現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)分析——以青島某資源化示范工程設(shè)計(jì)為例

紀(jì)偉東，宋祥，劉蕾蕾

(1.山東建筑大學(xué) 山東省建筑節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101;2.山東建筑大學(xué) 可再生能源建筑利用技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

現(xiàn)階段，國外建筑師對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的把握可謂爐火純青，各種有創(chuàng)意的形體與鋼結(jié)構(gòu)組合的設(shè)計(jì)彰顯著高度工業(yè)化時(shí)代的審美特征。這些作品，簡潔而不簡單，多元化而又具備條理性，建筑內(nèi)外空間在滿足使用功能的同時(shí)體現(xiàn)出強(qiáng)烈的個(gè)性特征。與之相比，目前大量國內(nèi)工業(yè)園區(qū)的工業(yè)建筑是無特征的建筑物，呈現(xiàn)出大同小異的體量關(guān)系、缺少亮點(diǎn)的程式化立面、平鋪直敘的整體感覺，這是一個(gè)不容忽視的事實(shí)。因?yàn)檩^高質(zhì)量的生產(chǎn)車間是不經(jīng)濟(jì)的，所以這類建筑的設(shè)計(jì)被認(rèn)為是合理的。但是基于建筑師這份創(chuàng)造美的工作的責(zé)任感，建筑師不能僅僅停留在這個(gè)看似“合理”的初步階段。當(dāng)今業(yè)主也認(rèn)識到企業(yè)形象辨識度的重要性，不愿再輕易放棄這種企業(yè)品牌宣傳的重要渠道，讓公司的員工和顧客很容易識別企業(yè)的特征，體現(xiàn)的越來越重要［1］。

事實(shí)上，工業(yè)建筑沒有自己的流派一說。建筑師應(yīng)該依據(jù)業(yè)主實(shí)際需求并結(jié)合自己對企業(yè)理念的認(rèn)識，應(yīng)用不同建筑材料創(chuàng)造性演繹，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)作品的合理性［2］。如同以吝嗇著稱的汽車巨頭亨利·福特所說“好的設(shè)計(jì)是合算的?！币虼?，把握好建筑風(fēng)格和建筑細(xì)節(jié)就能創(chuàng)造出精品建筑，而并不意味著需要大筆資金的投入。設(shè)計(jì)靈感的迸發(fā)，適度減少形式、材料和色彩就能給人留下強(qiáng)有力的美學(xué)印象［3］。文章中該工程實(shí)例的設(shè)計(jì)，就是遵循這樣的設(shè)計(jì)理念。將建筑師個(gè)人對企業(yè)需求的理解，通過設(shè)計(jì)手法上細(xì)致的創(chuàng)新融入到建筑的整個(gè)設(shè)計(jì)中去，改變了人們對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑原有的印象，在經(jīng)濟(jì)因素允許前提下初步探索了一條適應(yīng)我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的思路方法。

1 項(xiàng)目簡介

本工程為青島新天地生態(tài)循環(huán)科技有限公司青島廢舊家電及電子產(chǎn)品回收及資源化綜合應(yīng)用示范工程車間，位于萊西市青島新天地生態(tài)循環(huán)科技有限公司園區(qū)內(nèi)(圖1)。建筑類別為三類，耐火等級為一級，屋面防水等級為Ⅱ級。辦公部分的結(jié)構(gòu)形式為鋼框架結(jié)構(gòu)，加工車間部分的結(jié)構(gòu)形式為門式剛架結(jié)構(gòu)。

圖1 車間效果圖

建筑北側(cè)主體一層主要為辦公及車間附屬用房，層高4.8m，二層主要為產(chǎn)品展示用房。南側(cè)鋼結(jié)構(gòu)部分為加工車間，柱頂標(biāo)高為10.0m?？偨ㄖ娣e為14373.9m2，其中辦公部分2866.4m2，加工車間為11507.5m2。

2 建筑設(shè)計(jì)

2.1 建筑形體

建筑體塊組合關(guān)系的設(shè)計(jì)靈感來源于電子產(chǎn)品集成芯片和集成電子元件的起伏凹凸的關(guān)系(圖2、3)。在建筑的屋檐和角部做了強(qiáng)調(diào)處理，使其凸出墻面，象征門式剛架結(jié)構(gòu)，上粗下細(xì)，并且頂部向外傾斜，體現(xiàn)建筑的力度感和動感，也避免了傳統(tǒng)方盒子建筑的呆板和單調(diào)，象征著企業(yè)的活力與生機(jī)，并與屋檐的排水構(gòu)造功能完美的結(jié)合在一起，體現(xiàn)了技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一。

圖2 車間實(shí)景照片1

圖3 車間實(shí)景照片2

2.2 立面設(shè)計(jì)

在四個(gè)建筑立面的設(shè)計(jì)上形成了統(tǒng)一的風(fēng)格模式，凹凸產(chǎn)生的光線變化凸顯了建筑的風(fēng)格特征(圖4、5、6、7)。辦公區(qū)相對于東西立面凹進(jìn)，不僅強(qiáng)調(diào)了不同的功能體塊，而且在立面上和其相鄰的東、西立面產(chǎn)生交接對話。辦公部分主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架結(jié)構(gòu)，局部屋面采用張懸梁結(jié)構(gòu)。入口立面的外墻采用鋼桁架玻璃幕墻和明框玻璃幕墻兩種幕墻，體現(xiàn)工業(yè)建筑的現(xiàn)代感。玻璃幕墻和金屬板的組合勾畫出北立面整體輪廓，透過玻璃隱約可見組成空間結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。立面相對于地面的傾斜，造成一種動感，正是這種因素打破了常規(guī)廠房建筑的單調(diào)、平淡，使得建筑形體變得活潑，更親近于參觀者。

圖4 車間南立面

圖5 車間北立面

圖6 車間西立面

圖7 車間東立面

企業(yè)不是行政辦公機(jī)構(gòu)，車間也不應(yīng)是與外界隔絕的龐然大物。在這里，化整為零的設(shè)計(jì)手法，將車間原本最基本的盒子形態(tài)通過具象的塑造，運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)最基本的凹凸對比手法取得了豐富的立面體型。如此看來，工業(yè)建筑要取得好的建筑效果，弱化大體量，從小的體量上深入考量，運(yùn)用簡潔的設(shè)計(jì)手法就能取得理想的結(jié)果［4］。

3 建筑材料

3.1 材料選擇

形式是建筑學(xué)語匯中多義合一的抽象概念，材料則是使形式具象化的物質(zhì)手段［5］。壓型彩鋼板是近30年國際上迅速發(fā)展起來的一種新型建筑材料，在我國生產(chǎn)和應(yīng)用也有十幾年的歷史。其具有豐富的肌理和色彩，可充分表現(xiàn)建筑的風(fēng)格特征。該生產(chǎn)車間主要是進(jìn)行廢舊家電的拆撿，實(shí)現(xiàn)資源的再利用，是環(huán)保節(jié)能的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。建筑本身應(yīng)體現(xiàn)低碳節(jié)能建筑理念，所以選用門式剛架作為建筑的結(jié)構(gòu)形式，彩涂壓型鋼板作為建筑的圍護(hù)材料。鋼材是種可回收循環(huán)使用的材料，是綠色建材發(fā)展的趨勢［6－7］。

3.2 材料應(yīng)用

該方案采用了壓型彩鋼板的兩種材質(zhì)肌理，凸出的體量采用了0.8mm 厚的象牙白橫排波浪板，圍護(hù)墻體采用了0.5mm 厚象牙白色豎排波浪板(圖8)。條紋方向和大小的選擇，是建筑師綜合考量建筑長寬比和現(xiàn)場施工效果后確定的。最終建筑材料既有所區(qū)分又和諧統(tǒng)一，體現(xiàn)了工業(yè)技術(shù)的精益求精的理念。不同波紋排布方向，不同波紋大小，雖然本身材料相同，但在細(xì)節(jié)和整體上給人的感覺完全不同。豎向條紋如同其他建筑設(shè)計(jì)中的條窗、條形裝飾，可以拉伸建筑豎向線條。工程中，豎條紋板材應(yīng)用區(qū)域和地面垂直，它與突出的斜向橫條紋造型體量形成對比，強(qiáng)調(diào)了整個(gè)車間體塊的豎向比例的同時(shí)，使斜面體量更加突出，弱化了建筑頭重腳輕的視差錯(cuò)覺。

圖8 橫向、豎向波浪板實(shí)景

整個(gè)建筑顏色為象牙白色，除了北面玻璃幕墻和窗戶以外，并無其他色彩加入。遠(yuǎn)觀之，如同一首白色的交響曲。色彩搭配方案，是由建筑師對建筑體量的邏輯關(guān)系的理解和企業(yè)要求等方面決定的。在設(shè)計(jì)者看來，這種穿插交代清晰、外觀造型符合內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的體量，理應(yīng)用最簡樸的色彩體現(xiàn)。當(dāng)然，簡樸并不意味著簡單。

4 內(nèi)部空間

4.1 生產(chǎn)區(qū)

車間長寬都為109m，根據(jù)工廠生產(chǎn)工藝的要求，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算后，采用了縱向?yàn)?個(gè)門式連續(xù)跨形式。該體系在滿足了結(jié)構(gòu)要求的同時(shí)，滿足了廠房對大空間的需要，獲得了良好的室內(nèi)效果，并且保證了自重輕、截面合理，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)合理的效果。屋面設(shè)置了條型采光帶，使建筑室內(nèi)在白天沒有人工照明的情況下也能獲得良好的采光效果，節(jié)約了能源(圖9)。采光帶順應(yīng)屋面排水流向，高低起伏。強(qiáng)調(diào)了室內(nèi)外空間的有機(jī)聯(lián)系，像優(yōu)美的水袖綢帶纏綿延伸，照亮了室內(nèi)枯燥的工作環(huán)境，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)外露的構(gòu)件，使空間顯得豐富生動。

圖9 車間內(nèi)部實(shí)景照片

圖10 辦公區(qū)大廳效果圖

4.2 辦公區(qū)

辦公區(qū)室內(nèi)空間由中部上下貫通的水景使門廳得到統(tǒng)一，門廳兩旁上下兩層為辦公和展示區(qū)域(圖10)。不同功能的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和玻璃幕墻、玻璃頂相結(jié)合，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的特有表現(xiàn)力。進(jìn)入大廳，正中T 形樓梯豐富了垂直方向的層次，下面是方形水景點(diǎn)綴。光線從透明屋頂進(jìn)入，懸索構(gòu)件的陰影散落在廳內(nèi)各個(gè)角落。在梯段中間平臺看過去動靜景異，給人一種親切的歸屬感，將自然環(huán)境很好的融合進(jìn)了室內(nèi)大空間。

5 結(jié)語

路易斯·凱特爾曾經(jīng)說，建筑美學(xué)效果在滿足實(shí)用目的之外，首要原則就是以最簡單的形式體現(xiàn)出美觀。優(yōu)雅的工業(yè)建筑是通過采用基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，將建筑材料自身的造型特點(diǎn)淋漓精致的展現(xiàn)。它并沒有獨(dú)立于其他建筑形式遵循的美學(xué)原則之外。［8］相反，工業(yè)建筑多采用新技術(shù)、新建筑體系和材料，這就給了建筑師更多的創(chuàng)造空間。從這個(gè)工程實(shí)例可以看到，建筑師的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)源于民用建筑，精簡了它身上附著的一系列冗雜元素，運(yùn)用體塊關(guān)系的對比將建材特質(zhì)發(fā)揮到滿意程度，最終呈現(xiàn)出與眾不同的建筑內(nèi)外空間。由此可見，研究現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)條件下的工業(yè)建筑，應(yīng)該從其高效率、高精度、高品質(zhì)的自身性質(zhì)特點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用簡潔的設(shè)計(jì)手法體現(xiàn)工業(yè)建筑的風(fēng)格特征。

［1］耐特H M.建筑美學(xué)與能效設(shè)計(jì):商務(wù)、工業(yè)及行政辦公建筑［M］.孫巖，白楊，梁昕，譯.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］褚智勇.建筑設(shè)計(jì)的材料語言［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［3］弗羅利奇 伯克哈德，舒萊恩堡 森賈.金屬建筑設(shè)計(jì)與施工［M］.付曉渝，李琳，譯.北京:中國電力出版社，2006.

［4］宋祥，紀(jì)偉東.工業(yè)建筑美學(xué)與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)籌設(shè)計(jì)初探［J］.工業(yè)建筑，2011，41(463):28－31.

［5］劉文鼎.材料對于形式的意義:從三個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例看建筑材料表達(dá)［J］.城市建筑，2011，80(5):54－56.

［6］張其林.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列:輕型門式鋼架［M］.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［7］葉紅.蘇州某標(biāo)準(zhǔn)廠房工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)與思考［J］.工業(yè)建筑，2011，41(2):7－9.

［8］張建華，孫穎.當(dāng)代建筑表皮的結(jié)構(gòu)藝術(shù)表現(xiàn)研究［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(1):35－43.