套通空间在既有工业厂房改造设计中的应用研究

吴南伟 张振伟

摘 要 依据既有工业厂房改造的内在逻辑，重新审视工业厂房改造设计的空间再利用，重点围绕改造设计中套通空间的设计应用进行探讨，从功能布局、采光、通风以及热工性能四个方面进行数据统计分析，寻求既有工业厂房改造中套通空间设计的应用方法，以期为既有工业厂房改造设计发展的多元化提供启发。

关键词 既有工业厂房 改造 套通空间 被动存世能力

1改造的内在逻辑及空间改造研究的意义

既有工业厂房改造的促成动因是多重的，从社会发展的规律性来看，伴随着后工业文明社会的到来，越来越多的工业建筑面临停产、搬迁、转移等境况；从文化历史的角度来看，近代工业文明大大推进了人类文明的进程，工业厂房见证了工业文明的历史，具有不可替代的价值；从经济的角度来看，大规模拆除、重建会造成极大的资源浪费，对既有厂房进行改造能有效放慢建设新设施的需求；而保护工业文明，在延长既有建筑的结构生命的同时也能显著地降低碳排放。

空间作为建筑永恒的主题是改造设计中最重要的一环，空间的改造处理决定着功能布局、采光、通风以及热环境在建筑运行中的效果。工业厂房自身具有内部空间大、空间规整的特点，其结构受力简洁明了、受力构件承载力好，改造设计具有很大的灵活性。重新审视既有工业厂房的空间改造设计，对于既有厂房再利用的发展具有极其重要的促进作用。

2套通空间的概念阐述及案例研究

2.1概念阐释

套通（box in box）一词源于坂本一成早期的设计概念，其试图通过内部置入小箱体的构成与留白空间之间形成新的关系，是为在不断恶化的自然环境中寻求隶属于自我的“乌托邦”空间（图1）。[1]在既有工业厂房的改造中有“内衬”或“屋中屋”的设计案例，针对这些案例的设计手法，引用“套通”这一概念，在既有建筑内部置入较小的功能性盒体形成空间嵌套关系的设计统称为套通空间。

2.2案例研究

2.2.1 案例1：北京悦美术馆改造设计

该项目是一个位于北京798艺术核心区的美术馆，建筑的前身是典型的20世纪80年代初建造的一栋单层厂房，厂房的主体为预制屋架结构。设计者以营造前卫、洁净、通灵的展览空间为出发点，尊重既有建筑的历史，通过空间套通赋予内部强烈的文化属性。

（1）功能布局：在既有厂房的盒体空间内嵌入较小的盒体空间作为展览空间，展览盒体作为独立体系的承载空间再嵌入和商业盒体形成套通关系（图2）。自由插入的商业空间与展览空间形成了互反空间，对于展览空间而言，商业空间成了它的外部空间，而对于插入展览空间的商业空间而言，展览空间也成为了它的外部空间（图3）。它们互为反正，形成了相互生长在一起但又清晰界定的空间体系。[2]

（2）采光分析：展览空间自然采光的设计主要是通过采光口形式和位置来控制的，但项目为既有建筑的改造，出于对采光均匀度以及既有建筑本体可改造度的考虑，展览空间采用人工照明，套通盒体在采用白色涂料彰显空间纯净的同时也提高了室内光环境的均匀度。商业空间相对展览空间对光源并没有严苛的要求，故商业空间的盒体尽可能以自然采光为主、人工照明为辅（图4）。通过分析模拟得出，首层西侧空间采光系数均在12.5%以上，在营业时间内自然采光可满足照度要求，首层西北向辅助用房以及二、三层商业用房局部需要辅助人工照明。

（3）通风分析：既有厂房西侧紧贴建筑物，南北进深过大，东侧开窗但不利于自然通风的组织，为避免对既有厂房的立面效果造成损害以及受展览空间内部使用需求的影响，改造设计主要采用机械通风的模式。

（4）热工分析：套通盒体与既有厂房围护结构之间的空气间层能够起到一定的缓冲作用，通过外墙增加内保温和屋顶热工性能的优化，改造后建筑室内空间热稳定性提高（图5）。

2.2.2 案例2：德国维斯马老港口区旧厂房改造设计

项目位于德国维马斯的老港口区，建筑前身为农产品加工、组装以及存储的多层厂房，既有建筑为五层的框架结构，一、二层的通高空间用牛腿柱作为主要受力结构。

（1）功能布局：既有厂房的五层框架结构厂房改造为办公空间，保持原有空间基本形态不变进行办公空间的营造。在原有一、二层通高处结合首层其他空间改造为开敞的展览空间，二层到五层改造为封闭的办公空间。

（2）采光分析：通过模拟分析改造前后展览空间与办公空间的自然采光系数进行对比发现，既有厂房进深较大，办公区域自然采光均匀度与照度不足，利用套通空间的设计缩短房间进深，新旧两个盒体间的通高空间也可为办公空间提供采光，改造后采光系数明显增大，满足办公用房的采光要求（图6，7）。

（3）通风分析：既有厂房维护结构与新的盒体表皮之间存在一个上下通透的空间，根据其高窄的特点可在夏季有效利用“烟囱效应”促进通风并将室内热量拔出，以降低耗能（图8）。

（4）热工分析：模拟分析冬夏两季四层空间的改造前后室内在一天内的逐时温度变化，通过数据统计可以看出，室内温度比改造前平均提升3℃；夏季改造后室内空间的热稳定性明显加强（图9）。

3套通空间应用优势

悦美术馆是以空间中不同功能的正反关系以营造多维的视觉效果以及新旧空间对比形成诗意对话为出发点的，强调空间氛围的营造；维马斯老港口旧厂房改造设计是以增强建筑的被动存世能力为出发点进行的改造设计。两个案例的功能、出发点均不同，却都以套通空间的营造作为改造的方式。套通空间的运用形成了既有工业厂房围护结构与全新独立体系的双层表皮系统，具有独特的优势。

（1）保持既有建筑的风貌：内部盒体空间的独立，保证了既有厂房建筑外立面的完整性、建筑风貌和历史肌理。此外，被套通的盒体因受到既有厂房外围护结构的庇护避免了外环境的直接侵蚀，新盒体营造的选材得以释放。

（2）内部空间布局自由：新盒体与既有盒体并非“依附”关系，内层系统的结构布局因此不受限制，内部空间布局也随之解放，这样就给改造设计的功能布局和视觉效果提供了无限的可能。

（3）提升建筑的被动存世能力：双层表皮系统之间的狭长空间具有多重效能，从采光上能缩短房间进深，提高房间采光质量；从通风上能形成烟囱效应，加强空气对流，促进通风及热交换；从热工上能够形成缓冲空间，提高外表皮的热工属性。

4结语

既有工业厂房的历史价值和物质实用价值促使了改造的必要性。改造设计中空间“套通”的方法在保持建筑风貌、空间布局、被动存世能力的提升上都有其独特的优势。此外，“套通”的手法在改造设计中既可以单独应用，也可以结合Loft的空间改造模式进行设计，具有较高的适用性与可变性，在应用的过程中应充分发挥其优势，从空间氛围和被动存世能力进行多方位的设计。通过上述研究，希望为既有工业厂房改造设计的发展提供启发和更广阔的空间。