工業(yè)上樓的設(shè)計(jì)探索
——打造新型生態(tài)產(chǎn)業(yè)園

姜豪

（上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200040）

1 工業(yè)上樓的背景

工業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體，因此，保留工業(yè)產(chǎn)業(yè)會(huì)讓城市變得更健康、更有機(jī)能性。隨著城市發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，土地資源日趨緊張，工業(yè)用地供應(yīng)緊缺，工業(yè)上樓由此誕生。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)加速，使高新技術(shù)跨界融合的新興產(chǎn)業(yè)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)研發(fā)的空間環(huán)境和廠房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求更高，而生產(chǎn)和物流技術(shù)的提高，也使得工業(yè)上樓成為可能。這一手段可以有效解決城市內(nèi)部缺乏可用工業(yè)用地問(wèn)題，另一方面，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠的高效管理。

從20 世紀(jì)50 年代起，我國(guó)香港嘗試的工業(yè)大廈新型載體，至20 世紀(jì)80 年代，新加坡實(shí)踐的堆疊式工廠，韓國(guó)推行的首爾公寓式工廠，一直到21 世紀(jì)我國(guó)在珠三角、蘇州、青島、上海、武漢等地探索的工業(yè)綜合體、立體工廠、摩天工廠，根本目的都是一個(gè)——解決日益突出的土地資源緊缺與工業(yè)發(fā)展需求的矛盾[1]?！肮I(yè)上樓”模式應(yīng)運(yùn)而生且四處開(kāi)花，各地政府出臺(tái)一系列優(yōu)惠政策加以鼓勵(lì)、力推，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)提高工業(yè)用地節(jié)約集約利用水平。

2 工業(yè)上樓關(guān)注的內(nèi)容

通常情況下，適合“工業(yè)上樓”的產(chǎn)業(yè)主要為輕型生產(chǎn)、環(huán)保型、低能耗的高端制造業(yè)，如人工智能、生物醫(yī)藥、集成電路、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造及小規(guī)模中試等。該類工業(yè)建筑通常占地面積有限，工藝布局占地不大，生產(chǎn)流程無(wú)須緊密連續(xù)，工藝設(shè)備小而輕。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要在規(guī)劃階段對(duì)目標(biāo)客戶進(jìn)行系統(tǒng)深入的需求調(diào)研，針對(duì)性地規(guī)劃工藝布局、水平及垂直物流運(yùn)輸、園區(qū)容積率、建筑層高、工藝荷載、柱網(wǎng)跨度以及公用服務(wù)配套等來(lái)滿足客戶需求。同時(shí)，多層及高層工業(yè)廠房，尤其是生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為丙類及以上的工業(yè)建筑，園區(qū)及單體的消防疏散、防爆泄爆以及消防設(shè)施等都是設(shè)計(jì)的重中之重。此外，生物醫(yī)藥類的潔凈要求，電子芯片類的防振要求，大型設(shè)備的荷載及凈高要求、機(jī)床上樓的設(shè)備運(yùn)輸要求，相比傳統(tǒng)單層工業(yè)廠房，豎向維度立體復(fù)合的多層或高層工業(yè)建筑本身的設(shè)計(jì)限制及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要高得多[2]。圖1 為某生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目透視圖。

圖1 某生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目透視圖

3 工業(yè)上樓的設(shè)計(jì)實(shí)踐

筆者工作于一家歷史悠久的老牌工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)期從事工業(yè)建筑設(shè)計(jì)。從業(yè)20 年來(lái)，主持或參與過(guò)幾十個(gè)重大工程項(xiàng)目，包括各種定制類、標(biāo)準(zhǔn)類工業(yè)園區(qū)，通用類研發(fā)項(xiàng)目，經(jīng)歷過(guò)產(chǎn)業(yè)、規(guī)劃政策的調(diào)整變遷，深刻感受并體會(huì)到這一理念提出的背后含義。

對(duì)于定制類廠房，隨著各地工業(yè)用地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度普遍提高到容積率1.2~2.0，以往單純的大面積單層廠房已經(jīng)無(wú)法滿足土地規(guī)劃及合同條件中這一重要指標(biāo)的要求，將重荷載、大跨度、高凈空以及局部需要設(shè)備基坑、大噸位行車等特殊工藝需求的車間設(shè)計(jì)為單層，其他通用型車間均考慮多層甚至高層工業(yè)上樓是企業(yè)應(yīng)對(duì)規(guī)劃要求變化的必然選擇。另一方面，對(duì)于通用性標(biāo)準(zhǔn)廠房的設(shè)計(jì)，從最早的容積率0.6~0.8 的兵營(yíng)式火車頭單層標(biāo)準(zhǔn)廠房（單層生產(chǎn)廠房+多層辦公輔房）演變到如今容積率2.5 甚至更高的多層、高層院落式、混合式標(biāo)準(zhǔn)廠房。隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)業(yè)園區(qū)客戶群從最初傳統(tǒng)的面向機(jī)械加工類為主到現(xiàn)在的生物醫(yī)藥、電子芯片、汽車零部件、人工智能等百花齊放的不同特色復(fù)合型新型工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

下面幾個(gè)案例以典型的定制工業(yè)廠房、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)廠房以及通用類研發(fā)項(xiàng)目為例，闡釋當(dāng)今形勢(shì)下，工業(yè)上樓的必要性、設(shè)計(jì)特征要點(diǎn)等。根據(jù)不同園區(qū)產(chǎn)品定位、使用功能對(duì)于建筑物層高、面積、柱網(wǎng)、跨度、荷載及其他不同的土建機(jī)電需求，進(jìn)行合理的組合布局，考慮生產(chǎn)所涉及的水平及豎向物流交通組織，形成多樣化、復(fù)合型的工業(yè)建筑，探索以打造新型生態(tài)產(chǎn)業(yè)園為目標(biāo)的“工業(yè)上樓”設(shè)計(jì)模式。

3.1 定制廠房工業(yè)上樓典型案例

臨港某新能源汽車廠作為全國(guó)單位面積、單位體積出車量最高效的生產(chǎn)工廠之一，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有效利用土地，合理節(jié)約能源。不同于傳統(tǒng)車企的大平層車間，該廠涂裝車間、電池車間、電機(jī)車間、車身車間等主要單體，均實(shí)現(xiàn)工業(yè)上樓，更高效率、更智能化、更環(huán)保地制造新能源汽車。

以工廠內(nèi)某聯(lián)合廠房為例，該建筑為地上2 層（局部夾層）鋼結(jié)構(gòu)車間，生產(chǎn)工藝為焊接及總裝，占地面積約8 萬(wàn)m2，總建筑面積約13.6 萬(wàn)m2。建筑東西方向?qū)?72.4 m，南北方向長(zhǎng)671.8 m，建筑高度23.95 m。該多層鋼結(jié)構(gòu)廠房生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丁類，建筑物的耐火等級(jí)為二級(jí)。其中總裝車間為單層網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)24 m×27 m，車身車間為二層鋼框架結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)13.5 m×12 m。

設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，車間底層、樓層均采用3 kN/m2荷載滿足工藝使用需求，團(tuán)隊(duì)將車間不需要使用設(shè)備基坑、輕載的空中輸送線或AGV 線體等生產(chǎn)線布置在樓層，物流通過(guò)貨梯及升降機(jī)、輸送鏈輸送上樓；各設(shè)備主線、分線間輸送規(guī)劃盡可能減少上下層傳送，減少樓板開(kāi)孔及垂直物流，從而減少頻繁上下樓引起的生產(chǎn)節(jié)拍浪費(fèi)；公用站房設(shè)置時(shí)充分考慮平面位置及各層配比，減少不必要的管線上下層翻越及過(guò)路管線，避免能耗浪費(fèi)及管線干涉；通過(guò)工藝、建筑合理布局，將人流、物流流線分離，將生產(chǎn)、生活、辦公、機(jī)房等不同功能有機(jī)結(jié)合在一起，同時(shí)滿足工藝使用和消防疏散的要求；為了滿足機(jī)房運(yùn)輸送線的懸吊以及多層廠房底層機(jī)械排煙、各類公配管線、工藝排風(fēng)風(fēng)管的布置，板底采用鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層將整個(gè)配套體系搭建在鋼柱和鋼梁上。

作為機(jī)械行業(yè)的典型代表，汽車產(chǎn)業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)品體積較大，設(shè)備重量較大，以往除了涂裝車間外的其他沖、焊、總等車間均采用單層大跨度車間，隨著生產(chǎn)工藝尤其是機(jī)械運(yùn)輸水平的提升，越來(lái)越多的新型汽車制造工廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)上樓，集約用地，加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和提高單位面積產(chǎn)車率，從而提高工業(yè)用地的利用效率。汽車行業(yè)尚且如此，其他更輕量化、小型化的定制類機(jī)械、輕工、電子、化工等廠房，只要解決好消防疏散和垂直運(yùn)輸問(wèn)題，工業(yè)上樓更不在話下。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)廠房工業(yè)上樓典型案例

某品牌華東產(chǎn)業(yè)集群基地項(xiàng)目（見(jiàn)圖2）定位智能制造、新材料、新能源產(chǎn)業(yè)，是電子信息產(chǎn)業(yè)的集聚平臺(tái)，打造以高端智能制造為核心、創(chuàng)新研發(fā)為引領(lǐng)、生產(chǎn)生活生態(tài)為一體的國(guó)際化產(chǎn)業(yè)園區(qū)。項(xiàng)目建設(shè)用地面積為6.8 萬(wàn)m2，總建筑面積為13.7 萬(wàn)m2，容積率達(dá)到2.0，由3 棟高標(biāo)智造廠房、6 棟中試生產(chǎn)廠房以及配套宿舍樓、垃圾房、門衛(wèi)等組成。

該項(xiàng)目1#~3#高標(biāo)智造廠房位于園區(qū)北面，呈品字形，均為丙類高層廠房；1#~6#中試生產(chǎn)廠房位于園區(qū)南面，其中1#~3#中試生產(chǎn)廠房為丙類高層廠房，4#~6#中試生產(chǎn)廠房為丙類多層廠房。以2#中試廠房為例，該建筑為6 層丙類高層廠房，占地面積1742 m2，建筑面積9170.5 m2，建筑高度29.5 m。建筑呈南北向布置，南北長(zhǎng)64.4 m，東西寬25.8m，跨度8.2 m、9 m，柱距8 m。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)業(yè)主招商部門需求，將廠房南北向設(shè)計(jì)為可分可合的兩個(gè)單元，首層地面荷載800 kg/m2，2~6 層樓層荷載500 kg/m2，均設(shè)置獨(dú)立的3 t 貨梯、客梯、衛(wèi)生間及設(shè)備吊裝口，可供不同的租戶同時(shí)使用，同時(shí)方便物業(yè)管理。單體建筑周圍設(shè)消防環(huán)路，沿西側(cè)道路設(shè)置卸貨面。5 層和6 層結(jié)合園區(qū)自然景觀設(shè)置層層退臺(tái)的面湖露臺(tái)，提升員工作業(yè)感受同時(shí)美化整個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)人文環(huán)境。

不同于以往針對(duì)機(jī)械加工類為主的大空間、大跨度單層標(biāo)準(zhǔn)廠房，多層甚至高層標(biāo)準(zhǔn)廠房多用于無(wú)固定工藝要求，具有較高通用性，可以分層、分區(qū)出租或出售的工業(yè)建筑。

由于該類工業(yè)建筑柱網(wǎng)、層高都具備一定的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性，每平方米造價(jià)會(huì)相對(duì)較低，內(nèi)部隔斷可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活的二次分隔，一些具備一定定制化設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)廠房甚至可以做到拎包入住，大大方便企業(yè)迅速投產(chǎn)，同時(shí)可以形成一定的上下游或相關(guān)產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。此類園區(qū)單體占地面積一般1 500~4 000 m2，并不是很大，因此，總圖規(guī)劃的功能分區(qū)、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)更為靈活。筆者主持或設(shè)計(jì)的許多工業(yè)上樓的標(biāo)準(zhǔn)廠房都類似本案例，每層可分隔為1~4 個(gè)單元，布置相應(yīng)的人流、物流出入口及配套的客貨梯，滿足首層及樓層用戶的客運(yùn)、貨運(yùn)物流無(wú)干擾，同時(shí)滿足可分可合的靈活性。每個(gè)建筑單體預(yù)留設(shè)備吊裝口、搬運(yùn)通道，樓層均布荷載5~10 kN/m2不等。園區(qū)根據(jù)不同的產(chǎn)品定位和能耗需求，一般會(huì)統(tǒng)一配套建設(shè)或預(yù)留變電所、循環(huán)水泵房、鍋爐房、空壓站、冷凍站房、消防泵房等公用站房，以及物業(yè)辦公、餐飲超市等綜合管理服務(wù)場(chǎng)所。疫情之后，一些地方規(guī)劃部門甚至要求在園區(qū)中進(jìn)行適量的住宿配套，以形成必要的內(nèi)循環(huán)。每個(gè)車間端頭或貼鄰位置會(huì)預(yù)留站房位置，同時(shí)也會(huì)預(yù)留相應(yīng)的技術(shù)管井及排煙井道，方便后期進(jìn)行機(jī)電改造的同時(shí)，不破壞園區(qū)立面形象[3]。廠區(qū)外立面通常采用涂料、彩鋼板、鋁板、彩鋼夾芯板等工業(yè)風(fēng)質(zhì)感的材質(zhì)配合局部的玻璃幕墻打造現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)的科技感，提升園區(qū)整體形象，達(dá)到筑巢引鳳的目的。

3.3 通用類研發(fā)用地工業(yè)上樓典型案例

某高新產(chǎn)業(yè)園科技綠洲一期項(xiàng)目（見(jiàn)圖3）是科技產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)基地。園區(qū)產(chǎn)業(yè)定位為世界、國(guó)內(nèi)知名企業(yè)為代表的高科技、高品質(zhì)、高成長(zhǎng)、高效益企業(yè)，以總部經(jīng)濟(jì)、研發(fā)中心等作為主要客戶形態(tài)，形成以信息通信、計(jì)算機(jī)、光儀電、新材料、新能源等新型產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)集聚、企業(yè)集聚、服務(wù)集成的產(chǎn)業(yè)園區(qū)。項(xiàng)目由1#~15#樓、地下車庫(kù)以及配套開(kāi)關(guān)站、管理室、非機(jī)動(dòng)車庫(kù)、垃圾房等各類輔助用房組成。其中1#、4#號(hào)樓為一般配套民用建筑，其余建筑均為丙類工業(yè)廠房。項(xiàng)目總建筑面積約25 萬(wàn)m2，其中地上建筑面積約17.6 萬(wàn)m2，地下建筑面積約7.2 萬(wàn)m2。

圖3 某高新產(chǎn)業(yè)園科技綠洲一期項(xiàng)目鳥(niǎo)瞰圖

為了打造“科技綠洲”，創(chuàng)造舒適的郊外工業(yè)園區(qū)環(huán)境，同時(shí)提供符合用戶需求的各種規(guī)模的廠房操作空間，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)巧妙地將單體2 樓、3 樓進(jìn)行有機(jī)組合，使之形成不同的組團(tuán)，以滿足客戶對(duì)空間不同規(guī)模的使用要求；組團(tuán)單位結(jié)構(gòu)能靈活應(yīng)對(duì)用戶的不同需求，同時(shí)方形體量的組合能保證建筑平面及外觀靈活的獨(dú)立性；單體設(shè)計(jì)中采用分層退臺(tái)，形成屋頂露臺(tái)花園，打造各棟、各層專屬室外露臺(tái)景觀，提升園區(qū)整體空間品質(zhì)；建筑群落順應(yīng)基地全年風(fēng)向，呈45°斜角傾斜，體現(xiàn)了與自然和諧共生的理念，同時(shí)展現(xiàn)沿街立面與眾不同的、建筑與景觀融為一體的且不會(huì)給人造成普通沿街墻面壓抑感的建筑景觀。

本項(xiàng)目建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)廠房出售或出租給客戶，同時(shí)提供物業(yè)服務(wù)?？蛻羧罕容^分散，有“四高”企業(yè)，也有需求空間較小的企業(yè)。園區(qū)2 棟高層廠房大樓以及獨(dú)棟綜合型廠房的建筑平面與核心筒結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成極為靈活的平面結(jié)構(gòu)，租戶既可以同時(shí)租用上下幾層，也可以選擇一個(gè)組合而成的大型空間。集生產(chǎn)、研發(fā)、辦公、生活多功能為一體的通用類研發(fā)用地的工業(yè)上樓可以更好地支撐產(chǎn)城融合，通過(guò)建筑體塊和高度的變化，結(jié)合景觀、廣場(chǎng)、連廊等公共開(kāi)放空間的穿插，塑造具有開(kāi)放式、節(jié)奏感的城市展示界面，形成融入城市景觀的向上的力量，促進(jìn)用地的混合開(kāi)發(fā)和集約高效利用，打造自然豐富的城市天際線[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)加速及土地資源的日趨緊張，各地政府大力推廣“工業(yè)上樓”政策，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)園向新型產(chǎn)業(yè)園轉(zhuǎn)型步伐正逐漸加快。筆者通過(guò)一系列“工業(yè)上樓”項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)踐，思考這類項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)出工業(yè)產(chǎn)業(yè)園的一些共性特征：

1）工業(yè)上樓的對(duì)象集中于具有輕型化、環(huán)保型、低能耗特征的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，同時(shí)控制其生產(chǎn)成本，盡量將重荷載、有吊車需求的生產(chǎn)線布置在底層，合理考慮升降機(jī)、貨梯、運(yùn)輸坡道、吊裝孔等垂直運(yùn)輸方式解決物流問(wèn)題。

2）建筑通用化、規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化，對(duì)柱網(wǎng)、荷載、層高、貨梯、卸貨平臺(tái)等作出相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)物流需求。

3）工業(yè)建筑民用化，尤其是通用類研發(fā)用地項(xiàng)目，重要建筑立面外觀經(jīng)常采用玻璃、鋁板、石材等現(xiàn)代辦公樓風(fēng)格，配套設(shè)施完善，景觀設(shè)計(jì)匹配園區(qū)整體品質(zhì)。

“垂直經(jīng)濟(jì)”是城市建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新發(fā)展階段后的必然選擇，“工業(yè)上樓”是作為城市更新、保障工業(yè)發(fā)展空間，提升空間承載力，促進(jìn)高端產(chǎn)業(yè)集群，優(yōu)化要素資源配置的重要抓手。打造復(fù)合型的高容積率產(chǎn)業(yè)園區(qū)、立體工廠、摩天工廠，探索真正實(shí)現(xiàn)向天空要發(fā)展空間，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，有效改善建筑空間和環(huán)境品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)城融合，提升城市形象面貌，是新型產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設(shè)計(jì)的創(chuàng)新模式。