旧工业建筑改造再利用的实践与探索

旧工业建筑改造再利用的实践与探索

2003年，国际工业遗产保护协会（tic）在俄罗斯的下塔吉尔通过了下塔吉尔的宪法。在宪法中，它揭示了工业遗产的基本概念。“工业遗产包括具有历史、技术、社会、建筑或科学价值的工业文化财产，如建筑物和机器、车间、生产车间和工厂、矿工和加工精炼场地、仓库仓库、生产、转让和使用场所、运输和基础设施以及用于居住、宗教崇拜和教育的场所。”(1)由此可见,工业遗产无论在时间范围还是内容方面都具有丰富的内涵和外延。西安具有众多的工业遗产。新中国成立之初,为了配合重工业在全国的地理布局,中央决定在陕西省西安市创建一座钢铁厂。从1958年起,中央从上海、东北、武汉等地调集冶金方面的专家和骨干来到西安,创建了当时的陕西钢厂。经过7年的建设,陕西钢厂终于于1965年开始生产,当时它曾被列为中国十大特种钢生产基地之一,占地面积约840余亩(约56hm2)(图1)。最好的年份的钢铁产量达到逾20万吨,主要产品有优质热轧型材、热轧线材、冷拉型材和钢丝。20世纪80年代初期到90年代中期,陕西钢厂抓住机遇、积极进取并高速发展。20世纪90年代末,由于钢铁产业的大的波动,陕西钢厂的产业调整不当,设备陈旧,能耗增高,原材料依靠外地运进,交通运输成本增高,市场优势降低,企业退休职工越来越多,导致企业负担的养老金越来越多,虽经过数次的改革,但终究失败,于1999年停产。2000年开始寻求破产拍卖。2002年,西安建筑科技大学科教产业有限责任公司(以下简称“西安建大科教产业公司”)以2.3亿元的价格成功竞拍了陕西钢厂,之后,西安建大科教产业公司对陕西钢厂的厂区进行了改造和再利用。1国家投资的优势西安建大科教产业公司在原陕西钢厂的土地上展开了恢复发展的建设工作。为合理利用土地、厂房、设备等资源,妥善安置部分原陕西钢厂职工,通过精心策划论证,公司创造开发了三大产业平台:工业平台、开发平台和教育平台(图2)。工业平台:原陕西钢厂破产后,依靠西安建筑科技大学的人才优势,从原来的干部工人中招聘1200名人员,整合了原钢厂的优势,对具有一定先进技术的钢铁产品,进行了技术成果转让,成立了西安建大冷拔材公司。将陕西钢厂的拳头产品进行了恢复生产,并将西安建大最新的材料、最新的技术和最先进的冶金人才运用在该公司当中。目前,已经度过过渡期,顺利进入盈利阶段。开发平台:西安建大科教产业公司对剩余的445亩约占总面积的52%的土地进行房地产开发建设项目——华清学府城住宅小区。华清学府城项目位于西安幸福路南段,东南邻东方厂用地,北邻摩托配件城及建材仓库。华清学府城房地产项目建设周期四年,总建筑面积105万m2,总户数10000户,总居住人数32000人,绿化率43%。教育平台:华清学院是2004年西安建大科教产业公司在原陕西钢厂北区的基础上,经过国家教育部批准,联合社会力量以新机制、新模式创建的一所独立本科院校。2002年12月,经过近一年的改造,满足了基本的入学条件。2003年9月,建大华清学院第一批学生入学。先后利用原旧工业建筑约30万m2,自建20万m2,改造和新建建筑50余个。其中学院的3栋教学楼、学生餐厅、实验楼、综合服务楼、图书馆、教研楼和大学生活动中心等均是原有厂房或指挥室改造而成的。2对原组织的改造(1)功能分区西安建大华清学院的规划设计按照整体协调、功能分区、动静结合的原则,对原有的部分旧工业建筑进行了改建、加建、拆建等一系列的措施。在20世纪90年代,陕西钢厂和其他的国有企业一样,经历了不同阶段的产业改革。其中就有从一体化经营到各个车间的承包经营,从承包经营到各个小公司的独立经营等各种不同阶段的发展。厂区内的各种不同时期的建筑也形成了各个不同时期的功能分区特点。针对这种情况,按照大学的基本功能分区的计划,再按照原厂区的路网及功能分区,将原厂区划分为教学区、住宿区、饮食区、商业服务区和运动区几个不同的分区。将原来的煤气制造站规划为商业服务区,将原有的轧机区划分为教室,将原来的煤炭堆放区加以平整划分为运动场,将原来东面的大型仓库区拆除新建为学生的宿舍楼(图3)。(2)主入口的考虑20世纪80年代,由于陕西钢厂为了市场的需求进行不断的制度改革,从原来的一体化经营到各车间独立经营。所以部分小的车间也是在那时独立修建的。在华清学院的整体规划设计中,将部分已经不太坚固的厂房车间进行拆除,拆除后的空地全部进行绿化,为学生和老师提供一个绿意盎然的休憩空间(图4)。(3)构筑物小品原陕西钢厂的构筑物如水塔、储料池、烟囱等在再生设计中成为重点关注的对象。针对原第二轧机车间的情况,其露天跨紧邻学生食堂,在改造设计中,拆除了原来的移动式大梁,保留原来的牛腿柱子。在两个牛腿柱子之间制作不锈钢宣传栏,原来的牛腿梁喷刷颗粒喷涂,使原来的柱子既有质感,又能很好地和不锈钢宣传栏融为一体(图5)。这样,既满足了学生和老师阅读报纸的需求,又能使原来的旧工业建筑再生利用,实为一举两得。(4)原路网保留与树木保留由于原来运输煤炭和钢材的需要,陕西钢厂厂区的道路和转弯半径的设计尺度较为大,承载能力也比较大。原厂区的道路保护程度较高,设施保存较好。厂区内树木经过约50年的生长,高大成林。西安建大科教产业公司在兴建华清学院的时候,原厂区的主要路网结构和行道树进行原貌保留。在原有的基础上,增加了分道和支道,以方便师生的出行。对原来的绝大部分树木进行了原地保留,对部分占用新设计路网的树木进行了移植。(5)机械设备的重新利用陕西钢厂的东部库房内存放着报废的大型轧机的齿轮件,经过设计师和艺术家们的设计,将已经破败不堪的库房拆除,将轧机的齿轮件移动至入口草坪西边,使其成为一件后现代主义的雕塑。原陕西钢厂煤气制造站的两个大型的排气扇,现在已经报废。经过建大艺术学院雕塑师的重新设计,将两个排气扇从原煤气制造站的底座上拆除,拆除原有叶片,安装新的叶片,安装到食堂对面的草坪上,构成了两架大风车式的雕塑作品(图6)。3对原有建筑进行检测旧工业建筑本来就有不同程度的安全隐患,为了消除其不安全的因素,进行了加固和完善,以达到安全使用的目的。西安建大华清学院采取了一系列的措施,保证各类旧工业建筑的安全使用。(1)安全隐患的定期检查第一,对每处改造再生的旧工业建筑建立档案,登陆各次的检测过程及结果。第二,在对部分建筑改建的过程中,引入新的质量检测及管理体系。改建后,严格按照要求进行实体的各项检测。第三,对旧工业建筑每年进行一次安全性检测,对去年达标但是今年不达标的建筑进行登记注册,汇总问题,进行加固,杜绝安全事故的发生。第四,对各类自然灾害如火灾、暴风雪、暴雨、冰雹、地震等自然灾害提前预报,建立应急小组,提前准备应对各种安全隐患。(2)分级检测制度在建设华清学院初期,学校组织专家针对厂区总图和所有的建筑施工图进行了审查,对照图纸对原有的建筑物一一确定并编号。对原有建筑进行检测并分类,经过检测得出每个建筑的检测报告。学校再组织专家结合功能分区确定原旧工业建筑的去留问题。按照这样的思路,除了拆除的建筑,对剩下的建筑或构筑物进行分类检测。第一,对于需要改建、加层、拆除部分的单层车间或多层车间,做全面的检测,并进行加固,加固完了以后,再进行检测。第二,对于不需要加层的原厂房,拆除原有的机动吊车,因为它已经经过大型吊车梁的考验,所以不需要检测,只针对原来的牛腿梁的局部湿陷性的地基进行检测并加固。第三,针对原厂区的构筑物如水塔、烟囱、牛腿柱等,不进行检测,只要将其表面进行修复和粉刷即可。4静压桩、构件的加固(1)地基加固在华清学院的校园建设过程中,对原车间建筑进行了地基加固。原来的建筑是工业用途,现在改为教学用途,所以在地基加固中选择余地较大。但该厂区位于湿陷性黄土地基之上,所以地基的加固主要用于消除湿陷性黄土地基的影响。改造中,主要运用人工挖空灌注桩、灰土挤密桩、灰土井和静压桩顶升加固或者纠偏。在湿陷性黄土所采用的静压桩时,就得考虑其再次浸水后的负摩擦阻力的影响,最后采取了杜绝漏水的措施。具体是在建筑物的外侧改造水网,统一设置防水地沟,在顶升措施之后,在厂房的散水部分填3:7的灰土2m厚。现在学院的部分建筑就是采用的静压桩措施,经过10年的使用和监察,效果良好。(2)构件与结构加固原厂区的建筑经过检测以后,根据每栋建筑的具体情况,进行了建筑构件的具体加固(图7)。第一,原厂房的建筑部分构件由于原混凝土的严重缺陷,所以采用了外包钢技术,这样加强了混凝土构件的横向约束强度。第二,在华清学院的厂房改造餐厅的过程中,对部分原框架柱扩大柱子的截面,对梁扩大其截面。采用德国进口加固专业结构胶,将钢筋植入相邻的构件中。在部分建筑中,由于大型的设备不能进入,所以采用人工挖空灌注,在设备基础上植入框架柱。5锅炉辅助加热系统(1)真空管——热管式热水器的应用为了响应国家号召,建设节约型社会,在改造过程中,大量使用新的环保节能设备和节能材料。真空管——热管式太阳能热水集热器就是其中的一种先进设备。西安建大科教产业公司与甘肃省太阳能研究所合作,在学生洗浴中心的建筑顶部安装可以储水加热40t的该设备。夏季基本解决了华清学院学生的日常洗浴用水,冬季或者雨天,采用锅炉辅助加热,即可满足要求。真空管——热管式太阳能热水器比普通的热水器集热效果更好,自从采用该设备以后,大大降低了锅炉煤炭的使用量,不仅节约了能源,减轻了华清学院的开支,还减少了对空气的污染。(2)GRC板和泰柏板的应用华清学院的图书馆是在原调度室和厂房的基础上改建而成的。学院根据原工业建筑的外立面特点,组织相关的专业设计人员,在原有的钢框架结构的基础上,采用横向连接角钢作为龙骨,选用泰柏板这种既能防水又轻质的隔墙材料。泰柏板是一种由两层电阻丝的钢丝网片夹在其中的板材,网片内衬聚苯板,通过八字形钢丝对拉。安装固定后,其外墙上再用水泥砂浆抹于其外,这样更起到了防水的作用(图8)。另外,目前就全国范围内,建筑室内的非承重墙普遍采用轻质隔墙。到目前为止,轻质隔墙的种类就达到将近100种。在陕西钢厂的改造过程中,采用轻质、隔热、防寒、节能、隔音、无辐射、耐久性好和高强度的隔墙。所以采用的是GRC轻质板材,GRC板材指玻璃纤维强化水泥板,是一种新型工艺合成的复合材料。该板材广泛应用于办公室、教室、宿舍等的室内隔墙。研究开发旧工业厂区校区的总体思路旧工业厂区的改造再利用对经济、社会、空间环境以及城市规划等都产生深远的影响。本文从尊重历史、