套通空間在既有工業(yè)廠房改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

吳南偉 張振偉

摘 要 依據(jù)既有工業(yè)廠房改造的內(nèi)在邏輯，重新審視工業(yè)廠房改造設(shè)計(jì)的空間再利用，重點(diǎn)圍繞改造設(shè)計(jì)中套通空間的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行探討，從功能布局、采光、通風(fēng)以及熱工性能四個(gè)方面進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，尋求既有工業(yè)廠房改造中套通空間設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法，以期為既有工業(yè)廠房改造設(shè)計(jì)發(fā)展的多元化提供啟發(fā)。

關(guān)鍵詞 既有工業(yè)廠房 改造 套通空間 被動(dòng)存世能力

1改造的內(nèi)在邏輯及空間改造研究的意義

既有工業(yè)廠房改造的促成動(dòng)因是多重的，從社會(huì)發(fā)展的規(guī)律性來(lái)看，伴隨著后工業(yè)文明社會(huì)的到來(lái)，越來(lái)越多的工業(yè)建筑面臨停產(chǎn)、搬遷、轉(zhuǎn)移等境況；從文化歷史的角度來(lái)看，近代工業(yè)文明大大推進(jìn)了人類(lèi)文明的進(jìn)程，工業(yè)廠房見(jiàn)證了工業(yè)文明的歷史，具有不可替代的價(jià)值；從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，大規(guī)模拆除、重建會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)，對(duì)既有廠房進(jìn)行改造能有效放慢建設(shè)新設(shè)施的需求；而保護(hù)工業(yè)文明，在延長(zhǎng)既有建筑的結(jié)構(gòu)生命的同時(shí)也能顯著地降低碳排放。

空間作為建筑永恒的主題是改造設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，空間的改造處理決定著功能布局、采光、通風(fēng)以及熱環(huán)境在建筑運(yùn)行中的效果。工業(yè)廠房自身具有內(nèi)部空間大、空間規(guī)整的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)潔明了、受力構(gòu)件承載力好，改造設(shè)計(jì)具有很大的靈活性。重新審視既有工業(yè)廠房的空間改造設(shè)計(jì)，對(duì)于既有廠房再利用的發(fā)展具有極其重要的促進(jìn)作用。

2套通空間的概念闡述及案例研究

2.1概念闡釋

套通（box in box）一詞源于坂本一成早期的設(shè)計(jì)概念，其試圖通過(guò)內(nèi)部置入小箱體的構(gòu)成與留白空間之間形成新的關(guān)系，是為在不斷惡化的自然環(huán)境中尋求隸屬于自我的“烏托邦”空間（圖1）。[1]在既有工業(yè)廠房的改造中有“內(nèi)襯”或“屋中屋”的設(shè)計(jì)案例，針對(duì)這些案例的設(shè)計(jì)手法，引用“套通”這一概念，在既有建筑內(nèi)部置入較小的功能性盒體形成空間嵌套關(guān)系的設(shè)計(jì)統(tǒng)稱(chēng)為套通空間。

2.2案例研究

2.2.1 案例1：北京悅美術(shù)館改造設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目是一個(gè)位于北京798藝術(shù)核心區(qū)的美術(shù)館，建筑的前身是典型的20世紀(jì)80年代初建造的一棟單層廠房，廠房的主體為預(yù)制屋架結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)者以營(yíng)造前衛(wèi)、潔凈、通靈的展覽空間為出發(fā)點(diǎn)，尊重既有建筑的歷史，通過(guò)空間套通賦予內(nèi)部強(qiáng)烈的文化屬性。

（1）功能布局：在既有廠房的盒體空間內(nèi)嵌入較小的盒體空間作為展覽空間，展覽盒體作為獨(dú)立體系的承載空間再嵌入和商業(yè)盒體形成套通關(guān)系（圖2）。自由插入的商業(yè)空間與展覽空間形成了互反空間，對(duì)于展覽空間而言，商業(yè)空間成了它的外部空間，而對(duì)于插入展覽空間的商業(yè)空間而言，展覽空間也成為了它的外部空間（圖3）。它們互為反正，形成了相互生長(zhǎng)在一起但又清晰界定的空間體系。[2]

（2）采光分析：展覽空間自然采光的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)采光口形式和位置來(lái)控制的，但項(xiàng)目為既有建筑的改造，出于對(duì)采光均勻度以及既有建筑本體可改造度的考慮，展覽空間采用人工照明，套通盒體在采用白色涂料彰顯空間純凈的同時(shí)也提高了室內(nèi)光環(huán)境的均勻度。商業(yè)空間相對(duì)展覽空間對(duì)光源并沒(méi)有嚴(yán)苛的要求，故商業(yè)空間的盒體盡可能以自然采光為主、人工照明為輔（圖4）。通過(guò)分析模擬得出，首層西側(cè)空間采光系數(shù)均在12.5%以上，在營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)自然采光可滿(mǎn)足照度要求，首層西北向輔助用房以及二、三層商業(yè)用房局部需要輔助人工照明。

（3）通風(fēng)分析：既有廠房西側(cè)緊貼建筑物，南北進(jìn)深過(guò)大，東側(cè)開(kāi)窗但不利于自然通風(fēng)的組織，為避免對(duì)既有廠房的立面效果造成損害以及受展覽空間內(nèi)部使用需求的影響，改造設(shè)計(jì)主要采用機(jī)械通風(fēng)的模式。

（4）熱工分析：套通盒體與既有廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的空氣間層能夠起到一定的緩沖作用，通過(guò)外墻增加內(nèi)保溫和屋頂熱工性能的優(yōu)化，改造后建筑室內(nèi)空間熱穩(wěn)定性提高（圖5）。

2.2.2 案例2：德國(guó)維斯馬老港口區(qū)舊廠房改造設(shè)計(jì)

項(xiàng)目位于德國(guó)維馬斯的老港口區(qū)，建筑前身為農(nóng)產(chǎn)品加工、組裝以及存儲(chǔ)的多層廠房，既有建筑為五層的框架結(jié)構(gòu)，一、二層的通高空間用牛腿柱作為主要受力結(jié)構(gòu)。

（1）功能布局：既有廠房的五層框架結(jié)構(gòu)廠房改造為辦公空間，保持原有空間基本形態(tài)不變進(jìn)行辦公空間的營(yíng)造。在原有一、二層通高處結(jié)合首層其他空間改造為開(kāi)敞的展覽空間，二層到五層改造為封閉的辦公空間。

（2）采光分析：通過(guò)模擬分析改造前后展覽空間與辦公空間的自然采光系數(shù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，既有廠房進(jìn)深較大，辦公區(qū)域自然采光均勻度與照度不足，利用套通空間的設(shè)計(jì)縮短房間進(jìn)深，新舊兩個(gè)盒體間的通高空間也可為辦公空間提供采光，改造后采光系數(shù)明顯增大，滿(mǎn)足辦公用房的采光要求（圖6，7）。

（3）通風(fēng)分析：既有廠房維護(hù)結(jié)構(gòu)與新的盒體表皮之間存在一個(gè)上下通透的空間，根據(jù)其高窄的特點(diǎn)可在夏季有效利用“煙囪效應(yīng)”促進(jìn)通風(fēng)并將室內(nèi)熱量拔出，以降低耗能（圖8）。

（4）熱工分析：模擬分析冬夏兩季四層空間的改造前后室內(nèi)在一天內(nèi)的逐時(shí)溫度變化，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，室內(nèi)溫度比改造前平均提升3℃；夏季改造后室內(nèi)空間的熱穩(wěn)定性明顯加強(qiáng)（圖9）。

3套通空間應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

悅美術(shù)館是以空間中不同功能的正反關(guān)系以營(yíng)造多維的視覺(jué)效果以及新舊空間對(duì)比形成詩(shī)意對(duì)話(huà)為出發(fā)點(diǎn)的，強(qiáng)調(diào)空間氛圍的營(yíng)造；維馬斯老港口舊廠房改造設(shè)計(jì)是以增強(qiáng)建筑的被動(dòng)存世能力為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的改造設(shè)計(jì)。兩個(gè)案例的功能、出發(fā)點(diǎn)均不同，卻都以套通空間的營(yíng)造作為改造的方式。套通空間的運(yùn)用形成了既有工業(yè)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)與全新獨(dú)立體系的雙層表皮系統(tǒng)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

（1）保持既有建筑的風(fēng)貌：內(nèi)部盒體空間的獨(dú)立，保證了既有廠房建筑外立面的完整性、建筑風(fēng)貌和歷史肌理。此外，被套通的盒體因受到既有廠房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的庇護(hù)避免了外環(huán)境的直接侵蝕，新盒體營(yíng)造的選材得以釋放。

（2）內(nèi)部空間布局自由：新盒體與既有盒體并非“依附”關(guān)系，內(nèi)層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局因此不受限制，內(nèi)部空間布局也隨之解放，這樣就給改造設(shè)計(jì)的功能布局和視覺(jué)效果提供了無(wú)限的可能。

（3）提升建筑的被動(dòng)存世能力：雙層表皮系統(tǒng)之間的狹長(zhǎng)空間具有多重效能，從采光上能縮短房間進(jìn)深，提高房間采光質(zhì)量；從通風(fēng)上能形成煙囪效應(yīng)，加強(qiáng)空氣對(duì)流，促進(jìn)通風(fēng)及熱交換；從熱工上能夠形成緩沖空間，提高外表皮的熱工屬性。

4結(jié)語(yǔ)

既有工業(yè)廠房的歷史價(jià)值和物質(zhì)實(shí)用價(jià)值促使了改造的必要性。改造設(shè)計(jì)中空間“套通”的方法在保持建筑風(fēng)貌、空間布局、被動(dòng)存世能力的提升上都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。此外，“套通”的手法在改造設(shè)計(jì)中既可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以結(jié)合Loft的空間改造模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有較高的適用性與可變性，在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，從空間氛圍和被動(dòng)存世能力進(jìn)行多方位的設(shè)計(jì)。通過(guò)上述研究，希望為既有工業(yè)廠房改造設(shè)計(jì)的發(fā)展提供啟發(fā)和更廣闊的空間。