工业上楼的设计探索——打造新型生态产业园

姜豪

（上海市机电设计研究院有限公司，上海 200040）

1 工业上楼的背景

工业是实体经济的主体，因此，保留工业产业会让城市变得更健康、更有机能性。随着城市发展规模不断扩大，土地资源日趋紧张，工业用地供应紧缺，工业上楼由此诞生。产业转型升级加速，使高新技术跨界融合的新兴产业企业对生产研发的空间环境和厂房建设标准要求更高，而生产和物流技术的提高，也使得工业上楼成为可能。这一手段可以有效解决城市内部缺乏可用工业用地问题，另一方面，能够帮助企业实现对工厂的高效管理。

从20 世纪50 年代起，我国香港尝试的工业大厦新型载体，至20 世纪80 年代，新加坡实践的堆叠式工厂，韩国推行的首尔公寓式工厂，一直到21 世纪我国在珠三角、苏州、青岛、上海、武汉等地探索的工业综合体、立体工厂、摩天工厂，根本目的都是一个——解决日益突出的土地资源紧缺与工业发展需求的矛盾[1]。“工业上楼”模式应运而生且四处开花，各地政府出台一系列优惠政策加以鼓励、力推，并制定相应的标准，切实提高工业用地节约集约利用水平。

2 工业上楼关注的内容

通常情况下，适合“工业上楼”的产业主要为轻型生产、环保型、低能耗的高端制造业，如人工智能、生物医药、集成电路、工业互联网等战略性新兴产业的生产制造及小规模中试等。该类工业建筑通常占地面积有限，工艺布局占地不大，生产流程无须紧密连续，工艺设备小而轻。设计团队要在规划阶段对目标客户进行系统深入的需求调研，针对性地规划工艺布局、水平及垂直物流运输、园区容积率、建筑层高、工艺荷载、柱网跨度以及公用服务配套等来满足客户需求。同时，多层及高层工业厂房，尤其是生产的火灾危险性分类为丙类及以上的工业建筑，园区及单体的消防疏散、防爆泄爆以及消防设施等都是设计的重中之重。此外，生物医药类的洁净要求，电子芯片类的防振要求，大型设备的荷载及净高要求、机床上楼的设备运输要求，相比传统单层工业厂房，竖向维度立体复合的多层或高层工业建筑本身的设计限制及建设标准要高得多[2]。图1 为某生物医药产业园项目透视图。

图1 某生物医药产业园项目透视图

3 工业上楼的设计实践

笔者工作于一家历史悠久的老牌工业建筑设计院，长期从事工业建筑设计。从业20 年来，主持或参与过几十个重大工程项目，包括各种定制类、标准类工业园区，通用类研发项目，经历过产业、规划政策的调整变迁，深刻感受并体会到这一理念提出的背后含义。

对于定制类厂房，随着各地工业用地开发强度普遍提高到容积率1.2~2.0，以往单纯的大面积单层厂房已经无法满足土地规划及合同条件中这一重要指标的要求，将重荷载、大跨度、高净空以及局部需要设备基坑、大吨位行车等特殊工艺需求的车间设计为单层，其他通用型车间均考虑多层甚至高层工业上楼是企业应对规划要求变化的必然选择。另一方面，对于通用性标准厂房的设计，从最早的容积率0.6~0.8 的兵营式火车头单层标准厂房（单层生产厂房+多层办公辅房）演变到如今容积率2.5 甚至更高的多层、高层院落式、混合式标准厂房。随着互联网、人工智能等技术的迅猛发展，产业园区客户群从最初传统的面向机械加工类为主到现在的生物医药、电子芯片、汽车零部件、人工智能等百花齐放的不同特色复合型新型工业产业园区。

下面几个案例以典型的定制工业厂房、标准工业厂房以及通用类研发项目为例，阐释当今形势下，工业上楼的必要性、设计特征要点等。根据不同园区产品定位、使用功能对于建筑物层高、面积、柱网、跨度、荷载及其他不同的土建机电需求，进行合理的组合布局，考虑生产所涉及的水平及竖向物流交通组织，形成多样化、复合型的工业建筑，探索以打造新型生态产业园为目标的“工业上楼”设计模式。

3.1 定制厂房工业上楼典型案例

临港某新能源汽车厂作为全国单位面积、单位体积出车量最高效的生产工厂之一，在规划设计时，应有效利用土地，合理节约能源。不同于传统车企的大平层车间，该厂涂装车间、电池车间、电机车间、车身车间等主要单体，均实现工业上楼，更高效率、更智能化、更环保地制造新能源汽车。

以工厂内某联合厂房为例，该建筑为地上2 层（局部夹层）钢结构车间，生产工艺为焊接及总装，占地面积约8 万m2，总建筑面积约13.6 万m2。建筑东西方向宽172.4 m，南北方向长671.8 m，建筑高度23.95 m。该多层钢结构厂房生产的火灾危险性类别为丁类，建筑物的耐火等级为二级。其中总装车间为单层网架钢结构，主要柱网24 m×27 m，车身车间为二层钢框架结构，主要柱网13.5 m×12 m。

设计规划时，车间底层、楼层均采用3 kN/m2荷载满足工艺使用需求，团队将车间不需要使用设备基坑、轻载的空中输送线或AGV 线体等生产线布置在楼层，物流通过货梯及升降机、输送链输送上楼；各设备主线、分线间输送规划尽可能减少上下层传送，减少楼板开孔及垂直物流，从而减少频繁上下楼引起的生产节拍浪费；公用站房设置时充分考虑平面位置及各层配比，减少不必要的管线上下层翻越及过路管线，避免能耗浪费及管线干涉；通过工艺、建筑合理布局，将人流、物流流线分离，将生产、生活、办公、机房等不同功能有机结合在一起，同时满足工艺使用和消防疏散的要求；为了满足机房运输送线的悬吊以及多层厂房底层机械排烟、各类公配管线、工艺排风风管的布置，板底采用钢结构转换层将整个配套体系搭建在钢柱和钢梁上。

作为机械行业的典型代表，汽车产业因为产品体积较大，设备重量较大，以往除了涂装车间外的其他冲、焊、总等车间均采用单层大跨度车间，随着生产工艺尤其是机械运输水平的提升，越来越多的新型汽车制造工厂实现工业上楼，集约用地，加大开发强度和提高单位面积产车率，从而提高工业用地的利用效率。汽车行业尚且如此，其他更轻量化、小型化的定制类机械、轻工、电子、化工等厂房，只要解决好消防疏散和垂直运输问题，工业上楼更不在话下。

3.2 标准厂房工业上楼典型案例

某品牌华东产业集群基地项目（见图2）定位智能制造、新材料、新能源产业，是电子信息产业的集聚平台，打造以高端智能制造为核心、创新研发为引领、生产生活生态为一体的国际化产业园区。项目建设用地面积为6.8 万m2，总建筑面积为13.7 万m2，容积率达到2.0，由3 栋高标智造厂房、6 栋中试生产厂房以及配套宿舍楼、垃圾房、门卫等组成。

该项目1#~3#高标智造厂房位于园区北面，呈品字形，均为丙类高层厂房；1#~6#中试生产厂房位于园区南面，其中1#~3#中试生产厂房为丙类高层厂房，4#~6#中试生产厂房为丙类多层厂房。以2#中试厂房为例，该建筑为6 层丙类高层厂房，占地面积1742 m2，建筑面积9170.5 m2，建筑高度29.5 m。建筑呈南北向布置，南北长64.4 m，东西宽25.8m，跨度8.2 m、9 m，柱距8 m。设计团队根据业主招商部门需求，将厂房南北向设计为可分可合的两个单元，首层地面荷载800 kg/m2，2~6 层楼层荷载500 kg/m2，均设置独立的3 t 货梯、客梯、卫生间及设备吊装口，可供不同的租户同时使用，同时方便物业管理。单体建筑周围设消防环路，沿西侧道路设置卸货面。5 层和6 层结合园区自然景观设置层层退台的面湖露台，提升员工作业感受同时美化整个产业园区人文环境。

不同于以往针对机械加工类为主的大空间、大跨度单层标准厂房，多层甚至高层标准厂房多用于无固定工艺要求，具有较高通用性，可以分层、分区出租或出售的工业建筑。

由于该类工业建筑柱网、层高都具备一定的标准化、通用性，每平方米造价会相对较低，内部隔断可以根据用户需求进行灵活的二次分隔，一些具备一定定制化设计要求的标准厂房甚至可以做到拎包入住，大大方便企业迅速投产，同时可以形成一定的上下游或相关产业集聚效应。此类园区单体占地面积一般1 500~4 000 m2，并不是很大，因此，总图规划的功能分区、路网结构更为灵活。笔者主持或设计的许多工业上楼的标准厂房都类似本案例，每层可分隔为1~4 个单元，布置相应的人流、物流出入口及配套的客货梯，满足首层及楼层用户的客运、货运物流无干扰，同时满足可分可合的灵活性。每个建筑单体预留设备吊装口、搬运通道，楼层均布荷载5~10 kN/m2不等。园区根据不同的产品定位和能耗需求，一般会统一配套建设或预留变电所、循环水泵房、锅炉房、空压站、冷冻站房、消防泵房等公用站房，以及物业办公、餐饮超市等综合管理服务场所。疫情之后，一些地方规划部门甚至要求在园区中进行适量的住宿配套，以形成必要的内循环。每个车间端头或贴邻位置会预留站房位置，同时也会预留相应的技术管井及排烟井道，方便后期进行机电改造的同时，不破坏园区立面形象[3]。厂区外立面通常采用涂料、彩钢板、铝板、彩钢夹芯板等工业风质感的材质配合局部的玻璃幕墙打造现代化工业园区的科技感，提升园区整体形象，达到筑巢引凤的目的。

3.3 通用类研发用地工业上楼典型案例

某高新产业园科技绿洲一期项目（见图3）是科技产业化和现代服务业基地。园区产业定位为世界、国内知名企业为代表的高科技、高品质、高成长、高效益企业，以总部经济、研发中心等作为主要客户形态，形成以信息通信、计算机、光仪电、新材料、新能源等新型产业为主的产业集聚、企业集聚、服务集成的产业园区。项目由1#~15#楼、地下车库以及配套开关站、管理室、非机动车库、垃圾房等各类辅助用房组成。其中1#、4#号楼为一般配套民用建筑，其余建筑均为丙类工业厂房。项目总建筑面积约25 万m2，其中地上建筑面积约17.6 万m2，地下建筑面积约7.2 万m2。

图3 某高新产业园科技绿洲一期项目鸟瞰图

为了打造“科技绿洲”，创造舒适的郊外工业园区环境，同时提供符合用户需求的各种规模的厂房操作空间，设计团队巧妙地将单体2 楼、3 楼进行有机组合，使之形成不同的组团，以满足客户对空间不同规模的使用要求；组团单位结构能灵活应对用户的不同需求，同时方形体量的组合能保证建筑平面及外观灵活的独立性；单体设计中采用分层退台，形成屋顶露台花园，打造各栋、各层专属室外露台景观，提升园区整体空间品质；建筑群落顺应基地全年风向，呈45°斜角倾斜，体现了与自然和谐共生的理念，同时展现沿街立面与众不同的、建筑与景观融为一体的且不会给人造成普通沿街墙面压抑感的建筑景观。

本项目建设的标准厂房出售或出租给客户，同时提供物业服务。客户群比较分散，有“四高”企业，也有需求空间较小的企业。园区2 栋高层厂房大楼以及独栋综合型厂房的建筑平面与核心筒结构共同构成极为灵活的平面结构，租户既可以同时租用上下几层，也可以选择一个组合而成的大型空间。集生产、研发、办公、生活多功能为一体的通用类研发用地的工业上楼可以更好地支撑产城融合，通过建筑体块和高度的变化，结合景观、广场、连廊等公共开放空间的穿插，塑造具有开放式、节奏感的城市展示界面，形成融入城市景观的向上的力量，促进用地的混合开发和集约高效利用，打造自然丰富的城市天际线[4]。

4 结语

随着产业转型升级加速及土地资源的日趋紧张，各地政府大力推广“工业上楼”政策，传统产业园向新型产业园转型步伐正逐渐加快。笔者通过一系列“工业上楼”项目的设计实践，思考这类项目发展趋势，总结出工业产业园的一些共性特征：

1）工业上楼的对象集中于具有轻型化、环保型、低能耗特征的战略性新兴产业，以满足工业生产的需求，同时控制其生产成本，尽量将重荷载、有吊车需求的生产线布置在底层，合理考虑升降机、货梯、运输坡道、吊装孔等垂直运输方式解决物流问题。

2）建筑通用化、规模化、标准化，对柱网、荷载、层高、货梯、卸货平台等作出相关统一标准，适应新兴产业的生产物流需求。

3）工业建筑民用化，尤其是通用类研发用地项目，重要建筑立面外观经常采用玻璃、铝板、石材等现代办公楼风格，配套设施完善，景观设计匹配园区整体品质。

“垂直经济”是城市建设进入一个新发展阶段后的必然选择，“工业上楼”是作为城市更新、保障工业发展空间，提升空间承载力，促进高端产业集群，优化要素资源配置的重要抓手。打造复合型的高容积率产业园区、立体工厂、摩天工厂，探索真正实现向天空要发展空间，推进产业转型升级，有效改善建筑空间和环境品质，实现产城融合，提升城市形象面貌，是新型产业园规划设计的创新模式。