锯齿形厂房发展及特征浅析——以青岛市棉纺织厂为例

杜 晓 青岛理工大学建筑与城乡规划学院本科

石恋雪 青岛理工大学建筑与城乡规划学院本科

锯齿形厂房源于近现代主义的源头—德国包豪斯风格，讲究简洁实用，因可定向采光，便于排风通气，20 世纪早期在我国棉纺织工业中被大量采用，成为当时棉纺织业厂房建筑的象征。在有着纺织行业“上青天”盛誉的山东省青岛市，这种建筑更是成为那个时代的记忆。随着生产企业大批迁出市区，这种具有时代历史意义的锯齿形厂房被遗落在市区，部分锯齿形厂房已被改造，然而如何保护和改造剩下的厂房成为大家需要思考的问题[1-2]。

一、锯齿形厂房历史发展

1、中华人民共和国成立前

（1）德战时期

德国侵占青岛时期，德商于1902 年在沧口设立德华缫丝厂，1905 年创办了沧口缫丝局。1913 年，华新实业公司收购了德华缫丝厂，筹办华新纱厂。在此期间，德国在青岛市建设了许多工业设施，至1914年一战爆发前，青岛市已成为拥有较为完善配套工业设施的远东地区重要的商贸殖民地。

（2）日占时期（包括两次日占与1912—1949年）

1914 年，日本第一次侵占青岛后，大批日本人在青岛市投资办厂。在纺织业方面，1917—1923 年，日商沿胶州铁路线先后建起了大康（国棉一厂）、钟渊（国棉六厂）等6座大型纱厂，其厂房结构形式主要为砖木结构、砖石结构，青岛市纺织业总产量位居全国第二，成为重要的纺织城市。

在德占、日占期间，工业都在资本主义制度之下，所有建筑都服从于资本主义与剥削阶级利益，厂房主要形式是木结构屋面，用木屋架、木柱、木窗，为砖木结构，造价低廉。投入使用一段时间后，厂房木材腐朽、屋面渗漏，工人们的工作环境较为恶劣。之后工人逐渐对这样的工作环境表示不满，厂房随着历史的推进得到了改善，建筑材料用了钢筋混凝土，出现了较为安全可靠的厂房。

2、中华人民共和国成立后

中华人民共和国成立后，青岛市棉纺织业迅速恢复生产。1952 年，青岛市开始试行企业独立经营制度，使产量大大增长。在社会主义建设事业突飞猛进时期，一切工业建筑，除在好、快、省条件下起建外，主要遵循3 个基本原则，其原则强调了工业建筑建设需要照顾工人工作中的安全与卫生，从那时候起人们开始考虑厂房结构对工作环境的重要性，以及部分结构对生产工艺和工作安全卫生的影响。

在技术的提升下，现在我国棉纺织业多使用单层无窗厂房，纺织业中锯齿形厂房成为那个时代棉纺织厂房的标志。

二、厂房结构

1、钢筋混凝土结构厂房

现存大部分历史厂房采用钢筋混凝土梁柱、现浇钢筋混凝土板承重结构，青岛市纺织产业所遗留的国棉二厂、五厂、六厂等大部分都为钢筋混凝土结构，根据不同车间的功能设计钢筋混凝土结构的不同构造形式，其中锯齿形屋顶结构与柱网布置有所不同。此结构的主要构造特点是现浇钢筋混凝土框架结构厂房材料中砂和石料所占比例很大，水泥和钢筋所占比例较小，砂和石料一般都可以由建筑工地附近提供。钢筋混凝土结构的承载力较高，钢筋埋放在混凝土中，经混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。火灾发生时，钢筋混凝土结构不会像木结构那样被燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而被破坏，抗震性能好、节约用地。其缺点是钢筋混凝土结构受柱网尺寸的限制承重不能太大，无法灵活布置柱网，施工难度较大、周期较长、工程造价较高；在纺织品生产过程中大量的半成品需要垂直运输，生产效率较低，易产生疵品。

2、轻钢结构厂房

轻钢门式结构厂房采用轻钢门式屋架结构承重。此种厂房凭借可车间跨距大、造价低廉、施工周期短、空间使用率较高等优点，在现在的厂房中应用广泛。通过对钢结构系统的优化设计，可使厂房含钢量控制在24～28 kg/m2。相比木结构和钢筋混凝土结构，轻钢门式结构的缺点是保温隔气结构施工要求高，处理材料必须是保温性能良好、隔气性能强的材料。多数车间厂房经过几年的使用后，原本的保温防潮系统很难完善维持，一旦屋面隔汽层及保温层失效，就会造成车间厂房的屋面大面积结露，影响车间工人作业，并且维修需要较大工作量。另外，轻钢结构耐火性能差，为保证某些纺织类厂房，如丙类生产厂房的耐火等级要求，车间厂房必须喷涂价格较高的耐火材料[3]。

3、木结构厂房

木结构纺织业厂房现存较少，其包括木结构、木屋架、木望板（如青岛国棉一厂的老生产车间和仓库、国棉五厂老厂房），此结构厂房材料取材方便，但是不成规模，厂房内部的空间跨度不大，常采用短距离的木结构框架，不易控制柱网排布，木材强度不高、耐久性差、防火性能差、使用期间易遭虫子侵蚀。此结构很快被砖混结构取代，进而又被钢筋混凝土结构所替代。

三、空间特征

青岛市纺织业厂房大多为单坡式工业厂房，锯齿型的屋顶样式，俗称“锯齿房”。光线从北面射进来，计算青岛市一年四季每日采光最佳时间，最大限度地延长采光时间，延长工时，压榨工人价值。锯齿形厂房的特征主要是采用风道大梁、三角架结构承重和屋面板围护结构。

1、单坡式锯齿形厂房

这类厂房的窗户全面向北，可以避免太阳的直射光，减少太阳辐射热，这对炎热地区很有必要，锯齿形厂房的窗户采光很均匀。国棉三厂为使增加冬季的阳光摄入，提高工厂温度，改变天窗朝向为南向，但实践效果南向天窗不妥当。此种天窗一般较高，空间较大，使摄入空间的光线有所缓冲，接触到下方车间工作人员时温和了许多。

例如，国棉二厂为典型的单坡锯齿形厂房，内部空间保存完好，但是建筑整体质量一般，室内层高在5 m 以上。现改造为纺织谷的国棉五厂，设计者采用了当时世界上最先进的厂房理念，根据定制的设备尺寸，采用了不同的“锯齿”跨度和高度，根据不同工序所需的温湿度和保温度，在房顶布置不同的保温层数[4]。

2、双坡式锯齿形厂房

双坡锯齿形厂房分为2 种：无窗厂房和有窗厂房，自20 世纪60 年代，纺织业实力发展迅速，建成一批无窗厂房，有带技术阁楼和不带技术阁楼2 种，不再完全依赖自然光线采光通风，风道和照明灯具设置在顶棚，工厂使用吊平顶。此种无窗厂房不再受限于通风采光，可更加灵活布置柱距，使用大柱网，如在国棉二厂的部分纺织车间中还有所保留。除纺织厂房外，在青岛市其他性质厂房也有所见到，四方机车厂大部分为双坡锯齿形厂房，整个厂区基本保持完好，厂区建筑大多建于第一次日本侵占时期到中华人民共和国成立初期，红砖外墙、外加不同颜色的抹灰、木质门窗，平面多为规整矩形，厂房结构多为大跨度的混凝土排架结构。

3、拱形锯齿形厂房

桁架的基本形式是拱形，在跨度内形成2个锯齿屋盖，屋架上弦的一段裸露在锯齿形厂房外面，北向设置天窗，经济效果与施工更可行。桁架的基本形式是拱形，在跨度内形成2 个锯齿屋盖，屋架上弦的一段裸露在锯齿形厂房外面，北向设置天窗，经济效果与施工更可行[5]。

四、通风采光

为避免阳光直射，保证光线摄入车间均匀稳定，厂房顶部设有朝北的大面积竖向玻璃窗。北向开窗避开了太阳东升西落而带来的光线变化，使落入车间的光线是持续稳定的，避免了直射光影响车间工人视线和纱布制品的褪色，同时又有利于工厂温度恒定。当时一个日本同学提出锯齿形厂房采用南向采光，冬日阳光可以直接照进车间，提高车间内温度，降低暖气用量，而且光照充足，减少照明用电，所以当时在青岛隆兴纱厂、上海国棉三厂的2 家工厂试点，采用锯齿形厂房天窗朝南的设计方案，但实践证明效果并不理想。探求原因，主要是光线直接照射，会导致视线的炫目，看不清瑕疵点，而且光线射入厂房会产生丁达尔效应，平常看不到光线的存在，而在纺织厂里大量的“线融”漂浮在空气中，形成“气溶性胶体”，光线在胶体的作用下清晰可见，影响工人检查产品。

此外，锯齿形厂房的天窗可以作为平衡气流的外排风口，通过其自然排风达到室内的送排风平衡，以省去平屋顶厂房由于机械风保持送排风平衡而多用的电能。

五、未来展望

当今世界已进入后工业化时代，城市更新换代迅速，新兴产业取代了传统工业，位于城市中心区的大量工业企业向外迁移。在“推倒重来”的开发模式下，老工业厂区中大量有价值的工业遗产被拆毁，作为曾经的生产建筑，其原本的生产功能在城市的发展进程中逐渐退去，留下空却的建筑物已如废墟般存在。

在此过程中，国家意识到在旧工业区改造的工程中工业遗产保护的重要性，但在改造过程中，锯齿形工业厂房处于十分尴尬的地位，厂房空间尺度过大，不符合人体尺度，若像传统改造方式，架构结构会对工业厂房造成破坏，“更新”的观念与“原真性”保护修缮理念存在某种矛盾，“寻找恰当的用途”成为工业建筑改造一个非常重要的前置性条件，所以我们想采用“临时性使用”内嵌盒子的概念[6]。

“临时性使用”内嵌式盒子即对闲置的锯齿形厂房的暂时使用，未明确以何种合理方式保护锯齿形厂房的方式，这种使用不仅是自发的、非正式的和创造性的活动，而且通过这些使用能使锯齿形厂房在城市发展过程中产生积极效应，进而得到增值。青岛市工业遗产保护是一个逐步探讨的过程，一些有价值的工业厂房的保护方式无法在短时间内确定，在此时间段内如何处置工业厂房是亟待解决的问题，而“临时性使用”的改造方式给大家提供了一个合适的路径。“临时性使用”的小空间可以随时拆除、随时变化，其构造方式简单，材料廉价易得，如使用废弃集装箱、轻质钢材等材料，在尽可能不破坏工业遗产建筑风貌的前提下，使工业厂房得到最大化利用，深化青岛市工业遗产的活化利用[7]。