鋸齒形廠房發(fā)展及特征淺析
——以青島市棉紡織廠為例

杜 曉 青島理工大學建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院本科

石戀雪 青島理工大學建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院本科

鋸齒形廠房源于近現(xiàn)代主義的源頭—德國包豪斯風格，講究簡潔實用，因可定向采光，便于排風通氣，20 世紀早期在我國棉紡織工業(yè)中被大量采用，成為當時棉紡織業(yè)廠房建筑的象征。在有著紡織行業(yè)“上青天”盛譽的山東省青島市，這種建筑更是成為那個時代的記憶。隨著生產(chǎn)企業(yè)大批遷出市區(qū)，這種具有時代歷史意義的鋸齒形廠房被遺落在市區(qū)，部分鋸齒形廠房已被改造，然而如何保護和改造剩下的廠房成為大家需要思考的問題[1-2]。

一、鋸齒形廠房歷史發(fā)展

1、中華人民共和國成立前

（1）德戰(zhàn)時期

德國侵占青島時期，德商于1902 年在滄口設(shè)立德華繅絲廠，1905 年創(chuàng)辦了滄口繅絲局。1913 年，華新實業(yè)公司收購了德華繅絲廠，籌辦華新紗廠。在此期間，德國在青島市建設(shè)了許多工業(yè)設(shè)施，至1914年一戰(zhàn)爆發(fā)前，青島市已成為擁有較為完善配套工業(yè)設(shè)施的遠東地區(qū)重要的商貿(mào)殖民地。

（2）日占時期（包括兩次日占與1912—1949年）

1914 年，日本第一次侵占青島后，大批日本人在青島市投資辦廠。在紡織業(yè)方面，1917—1923 年，日商沿膠州鐵路線先后建起了大康（國棉一廠）、鐘淵（國棉六廠）等6座大型紗廠，其廠房結(jié)構(gòu)形式主要為磚木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)，青島市紡織業(yè)總產(chǎn)量位居全國第二，成為重要的紡織城市。

在德占、日占期間，工業(yè)都在資本主義制度之下，所有建筑都服從于資本主義與剝削階級利益，廠房主要形式是木結(jié)構(gòu)屋面，用木屋架、木柱、木窗，為磚木結(jié)構(gòu)，造價低廉。投入使用一段時間后，廠房木材腐朽、屋面滲漏，工人們的工作環(huán)境較為惡劣。之后工人逐漸對這樣的工作環(huán)境表示不滿，廠房隨著歷史的推進得到了改善，建筑材料用了鋼筋混凝土，出現(xiàn)了較為安全可靠的廠房。

2、中華人民共和國成立后

中華人民共和國成立后，青島市棉紡織業(yè)迅速恢復(fù)生產(chǎn)。1952 年，青島市開始試行企業(yè)獨立經(jīng)營制度，使產(chǎn)量大大增長。在社會主義建設(shè)事業(yè)突飛猛進時期，一切工業(yè)建筑，除在好、快、省條件下起建外，主要遵循3 個基本原則，其原則強調(diào)了工業(yè)建筑建設(shè)需要照顧工人工作中的安全與衛(wèi)生，從那時候起人們開始考慮廠房結(jié)構(gòu)對工作環(huán)境的重要性，以及部分結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)工藝和工作安全衛(wèi)生的影響。

在技術(shù)的提升下，現(xiàn)在我國棉紡織業(yè)多使用單層無窗廠房，紡織業(yè)中鋸齒形廠房成為那個時代棉紡織廠房的標志。

二、廠房結(jié)構(gòu)

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房

現(xiàn)存大部分歷史廠房采用鋼筋混凝土梁柱、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板承重結(jié)構(gòu)，青島市紡織產(chǎn)業(yè)所遺留的國棉二廠、五廠、六廠等大部分都為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同車間的功能設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)造形式，其中鋸齒形屋頂結(jié)構(gòu)與柱網(wǎng)布置有所不同。此結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造特點是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房材料中砂和石料所占比例很大，水泥和鋼筋所占比例較小，砂和石料一般都可以由建筑工地附近提供。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力較高，鋼筋埋放在混凝土中，經(jīng)混凝土保護不易發(fā)生銹蝕，因而提高了結(jié)構(gòu)的耐久性?；馂?zāi)發(fā)生時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不會像木結(jié)構(gòu)那樣被燃燒，也不會像鋼結(jié)構(gòu)那樣很快達到軟化溫度而被破壞，抗震性能好、節(jié)約用地。其缺點是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受柱網(wǎng)尺寸的限制承重不能太大，無法靈活布置柱網(wǎng)，施工難度較大、周期較長、工程造價較高；在紡織品生產(chǎn)過程中大量的半成品需要垂直運輸，生產(chǎn)效率較低，易產(chǎn)生疵品。

2、輕鋼結(jié)構(gòu)廠房

輕鋼門式結(jié)構(gòu)廠房采用輕鋼門式屋架結(jié)構(gòu)承重。此種廠房憑借可車間跨距大、造價低廉、施工周期短、空間使用率較高等優(yōu)點，在現(xiàn)在的廠房中應(yīng)用廣泛。通過對鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可使廠房含鋼量控制在24～28 kg/m2。相比木結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，輕鋼門式結(jié)構(gòu)的缺點是保溫隔氣結(jié)構(gòu)施工要求高，處理材料必須是保溫性能良好、隔氣性能強的材料。多數(shù)車間廠房經(jīng)過幾年的使用后，原本的保溫防潮系統(tǒng)很難完善維持，一旦屋面隔汽層及保溫層失效，就會造成車間廠房的屋面大面積結(jié)露，影響車間工人作業(yè)，并且維修需要較大工作量。另外，輕鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差，為保證某些紡織類廠房，如丙類生產(chǎn)廠房的耐火等級要求，車間廠房必須噴涂價格較高的耐火材料[3]。

3、木結(jié)構(gòu)廠房

木結(jié)構(gòu)紡織業(yè)廠房現(xiàn)存較少，其包括木結(jié)構(gòu)、木屋架、木望板（如青島國棉一廠的老生產(chǎn)車間和倉庫、國棉五廠老廠房），此結(jié)構(gòu)廠房材料取材方便，但是不成規(guī)模，廠房內(nèi)部的空間跨度不大，常采用短距離的木結(jié)構(gòu)框架，不易控制柱網(wǎng)排布，木材強度不高、耐久性差、防火性能差、使用期間易遭蟲子侵蝕。此結(jié)構(gòu)很快被磚混結(jié)構(gòu)取代，進而又被鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所替代。

三、空間特征

青島市紡織業(yè)廠房大多為單坡式工業(yè)廠房，鋸齒型的屋頂樣式，俗稱“鋸齒房”。光線從北面射進來，計算青島市一年四季每日采光最佳時間，最大限度地延長采光時間，延長工時，壓榨工人價值。鋸齒形廠房的特征主要是采用風道大梁、三角架結(jié)構(gòu)承重和屋面板圍護結(jié)構(gòu)。

1、單坡式鋸齒形廠房

這類廠房的窗戶全面向北，可以避免太陽的直射光，減少太陽輻射熱，這對炎熱地區(qū)很有必要，鋸齒形廠房的窗戶采光很均勻。國棉三廠為使增加冬季的陽光攝入，提高工廠溫度，改變天窗朝向為南向，但實踐效果南向天窗不妥當。此種天窗一般較高，空間較大，使攝入空間的光線有所緩沖，接觸到下方車間工作人員時溫和了許多。

例如，國棉二廠為典型的單坡鋸齒形廠房，內(nèi)部空間保存完好，但是建筑整體質(zhì)量一般，室內(nèi)層高在5 m 以上?，F(xiàn)改造為紡織谷的國棉五廠，設(shè)計者采用了當時世界上最先進的廠房理念，根據(jù)定制的設(shè)備尺寸，采用了不同的“鋸齒”跨度和高度，根據(jù)不同工序所需的溫濕度和保溫度，在房頂布置不同的保溫層數(shù)[4]。

2、雙坡式鋸齒形廠房

雙坡鋸齒形廠房分為2 種：無窗廠房和有窗廠房，自20 世紀60 年代，紡織業(yè)實力發(fā)展迅速，建成一批無窗廠房，有帶技術(shù)閣樓和不帶技術(shù)閣樓2 種，不再完全依賴自然光線采光通風，風道和照明燈具設(shè)置在頂棚，工廠使用吊平頂。此種無窗廠房不再受限于通風采光，可更加靈活布置柱距，使用大柱網(wǎng)，如在國棉二廠的部分紡織車間中還有所保留。除紡織廠房外，在青島市其他性質(zhì)廠房也有所見到，四方機車廠大部分為雙坡鋸齒形廠房，整個廠區(qū)基本保持完好，廠區(qū)建筑大多建于第一次日本侵占時期到中華人民共和國成立初期，紅磚外墻、外加不同顏色的抹灰、木質(zhì)門窗，平面多為規(guī)整矩形，廠房結(jié)構(gòu)多為大跨度的混凝土排架結(jié)構(gòu)。

3、拱形鋸齒形廠房

桁架的基本形式是拱形，在跨度內(nèi)形成2個鋸齒屋蓋，屋架上弦的一段裸露在鋸齒形廠房外面，北向設(shè)置天窗，經(jīng)濟效果與施工更可行。桁架的基本形式是拱形，在跨度內(nèi)形成2 個鋸齒屋蓋，屋架上弦的一段裸露在鋸齒形廠房外面，北向設(shè)置天窗，經(jīng)濟效果與施工更可行[5]。

四、通風采光

為避免陽光直射，保證光線攝入車間均勻穩(wěn)定，廠房頂部設(shè)有朝北的大面積豎向玻璃窗。北向開窗避開了太陽東升西落而帶來的光線變化，使落入車間的光線是持續(xù)穩(wěn)定的，避免了直射光影響車間工人視線和紗布制品的褪色，同時又有利于工廠溫度恒定。當時一個日本同學提出鋸齒形廠房采用南向采光，冬日陽光可以直接照進車間，提高車間內(nèi)溫度，降低暖氣用量，而且光照充足，減少照明用電，所以當時在青島隆興紗廠、上海國棉三廠的2 家工廠試點，采用鋸齒形廠房天窗朝南的設(shè)計方案，但實踐證明效果并不理想。探求原因，主要是光線直接照射，會導致視線的炫目，看不清瑕疵點，而且光線射入廠房會產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)，平?？床坏焦饩€的存在，而在紡織廠里大量的“線融”漂浮在空氣中，形成“氣溶性膠體”，光線在膠體的作用下清晰可見，影響工人檢查產(chǎn)品。

此外，鋸齒形廠房的天窗可以作為平衡氣流的外排風口，通過其自然排風達到室內(nèi)的送排風平衡，以省去平屋頂廠房由于機械風保持送排風平衡而多用的電能。

五、未來展望

當今世界已進入后工業(yè)化時代，城市更新?lián)Q代迅速，新興產(chǎn)業(yè)取代了傳統(tǒng)工業(yè)，位于城市中心區(qū)的大量工業(yè)企業(yè)向外遷移。在“推倒重來”的開發(fā)模式下，老工業(yè)廠區(qū)中大量有價值的工業(yè)遺產(chǎn)被拆毀，作為曾經(jīng)的生產(chǎn)建筑，其原本的生產(chǎn)功能在城市的發(fā)展進程中逐漸退去，留下空卻的建筑物已如廢墟般存在。

在此過程中，國家意識到在舊工業(yè)區(qū)改造的工程中工業(yè)遺產(chǎn)保護的重要性，但在改造過程中，鋸齒形工業(yè)廠房處于十分尷尬的地位，廠房空間尺度過大，不符合人體尺度，若像傳統(tǒng)改造方式，架構(gòu)結(jié)構(gòu)會對工業(yè)廠房造成破壞，“更新”的觀念與“原真性”保護修繕理念存在某種矛盾，“尋找恰當?shù)挠猛尽背蔀楣I(yè)建筑改造一個非常重要的前置性條件，所以我們想采用“臨時性使用”內(nèi)嵌盒子的概念[6]。

“臨時性使用”內(nèi)嵌式盒子即對閑置的鋸齒形廠房的暫時使用，未明確以何種合理方式保護鋸齒形廠房的方式，這種使用不僅是自發(fā)的、非正式的和創(chuàng)造性的活動，而且通過這些使用能使鋸齒形廠房在城市發(fā)展過程中產(chǎn)生積極效應(yīng)，進而得到增值。青島市工業(yè)遺產(chǎn)保護是一個逐步探討的過程，一些有價值的工業(yè)廠房的保護方式無法在短時間內(nèi)確定，在此時間段內(nèi)如何處置工業(yè)廠房是亟待解決的問題，而“臨時性使用”的改造方式給大家提供了一個合適的路徑。“臨時性使用”的小空間可以隨時拆除、隨時變化，其構(gòu)造方式簡單，材料廉價易得，如使用廢棄集裝箱、輕質(zhì)鋼材等材料，在盡可能不破壞工業(yè)遺產(chǎn)建筑風貌的前提下，使工業(yè)廠房得到最大化利用，深化青島市工業(yè)遺產(chǎn)的活化利用[7]。