太原市歷史建筑改造技術(shù)研究
——以太原工人文化宮大修改造項目為例

高宇波 榮靜照 GAO Yubo RONG Jingzhao

我國城鄉(xiāng)新建建筑面積以20億m2/年的速度增長，新建的住宅、商業(yè)甚至行政區(qū)將老城區(qū)包圍，大量歷史建筑因功能落后、經(jīng)營不善等問題面臨拆遷或進(jìn)行適應(yīng)性改造的挑戰(zhàn)。研究基于太原市歷史建筑的發(fā)展演變與現(xiàn)狀，總結(jié)太原市歷史建筑的區(qū)位分布、功能分類與使用現(xiàn)狀，并以太原市工人文化宮大修改造項目為例，對太原市歷史建筑的改造技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，為歷史建筑改造提供參考。

城市更新；歷史建筑；建筑改造；適應(yīng)性

1 太原市歷史建筑發(fā)展演變及現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展演變

1.1.1 西方文化導(dǎo)入

19世紀(jì)70年代，隨著西方列強(qiáng)對我國的侵略，天主教教會與基督教教會在太原市得到廣泛傳播，因此出現(xiàn)近代建筑的新類型——教會建筑。隨著教會建筑的興盛，太原市內(nèi)出現(xiàn)了早期的“洋房”與教會興建的醫(yī)院（博愛醫(yī)院前身為耶穌教醫(yī)院）。隨著洋務(wù)運(yùn)動興起，山西近代工業(yè)建筑逐漸興盛。1892年，太原第一家近代工業(yè)建筑“太原火柴局”在三橋街落成，1905年山西富商劉篤敬投資設(shè)立了太原電燈公司，1906年晉新書社印刷廠成立。20世紀(jì)初，清政府下令“除京師大學(xué)堂切實整頓外，各省于省城均設(shè)大學(xué)堂”，至此全國各地刮起了新式學(xué)校建設(shè)的熱潮。1904年，太原成立山西大學(xué)堂。

1.1.2 近代化發(fā)展

太原市的“近代化發(fā)展”時期可分為閻錫山統(tǒng)治時期與日偽統(tǒng)治時期。閻錫山統(tǒng)治時期，受到孫中山“三民主義”的影響，在山西境內(nèi)大力發(fā)展以軍需工業(yè)為主、民用工業(yè)為輔的“造產(chǎn)”建設(shè)。1930年以前，先后建立了山西陸軍修械所（1914—1920年）、山西軍人工藝實習(xí)廠（1920—1926年）、太原兵工廠（1927—1930年）。1930年后，山西的經(jīng)濟(jì)建設(shè)重心由軍需工業(yè)向重、輕工業(yè)轉(zhuǎn)移，并于1933年成立了西北實業(yè)公司，辛亥革命后，太原市出現(xiàn)了一些新的行政建筑，如清政府山西巡撫衙門改建為督軍府。1937年，日軍在太原市建立了日偽政權(quán)，太原市的經(jīng)濟(jì)和建設(shè)遭到掠奪性破壞，在極少數(shù)新建建筑中，日本山西派遣軍司令部大樓（現(xiàn)山西省軍區(qū)辦公樓）和山西郵政管理局（今五一路郵局）成為比較有代表性的建筑。

1.1.3 現(xiàn)代化探索

五一百貨大樓、鐘樓街合作大樓及市委辦公大樓等公共建筑在此階段相繼落成。我國第一個五年計劃時期，因煤炭和礦產(chǎn)資源豐富，太原成為蘇聯(lián)援建的“156計劃”工程第一批重點建設(shè)的城市之一，共計落戶11項。與工業(yè)建設(shè)配套的住宅、醫(yī)療、教育、體育娛樂、對外接待等類型的公共建筑在太原市逐步落成。黨的“十一屆三中全會”后，太原的建筑事業(yè)在改革開放政策的引導(dǎo)下迅速發(fā)展，建筑風(fēng)格、建筑類型、建筑技藝受國際思潮的影響，呈多趨勢、多樣化的發(fā)展特點。

1.2 現(xiàn)狀

綜合太原市第一批和第二批歷史建筑，目前共有13類，52項，共計186處，分布在太原市的5個區(qū)劃范圍內(nèi)。通過分析可得，現(xiàn)有保護(hù)歷史建筑主要集中分布在迎澤區(qū)、杏花嶺區(qū)、萬柏林區(qū)和晉源區(qū)4個區(qū)內(nèi)（見表1），其中杏花嶺區(qū)歷史建筑數(shù)量最多，占比46.8%，其中以民居、住宅類的歷史建筑居多；晉源區(qū)次之，占比28.5%，以太原市古縣城內(nèi)的民居為主；萬柏林區(qū)內(nèi)歷史建筑數(shù)量排名第三，占比12.4%，以蘇聯(lián)援建的工廠和專家住宅樓為主；迎澤區(qū)內(nèi)歷史建筑數(shù)量排名第四，占比9.1%，以文化建筑為主；擁有歷史建筑數(shù)量最少的尖草坪區(qū)總占比3.2%，因為離市區(qū)較遠(yuǎn)，尖草坪區(qū)的歷史建筑以工業(yè)和軍事類型為主。

表1 太原市歷史建筑分區(qū)統(tǒng)計

經(jīng)調(diào)研，2009年被掛牌保護(hù)的歷史建筑已得到一定程度的改造，從外部建筑環(huán)境的整治到建筑個體的外立面更新亦或建筑內(nèi)部的功能置換，以及室內(nèi)光環(huán)境、熱環(huán)境等舒適度的深層次改造，但仍有部分歷史建筑未得到重視，處于瀕臨拆除的狀態(tài)。

2 太原工人文化宮大修改造項目

太原工人文化宮位于太原市迎澤大街歷史文化風(fēng)貌區(qū)，始建于1956年5月，由原山西省建筑設(shè)計研究院設(shè)計，山西省第一建筑工程公司負(fù)責(zé)施工。自建設(shè)之初便定位為太原市重要的政治、經(jīng)濟(jì)、文化活動場所。太原工人文化宮經(jīng)歷了多次擴(kuò)建、改建與改造：1956年太原工人文化宮第一次建設(shè)的主體是劇場、主樓、東西連廊及東西北側(cè)展廳，形成了面向迎澤大街的主要立面；1962年進(jìn)行第一次擴(kuò)建，將東西兩翼的展廳向南擴(kuò)建，形成相對工整的“工”形平面，至此工人文化宮基本格局形成；2020年8月進(jìn)行第二次改造，也是建成以來最大規(guī)模的改造，拆除不滿足安全使用要求的危房、劇場，建成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的大型甲等劇場，并深度發(fā)掘歷史建筑地下空間的使用價值，擴(kuò)充會議、展覽、培訓(xùn)、演出、停車等功能的適用空間。

2.1 外部空間規(guī)劃

2.1.1 聲環(huán)境與光環(huán)境

根據(jù)GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中建筑環(huán)境噪聲等效聲級限制的要求，分別在晝間和夜間對項目場地內(nèi)的環(huán)境噪聲進(jìn)行監(jiān)測，其中晝間環(huán)境噪聲最大值為64dB，夜間環(huán)境噪聲最大值為55dB，由此可知該項目的環(huán)境噪聲值大于2類聲環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)限制，小于3類聲環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)限制。

因項目以展覽和會議演出功能為主，對日照需求不高，反而應(yīng)適當(dāng)減少太陽光的直射，以免對展品和觀展環(huán)境產(chǎn)生影響。該項目外窗采用Low-e中空玻璃（離線、12mm厚氬氣間隔層），遮陽系數(shù)0.232，可見光透射比0.8，可為室內(nèi)展覽最大限度避開炫光干擾，其他外立面均采用漫反射材料，避免給周邊建筑帶來光污染。

2.1.2 場地交通與公共交通

場地內(nèi)交通組織遵循人車分流的原則，社會車輛從場地的西側(cè)和南側(cè)進(jìn)入地下停車庫，貨運(yùn)車輛停靠在建筑的南側(cè)，主要人流則從北面和東側(cè)進(jìn)入建筑，如遇大型會議需?？看蟀蛙囕v，則臨時?？吭诒眰?cè)集散廣場的北面，方便人流短時間集散。

場地外圍設(shè)置有公交站與地鐵站2種公共交通站點，均位于基地東北側(cè)，其中地鐵站據(jù)項目步行距離約203m，公交站據(jù)項目步行距離約280m且設(shè)有不少于2條的公交線路。

2.1.3 透水鋪裝與海綿城市

太原工人文化宮在場地的北側(cè)和西側(cè)有集散廣場，若采用透水性和透氣性均較差的材質(zhì)，在夏天接收大量太陽輻射后，難以與空氣中的水分進(jìn)行熱量交換，易導(dǎo)致廣場及周圍的空氣溫度迅速升高，產(chǎn)生熱島效應(yīng)。故在場地改造時，加大使用滲水材質(zhì)，在雨水較多的季節(jié)可加快雨水吸收，緩解場地內(nèi)的排水壓力及室外廣場周圍的微氣候調(diào)節(jié)壓力。

2.2 建筑設(shè)計

2.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)更新

在早期的建筑設(shè)計中，通常采用木窗框與普通玻璃單框單玻的組合，氣密性較差，更換成單層玻璃鋼窗后又出現(xiàn)明顯的冷橋與熱橋節(jié)點，故該項目在門窗改造中選用導(dǎo)熱系數(shù)小且經(jīng)斷熱處理過的復(fù)合鋁塑框材，搭配低傳熱系數(shù)的Low-e玻璃，從而減少室內(nèi)熱量的散失，有效阻止了室內(nèi)外溫差引起的熱傳遞。

太原工人文化宮為平屋面，樓板為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，在建設(shè)之初只考慮了防火防水的問題，故在改造時，根據(jù)構(gòu)造措施將屋頂分為：上人屋面和不上人屋面。其中歷史建筑部分與擴(kuò)容建筑部分的平屋面為上人屋面，局部凸起的設(shè)備用房的平屋面為不上人屋面，劇場的鋼桁架屋面為不上人屋面。

2.2.2 建筑空間改造

在改造過程中出現(xiàn)2個矛盾：①歷史建筑與改建建筑的矛盾；②改建建筑與場地之間的矛盾。為解決第一個矛盾，改造時加入了4個室外庭院，前2個室外庭院加入使得東西配樓與改建建筑中間相隔約5.5m，后2個室外庭院的加入將歷史建筑的連廊與改建建筑相隔約7.6m，室外庭院使歷史建筑的外立面最大程度地保留并顯露出來，同時，改建建筑與歷史建筑均獲得了自然光照與通風(fēng)，建筑密度較大的改建建筑部分消防問題也迎刃而解。為解決第二個矛盾，在室外庭院的基礎(chǔ)上，搭配室內(nèi)中庭的設(shè)置，起到改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境作用。該項目中的2個中庭介于劇場和擴(kuò)容的輔助功能之間，寬約7.8m，長約36m，既兼具采光、照明和消防疏散作用，又是展示新（擴(kuò)容功能）老（劇場）建筑交界的形象中庭。中庭上空使用上懸式電動通風(fēng)排煙窗，以消防控制箱供電，嚴(yán)格控制開啟角度＞70o，使其具有頂級水密、氣密、抗風(fēng)壓及隔聲性能，內(nèi)側(cè)加膠外側(cè)鋼化中空玻璃，確保使用安全并具有良好的保溫性能（見圖1）。

1 太原工人文化宮大修改造后休息廳效果（圖片來源：山西省建筑設(shè)計研究院有限公司）

2.2.3 地下空間開發(fā)與土地利用

在尊重歷史建筑的同時，為更好地服務(wù)于建筑的文化功能，在改造時充分挖掘城市空間的立體化優(yōu)勢，在不影響歷史建筑的同時，建造地下停車庫與立體倉儲式停車庫，其中地下停車庫建筑面積約1.06萬m2，可容納370余輛機(jī)動車，立體倉儲式停車庫總建筑面積1910m2，地下占地面積1781m2，可容納63輛機(jī)動車。

2.3 結(jié)構(gòu)加固

太原工人文化宮的外墻采用砌體砌筑，結(jié)構(gòu)超期服役導(dǎo)致抗震性能下降，需通過加固延長歷史建筑的服務(wù)期限，故該項目采用對歷史建筑影響最小的方式加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的支撐效果：①采取板墻對原有砌體進(jìn)行整體性加固，使原有結(jié)構(gòu)與新增結(jié)構(gòu)協(xié)同受力；②采用增大截面、外包型鋼、粘貼碳纖維布等方法對構(gòu)件進(jìn)行加固，使改造后的結(jié)構(gòu)均滿足各項要求。

2.4 設(shè)備更新

2.4.1 水資源利用

為實現(xiàn)節(jié)能與節(jié)水的目標(biāo)，采取多項措施穩(wěn)定水資源與環(huán)境的平衡關(guān)系。設(shè)備用房采用市政壓力供給，其他區(qū)生活給水采用變頻供水設(shè)備，其中給水支管的水流速度不超過1.0m/s，防止水流噪聲的產(chǎn)生；選用低噪聲水泵，泵組采用隔振基礎(chǔ)；水泵進(jìn)水管、出水管設(shè)置可曲撓橡膠接頭和彈性吊支架，減少噪聲及振動傳遞；生活水泵出水管采用靜聲式止回閥，減少噪聲和防止水錘。此外，用水器具均按照CJ/T 164—2014《節(jié)水型生活用水器具》要求進(jìn)行設(shè)置，不使用一次沖水量＞5L的坐便器，衛(wèi)生器具（包括用水水嘴、坐便器等）用水效率達(dá)到《水嘴用水效率限定值及用水效率等級》《坐便器用水效率限定值及用水效率等級》中3級的要求。

2.4.2 空調(diào)及采暖節(jié)能設(shè)計

該項目的空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)劇場和周邊功能區(qū)進(jìn)行劃分，劇場采用一次回風(fēng)低速全空氣空調(diào)系統(tǒng)，工人運(yùn)動展室、音樂廳及后臺1～3層采用風(fēng)機(jī)盤管+獨立新風(fēng)系統(tǒng)，其他周邊功能區(qū)采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。冬季采用低溫?zé)崴装遢椛涔┡到y(tǒng)（除劇場外），熱媒為城市集中供熱提供的35～45℃熱水。

在空調(diào)系統(tǒng)中，各機(jī)組均設(shè)置自動控制系統(tǒng)，利用設(shè)于室內(nèi)的溫濕度傳感器對室內(nèi)空氣溫濕度進(jìn)行監(jiān)測，以滿足室內(nèi)溫濕度要求，冬季內(nèi)區(qū)全空氣系統(tǒng)回風(fēng)閥可調(diào)，利用新風(fēng)供冷。此外，該項目的多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)均配置自動溫控開關(guān)，既滿足舒適度要求又達(dá)到節(jié)能目的。

出于節(jié)能考慮，設(shè)計選用模塊式風(fēng)冷，冷水機(jī)組性能系數(shù)為3.3300，冷凍循環(huán)水泵的耗電輸冷比為0.0270＜0.0282，多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)制冷綜合性能系數(shù)＞3.2000，均滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。在劇場類高大空間建筑采用置換通風(fēng)方式，更加節(jié)約能耗。

2.4.3 照明系統(tǒng)及節(jié)能設(shè)計

該項目的照明采用節(jié)能控制方式，合理設(shè)置分區(qū)照明控制措施：在有天然采光時，基于建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制措施；應(yīng)急照明采用自動啟動措施。照明光源全部采用節(jié)能光源，同時帶低耗能電子鎮(zhèn)流器和電容補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)0.9以上，熒光燈選用T5熒光燈管配節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器或緊湊型節(jié)能燈，除特殊展出使用燈光外，其余節(jié)能光源要求顯色指數(shù)Ra≥80，色溫控制在3300～5300K。在部分有采光的樓梯間、走道照明采用節(jié)能自閉開關(guān)。疏散指示燈、出口標(biāo)志燈的光源優(yōu)先選用場致發(fā)光板及發(fā)光二級管（LED）。出于對環(huán)境友好與使用安全的角度考慮，電力及照明采用低煙無鹵清潔型電纜和導(dǎo)線，一旦發(fā)生火災(zāi)時可避免釋放大量有毒煙霧，以保證人員在緊急疏散時的安全性，避免對周圍環(huán)境造成污染。

3 結(jié)語

該工程已竣工，改造完成后的歷史建筑也已投入使用，作為太原市重點改造項目，為大量歷史建筑的綠色改造積累了寶貴的經(jīng)驗，主要包括以下3個方面。

1）歷史建筑空間高效再利用 我國城市發(fā)展面臨大量歷史建筑的去留問題，由于常年使用受損及功能老化，歷史建筑的使用價值逐漸降低，本次改造為我國歷史建筑空間的高效再利用提供了寶貴的設(shè)計實踐經(jīng)驗，在保留原有建筑主體結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，采用適宜的綠色建筑技術(shù)，以較低的投入獲得建筑內(nèi)部舒適度的提升與外部視覺形象的煥新。

2）綠色改造需多學(xué)科的積極參與 綠色建筑不是常規(guī)建筑和綠建技術(shù)的簡單疊加，在設(shè)計階段若增進(jìn)建筑專業(yè)與暖通專業(yè)、電力專業(yè)等學(xué)科的積極交流，可避免在可持續(xù)性方面的硬傷和缺陷，也決定了項目在建成后的舒適度、能耗值等。綠色改造既需要多專業(yè)的參與，又需要建筑專業(yè)的主動介入與引領(lǐng)。

3）提倡創(chuàng)新性設(shè)計思維 歷史建筑的綠色改造需打破傳統(tǒng)的設(shè)計思維，在改造前期運(yùn)用創(chuàng)新性設(shè)計思維將建筑的綠色性能盡可能放大。在綠色改造過程中，具體案例具體分析，創(chuàng)造性地將建筑的改造潛力與適宜綠色建筑技術(shù)結(jié)合，促進(jìn)歷史建筑保護(hù)與綠色改造更好地融合。