高校建筑中工业遗存更新改造设计研究

李莘茹

张 元

刘君浩

建国初期我国政府效仿“苏联模式”，对高等院校教学体系进行了全面调整。众多院校被拆分并独立开办以工科为主导的“专才教育”体系，“一系一楼”教学模式开始盛行，建造了大量的实验楼等大跨度、厂房式建筑[1]。改革开放前后政府鼓励建设校办工厂作为学生“工学一体”、“勤工俭学”的重要基地，全国高校开始逐步实施校办工厂的教学模式[2]。随着经济社会发展所带来的产业结构的转型，校办工厂逐渐落寞。

如今随着高校学科建设与生源的不断扩招，高校急需改善现有的办学条件以适应经济社会发展的需要，而新建或扩建无疑增加了高校与政府的财政负担。同时国家对工业遗存的更新改造也逐步重视起来，目前我国工业遗存的更新改造主要是以盈利为目的，高校建筑中的工业遗存更新改造对于上述问题存在一定的交叉互补性[9]。本文通过具体案例进行改造手法的对比研究，以期为高校建筑中工业遗存更新改造设计提供借鉴与参考。

1 高校建筑遗存案例选取

“工业遗存改造成校园建筑”这一话题在工业遗存改造里是比较新颖的，高校在建设发展过程中遗留下来的工业厂房类建筑多是校办工厂、实验室、企业单位遗留下来的，其改造方式也多有不同，本文是基于工业遗存改造成校园建筑的一种纵向剖析的思路，研究对象的选取满足以下原则：①工业遗存是校园建筑中本来就存在的，并不是在废弃的工业厂房上建设新建筑；②工业遗存有着一定的历史价值；③工业遗存改造再利用必须有其侧重点。因此，本文实际案例选取与分析具有很强的针对性，而每个案例改造的重点也存在着差异性。本文通过内蒙古工业大学建筑系馆（原机械厂）、中国矿业大学建筑设计院（原锅炉房）、上海财经大学图书馆（原凤凰自行车三厂）三个工业遗存改造项目案例，以结构体系、功能置换、空间塑造、生态技术四个方面作为切入点进行分析。

2 高校建筑遗存改造分析

2.1 结构处理

（1）结构保留与加固

上海财经大学图书馆改造尊重原有厂房的结构形式，通过对原有结构的保留与加固，将建筑表皮的窗户排布韵律作为外立面改造的重点，以2200mm窗户面宽作为尺度，最终使得原厂房的建筑形态与图书馆大致相同，改造后的建筑外观简约规整，也符合旧工业建筑表皮语言特质。在建筑内部改造方面通过混凝土外包柱子，对其加固同时也扩大了柱截面。通过增加纵筋和箍筋以使得原有结构体系的延展性与刚度大幅提升。新旧结构衔接处则是通过植筋的手段来提高粘合度，并拆除结构体系以外的柱间连接梁，建立纵向框架体系，将原铰接点做成刚接点[3]。

（2）结构拆除与复原

中国矿业大学老锅炉房经过多年废弃闲置，内部设施均已老化，但承重结构并没有受到破坏，共计2层，局部3层。一层因内部布满不规律的构造柱，导致空间破碎，为重组内部空间关系，改造过程中将不具有利用价值的结构与设施进行拆除，赋予旧工业建筑新的实用价值，让具有历史价值的原有结构体系实现有序重组[4]。

（3）新旧结构的脱离

内蒙古工业大学建筑系馆的改造仅在主入口处新建了玻璃门厅，并采用了与主体结构相脱离的框架结构，避免对旧结构产生损害。新建部分沿用工业气息十足的牛腿柱作为支撑构件，靠近外墙内侧的柱与原厂房的柱并置，梁架和屋面板等构件不经修饰直接外露，延续旧工业厂房粗犷的、具有年代感的风格[5]；中国矿业大学锅炉房改造中，新的框架体系在旧的排架体系基础上，通过“L”型柱半包围旧柱子，中间留有10cm缝隙用轻软材质填充，外部粉刷成为一个整体，新结构体系与旧排架体系巧妙地结合[4]。

2.2 功能置换

（1）大跨结构

内蒙古工业大学建筑系馆原结构为大跨度钢筋混凝土桁架结构，改造的首要任务就是对空间进行有序划分与重组。改造后的功能可分为教学、图书阅览、开放展示、办公、报告厅和艺术沙龙六个部分。其中报告厅完整而独立，办公区较为私密，教学区为镂空砖墙和玻璃墙围合的半开放区域，展览区和艺术沙龙为完全开放的公共区域，各功能分区动静结合、彼此联系。内部空间除教室、画室、阅览室等之外，最具有特色的功能空间应属艺术沙龙区，兼具吧台、小型演出、学习交流空间的功能。

上海财经大学图书馆，原厂房由7层的车间和5层的仓库组成，原有建筑内部空间的标高关系复杂，层高与图书馆层高有较高的重合度，而局部大层高的空间可以建造夹层，以获得更多的使用面积[3]。通过优化内部流线，增加自习座位与阅览面积，同时扩展新的功能空间，适应现代高校图书馆的发展需求。改造后图书馆大致可分为行政办公区、借阅区、辅助阅览区、学术报告厅四个功能分区。

（2）常规结构

中国矿业大学锅炉房改造前是校园建筑中附属的功能用房，原建筑一层为大开间、大跨度的锅炉工作空间。建筑东面摆放着烧锅炉的设备，厂房内部主要用于堆放煤炭和工人操作。二层上部与下部是大面积横向开窗，曾经作为锅炉房的办公区，空间开敞、没有任何隔断，在改造时中间预留中庭和交通空间，其他面积都作为办公空间。三层是处理煤炭的操作间，与运煤廊相连，保留主体的空间，其他两处建筑局部内收形成的平台。在考虑对三层主体结构空间处理时，决定采用将功能空间放大化，将主要空间作为设计人员的办公空间，将两处屋面空间改造成设计人员交流空间（表1）。

表1 中国矿业大学（徐州文昌校区）锅炉房改造前后对比

（3）特异结构

内蒙古工业大学建筑系馆中，烟囱作为校园中的标志物，在改造之初有意使烟囱通过雨棚与门厅联系在一起，改造后的烟囱与雨棚结合犹如伞与伞柄一样，使烟囱成为了学生们驻足交流的场所（图1）。中部院子保留室外锅炉，通过拆除部分维护结构和增添台阶，改造成为了一个印有年代与劳动的空间缩影（图2）。其空间围合感很强，吸引着很多师生至此体验与聊天。这两个局部空间是对于异性结构功能置换的一个缩影。它不仅让我们认识到了异型结构功能的独特性，而且通过对原有构建植入新的功能，会使异型结构焕发出新的活力[6]。

图1 烟囱改造

图2 室外锅炉改造

2.3 空间塑造

（1）内部空间塑造

水平划分。建筑系馆内部空间分隔主要采用红砖隔断，同时采用玻璃隔断来弱化空间的限定。内部空间采用长廊进行联通，丰富了水平空间的流通性。室内空间与室外空间通过材质界面的转变，给室内空间创造出“界定”空间；中国矿业大学锅炉房改造之前，内部空间较杂乱。在内部空间水平划分时，主要采用“水平隔断”与“水平合并”两种手段。根据功能的需要，锅炉房的内部分隔采用了实墙分隔，因二层、三层分隔为大空间办公，考虑到采光的需求，对此采用玻璃作为隔断的材料。锅炉房结构体系主要分为3层主体结构和2层附属结构。主体结构与附属结构被一堵实墙阻隔。在改造过程中，可以将两个空间合并成适宜工作的场所，且局部二层中存在很多分隔的小房间，这样的房间是不适宜办公的，所以在改造过程中，将原结构的隔断合并，之后分隔成办公区。

垂直划分。内蒙古工业大学建筑系馆改造方案将单层厂房内部通过夹层手段，改造成三层教学空间。内部用一部直跑楼梯将垂直空间相连接，楼层空间采用退台的方式使垂直空间更加有层次感。拆除局部楼板将上下垂直空间合并，营造出十余米的大厅，具有引导作用；上海财经大学图书馆改造采用夹层的手段垂直分割出局部阅读空间，车间与仓库中间存在三层连廊，改造时为了采光的要求，将三层连廊改造成为了五层高的采光大厅，其做法不仅改善了大厅的采光作用，而且为负一层创建了很好的阅读空间（表2）。

表2 内部空间垂直划分手法

（2）外部空间塑造

内蒙古工业大学建筑系馆原厂房建筑存在着两个院落空间，改造过程中通过对原厂房的东侧放置吊车整合成第三个院落，形成了东、西、中三处院落。西部庭院可以引导人流，中部庭院作为主入口，起着解决和疏散主要的人流聚集场地的作用。东部院落采用植物与镂空的墙砖对场地进行了限定，使视线既开放又被遮挡。对室内外环境进行改造时，设计者对各种功能界面进行塑造，新的空间被界定起来。由于不同功能的界面在空间上相互联系，创造出引导、围合、聚集多样的空间，通过融合桥、入口大厅、亲水平台等设计元素，加强了建筑之间、建筑与景观之间的联系。使空间与空间进行着平行或交叉的对话。原老厂房院落的树木都被完整保留，为室外活动场地提供大片的阴凉；环绕主入口玻璃厅的浅水池从室外延伸至建筑大厅，使室内外空间相互渗透；废弃机器成为雕塑散落在建筑周围，唤起人们对于旧工业生产时代的记忆。

2.4 生态技术

（1）废弃材料再利用

内蒙古工业大学建筑馆为了能够使改造后的建筑空间延续老厂房的生产记忆，将拆除的废弃材料与构件进行了归类整理，并应用于改造设计中，赋予了新建筑历史性元素。真正实现了“变废为宝”，不仅降低了建筑材料的消耗，而且具有良好的经济效益和生态效益，也实现了工业文明的传承，并创造出了老厂房新的艺术价值（表3）。

表3 改造过程中废弃物的再利用

（2）被动式通风

建筑系馆中保留着原有烟囱、地道，为了改善室内空气流动质量，改造设计将地下生产通道、室内空间与烟囱连接在一起，地下通道处设有水池[6]。在夏季，当进风口的风吹入地下通道，水池中的水改善空气湿度，进而改变室内舒适度。在冬季时，由于地下通道与屋顶集热板有联系，在空气进入后可减少冷空气的涌入和改善空气的干燥度。有效地保证了室内热量的供给和良好的舒适度（图3）。

图3 利用烟囱设计的被动式通风系统[8]

（3）内部保温措施

中国矿业大学锅炉房为东西朝向，西立面大面积的幕墙开窗，导致建筑夏季西晒问题十分严重。为降低西晒造成的高温，改善房间的使用舒适度，设计采用双层皮的处理手法，新旧结构间形成一段空隙。内墙与外墙中空进深700mm，外墙为原有墙体，内墙为新做的轻质隔墙，层与层之间的空隙铺设镂空格栅。下设深450mm的水槽，内接自来水水管，夏季炎热天气可及时换水，与双层皮顶部的喷雾装置配合使用降低温度[4]。顶部接太阳能风机，以光伏电板发电带动风机抽出双皮层内部的热风。夏季开启顶部与底部的窗户促进气流流动降低室温，冬季关闭窗户实现双层保温（图4）。

图4 双皮层做法示意图

结语

通过对三个较为成功的实际案例进行分析研究，可发现内蒙古工业大学建筑系馆合理地利用原有厂房空间场所，经过有机更新，丰富了建筑学院的教学功能的同时改善了周边环境，促进了室内外空间的融合，使校园的整体人文环境得以延续与复兴。中国矿业大学锅炉房凭借着极具工业气息的建筑造型，通过对其结构与立面的修缮改造，采用了多种新技术与新工艺，并引入了低碳节能的设计理念，力求将锅炉房改造成顺应时代发展趋势的绿色建筑，将其改造成为一个现代化的办公场所[7]。上海财经大学图书馆的改造是对旧建筑的空间秩序以及交往空间的重组，营造具有多功能、多单元的学习活动空间。不仅是对人文环境的延伸，也成为了校园内部一处靓丽的风景。本文是基于当下工业遗存多元化改造与高校建筑空间拓展的交叉互补研究，目前国内对此分支研究较为缺乏，希望在一定程度上能够丰富并完善高校建筑中工业遗存的设计理论，也为相关类型建筑设计提供参考和借鉴。

资料来源：

表2中的图片、图3：参考文献[8]；

图4：中国矿业大学建筑设计咨询研究院有限公司；

文中其余图表均为作者自摄、自绘。