工業(yè)遺產(chǎn)改造的綠色問題與解決策略
——江蘇園博園主展館工業(yè)遺產(chǎn)改造＊

董元錚 劉佳凝

改造后的主展館局部 ?本土設(shè)計(jì)研究中心

1 可持續(xù)語境與工業(yè)遺產(chǎn)改造

可持續(xù)發(fā)展的思想和理念，是基于嚴(yán)重的生態(tài)和文化危機(jī)提出的全球化理論觀念。隨著我國城市建設(shè)從“增量開發(fā)”向“存量更新”轉(zhuǎn)型，大量既有工業(yè)廠區(qū)、工業(yè)建筑遺存作為時(shí)代精神的記錄者，具有文化、歷史、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多重價(jià)值，成為一種重要的建筑遺產(chǎn)。工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)、改造和再利用成為建筑和城市可持續(xù)發(fā)展的重要議題。

2 工業(yè)遺產(chǎn)改造背后的價(jià)值觀演變

歷史上人們對待既有建筑的態(tài)度，一直在變化。在物質(zhì)和建材極度匱乏、生產(chǎn)力局限的年代，既有建筑曾經(jīng)因?yàn)榻ú木哂谢厥諆r(jià)值而被輕易拆毀、取用。隨著社會文明的發(fā)展，出于對歷史和文化的日漸重視，人們開始有意識地保護(hù)教堂、紀(jì)念碑、廟宇、宮殿等重要的歷史、文化、宗教建筑遺產(chǎn)。近現(xiàn)代以來，人們對既有建筑，尤其是“普通”建筑所承載的歷史信息和文化記憶，表現(xiàn)出更為普遍的珍視。進(jìn)入當(dāng)代，面對全球氣候問題與環(huán)境挑戰(zhàn)，遵循綠色和可持續(xù)發(fā)展成為全人類的共識，對工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境問題的反思推動著既有建筑再利用的浪潮?？梢哉f，對于既有建筑的改造和再利用，從樸素的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動到對人文價(jià)值的尊重，再到對生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展觀的審視，其價(jià)值觀演變經(jīng)歷了很長的路。

工業(yè)建筑由于其服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)而造就的特殊尺度和空間，以及真實(shí)、樸素、理性、節(jié)約的結(jié)構(gòu)和材料特性，被認(rèn)為具有獨(dú)特的美學(xué)價(jià)值。工業(yè)與制造業(yè)曾經(jīng)大大推動了人類社會文明和城市發(fā)展的進(jìn)程，工業(yè)建筑因而帶有特定歷史時(shí)期社會發(fā)展的烙印，其作為一種遺產(chǎn)的“見證價(jià)值”不可替代，損毀后更不可重現(xiàn)。我國改革開放以后，工業(yè)大發(fā)展帶來經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和繁榮，也伴隨著對自然無限度的索取和侵占。對工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)和再利用，不止是對歷史文化的尊重和傳承，更重要的是對環(huán)境污染、生態(tài)破壞的反思和警示。

3 主展館工業(yè)遺產(chǎn)改造的綠色準(zhǔn)則與愿景

2018年秋，中國建筑設(shè)計(jì)研究院本土設(shè)計(jì)研究中心參與了江蘇園博園主展館項(xiàng)目——一處基于兩座小型民營白水泥工廠遺址而建的園博園主展館及配套酒店——頹敗的廠房即將煥發(fā)新生，成為時(shí)尚綠色的園藝展館。從設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)第一次踏勘現(xiàn)場，面對綠色山谷中石灰石開采和水泥生產(chǎn)留下的“白色”傷疤，“綠色基因”即成為這個(gè)項(xiàng)目天然不可割裂的一部分。在建筑師心中，這片工業(yè)遺產(chǎn)的存在與新生見證了這片場地上人與自然的關(guān)系從攫取到共處的變化。

我們的愿景是盡可能遵從綠色設(shè)計(jì)的核心價(jià)值，以真實(shí)、克制的方法有限度地改造。希望改造后的工業(yè)遺產(chǎn)，能夠迎來結(jié)構(gòu)、溫濕度、光照等性能的提升；空間更開放、更具靈活性和適應(yīng)性，以嫁接并不確定的新業(yè)態(tài)和新功能；外觀形象既保留舊日的痕跡，又能成為新技術(shù)、新時(shí)代精神的載體；從一處荒廢的空間場所，轉(zhuǎn)而成為更可持續(xù)的、充滿活力的建筑。在此過程中，項(xiàng)目面臨的問題是極為具體的。

4 主展館工業(yè)遺產(chǎn)改造的綠色問題與解決策略

4.1 結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)

延長建筑的使用壽命，保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的安全耐久，是遺產(chǎn)改造的核心綠色目標(biāo)之一。

主展館的工業(yè)遺產(chǎn)由兩種主要建筑類型組成。一種是平面為矩形的一至三層普通廠房，主要由混凝土框架結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土樓板組成。因?yàn)樵荚O(shè)計(jì)的工業(yè)荷載較大，大部分構(gòu)件加固的壓力不算太大，我們采用外粘碳纖維法，對承載力不足的構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。碳纖維加固需要解決防火的問題，黑色纖維布表面必須以耐火砂漿或防火涂料作為保護(hù)層。由于建筑性質(zhì)由工業(yè)建筑轉(zhuǎn)為公共建筑，必須增補(bǔ)大量樓梯、電梯，以及相應(yīng)的局部通高空間，切割局部樓板和梁，以置入樓電梯等設(shè)施，因此主要的加固工作都圍繞這些空間展開。

另外一種是平面為圓形并成組布置的筒倉，最少的三個(gè)一組，最多的十個(gè)一組。筒倉全部為砌體承重墻結(jié)構(gòu)，圓筒直徑3.5～4m，高度13～16m。內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為首層和二層，首層較為低矮，約4m高，二層非常高聳，約10m高，樓板為1m厚的鋼筋混凝土樓板，中心開方洞安裝鋼制下料口。圓柱形筒壁外觀基本完全封閉，只在首層打開窄小門洞，供貨運(yùn)皮帶通過。部分筒倉在頂部帶有矩形的筒頂建筑，將筒倉在頂層相互連通，作為加料混拌操作平臺。踏勘時(shí)，很多筒頂建筑已經(jīng)自然坍塌或者破損，留下開口朝上的圓形巨筒。圓筒作為料倉，在生產(chǎn)中長期受到超大的恒荷載作用，很多筒身已經(jīng)產(chǎn)生變形。

對筒倉的加固來自兩點(diǎn)提示：一是筒倉自身的空間體驗(yàn)性和標(biāo)志性強(qiáng)，面積小，實(shí)用價(jià)值低；二是筒倉的前生具備巨大的承載力，改造后這種結(jié)構(gòu)承載力的剩余價(jià)值該如何利用？看著露天的圓形巨筒，我們想到用這個(gè)天然的“大花盆”來種樹。

因?yàn)橥矁?nèi)空間狹小，我們維持絕大多數(shù)筒倉的半室外狀態(tài)，首層和二層作為開放的公共休息區(qū)和體驗(yàn)游覽空間，連接了四通八達(dá)的樓梯和連橋。在筒倉內(nèi)壁增設(shè)附壁鋼筋混凝土層加固和拉結(jié)變形的實(shí)心磚承重墻，利用這層加固結(jié)構(gòu)中的暗柱作為“空中樹池”的鋼梁，加固層與原始承重墻共同承擔(dān)樹池的荷載。

這層加固的混凝土，外層以微變形的磚砌體為模板，實(shí)際施工中很難將完成面調(diào)整為正圓，因此，我們在內(nèi)側(cè)使用一種自己改良的簡易“肌理模板”——以非常廉價(jià)的波形聚碳酸酯板附著在重復(fù)使用的鋼模板上，內(nèi)壁完成面呈現(xiàn)出豎向條紋狀肌理。一方面，這種肌理可以遮圓筒不圓的“丑”；另一方面，一次成型地達(dá)成了筒倉作為半室外空間的樸素裝飾感。

4.2 砌體耐久性與裝飾

現(xiàn)場大量磚砌體外墻表面的米色抹灰，是一種當(dāng)?shù)毓杷猁}白水泥，質(zhì)地脆而硬。因年久失修，抹灰顏色逐漸黃變，已經(jīng)出現(xiàn)很多發(fā)霉、空鼓的病害，用手即可剝落，存在很大的安全隱患。因此，必須剔除外墻既有的抹灰層，暴露清水磚立面。失去砂漿保護(hù)層后，磚砌體直接暴露在風(fēng)雨陽光之下，從接縫處可以觀察到部分松動和碎裂的砂漿，磚材表面會通過開放微孔的毛細(xì)作用加快砌體的吸濕和風(fēng)化，使外墻的耐久性持續(xù)受損。雖然清水磚立面的廠房一度在建筑師眼中呈現(xiàn)出陌生而美麗的肌理，但建筑原有的大面積米黃色抹灰外墻和眼前的清水磚墻在整體風(fēng)貌上存在明顯差異，這是我們不能認(rèn)同的?；跇?gòu)造功能和保持風(fēng)貌這兩個(gè)原因，我們決定尋求具有合適機(jī)能和觀感的砂漿，對既有建筑的外墻進(jìn)行重新抹面處理。

雖然舊建筑抹灰的鏟除帶走了很多歷史和歲月的痕跡，我們也曾經(jīng)為此痛惜和努力過。但在延長砌體壽命、保證砌體耐久度和安全性的剛性需求面前，我們還是順應(yīng)了構(gòu)造的基本需要。針對砂漿的質(zhì)感和顏色進(jìn)行大量現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，為了增加功能性砂漿抹面的美感，消除嶄新的突兀感，我們采用粗顆粒機(jī)噴型憎水砂漿，請現(xiàn)場工人進(jìn)行自然筆觸的手工抹灰（甚至跟工人約定每一下抹灰拉長不要超過40～50cm），用微妙肌理修飾并不垂直平整的墻面。最終，工業(yè)遺產(chǎn)的基本風(fēng)貌與歷史特征相匹配，同時(shí)又增加了一種更微妙的表情。

4.3 圍護(hù)界面節(jié)能提升

隨著公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，將工業(yè)遺產(chǎn)改造為公共建筑，其節(jié)能目標(biāo)的達(dá)成是必須要考量的，但實(shí)操中也面臨很多挑戰(zhàn)。首先，在保證遺產(chǎn)外觀真實(shí)性和完整性的前提下，有些特殊尺度建筑單體的體形系數(shù)、窗墻比等參數(shù)有可能不滿足節(jié)能規(guī)范要求。如果強(qiáng)行通過改造加以改善，則需要以風(fēng)貌損失為代價(jià)，例如封墻堵洞、改變形體比例、擴(kuò)大體積等，而這往往是工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)圖則明文禁止的。此外，受一些規(guī)范、條例的約束，項(xiàng)目本身就要求改造后不能增加首層投影面積或者不能改變?nèi)莘e率。節(jié)能改造必須采用內(nèi)保溫的構(gòu)造方式，使很多原本就狹小的室內(nèi)空間使用率進(jìn)一步降低，內(nèi)保溫構(gòu)造與密集的結(jié)構(gòu)加固構(gòu)件（尤其是鋼構(gòu)件）之間的斷橋也比較難處理。另外，既有廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能普遍較差，主要體現(xiàn)在氣密性和水密性較差。即便圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的書面計(jì)算值可以通過節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的審查，我們也擔(dān)心在日常使用中難以保證和驗(yàn)證其實(shí)效。

在主展館的設(shè)計(jì)過程中，我們采取了幾種策略來改善和應(yīng)對熱工性能的問題。其一，對于一些在建筑集群中位置開放度高的小面積建筑，盡量改造為半室外空間。從使用角度來講，如果半室外的空間就近依托合適面積的室內(nèi)空間成為服務(wù)核，完全可以在大部分季節(jié)提供比較舒適的場所，尤其是作為餐飲的外擺區(qū)域、展覽空間的前廳、休息區(qū)等，以此減小使用空間的空調(diào)能耗，并將大量建筑外墻從熱工圍護(hù)界面中解放出來。對于一些珍貴的歷史痕跡，如具有年代感的室內(nèi)標(biāo)語、壁畫、工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)識等，也不必因?yàn)楣?jié)能保溫的原因必須被破壞或者遮擋。

其二，對于要改造為室內(nèi)的空間，盡量采用厚度更小、熱惰性更優(yōu)的剛性保溫材料，例如真空硅酸鈣板等，既可以盡量減小空間效率的損失，又能為室內(nèi)設(shè)計(jì)留下較好的受力基層。廠房門窗洞口的深深退進(jìn)和鋼板框細(xì)部，產(chǎn)生自保溫層與斷橋鋁門窗系統(tǒng)共層的需要，門窗安裝在原有薄壁砌體上難以受力，需要鋼板套口形成嵌套整體。這樣，節(jié)能構(gòu)造轉(zhuǎn)換為自然的細(xì)部視覺結(jié)果。

4.4 自然采光通風(fēng)與防排煙

對于大量普通廠房，本就需要拆除原有銹蝕的“薄壁型鋼+彩鋼板”簡易屋面，我們把這一類廠房的屋面更新作為改善建筑整體綠色性能的系統(tǒng)化工程。在屋頂系統(tǒng)中整合采光、通風(fēng)、雨水組織、結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略，用纖細(xì)的鋼結(jié)構(gòu)屋架復(fù)合輕質(zhì)金屬屋面優(yōu)化原有結(jié)構(gòu)和解決閉水問題；用金屬檐溝和裝飾材料一體化的雨水立管進(jìn)行有組織排水；利用屋頂與既有墻柱頂?shù)慕唤有纬筛邆?cè)窗，為空間引入柔和的自然采光和通風(fēng)。同時(shí)，利用大面積高側(cè)窗解決高大空間的自然排煙問題，減少了機(jī)械排煙設(shè)施設(shè)備的能耗和成本投入。

對于原本重型屋面的廠房，防水修復(fù)工程中以適當(dāng)覆土厚度的綠化提高屋面的隔熱保溫性能，利用植物的蒸騰作用調(diào)節(jié)和改善微氣候，提升景觀的宜人性。

5 結(jié)語

人們對人文記憶的珍視，將使工業(yè)遺產(chǎn)改造項(xiàng)目具有深沉而持久的內(nèi)生動力。此類項(xiàng)目需要所有參與者以極大的耐心和應(yīng)變，完成基于現(xiàn)場的調(diào)整、嘗試，并在現(xiàn)行規(guī)范政策和現(xiàn)場實(shí)際困境中細(xì)心探索。建筑師與專家學(xué)者共同的實(shí)踐、研究、反思、總結(jié)、評判，將慢慢建立起一套靈活可變的設(shè)計(jì)和評價(jià)體系，探索出既有建筑改造的針對性規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，使這一廣泛的遺產(chǎn)類型在城市更新、活化之路上走得更科學(xué)、更精準(zhǔn)、更輕松。

建筑師的工作就是在資源、氣候、技術(shù)及預(yù)算、政治、文化風(fēng)俗等條件的重重約束下，堅(jiān)決地尋求用設(shè)計(jì)智慧來解決問題的途徑，可能曲折，可能碰壁，也可能柳暗花明來到一處絕佳風(fēng)景。對于工業(yè)遺產(chǎn)改造來說，這風(fēng)景就是在智慧的設(shè)計(jì)塑造之下，讓曾經(jīng)的廢墟展現(xiàn)出一片生機(jī)盎然、綠色健康、豐富美好的日常圖景，并隨著歲月的流逝融入生活，也融入自然。

＊ 本項(xiàng)目得到中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司科技創(chuàng)新項(xiàng)目“基于本土設(shè)計(jì)思想的中國當(dāng)代建筑營建體系研究”（Y2020181）資助。

1-14 本土設(shè)計(jì)研究中心提供

1 改造后主展館軸測圖2 改造前工廠軸測圖

筒倉的加固形式來自于其作為交通和植物容器的目標(biāo)。內(nèi)層附壁鋼筋混凝土加固層同時(shí)解決了砌體加固、樹池安裝、廊橋穿越、樓梯置入、筒體外觀風(fēng)貌比例延續(xù)、室內(nèi)界面裝飾化處理的多重問題。

Silos are designed to be the container of stairs or plants,which leads to the method of how to reinforce those silos.Wall-attached concrete inside of silos offers a solution to several problems such as masonry reinforcement,tree pond installation,bridge and stair construction,interior and exterior interface decoration.

3 筒倉作為綠植及交通容器

4,5 筒倉加固措施6,7 筒倉內(nèi)壁波形板肌理

8 筒倉與綠植

業(yè)主：江蘇園博園建設(shè)開發(fā)有限公司

建設(shè)地點(diǎn)：江蘇省南京市

建筑設(shè)計(jì)：中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司本土設(shè)計(jì)研究中心

主創(chuàng)建筑師：崔愷、關(guān)飛、董元錚

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：畢懋陽、王德玲、張嘉樹、郭一鳴、竇強(qiáng)、劉佳凝、鄭碧芳、時(shí)紅、宋旻斐、衛(wèi)嘉音

景觀設(shè)計(jì)：中國城市建設(shè)研究院有限公司無界景觀工作室

建筑面積：52 374m

設(shè)計(jì)時(shí)間：2018

建成時(shí)間：2021圖片版權(quán)：本土設(shè)計(jì)研究中心

9,10 抹灰砂漿的微妙表情

普通廠房的物理性能提升利用了屋面系統(tǒng)的更新工程，整合結(jié)構(gòu)優(yōu)化、采光通風(fēng)、雨水組織策略；內(nèi)保溫構(gòu)造決定了外觀風(fēng)貌的延續(xù)和細(xì)部的視覺結(jié)果；飾面砂漿的重嵌考慮了砌體的耐久性和表情肌理。

The physical properties of common workshops were enhanced by the replacement of the roof system,which integrated optimization of structure,lights and ventilation as well as rainwater drainage.The internal thermal insulation strategy determines the continuity of apperance and the visual experience of details.Abrasive blasted mortar applied to the outer surface provides durability and delicate texture simultaneously.

11 保留廠房改造為半室外功能空間

12,13 廠房屋面改造措施

14 保留廠房改造為輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)