既有工业建筑更新改造设计的实践与探索

文／杜玮 上海宝钢建筑工程设计有限公司 上海 201999

1、背景

以“宝钢”为代表的钢铁工业曾为中国经济腾飞做出巨大贡献，随着城市功能变化，这些工业生产基地渐渐成为工业遗存的载体。

吴淞工业区是上海五大重点转型区域之一。2020年6月1日，上海市人民政府批复《吴淞创新城建设规划》，吴淞创新城要聚焦风貌资源，注入公共、文化功能，创新利用工业遗产，实现从吴淞工业区到吴淞科创城的转型。

图1 吴淞创新城区域定位

工业遗产是城市文化的一部分，它见证了城市发展的历史变迁。历史的车轮滚滚前行的过程中，那些有保护价值、有特点的工业遗产，对于城市历史风貌的保护、展现城市特色面貌，具有非常重要的意义。

宝钢特钢地块是吴淞工业区整体转型的先行启动区，肩负吴淞工业区整体转型率先探路的使命。宝钢特钢有限公司吴淞口国际科创城首发项目（一期南楼），是在这一背景下诞生的示范性工程。本文基于案例，介绍既有工业建筑更新改造的建筑设计要点和关键技术问题。

2、厂房现状及分析

L 型厂房为一单层工业厂房，建造于上世纪60年代初，从南至北依次为均热炉车间、初轧车间、、钢胚仓库，三个车间在结构上是分开的。

本次改建原均热炉车间，长度约150 米，宽度约40.9 米，拟改建为4 层科技研发创业中心，改建后名称为吴淞口国际科创城首发项目（一期南楼）。原建筑现状如下图（图2）所示。

图2 厂房现状图

2.1 地上部分

原均热炉车间（南楼）为单跨32m 排架结构（带毗邻低跨9m），钢屋架、双肢格构柱。

原建筑始建于1961年，于2016年9月停产，距今使用已有六十年，根据房屋鉴定报告：

（1）柱及屋架变形满足要求。

（2）钢屋架及混凝土柱承载力满足要求。

（3）黏土砖墙破损。混凝土屋面板渗水。柱混凝土碳化，保护层粉化、脱落，钢筋裸露锈蚀。

整个建筑经过多年使用，建筑主要外墙面、屋顶都有明显的损坏，基本不能重新利用。

2.2 地下部分

地下室的设备基础坑布置于厂房内局部区域，现场坑内积水，部分填土。原厂房格构柱为桩基，设备基础为天然地基（柱在设备基础处实际连为一体），毗跨柱立于设备基础坑壁，基础形式混用，设备基础坑有开裂维修纪录。

2.3 周边建构筑物

南楼的西侧原有五个烟囱，最北侧的一个为砖砌烟囱，最南侧的一个为金属烟囱；中间三个为砖砌烟囱，烟囱高度为60m。南、北两侧烟囱高度较中间三根烟囱低。

南楼东侧原有一列格构柱及行车梁，形态保持完整。

结合L 型厂房为整体设计，分步实施，分为南楼、北楼及中间连接段。连接段保留原厂房柱列。

3、概念设计方案

3.1 设计理念

建筑整体造型力求继承老厂房工业遗存的外貌特征，在建筑造型上保留了“人字坡顶”的工业建筑符号和语言。以“融合、细节”为设计理念,采用新旧融合的方式，将新建筑的设计与老建筑的风格、肌理协调融合；在建筑空间和室内布置上灵活布置功能，保留有价值的细节。

设计原则：

（1）既有建筑的再利用

依据房屋检测报告对建筑安全性的评定以及建筑设计的要求，合理进行改造，提升建筑使用性能，实现了既有建筑再利用。

（2）传承历史，新旧结合

尊重既有建筑空间、结构、材料等特征，记取原建筑设计元素意向、片段，植入新生的立面；同时谨慎设计新增元素，新元素具有可识别性，又与历史元素风貌协调。

（3）形式服从功能与空间的有效利用

考虑科技研发功能对采光的需求，建筑立面采用重塑原围护墙体，增加大量的采光窗或幕墙。原厂房内高大空间适合做会议、展览功能，为周边地块提供会展等配套设施服务。

3.2 总体方案

结合厂房遗址现状及建筑功能，建筑的整体方案为南侧原结构拆除，即原结构构件大部分拆除，北侧保留展示大厅区域结构构件，屋面板整体拆除，外围护墙体拆除。

改造方案为外立面新做，金属屋面板新做，考虑局部采光。保留局部构件，可展现历史印记。整体建筑与原建筑外轮廓相同。

此方案优点为建筑布置不受原厂房结构构件影响，布置更加灵活，且保留局部构件，展现了历史印记和建筑的历史风貌。

项目的整体效果图如下图3所示。结合L 型厂房为整体设计，分步实施，效果图为整体南、北楼效果。

图3 效果图

4、建筑改造设计

4.1 建筑空间与功能布局

改建的南楼，整个建筑长约150m 长，宽约40.9m。

建筑在平面上可划分为两部分，北侧为展示大厅、多功能空间及设备用房，南侧为科研及设备用房等。

门厅、展示大厅局部区域通高空间，保留了原厂房大空间的气质，可以从建筑内部看到保留的原厂房柱及屋架，利用老工业建筑的钢筋铁骨，展现老厂房的历史遗迹，同时将厂房的高大空间、结构等特点与现代建筑艺术相结合。挑空的空间部分，引入气楼的光照，使整个建筑内部的采光更好。

建筑的四面都有出入口，东侧为科研人员主入口，西侧及南侧为科研人员次入口；北侧设展示大厅出入口。

4.2 建筑平面

（1）一层主要功能为科研办公及展示大厅。层高6.85m，科研办公可设置共享办公+两层LOFT 办公，形成开放、共享、展示、交流的活力办公氛围，局部单元隔间办公，满足多元办公需求。

科研人员可以通过东、南、西侧入口进入建筑内部。展示参观人员可以通过北侧入口进入展示大厅。

（2）二层～四层主要功能为科研办公及多功能厅。科研办公区域层高4.2 米，二层多功能空间处层高11 米，其余区域通高。

科研内部开放式大空间，结合当下流行的现代工业风，强调员工之间平等、自由的工作关系，空间布置上有较高的灵活性和利用度。

（3）地下一层现状有一个大的设备基坑，利用此原设备基坑，在一层做楼板即可形成地下室，设置设备机房及配套功能用房。这样可以为地上节省出部分空间，地上部分出租面积可适当增大。配套功能用房，也可以考虑作为后期配套商业的存储空间。

4.3 立面设计

建筑造型充分考虑建筑功能，兼顾造型、采光、视线和节能要求。东侧外立面结合主入口，保留原建筑混凝土柱；西侧外立面结合幕墙设计，保留部分混凝土柱；南、北山墙立面结合幕墙设计，保留钢结构柱及屋架；在整体外立面设计中巧妙保留原工业建筑的遗迹。既有竖向长窗保证可充分保证研发空间的采光需要，亦沿袭保留了老厂房横向长窗的设计元素；部分裸露的结构，秩序而有力量，充分展现了其作为工业建筑的历史及独特美感。立面效果如下图4所示。

图4 建筑外立面效果图

4.4 景观设计

整体景观设计结合公共艺术，将场地中保留的构件及原特钢生产线的钢铁构件，融入设计中，以钢铁制造为创作元素、以创新科技为手段、以艺术展示手法，演绎特钢启航。

以熔炉雕塑钢铁涌泉作为开篇，代表科创新生，滋润、孕育特钢地块重生；以东侧广场的保留柱列展示发展历程，结合声光电科技手段，展示1958年-2020年特钢发展转型科创能量；以齿轮雕塑奋进之轮代表当前科创引领特钢的飞速发展；以时代之门雕塑代表特钢地块即将跨越科创之门；以西侧广场保留的三根烟囱，结合帆船铺装，代表了科创之城扬帆起航，穿云而过，若如明月指引，引领科创之城梦想启航，驶向未来无限可能。部分室外景观效果如下图5所示。

图5 室外景观效果图

4.5 结构设计与改造

北侧长度45m 的厂房主结构保留，并进行上部结构的修复和加固。钢筋混凝土格构柱碳化部分混凝土保护层清除，钢筋除锈，再包裹混凝土增大截面进行修复、加固。钢结构柱及屋架损坏构件进行更换和加固。

在屋架上增设钢檩条及自身的支撑系统，铺设更换的屋面板。

在厂房内部新建自带屋顶的钢结构。

南侧长度105m 厂房上部结构全部拆除（除门厅处的四根修复保留），按原厂房结构外形轮廓新建主跨四层及低跨两层钢结构，采用钢框架结构体系。

4.6 装修设计

整个设计体现了经过千锤百炼，特钢地块在火中重铸、新生，有着坚韧品质和磨练不屈的意志。

设计中以凤凰涅槃为整个空间的线索，整个展示区域规划出巢的形态，楼梯构架呈现出凤凰腾飞的姿态，寓意特钢地块旧厂房改造后重新焕发活力，浴火重生。色彩以黑白灰为主色调，提取橙红色为点缀配色，加入几何形体的块面和原有建筑结构的柱体共同体现了老厂房工业化特点。效果图如下图6所示。

图6 室内装修效果图

5、绿色装配式建筑技术的应用

5.1 绿色建筑技术

绿色建筑就是在建筑全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然共生的建筑。本次绿建达到绿建二星标准。在规划设计上就充分利用场地空间设置绿化用地。

建筑材料采用钢梁、钢柱、装饰铝板、金属板复合保温屋面、玻璃幕墙、玻璃隔断等材料，均属于可再利用材料及可循环材料，构件完全在工厂加工成型、施工为干作业，不造成环境污染；且钢材、铝板等可100%回收利用，有利于绿色环保。

5.2 装配式建筑技术

装配式钢结构建筑体系，采用“钢框架”结构体系，在保证钢结构合理性和经济性的条件下，实现最优的建筑功能布局。该体系的主要特征为大开间柱网整齐、平面规整、空间灵活可变、后续可实现装配式内装，建造过程表现为装配化率高、现场湿作业少、施工周期短、省人工等方面的优势。

项目主体构件与主要部品部件组成：钢管柱、工字型钢梁、楼板及屋面板均采用压型钢板组合楼板或金属板，楼梯为钢结构；建筑外围护墙采用混凝土保温模卡砌块或玻璃幕墙，内墙采用轻钢龙骨或蒸压加气混凝土砌块墙。

结语：

通过更新改造项目的实践和探索，将各种技术在工业遗存的风貌保护设计中应用，旨在探索工业遗产在改造和更新过程中如何得到更好的保护与发展，提供新的建筑功能和空间环境，也为同类项目建设提供了成功样板和宝贵经验。