歷史風(fēng)貌建筑的生態(tài)節(jié)能更新與再利用策略研究
——以天津段祺瑞故居為例

歷史風(fēng)貌建筑的生態(tài)節(jié)能更新與再利用策略研究
——以天津段祺瑞故居為例

引言

歷史風(fēng)貌建筑是城市文化發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)和生動載體，既具有深遠(yuǎn)多彩的歷史記憶，也是當(dāng)代城市建設(shè)取之不竭的文化源泉。近年來，天津市在名人故居保護(hù)利用方面做了大量細(xì)致的工作，既保護(hù)了珍貴的歷史遺跡，發(fā)展了“故居”經(jīng)濟(jì)，也更好地延續(xù)了城市的文脈肌理。受我國現(xiàn)行法律法規(guī)及行業(yè)準(zhǔn)則的相關(guān)限制，只對歷史風(fēng)貌建筑中具有歷史價值的部分予以保留。天津段祺瑞故居屬于歷史保護(hù)性建筑，遵守“修舊如故”的原則，即不做大幅修建，不改變建筑外立面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅做必需的加固、修復(fù)處理，同時對建筑屋頂進(jìn)行復(fù)原，在歷史建筑的教化功能中增添可持續(xù)發(fā)展的新元素，連接歷史與現(xiàn)實(shí)。但由于文化遺產(chǎn)的更新與再利用需要滿足真實(shí)性、完整性等標(biāo)準(zhǔn)，歷史風(fēng)貌建筑在修繕利用過程中難以像其他既有建筑一樣，可以進(jìn)行多

種方式的綠色化建筑改造，其利用與活化的語境中具有更多的文化與社會內(nèi)涵。另一方面，由于歷史建筑建成年代較為久遠(yuǎn)，再利用的過程中存在結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備老化、損壞等硬件方面以及功能的適應(yīng)性差等軟件方面的問題，因而較其他既有建筑改造更為困難，因而對于綠色建筑理念、技術(shù)、施工、以及運(yùn)營等方面都提出了更高的要求。

在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，既有建筑再利用與綠色化改造的案例已經(jīng)有很多，在提升生活品質(zhì)的同時節(jié)約了資源。例如，意大利建筑師倫佐·皮亞諾在維琴察巴西利卡對其市民中心展覽新功能的聲、光、熱環(huán)境優(yōu)化等（傅佳鋒，管凱雄，2012），其他著名案例還包括柏林國會大廈的新建穹頂（李保峰，1998）、大英博物館內(nèi)庭等（馬鑫，2014）。對舊建筑進(jìn)行綠色化改造與利用的價值觀與技術(shù)方法，也已經(jīng)被LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）、CASBEE（Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency）等多個國際權(quán)威綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)所認(rèn)同并予以規(guī)范。

圖1 建筑場地現(xiàn)狀

圖2 段祺瑞故居原有坡屋頂

圖3 段祺瑞故居平屋頂現(xiàn)狀

1 天津段祺瑞故居概況

天津段祺瑞故居位于民國時期日租界鞍山道38號，約建于1920年，整體建筑有主樓、后樓、平房等，均為磚木結(jié)構(gòu)。主樓建筑面積2 429.21m2，共44間。故居院落中包括周邊1～2層的附屬建筑及中心獨(dú)立建筑，中心獨(dú)立主樓原為坡屋頂，屋頂上有一個八角涼亭，由于1976年地震后損毀較嚴(yán)重，坡屋頂及八角涼亭被拆除。后因辦公需要，加建了3層簡易房屋，并在外檐處加裝了抗震柱和圈梁?，F(xiàn)主樓、附屬建筑閑置，在2014年之前尚保存原有風(fēng)貌，急需進(jìn)行保護(hù)與修繕（圖1～3）。

2 天津段祺瑞故居實(shí)地調(diào)研與問題分析

在對段祺瑞故居進(jìn)行更新改造之前，對故居的區(qū)位、周邊業(yè)態(tài)、場地、建筑物理環(huán)境等現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研與分析，發(fā)現(xiàn)以下問題：

圖4 單層玻璃木窗木門

圖5 密封不好的木門

圖6 室內(nèi)采光現(xiàn)狀

圖7 鞍山道歷史文化場所

圖8 青旅功能分區(qū)示意

（1）該建筑使用木門、木窗以及單層玻璃。因使用多年，木質(zhì)門窗的氣密性變差，熱工性能顯著降低，容易形成冷熱橋，是冬夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱最薄弱的環(huán)節(jié)。其熱工性能已經(jīng)不符合我國現(xiàn)行的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2015）的設(shè)計要求（圖4、5）。

（2）加建的3層簡易房屋既沒有設(shè)置有效的屋面保溫，亦不符合歷史風(fēng)貌建筑的要求，因此應(yīng)全部拆除，并復(fù)原其原有的四坡屋頂。

（3）室內(nèi)空間設(shè)計需根據(jù)新的功能對內(nèi)部空間格局進(jìn)行調(diào)整。同時，建筑室內(nèi)光環(huán)境較差、通風(fēng)不暢等問題突出（圖6）。

3 相關(guān)案例對比分析與建筑功能再定位

對比分析相關(guān)歷史風(fēng)貌建筑，例如靜園（楊昌鳴 等，2006）、張園、段府等，找尋歷史文化名人活動線索，并挖掘其故居歷史文化價值（圖7）。相關(guān)歷史風(fēng)貌建筑在改造后形成了富有特色的歷史文化景觀線，同時在建筑區(qū)域內(nèi)進(jìn)行文博展覽、商務(wù)辦公、文化活動及特色餐飲、休閑娛樂等經(jīng)營活動，形成復(fù)合化的功能業(yè)態(tài)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

通過現(xiàn)場調(diào)研與發(fā)放問卷的形式對段祺瑞故居進(jìn)行明確合理的功能定位。根據(jù)調(diào)查問卷結(jié)果分析，采用名人故居展覽、青年旅社與餐飲服務(wù)業(yè)結(jié)合的復(fù)合模式，不僅能夠充分發(fā)揮名人故居舊建筑的歷史文化價值，還可把附樓部分作為青年旅社，與主樓參觀展覽有機(jī)結(jié)合，為歷史風(fēng)貌建筑帶來新的生機(jī)（圖8）。

4 歷史風(fēng)貌建筑綠色改造方法與策略研究

針對段祺瑞故居綠色改造的技術(shù)目標(biāo)和實(shí)施方向，本文提出“基于現(xiàn)實(shí)、尊重歷史、優(yōu)先利用、控制破壞”的設(shè)計策略。通過綜合分析、模擬優(yōu)化等手段，最終形成低成本的生態(tài)節(jié)能的設(shè)計方法。

具體來說，隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，原有區(qū)域格局和功能定位已經(jīng)無法適應(yīng)新的社會需求。在尊重歷史，保護(hù)建筑文化真實(shí)性和歷史性的前提下，歷史風(fēng)貌建筑綠色改造的關(guān)鍵在于建筑功能的活化和建筑的技術(shù)指標(biāo)的提升（孫曉飛，2012）。根據(jù)我國現(xiàn)行法律法規(guī)及行業(yè)準(zhǔn)則的相關(guān)規(guī)定，對有歷史價值的部分予以保留。段祺瑞故居屬于歷史保護(hù)性建筑，遵守“修舊如故”的原則，即不做大幅修建，不改變建筑外立面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅進(jìn)行加固、修復(fù)處理，同時對屋頂進(jìn)行復(fù)原。下文分別探討了段祺瑞故居的主樓生態(tài)節(jié)能更新策略，以及附樓的再利用策略。

圖9 屋頂改造示意

圖10 主樓改造后中庭效果

圖11 天窗開啟方式示意

4.1 主樓的生態(tài)節(jié)能更新策略

綜合考慮建筑所在地周邊環(huán)境、文化脈絡(luò)等因素，對于有城市記憶或歷史印記的建筑構(gòu)件、空間界面等予以保留，或在建筑中結(jié)合現(xiàn)代形式進(jìn)行重塑，避免城市記憶斷裂。對于建筑中保存較為完整或極具歷史文化價值的結(jié)構(gòu)、墻體、屋頂、門窗構(gòu)件等予以保留，避免或減少拆改。根據(jù)天津地區(qū)氣候特點(diǎn)，項目主要考慮夏季隔熱及冬季保溫的需求，綜合考慮材料的耐候、防火、環(huán)保等性能。結(jié)合功能需求，采用多種輔助技術(shù)改善建筑室內(nèi)外光環(huán)境及通風(fēng)環(huán)境；合理組織加建部分與主體建筑的形體關(guān)系，調(diào)節(jié)室內(nèi)外微環(huán)境。

4.1.1 改善建筑天然采光策略

主樓建筑屋頂原樣修復(fù)為四坡盔頂，頂層有幾個小型老虎窗，導(dǎo)致盔頂下部空間采光環(huán)境與通風(fēng)環(huán)境差。在不影響歷史建筑風(fēng)貌的前提下，在屋頂下部一圈以及頂部開設(shè)窗戶，利用“拔風(fēng)效應(yīng)”增強(qiáng)自然通風(fēng)，同時又能提升3層的自然采光（圖9）。

針對原有建筑中部采光狀況較差的問題，對其進(jìn)行的改造包括：加開側(cè)向高窗，增設(shè)主樓與附樓之間的中庭天窗，從而增大采光面積（圖10）。中庭天窗可以有效地改善室內(nèi)的光環(huán)境，《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50033-2013）中規(guī)定公用場所門廳的自然采光值不小于200lx，走廊和流動區(qū)域的自然采光值不小于150lx。同時天窗增加可開啟窗扇，不僅可以引入天然采光，并且可以促進(jìn)自然通風(fēng)。

經(jīng)過改造，段祺瑞故居主樓中庭部分的采光狀況有顯著改善，但其余部分天然采光仍不足，由于不能大幅度修復(fù)改建，因此建議采用人工照明進(jìn)行補(bǔ)充。

4.1.2 改善建筑自然通風(fēng)策略

為加強(qiáng)既有建筑與新建屋頂形式的一致性，玻璃中庭屋頂也設(shè)置為坡屋頂。原建筑強(qiáng)調(diào)豎向線條的立面分割，因此對建筑中庭進(jìn)行了豎向分割設(shè)計。在天窗底部窗戶的部分長格子中，設(shè)置可開啟窗扇，形成送風(fēng)口，利用坡屋頂?shù)膬A斜角度，設(shè)置了階梯狀的可開啟上斜式屋頂天窗，既可從側(cè)窗帶來更好的通風(fēng)效果，獲得更大的通風(fēng)面積，又能兼顧屋頂遮陽，并使用無線智能化控制電動窗簾和雨水感應(yīng)裝置，定時開關(guān)（圖11）。

運(yùn)用AIRPARK3.0對改造前后的通風(fēng)狀況進(jìn)行模擬對比，可以看出改造后的通風(fēng)條件明顯提高，在室內(nèi)形成了對流，改善了原有的通風(fēng)條件（圖12）。

4.2 附樓的再利用策略

主樓后部的附樓為長方形體量，建筑立面顯得有些呆板，為現(xiàn)代磚墻，不屬于歷史文化建筑。但附樓結(jié)構(gòu)體系仍具有一定的利用價值，所以在原有結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行改建。主樓為坡屋頂造型，主附樓整體風(fēng)格差異較大。改造設(shè)計提取主樓的窗戶、構(gòu)件等造型元素，并進(jìn)行實(shí)虛反轉(zhuǎn)，以玻璃的形式將這些造型元素設(shè)置在附樓的長方體量中，形成虛擬現(xiàn)實(shí)的鏡面反射，使主樓與附樓融為一體。附樓玻璃窗的位置參考原有開窗位置，并且設(shè)置了3種尺度（圖13）。

白天，附樓建筑為主體建筑的背景；夜晚，當(dāng)燈光亮起，建筑玻璃透光的部分顯現(xiàn)，坡屋頂?shù)男问揭匀后w化的方式展現(xiàn)，附樓的長方體量隱沒于環(huán)境中，與主樓交相呼應(yīng)（圖14）。

5 結(jié)語

本文基于工程實(shí)踐，針對歷史風(fēng)貌建筑改造的特殊性，提出適于歷史風(fēng)貌建筑的生態(tài)節(jié)能更新的方法與策略，并探討了被動式節(jié)能技術(shù)在歷史建筑改造中的應(yīng)用。根據(jù)歷史風(fēng)貌建筑區(qū)位、周邊業(yè)態(tài)、交通及產(chǎn)業(yè)的需求，探討歷史風(fēng)貌建筑再利用的策略與方法，采用動態(tài)保護(hù)與功能活化相結(jié)合的方法，通過文化功能、社會功能、商業(yè)功能與景觀功能的復(fù)合，使歷史風(fēng)貌建筑復(fù)蘇、獲得新的活力，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 傅佳鋒, 管凱雄. 從技術(shù)到藝術(shù)——托馬斯·赫爾佐格和倫佐·皮亞諾建筑技術(shù)觀的比較[J]. 華中建筑, 2012(02).

[2] 李保峰. 德國柏林國會大廈今昔[J]. 新建筑, 1998(02).

[3] 馬鑫. 大英博物館世界保護(hù)與展示中心[J]. 建筑創(chuàng)作, 2014(04).

圖12 通風(fēng)狀況改造前后模擬對比

圖13 裙房立面示意

圖14 裙房立面局部效果

[4] http://www.usgbc.org/leed.

[5] http://www.ibec.or.jp/CASBEE/english/overviewE.htm.

[6] 天津段祺瑞故居. 百度百科. http://baike.baidu.com.

[7] 楊昌鳴, 汝軍紅, 陳靂. 保護(hù)及利用與城市生活有機(jī)相融——天津靜園（溥儀故居）保護(hù)利用規(guī)劃[J]. 建筑學(xué)報, 2006(6).

[8] 孫曉飛. 快速發(fā)展時期的大城市中心城區(qū)更新規(guī)劃研究——以天津市中心城區(qū)為例[D]. 天津: 天津大學(xué), 2012.

2016-11-01

RESEARCH ON THE STRATEGY OF ECOLOGICAL ENERGY CONSERVATION RENEWAL AND REUSE FOR HISTORICAL BUILDING: A CASE STUDY OF TIANJIN DUAN QIRUI'S FORMER RESIDENCE

郭娟利 苗展堂 何捷 張威 / GUO Juanli, MIAO Zhantang, HE Jie, ZHANG Wei

隨著社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、城市形態(tài)的變化，未經(jīng)改造與再開發(fā)的歷史風(fēng)貌建筑逐漸失去了原有的功能與活力。但其作為城市記憶的載體和歷史事件的見證，仍然具有歷史文化保護(hù)與現(xiàn)實(shí)教育實(shí)踐的重要意義。因此，對歷史風(fēng)貌建筑進(jìn)行生態(tài)節(jié)能更新與保護(hù)修繕再利用，并使其重獲生機(jī)，成為當(dāng)前城市的緊迫任務(wù)。本文基于天津段祺瑞故居的改造實(shí)踐，通過實(shí)地調(diào)研分析、問卷調(diào)研、仿真模擬相結(jié)合的研究方法，對其進(jìn)行建筑功能提升和既有建筑綠色化改造，以期探究適合我國國情與當(dāng)前城市發(fā)展現(xiàn)狀的歷史風(fēng)貌建筑保護(hù)性修繕與功能活化再利用的綠色建筑營造方法、技術(shù)與策略。

With the adjustment of social industrial structure and the change of urban morphology, historical buildings without reconstruction and redevelopment are gradually losing their original function and vitality. Nonetheless, there are significance of historical culture protection and practical education for historical buildings as the carrier of urban memory and the witness of historic events, and it has been an urgent task to renew ecological energy saving, to reuse and renovate the historical buildings to be alive again. The paper studied on the strategy of upgrading Duan Qirui's former residence's function and the green reformation and optimization for it based on the practice of reconstructing Duan Qirui's former residence through field researching, comparatively analyzing existing problems, comparing and optimizing plan of performance by using computer. Besides, the paper also explored strategies, methods and technologies of green building construction which are suitable for our national conditions and the current situation of urban development in renovation and reuse of historical buildings, and activating building functions.

歷史風(fēng)貌建筑 段祺瑞故居 綠色建筑技術(shù) 更新改造

Historical Building, Duan Qirui's Former Residence, Technology of Green Building, Renewal and Transformation

郭娟利，天津大學(xué)建筑學(xué)院苗展堂，天津大學(xué)建筑學(xué)院何捷，天津大學(xué)建筑學(xué)院張威，天津大學(xué)建筑學(xué)院