法，将车间原本最基本的盒子形态通过具象的塑造，运用建筑设计最基本的凹凸对比手法取得了丰富的立面体型。如此看来，工业建筑要取得好的建筑效果，弱化大体量，从小的体量上深入考量，运用简洁的设计手法就能取得理想的结果［4］。

3 建筑材料

3.1 材料选择

形式是建筑学语汇中多义合一的抽象概念，材料则是使形式具象化的物质手段［5］。压型彩钢板是近30年国际上迅速发展起来的一种新型建筑材料，在我国生产和应用也有十几年的历史。其具有丰富的肌理和色彩，可充分表现建筑的风格特征。该生产车间主要是进行废旧家电的拆捡，实现资源的再利用，是环保节能的相关产业。建筑本身应体现低碳节能建筑理念，所以选用门式刚架作为建筑的结构形式，彩涂压型钢板作为建筑的围护材料。钢材是种可回收循环使用的材料，是绿色建材发展的趋势［6－7］。

3.2 材料应用

该方案采用了压型彩钢板的两种材质肌理，凸出的体量采用了0.8mm 厚的象牙白横排波浪板，围护墙体采用了0.5mm 厚象牙白色竖排波浪板(图8)。条纹方向和大小的选择，是建筑师综合考量建筑长宽比和现场施工效果后确定的。最终建筑材料既有所区分又和谐统一，体现了工业技术的精益求精的理念。不同波纹排布方向，不同波纹大小，虽然本身材料相同，但在细节和整体上给人的感觉完全不同。竖向条纹如同其他建筑设计中的条窗、条形装饰，可以拉伸建筑竖向线条。工程中，竖条纹板材应用区域和地面垂直，它与突出的斜向横条纹造型体量形成对比，强调了整个车间体块的竖向比例的同时，使斜面体量更加突出，弱化了建筑头重脚轻的视差错觉。

图8 横向、竖向波浪板实景

整个建筑颜色为象牙白色，除了北面玻璃幕墙和窗户以外，并无其他色彩加入。远观之，如同一首白色的交响曲。色彩搭配方案，是由建筑师对建筑体量的逻辑关系的理解和企业要求等方面决定的。在设计者看来，这种穿插交代清晰、外观造型符合内部结构空间的体量，理应用最简朴的色彩体现。当然，简朴并不意味着简单。

4 内部空间

4.1 生产区

车间长宽都为109m，根据工厂生产工艺的要求，经过结构计算后，采用了纵向为4个门式连续跨形式。该体系在满足了结构要求的同时，满足了厂房对大空间的需要，获得了良好的室内效果，并且保证了自重轻、截面合理，达到了经济合理的效果。屋面设置了条型采光带，使建筑室内在白天没有人工照明的情况下也能获得良好的采光效果，节约了能源(图9)。采光带顺应屋面排水流向，高低起伏。强调了室内外空间的有机联系，像优美的水袖绸带缠绵延伸，照亮了室内枯燥的工作环境，结合钢结构外露的构件，使空间显得丰富生动。

图9 车间内部实景照片

图10 办公区大厅效果图

4.2 办公区

办公区室内空间由中部上下贯通的水景使门厅得到统一，门厅两旁上下两层为办公和展示区域(图10)。不同功能的钢结构构件和玻璃幕墙、玻璃顶相结合，体现了钢结构的特有表现力。进入大厅，正中T 形楼梯丰富了垂直方向的层次，下面是方形水景点缀。光线从透明屋顶进入，悬索构件的阴影散落在厅内各个角落。在梯段中间平台看过去动静景异，给人一种亲切的归属感，将自然环境很好的融合进了室内大空间。

5 结语

路易斯·凯特尔曾经说，建筑美学效果在满足实用目的之外，首要原则就是以最简单的形式体现出美观。优雅的工业建筑是通过采用基本结构参数，将建筑材料自身的造型特点淋漓精致的展现。它并没有独立于其他建筑形式遵循的美学原则之外。［8］相反，工业建筑多采用新技术、新建筑体系和材料，这就给了建筑师更多的创造空间。从这个工程实例可以看到，建筑师的设计出发点源于民用建筑，精简了它身上附着的一系列冗杂元素，运用体块关系的对比将建材特质发挥到满意程度，最终呈现出与众不同的建筑内外空间。由此可见，研究现阶段生产技术条件下的工业建筑，应该从其高效率、高精度、高品质的自身性质特点出发，运用简洁的设计手法体现工业建筑的风格特征。

［1］耐特H M.建筑美学与能效设计:商务、工业及行政办公建筑［M］.孙岩，白杨，梁昕，译.沈阳:辽宁科学技术出版社，2006.

［2］褚智勇.建筑设计的材料语言［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［3］弗罗利奇 伯克哈德，舒莱恩堡 森贾.金属建筑设计与施工［M］.付晓渝，李琳，译.北京:中国电力出版社，2006.

［4］宋祥，纪伟东.工业建筑美学与经济性统筹设计初探［J］.工业建筑，2011，41(463):28－31.

［5］刘文鼎.材料对于形式的意义:从三个设计实例看建筑材料表达［J］.城市建筑，2011，80(5):54－56.

［6］张其林.钢结构设计系列:轻型门式钢架［M］.济南:山东科学技术出版社，2004.

［7］叶红.苏州某标准厂房工业园区设计与思考［J］.工业建筑，2011，41(2):7－9.

［8］张建华，孙颖.当代建筑表皮的结构艺术表现研究［J］.山东建筑大学学报，2011，26(1):35－43.