基于保护性再利用的近代工业建筑改造研究——以晨光1865创意产业园为例

季晨子，王彦辉

（东南大学建筑研究所，江苏 南京 210000）

中国近代建筑产生于19世纪中叶，是近代社会优秀建筑艺术和建筑技术的集成。随着现代城市经济的发展和产业结构的更新，人们对近代工业建筑改造再利用的重要性达成了共识。本文所讨论的近代工业建筑特指建成于1840年至1949年清代末年和民国两个时期，具有历史、社会、科学等多重价值且至今仍可进行再利用的工业建筑遗存，因城市产业结构的升级和用地性质的变化，这些建筑及其用地的功能面临调整与更新[1]。对近代工业建筑的合理改造与再利用，既能彰显建筑的多重价值又有利于城市的可持续发展。

本文的研究对象1865创意产业园的前身是清末开创我国近代工业和兵器工业发展先河的金陵机器制造局；民国期间更名为金陵兵工厂；1949后成为南京晨光机械厂厂址所在，虽经过了多次更名，但园区军工产业的职能一直延续，历时150多年的持续发展，在占地20公顷的园区内留存了不同历史时期的优秀工业建筑，成为国内老工业区保护再利用的典型案例，我国近代工业建筑的保护与改造仍处于探索发展阶段，本文通过对园区清代和民国工业建筑的勘测调研，归纳不同时期工业建筑的外观风貌、结构技术和功能空间等特征，提出相应的优化改造策略。

1 近代工业建筑现状和价值分析

1.1 园区近代工业建筑现状特征及问题

今天的1865创意产业园内树木葱郁，包含清代、民国和建国后不同时期的工业建筑40余栋[2]，浓缩了中国近现代机械制造文明的发展轨迹，并于2018年1月27日被选入第一批中国工业遗产保护名录，名列第6。园区晚清工业建筑7栋，民国工业建筑24栋，具有重要的历史和文化价值，可谓中国近代工业建筑的典范之作（图1）。

图1 1865创意产业园区近代工业建筑分布（来源：作者自绘）

晚清工业建筑以砖木结构和砖混结构为主，外部为清水砖墙和半圆形砖拱券门窗，屋顶多为青瓦四坡顶，内部结构采用木构架。园区这7栋清代厂房均以英国工业建筑为参照，融合当时中国的结构和材料技术，反映了中国早期近代工业建筑的特征。园区现存的清代工业建筑主要有两组：一组是建于19世纪60、70年代的机器左中右厂（图2）；另一组是建于19世纪80年代的镕铜厂、锩铜厂、机器大厂和木厂大楼[2]（图3）。这些建筑均于1982年以“金陵机器制造局厂房遗址”之名被列入江苏省文物保护单位。

民国时期，厂区经更新和扩建，比清末更具规模，建筑风格独领风骚。民国时期的工业厂房对混凝土技术的运用有了很大的发展，建筑以砖混结构和钢筋混凝土结构为主，外墙大多采用青砖砌筑，少量采用钢结构，门窗高大规则，其中建于1936年的锯齿形厂房和园区东北部分的2层物料库是园区民国工业建筑的代表[2]（图4、图5）。

图2 机器左中右长（来源：作者自摄）

图3 镕铜厂镕铜房（来源：作者自摄）

图4 锯齿形厂房（来源：作者自摄）

图5 原2层物料库（来源：作者自摄）

自原先作为军工企业的老厂区开始进行定位“创意产业园”的转型再开发建设以来，园区内的近代建筑总体上得到了较好的保护与再利用。但同时还存在诸多困惑与问题，主要表现为：①旧工业建筑如何满足当今的建筑结构安全、防火等规范条例要求；②针对园区内文物建筑与非文物建筑两种不同性质建筑的改造再利用尺度的把握；③针对近代建筑尚缺乏系统的保护与改造的标准及技术工艺体系指导等。

1.2 园区近代工业建筑价值分析

1.2.1 近代工业建筑的历史文化价值

凯文.林奇（Kevin Lynch）说：“一个全新的事物，经历了变旧淘汰，再到被闲置、废弃，直到最后它们重获新生，才有了所谓的历史价值。”保护近代工业建筑的风格特点、材料、空间结构等历史载体，可以给人们留住对过去工业化文明演进的点滴记忆，其历史价值在于见证了近代工业发展的历史轨迹，为我们提供时间和空间上的立足点。每一幢建筑都承载了不同历史阶段劳动人民的工匠精神。只有近代工业的建筑历史文化价值充分发挥才能使保护与改造真正做到以人为本，延续城市历史文脉[3]。

1.2.2 近代工业建筑的科学价值

近代工业建筑吸取了当时国外的先进技术，并与国内传统技术相结合，园区清代厂房建均由当时英国的建筑工程师主持设计建造，由于受当时经济各方面条件的影响，加入了传统的材料、技术，有显著的地域性元素及特征，如建筑外饰清水砖墙，青瓦坡顶，屋顶结构以国内传统的木梁屋架取代了英国厂房常见的钢铁屋架等，因此在建筑形态、格局规制和装饰细节上，显示出建筑艺术与技术的完美结合，体现出独特的科学价值。

1.2.3 近代工业建筑的社会价值

“工业建筑及其地段形成的产业景观（industrial landscape）是城市人文景观的重要组成, 是城市社会与文化发展的印证”。作为当时社会发展条件下产物，近代工业遗产不仅反映了建筑建造之时的社会现状，更对现代城市更新发展产生重要影响[1]。随着社会经济结构的变化，钟情于历史遗留下来的老厂房成为主流社会的价值取向，只有充分尊重这些近代工业建筑在社会凝聚力的产生和场所精神的展现方面体现出建筑对城市产生的社会效益与价值，实现真正意义上的城市与建筑的可持续发展[4]。

2 近代工业建筑保护修缮方式

园区近代工业建筑集中体现了清代和民国时期中国工业建筑发展的水平。在满足内部使用功能的同时又融合了各个时期的风格特征，呈现多样化的趋势[5]。

2.1 晚清工业建筑结构的特征和改造方法

2.1.1 砖木结构建筑改造

由砖墙、砖柱承重，上立木梁楼板和木屋架构成的砖木结构厂房，是19世纪下半叶晚清工业建筑的主要形式,所用材料仍是传统的砖石和木材。位于园区中心位置的一组建于19世纪80年代的炎铜锩铜厂、镕铜厂和镕铜房是清代单层砖木结构建筑的代表，是金陵机器制造局重要的遗留厂房建筑群之一。

(1)风貌修复。整组建筑整体形态呈“匚”字形，建筑外饰清水砖墙，带气窗的青瓦坡顶；炎铜锩铜厂原有建筑门窗为半圆形拱窗，上砌砖拱券。历经百年风雨，原有建筑屋顶损坏并渗漏严重，墙体开裂，局部塌落，门窗也均有不同程度的破损（图6）。对这组建筑的外立面修缮采用“修旧如旧”方法，遵循整体性原则和可识别性原则修复建筑的原有风貌：采用适宜的瓦材修补破损屋面，并更换屋顶防水层卷材以增强屋顶的防水性能；对外墙进行清理和修补，对于表面局部破损但不影响整体承重的墙体，则按原状保留，延续建筑历史痕迹；门窗按原有形态进行更换。对早已坍塌且不具备恢复重建条件的镕铜厂和镕铜房东立面进行重新设计，通过对比手法实现新旧要素之间的可识别性（图7）。

图7 炎铜锩铜厂、镕铜厂和镕铜房修缮后模型（来源：作者自绘）

(2)结构加固。承重墙加固：修缮后的整组建筑被改造成办公楼，镕铜厂的原有墙承重体系损坏严重，无法独立支撑新功能的承重荷载，为了确保结构安全，在镕铜厂墙体内侧新增80 mm厚的钢筋网聚合物砂浆面层加固墙体，这种墙体加固做法不仅提高了墙体的承载能力，而且最大程度上不对外围护墙体和室内空间造成影响，有利于维护建筑外立面的风貌特征。

木构架加固：在承重砖墙上支撑三角形木屋架是砖木结构厂房的典型形式，这种结构空间分隔方便、材料单一且施工简单。炎铜锩铜厂的三角木屋架跨度为12 m，镕铜房的三角木屋架跨度为6 m；铜厂为双跨木屋架，北侧为三角形木屋架跨度9.3 m，南侧为三角形豪式屋架跨度8.7 m，跨中以砖柱承重，是园区清代厂房中的特例。整体屋架保存完好，只有部分屋架被污损，局部木构件有裂缝，屋架上铸铁构件被锈蚀（图8）。对此分别采用了两种加固方式:在镕铜厂的局部屋架下方新增砖柱代替原有铸铁支杆，并在屋架端部增设扶壁柱以满足局部承压；在炎铜锩铜厂南北两侧内墙分别增设7根扶壁柱，上置加固钢圈梁，以加强木屋架与钢圈梁、墙体的连接，增强屋架的稳定性（图9、图10）。

图8 炎铜锩铜厂、镕铜厂和镕铜房修缮前结构体系（来源：作者自绘、自摄）

图9 修缮后结构分析图（来源：作者自绘）

图10 修缮后剖面图（来源：作者自绘）

2.1.2 特殊形式——张弦梁结构

张弦梁结构是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系，是由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，“将弦进行张拉,与梁组合”，组成是一种新型自平衡体系[5]。园区建于光绪十二年（1886年）的机器大厂是目前国内发现最早应用张弦梁结构体系的建筑实例，在机器大厂之前，无论是国内建筑还是英国，乃至整个欧洲的工业建筑中都没有类似的张弦梁屋架结构，因而，“屋架结构在南京金陵制造局的机器大厂这里，诞生了一个非同寻常的技术跳跃”，体现了清代砖木结构工业建筑技术与艺术的完美结合,具有重要的科学技术价值和艺术价值[6]。

(1)张弦梁结构的应用。机器大厂为2层砖木混合结构建筑，限于当时经济技术的制约，建筑内部屋架以三角形木制屋架代替钢铁屋架，跨度达18 m，支撑在四周承重砖墙上。由于建筑跨度较大，屋架用料多，屋架下方使用了张弦梁结构，在三角形屋架下弦和2层楼板梁架的下方用铁索张拉，1层以铸铁圆柱支撑，2层东西两端局部以木柱支撑，提升整体结构的稳定性。机器大厂“中西合璧”的结构体系，体现了中西方建造技术的融合。

(2)张弦梁结构加固。首先在承重墙体内侧增加80 mm厚钢筋网水泥砂浆面层的加固层，并结合四面钢结构构造柱和钢圈梁加固措施，增加墙体垂直和水平方向的支撑，提高建筑承重体系的整体稳定性。内部张弦梁结构由木梁架、梁下铸铁拉杆构件及铸铁圆柱组成，总体情况基本完好，但梁架下方的铸铁拉杆和圆柱均有锈蚀或缺失。因此加固修缮针对铸铁构件作防锈处理，并加固构件连接处节点；建筑2层三角屋架下弦无钢柱支撑，对局部无法修复的弦杆构件，则在杆件下方增设木柱作支撑（图11）。

图11 机器大厂结构加固 （来源：作者自绘）

2.2 民国工业建筑结构的特征和改造方法

2.2.1 民国时期砖混结构建筑的改造

民国时期砖混结构建筑是采用承重砖墙和钢筋混凝土梁柱板构成的混合结构体系，较清代有了较大的发展。园区东北部的物料库，是民国时期砖混结构工业建筑的代表，屋顶由中国传统歇山顶风格演变而成，墙体为青砖砌筑，方形门窗高大规则，整体形态简洁朴实，结构坚固耐用。

物料库的整体风貌修缮比较成熟，对屋顶、外墙和门窗修旧如旧，充分考虑外立面新旧材质的连贯性，对建筑的入口采用了“极简介入”方法，通过增设锈蚀钢板和通透玻璃强化入口序列，使新材料与原有青砖立面混合产生强烈的比较，凸显建筑连续性和历史性（图12）。

图12 中部入口（来源：作者自摄）

建筑结构以砖墙承重为主体，屋顶三角形豪式木屋架支撑于砖墙，室内1层楼层采用无梁楼盖结构，2层砖墙 内侧有钢筋混凝土构造柱置于1层结构柱帽之上，整体结构保留完好不影响改造后办公功能的使用。

(1)屋架结构：民国时期的三角形豪式木桁架对清代三角形屋架形式做了改善。这里三角形豪式木桁架是指采用齿连接的斜杆受压竖杆受拉的三角形木桁架，外形为三角形，腹杆向跨中倾斜的简单梁式桁架，根据下弦节间划分一般分为六节间桁架与八节间桁架。物料库建筑屋顶架属于八节间豪式木桁架，较机器大厂和机器左中右厂中的木桁架，在两侧分别增加了斜撑和竖向宣杆，以提升桁架的结构的稳定性。

(2)无梁楼盖结构：无梁楼盖结构于1910年由瑞士设计师发明，随后引入中国，应用于当时工业建筑中。无梁楼盖不设梁，是一种双向受力的板柱结构，钢筋混凝土板直接支承在柱上，故其板厚比相同柱网尺寸的肋梁楼盖更大。物料库1层的无梁楼盖结构是目前国内发现应用无梁楼盖体系的较早实例（图13、图14）。由于原建筑超过使用年限，且结构构件老化，局部柱帽存在混凝土脱落、露筋和裂缝现象，因此保留原有主体结构的基础上，根据建筑荷载检测和鉴定，在修缮层面通过加固结构构件和节点以适应新的荷载要求。

图13 物料库结构体系（来源：作者自绘）

图14 三角形豪式屋架与无梁楼盖（来源：作者自绘）

2.2.2 钢结构建筑的改造

民国时期设计建造技术有了长足的进步和发展，新的建筑材料和结构运用成熟，位于园区南的锯齿形厂房是单层多跨连续的钢结构建筑的典型代表。

(1)风貌修复。锯齿形厂房平面呈方形，东西立面呈锯齿形，屋顶采用锯齿形连续多跨形式；外墙主要是清水砖墙，结合檐口的粉刷线条；四面高大规则的方形钢窗呈连续性分布，反映了民国时期钢结构工业建筑重要特征，具有重要的艺术和技术价值。

建筑在修缮前出现不同程度的风化和损坏，屋面雨水渗漏严重，锯齿形天窗下墙面破损脱落；外立面墙体因雨水侵蚀和风化导致局部青砖破损及檐口粉刷脱落，但整体保留相对完好；钢门窗大多被锈蚀，玻璃碎裂，窗框与墙体分离脱落。针对锯齿形厂房的修复注重对原有工业元素的延续，保留原有青砖外墙，修补缺损墙体，按原有形式翻新屋顶；损坏门窗按原有形式替换，最大程度上维持建筑的原有风貌。

(2)结构加固。锯齿形厂房采用了钢筋混凝土结构与钢结构支撑相结合的做法，这使得建筑的平面规模格局、空间跨度等得到了较大的扩展，内部总高度为8.68 m。建筑主框架置于四面坡形基座上，厂房内部采用三角形钢屋架结构和工字钢支柱，钢结构与四周砖墙分离，体现民国时期对钢结构技术的成熟应用。由于厂房外围护墙体与内部钢柱、屋架结构体系的脱离，因而其外围护构件的局部劣化对其内部钢结构体系没有造成太大影响。其钢梁柱与三角形钢屋架整体结构状况良好，只存在部分金属构件锈蚀的劣化现象。

对原有结构的保护再利用：建筑南入口的一跨为三角形钢屋架，利用其层高和梁柱结构荷载优势，在门厅东西两侧增设夹层以满足新功能的需要；锯齿形坡屋顶的角钢屋架及工字钢柱保留完好，不设吊顶遮挡，室内通过原有锯齿形天窗自然采光。

加入新型钢结构：改造后的锯齿形厂房是综合办公艺术餐饮于一体的文化艺术街区，需要加入新的结构体系，才能满足新功能的需要和现代防火规范的要求。建筑内部采用形柱网体系，空间宽阔，可灵活分割，分隔空间主要采用轻质面板和轻钢龙骨纸面石膏板,地下空间的防火隔墙采用混凝土砌块，与原有建筑厚重的砖墙形成对比；新加入的钢板和工字钢等同构手法的运用，强调新旧钢架结构的连贯性[7]（图15）。

图15 锯齿形厂房结构体系 （来源：作者自摄、自绘）

3 近代工业建筑空间再利用方式

一般而言，近代工业建筑的平面布局多为方形，结构承载力较高，建筑空间具有较强的完整性和可塑性[8]。“环境优势和空间潜质如何被表现和挖掘出来，并注入新的活力，这才是设计应关注的焦点”[9]。在建筑原有结构体系的基础上，空间的改造应充分挖掘建筑原有空间特点，结合不同类型功能置换，塑造多种空间形态，赋予旧工业建筑丰富的精神文化内涵。对旧工业建筑空间的改造方法多样，主要分为内部空间重塑和外部加建扩建两类[8]。

3.1 内部空间重塑

3.1.1 空间分隔

空间分隔的方法一般用于长条型工业厂房，近代长条型工业建筑通常分为上下两层，1层有构造柱支撑，2层为大跨无柱空间。在原有空间形态和体量的基础上，采用与主体结构脱离的轻质隔墙将室内空间横向分隔为多个适宜尺度的单元空间，以满足各个功能的需求。在满足新功能前提下，改造注重原建筑结构与新增构件的协调关系。

机器右厂的改造充分利用了原有宽敞单一的空间，根据新功能的使用要求进行空间分隔，空间尽量开敞通透，在最大程度上降低对原有建筑风貌的影响。改造将其重新划分为东中西3部分，东部和西部分上下两层空间，1层主要包括出入口门厅、办公空间、楼梯空间，2层主要设置品茶包间，其中东部的2层通过利用楼板、梁、柱等受力构件悬挑设置了挑出的开放空间；中部为通高的中庭，用作茶文化展示，室内8根铸铁立柱支承上部三角形屋架。此类建筑不仅在历史文化价值方面突出，而且其内部空间高敞，布局灵活，十分有利于通过水平划分和垂直夹层对其内部空间二次重塑，体现较高的经济价值和使用价值（图16）。

图16 机器右厂室内空间分隔（来源：作者自绘）

3.1.2 空间置入

在原有空间内置入一个新的功能空间，独立于原有结构体系，是重组空间的有效方式。这种相互独立的双结构系统能在最大程度上保持建筑原有风貌。

机器大厂作为曾是军工生产工具的加工车间，建国后用于精密机械的加工，2010年被改造再利用。在建筑2层置入数个功能空间，一方面为了更好的展示原有建筑屋架体系的完整性，功能空间在屋架下面用一个一个的盒子限定，新增的墙体与屋架脱离；另一方面有效利用原有建筑空间，降低了空间能耗。这些新技术带来的功能结构空间的有益变化使工业建筑更好地适应工业生产的实际需要，展现了适应性再利用与现代创意产业功能结合的更多可能性[10]（图17）。

图17 机器大厂空间置入（来源：作者自绘）

3.2 外部空间加建

旧工业建筑在改造利用中需要局部拆除加建，或通过加建将独立旧空间联系起来形成一个整体。加建部分不仅要考虑加建部分自身的功能需求，还需在空间、形体系和材料慎重选择等方面做好新旧建筑的联系和过渡，既尊重原有建筑风貌和空间，又充分展现加建部分的特色，为旧建筑注入新的活力。

(1)同构材质的互补：加建部分采用同构材质延续旧工业建筑形态或对旧工业形体进行补充，使新旧建筑协调，这种方法重点考虑了新旧建筑的连贯性，强调对原有建筑符号的再现。

(2)异构材质的对比：对加建部分使用异构材质手法主要是为了强调新旧建筑在不同的历时时期存在的差异性。旧建筑往往具有坚实厚重的墙体，形体单一历史感十足，加建部分使用轻快通透的新材料，使新旧建筑在同样的环境中处于一种动态的平衡，凸显历史痕迹，表达建筑的连续性和历史性。

4 结束语

通过对1865创意产业园近代工业建筑改造的分析解读，总结近代工业建筑的适应性改造的原则和改造方法。近代工业建筑中文物建筑与非文物建筑的历史文化价值不同，但都具较高的经济利用价值和独特工业风貌特征，所以近代工业建筑的适应性改造不应仅仅强调对历史文化的保护，应强调建筑保护再利用与文化传承、环境改善、产业发展和城市风貌塑造等方面的有机融合。

(1)以保留建筑历史，延续城市文脉为前提。现代中国大城市逐渐进入“后工业社会”，城市结构形式发生了很大的转变，近代工业建筑遗存早已成为城市历史记忆，在适应性改造中遵循最小干预、可识別性、可逆性和整体性原则，以保护建筑的风貌特征，延续城市文脉，丰富工业建筑的文化内涵。

(2)以提升建筑品质，改善空间环境为条件。许多近代工业建筑由于技术设施落后和原有建筑功能的丧失，逐渐被废弃不用。适应性改造从改善建筑室内外空间环境入手，对建筑的外观风貌和空间结构进行修缮和改造，提高建筑的环境质量和品质，为更多产业功能的引入提供良好的环境基础和建筑条件，提升建筑的经济价值。

(3)以吸引产业功能，发展创意文化为核心。文化创意产业是中国现代城市产业发展的重要方向，1865创意产业园的改造借鉴国内外经验模式，对园区近代工业建筑采取了保留建筑外观，改造内部空间结构，引进新的业态功能等改造方式。主观因素上，是“对载有历史痕迹工业建筑的钟情，是艺术家精神上的需要”[11]。在客观因素上，工业建筑的优越地理位置和内部的高大空间为现代艺术展示创作提供了良好的场所，同时也给近代工业建筑带来各种改造再利用模式；因此，吸引产业功能的置入是对园区工业建筑遗产保护和再利用的有效途径[12]。