城市更新背景下歷史建筑外立面改造工程關(guān)鍵技術(shù)研究

歸豪域（上海市建筑裝飾工程集團(tuán)有限公司，上海 200072）

0 引言

我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，城鎮(zhèn)建設(shè)逐步由重視“新建建筑”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶陆ńㄖ迸c“既有建筑”并重，既有建筑改造工作已經(jīng)成為我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。2019年9月，《上海市城市更新條例》（上海市人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)公告［十五屆］第七十七號(hào)）中明確提出：“加強(qiáng)歷史文化保護(hù)，塑造城市特色風(fēng)貌”；“本市城市更新，堅(jiān)持‘留改拆’并舉、以保留保護(hù)為主，遵循規(guī)劃引領(lǐng)、統(tǒng)籌推進(jìn)，政府推動(dòng)、市場(chǎng)運(yùn)作，數(shù)字賦能、綠色低碳，民生優(yōu)先、共建共享的原則。”

1 項(xiàng)目背景概述

歷史建筑往往延續(xù)了城市文脈，是城市發(fā)展的見證者。身處上海市黃浦區(qū)貴州路北京東路路口的亞龍五金商城，在1948年的行號(hào)路圖中正是原麗都大戲院舊址，與街道對(duì)角的金城大戲院遙相呼應(yīng)。

再向前追溯，亞龍五金商城所在的位置，最初為由怡怡公司何挺然投資興建的北京大戲院，由范文照建筑師事務(wù)所設(shè)計(jì)。1926年11月19日，北京大戲院落成開幕，3層鋼筋混凝土建筑，占地1382 m2，觀眾廳2層，設(shè)座位1058個(gè)；1935年，北京大戲院更名為麗都大戲院，專映電影；1951年開始改演戲?。?966年更名為正紅劇場(chǎng)；1972年更名為貴州劇場(chǎng)；1977年大修后作為影劇兩用場(chǎng)地，改稱貴州影劇場(chǎng)；1982年因鄰近工地打樁引起后臺(tái)地面塌陷、墻面出現(xiàn)裂痕而停止演出；1988年改為商場(chǎng)。

復(fù)雜的歷史背景，給這幢歷經(jīng)近百年的建筑本身及周邊的街道風(fēng)貌和人文環(huán)境留下了種種難以言狀的沉疴痼疾。如，在幾經(jīng)改造之后，建筑原本的外立面形象已經(jīng)面目全非，缺少了一個(gè)核心地段的門戶形象。同時(shí)，受建筑格局所限，以小五金零售批發(fā)為主的業(yè)態(tài)，也已經(jīng)與周邊高端前衛(wèi)的區(qū)塊定位格格不入。

在這樣的背景下，上海亞龍五金商城外立面改造工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”），由上海建工裝飾集團(tuán)作為EPC總承包單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)及施工的落地實(shí)施工作。本工程建筑面積約4600 m2，外立面裝修面積約1100 m2。地上4層，地下1層。本次重新設(shè)計(jì)充分借鑒新古典主義英倫風(fēng)格的原上海租界建筑形式，對(duì)整體外立面進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

2 外立面勘測(cè)階段無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)勘察技術(shù)應(yīng)用

在本工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到要保留原建筑的記憶，打造新老共生的城市文脈，在前期勘測(cè)和開展方案設(shè)計(jì)前，對(duì)外立面進(jìn)行了無(wú)人機(jī)航拍，生成了三維實(shí)景模型，用以在編制修繕?lè)桨笗r(shí)明確破損狀況、施工工藝及工程量；同時(shí)實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)字化存檔，用以展示文化和承載歷史，實(shí)現(xiàn)歷史保護(hù)建筑外立面的可模擬、可閱讀、可編輯、可測(cè)量、可計(jì)算和可交互作用。

對(duì)采用自動(dòng)全景＋局部手動(dòng)近距離拍攝方式攝得的近千張照片進(jìn)行處理，進(jìn)而生成圖像模型，在局部的重點(diǎn)破損部位，可添加文字標(biāo)注，確定施工工藝，使實(shí)施人員快速便捷地了解破損部位并對(duì)其進(jìn)行精確修繕。

3 基于BIM技術(shù)的外立面方案設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

本工程位于原英租界內(nèi)。1845年11月29日，清政府與英國(guó)共同公布《上海土地章程》，設(shè)立上海英租界；1943年，英國(guó)向中國(guó)政府交還租界。在這將近100年的歷史時(shí)期，英國(guó)在這里建造了大量的建筑。因此，本工程的設(shè)計(jì)風(fēng)格，應(yīng)當(dāng)符合這一時(shí)期建造的英式建筑的風(fēng)格。線條簡(jiǎn)潔，色彩凝重；風(fēng)格莊重，古樸雅致；材料與細(xì)節(jié)滲透著自然的氣息，這便是本次設(shè)計(jì)的主旨。通過(guò)調(diào)研同時(shí)期大量的英式建筑，最終確認(rèn)本次設(shè)計(jì)為折中主義風(fēng)格建筑，立面為典型的縱橫三段式。為了與風(fēng)貌區(qū)內(nèi)的上海近代優(yōu)秀歷史建筑風(fēng)格相匹配，本次設(shè)計(jì)選擇了能夠體現(xiàn)歷史感和上海地域特色的水刷石、陶土磚和鋼窗作為其外立面主要設(shè)計(jì)元素。

3.1 基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)方案比選

不同材料之間的組合搭配，或許可以呈現(xiàn)出類似的效果，但在局部細(xì)節(jié)的表現(xiàn)力以及后期使用的便捷性或耐久度上，又存在著千差萬(wàn)別。為了找到最合適的材料組合，本工程選用兩套不同的方案，制作了兩套1∶1樣板進(jìn)行最終方案比選（如表1所示）。

表1 兩套不同的樣板方案表

本工程在樣板施工階段便引入BIM正向設(shè)計(jì)及參數(shù)化設(shè)計(jì)，快速呈現(xiàn)設(shè)計(jì)效果和更改設(shè)計(jì)方案，高效完成設(shè)計(jì)過(guò)程推敲和成果的對(duì)比與遴選。設(shè)計(jì)師通過(guò)三維模型的可視性，直接在原有結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間設(shè)計(jì)，不需要通過(guò)多個(gè)平面圖或手繪來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)內(nèi)容。采用模型參數(shù)化設(shè)計(jì)，建立不同尺寸的裝飾造型，直觀、方便，減少了二維畫圖時(shí)易出現(xiàn)的裝飾造型關(guān)系不合理、無(wú)法收口的問(wèn)題，利于方案的比選（如圖1所示）。

圖1 亞龍五金商城外立面深化設(shè)計(jì)（局部）比選

通過(guò)在前期設(shè)計(jì)階段多花時(shí)間，達(dá)到了后期節(jié)省時(shí)間、提高效率以獲得最大收益的目標(biāo)。在設(shè)計(jì)的全過(guò)程應(yīng)用了基于BIM模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的工作思路，設(shè)計(jì)師的思路能直接呈現(xiàn)在BIM模型中。通過(guò)對(duì)建筑外立面進(jìn)行方案優(yōu)化、自動(dòng)排版出圖、模型統(tǒng)計(jì)工程量、圖紙與模型聯(lián)動(dòng)，能夠減少設(shè)計(jì)的錯(cuò)漏碰缺，在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)節(jié)省了超過(guò)20%的設(shè)計(jì)周期。

在本工程的重點(diǎn)施工部位，基于BIM模型的可視化、協(xié)調(diào)性功能，對(duì)構(gòu)件安置、節(jié)點(diǎn)做法、資源管理進(jìn)行數(shù)字化仿真施工模擬，對(duì)施工方案進(jìn)行模擬驗(yàn)證和合理性優(yōu)化，能夠?qū)κ┕みM(jìn)度、質(zhì)量以及最終呈現(xiàn)效果起到積極的推動(dòng)作用（如圖2所示）。

圖2 亞龍五金商城部分重點(diǎn)部位BIM模型

3.2 基于三維可視化技術(shù)的外立面方案設(shè)計(jì)

三維可視化技術(shù)的不斷進(jìn)步對(duì)建筑裝飾領(lǐng)域尤其是設(shè)計(jì)階段的提升和幫助最為顯著。三維可視化技術(shù)在整個(gè)設(shè)計(jì)階段的核心作用就是“表達(dá)”與“溝通”。三維可視化在視覺(jué)效果上有其不可替代的優(yōu)勢(shì)，如今其對(duì)建筑空間的材質(zhì)、燈光效果和空間氛圍等信息的表達(dá)，已非常接近真實(shí)（如圖3所示）。

在本工程中，設(shè)計(jì)師需要通過(guò)各種方式來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)理念，最終使得業(yè)主、尤其是決策層能夠理解他們的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，從而更快地做出更準(zhǔn)確的決策。本工程經(jīng)過(guò)對(duì)樣板的分析與比選，確定了外立面飾面材料分別為水刷石、斷橋鋼窗、陶土磚飾面。設(shè)計(jì)師通過(guò)外立面實(shí)體模型及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的建模，采用實(shí)景漫游、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段不斷優(yōu)化方案，形成了最終的設(shè)計(jì)效果（如圖4所示）。

圖4 亞龍五金商城外立面設(shè)計(jì)效果

4 外立面裝飾施工關(guān)鍵工藝技術(shù)

4.1 水刷石施工技術(shù)

水刷石是一項(xiàng)傳統(tǒng)的施工工藝。它能使墻面具有天然質(zhì)感，而且色澤莊重美觀，飾面堅(jiān)固耐久，不褪色且比較耐污染。在本工程中的檐口、裝飾柱和拱券等部位，采用水刷石施工工藝，將石子、水泥和黃粉等原材料，按1∶0.5∶0.04的比例混合并攪拌均勻，在基層上進(jìn)行粉刷；待半干后用低壓水槍沖洗，便可呈現(xiàn)出石子半露的水刷石表面效果。在檐口和花瓶柱等特殊造型部位，還需要依照基層造型自制塑形工具進(jìn)行塑形粉刷，以呈現(xiàn)出最好的造型效果。

4.2 陶土磚施工技術(shù)

在近代歷史建筑中，地面缸磚、花磚和方磚作為地面飾面材料被經(jīng)常使用。缸磚又稱紅地磚，以陶土為主要原料燒制而成，是用于鋪筑地面的板狀陶瓷建筑材料。缸磚一般為方形或多邊形，暗紅色，密實(shí)耐磨、易于洗刷，用擠壓法和干壓法成型，常用于近代歷史建筑中室內(nèi)外的地面。本工程柱與柱之間的窗間墻部分則使用陶土磚鑲嵌。陶土磚與瓷磚相比較，表面效果更接近于黏土磚。為了避免出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象，本工程在結(jié)構(gòu)粉刷層上，使用了雙組份聚合物改性水泥基防水涂料進(jìn)行防水處理，避免基層水分向外擴(kuò)散；鋪貼方式采用“一丁一順”的貼法，填縫方式采用當(dāng)時(shí)英式建筑普遍采用的“凹平縫”方式。在鋪貼和填縫的過(guò)程中，關(guān)鍵是要確保密實(shí)程度，一是避免空鼓，二是避免水分滲透；在完成一系列工序之后，仍需要在表面噴涂憎水劑，防止雨水侵蝕。由內(nèi)而外的層層保護(hù)，在確保呈現(xiàn)出最佳效果的同時(shí)，也避免了諸多質(zhì)量隱患，大大增加了磚片的耐久性。

4.3 鋼窗施工技術(shù)分析

深色元素是立面的金屬元素，也是立面的點(diǎn)睛之處。本工程中，綜合考慮滿足抗風(fēng)壓、氣密性及水密性的規(guī)范要求以及立面效果后，最終選擇將原外立面鋁合金窗全部替換為黑色斷熱鋼窗，且為了增強(qiáng)設(shè)計(jì)效果，在原窗洞基礎(chǔ)上擴(kuò)大了外窗面積。對(duì)近代上海門窗五金件資料進(jìn)行收集后發(fā)現(xiàn)，歷史原物以銅質(zhì)五金件為主。因此，本工程使用深色銅制門窗五金件，包括門窗把手和風(fēng)撐等。

4.4 構(gòu)配件二維碼物流管理技術(shù)

物資是構(gòu)成建筑工程的基本元素。使用信息化的物流管理方式，在材料采購(gòu)及下單生產(chǎn)、加工、安裝全過(guò)程進(jìn)行有序管理是當(dāng)前建筑材料物流管理的發(fā)展方向。基于本工程外立面改造精度要求較高的特點(diǎn)，研發(fā)并應(yīng)用了基于BIM技術(shù)及二維碼技術(shù)的裝飾構(gòu)配件物流管理平臺(tái)，進(jìn)行五金和玻璃等大宗材料的管控。該平臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)管理、信息優(yōu)化、動(dòng)態(tài)智能等手段，有效解決數(shù)據(jù)共享問(wèn)題；根據(jù)生產(chǎn)及施工流程，對(duì)裝飾構(gòu)件生產(chǎn)、入庫(kù)、運(yùn)輸和安裝等環(huán)節(jié)嚴(yán)格管控；通過(guò)對(duì)每一塊飾面板和每一組基層進(jìn)行二維碼數(shù)據(jù)編碼，確保產(chǎn)品的唯一性，在下單、生產(chǎn)、拼裝和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的有效管控。

該平臺(tái)的應(yīng)用，使項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人及材料員在裝飾構(gòu)配件材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，只需掃描二維碼即可記錄其型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量、安裝位置和產(chǎn)品合格證書等各類所需的信息，形成可追溯的電子化管理資料及基于BIM模型的可視化數(shù)據(jù)庫(kù)；后續(xù)運(yùn)維階段的拆卸、儲(chǔ)藏和替換，也都能在第一時(shí)間獲取相關(guān)信息。若有玻璃和五金件等發(fā)生損壞，也可以根據(jù)二維碼迅速找出產(chǎn)品參數(shù)，并查找相關(guān)加工廠家進(jìn)行加工替換。

5 工程技術(shù)總結(jié)

改造完成后的亞龍五金商城，儼然已成為北京東路上的一道亮麗的風(fēng)景線。本工程在相關(guān)歷史資料缺失的條件下，通過(guò)歷史建筑調(diào)研，采用新材料、新工藝替代老材料、傳統(tǒng)工藝技術(shù)研究及認(rèn)定辦法等技術(shù)管理手段，確認(rèn)并完善設(shè)計(jì)方案，擺脫了因相關(guān)資料缺失帶來(lái)的束縛；在施工過(guò)程中，將數(shù)字化建造技術(shù)與建筑老工藝還原技術(shù)相結(jié)合，為項(xiàng)目保駕護(hù)航。

6 結(jié)語(yǔ)

亞龍五金商城外立面改造工程的順利竣工，體現(xiàn)了上海城市發(fā)展中由粗放型的“大拆大建”向“城市有機(jī)更新”新理念的轉(zhuǎn)變。建筑工程新材料、新工藝及數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，又為這個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和施工打開了新思路，創(chuàng)造了新價(jià)值，使城市的文脈得到了有機(jī)地傳承和延續(xù)。