塑造再生的城市細胞
——城市工業遺產的保護與再利用研究

文/陳曉敏 中鐵大橋局集團武漢地產有限公司 湖北武漢 430070

城市工業遺產的保護與再利用是一項艱難而長期的課題，需要法規、體制和評價體系，需要全民關注和公眾參與，更需要具可操作性的保護與再利用的規劃方法，利用既要服從保護，也要與老工業區更新整體規劃，采取政府主導實施、啟動工業遺產利用的項目、優先改善環境、多功能混合、小規模漸進式實施等策略。工業遺產再利用與文化創意產業、工業旅游產業等現代服務業結合，使工業遺產融入城市功能系統中得到有效保護。

1、工業建筑遺產保護與再利用的基本原則

工業建筑遺產的保護與再利用已經成為當代中國主要城市建設發展過程中所要考慮的重點問題之一，在這一發展過程中，如何在保持城市文脈、維系城市發展印記的前提下，為工業建筑注入新的活力、賦予新的功能、從而帶動人居環境的優化和城市的可持續發展。并在開發過程中兼顧各方利益、保持常態的經濟發展方式，是我們所要著重關注的一系列問題。

1.1 城市區域功能的調整與優化

當代中國，隨著城市化進程的不斷加快，原有城市的區域面積不斷擴大、人口不斷增加，導致早期所形成的城市格局與面貌已經無法承載新的城市功能。在城市的不斷擴展中，大量的舊有工業區因生產滯后、空間局限等問題無法再適應現代化的生產要求，迫使大量工廠向城市的郊區遷移，通過新建廠區使之重新煥發生產活力，而遺留下來的工業遺產則因缺乏使用功能而逐步淪為城市廢墟。要想使其整體區域重新與城市的功能相匹配，就必須注入新的功能使其煥發第二次生命。因此對于產業建筑地塊及建筑的保護不是靠簡單的修繕維護，而是意味著新的創造，達到帶動都市周邊環境復蘇的目的。將工業建筑的保護與重新利用同城市新的發展契機結合起來，滿足城市發展的要求，使他們煥發新的經濟活力。同時對于城市區域經濟的調整，也要充分利用工業遺產的自身特點和潛在價值，通過新的產業布局調整使其成為城市經濟增長的有效手段之一，形成由工業建筑遺產為核心的經濟帶動點，從而輻射周邊地區有效帶動周邊整體環境的復蘇。

1.2 建筑功能的調整與置換

在對工業建筑進行改造時，應最大限度的保持其原有形態的特色，實現其功能空間的再利用。在不破壞其真實性的條件下對其多實行可逆性的改造方法，對建筑的破壞和影響必須降到最低程度，新加建的材料與結構應能夠與原建筑有清晰的區分，使建筑呈現不同時期的改造痕跡。對建筑場所中喪失使用功能的生產設備，進行藝術化的再處理，使其成為改造后新功能的附屬元素。巧妙的藝術再造可以使其轉變為新的存在形態，呈現出一種藝術性與趣味性兼具的工業藝術品。

2、工業遺產保護與再利用

目前大家更多的會偏重于舊工業建筑室外空間和立面表皮的改造研究，較少關注其室內空間。其中武漢某廠是屬于國家“一五”計劃建設項目之一，某廠車間的多種功能復合模式在武漢是第一次大膽嘗試，本文以武漢某廠車間為例，系統分析和梳理其室內空間改造利用的方法。

2.1 某廠車間的功能置換

某廠車間的改造是一種復合置換類型，是將幾種文化藝術功能結合在一起，提供全面的文化藝術體驗，通過各功能的融合，使藝術中心蛻變成為市民提供全方位、系統性歷史文化體驗的高地，復合功能開發的新方式契合了某廠車間的實際情況。首先，某廠車間的再利用與大片住宅區開發相結合在武漢是首例，為改造后的藝術中心帶來了活力，同時改造后的藝術中心也為社區提供了一個公共空間、記憶空間、體驗空間，為社區的生活提供了多樣文化體驗。其次，作為文化創意與跨界融合的示范區，某廠國際藝術中心將文化創意和功能融合放在首位，提倡的是開放性和原創性，為城市提供一個文化交流的平臺，較為完整地保留工業生產生活的記憶。最后是功能的多樣性，某廠國際藝術中心包含展覽、演出、閱覽、辦公等多種功能，具有會展、商業空間和城市公園方式的典型特征，工業建筑再利用融合如此多的功能，在國內比較少見。某廠車間的復合功能置換類型相比較其他置換類型具有明顯的優勢：第一，更專注城市、社區的發展，根據所在區域的發展情況，將自身的發展嵌入社區的發展中，形成“激活式”、“補給式”的發展關系。第二，具有更強的多樣性、趣味性和開放性，復合功能開發更注重公共參與和市場調節，其功能的種類和比例可依靠后期市場機制調節自我更新發展，這種自下而上的發展模式一改工業遺產往日的枯燥和乏味，增添了更多的趣味性，具有更強的活力。第三，在廣度和深度兩個層面上，該類型所訴求的多樣性和開放性帶來的是較高的傳播力，使數量更多、層次更廣的受眾體會到工業文化的魅力。

2.2 某廠車間的重組與增擴

車間內部空間改造原則是以老建筑內部空間為切入點，通過新空間的設計實現新功能，具體設計方法體現在以下幾個方面。首先，保留舊結構、增加新構件。通過結構檢測可知原車間結構基本合理，結構傳力線路基本清晰，結構構造和連接基本可靠，只需要對部分結構進行加固，結構的梁柱加固后基本保留，根據安全和功能需求增加柱子以表現空間的美感，保留原有的屋架及通風采光的屋頂天窗，體現了工業的結構美。最后，保持外部環境、擴展新地下空間。原有工業建筑具有較高的文化保護價值，不宜在原建筑上進行大面積改造，某廠藝術中心保留原始建筑的基礎上在相鄰區拓展地下空間作為運動中心，地下一層、地上一層，并以空中連廊形式與原廠房進行搭接，具有新老空間共存的特點。

3、工業遺產再利用的加固技術

3.1 結構概況

某廠國際藝術中心為既有某廠廠房加固改造再利用，原有廠房已使用47年，分為主廠房與西側輔樓，主廠房高8.4 米，為單層廠房，輔樓2 層，為車間辦公用房。按結構設計基準期50年計算，已接近設計使用壽命。廠房結構存在未進行抗震設計、混凝土碳化、墻體風化、使用過程中破壞等情況。原廠房結構形式為：獨立柱基，預制排架柱，預應力折線桁架，預制大型混凝土屋面板。根據設計要求，桁架改造后荷載為8kN/m2。為了解廠房結構現狀，在加固設計前需對原廠房結構進行全面、系統的檢測。根據工業廠房的結構特性，重點介紹了廠房主要部位——桁架的檢測加固技術。

3.2 桁架鋼筋檢測

采用探地雷達和鋼筋定位儀測量原廠房結構的柱、基礎、屋架及屋面板混凝土的內部鋼筋，確定了混凝土內部鋼筋的數量、位置。探地雷達無損檢測法是一種用于確定地下介質分布的廣譜電磁法，它具有無損、快速、準確的工作特點，各種工程中相關的疑難問題都能在很短的時間內得到解決。探地雷達工作的基本原理是向地下發送脈沖形式的高頻、甚高頻電磁波。電磁波在地下介質傳播過程中,當遇到存在電性差異的地下目標體,如空洞、分界面等時,電磁波便發生反射,返回到地面時由接收天線所接收。在接收到的雷達波進行處理和分析的基礎上，根據接收到的雷達波形、強度、雙程走時等參數便可推斷地下目標體的空間位置、結構、電性及幾何形態，從而達到對地下隱蔽目標物的探測。本次檢測所用儀器為瑞典MALA 公司研制生產的RAMACGPR型高精度地探雷達系統。根據探測深度及探測目標體等級，選用1000MH 屏蔽天線，該天線探測混凝土最大深度超過1 米，分辨率可達厘米級，符合檢測條件。桁架鋼筋檢測結果見表1。

表1

3.3 桁架承載力檢測

選擇上述具有代表性的3 榀中間屋架進行承載力檢測。在桁架下弦跨中、1/3 處和1/6 處各懸吊一鉛球，鉛球底部設百分表測量桁架撓度值，桁架承載力檢測布置，在加載平臺上堆置沙袋，桁架發生撓動，由于本試驗為非破壞性試驗，試驗中撓度過大會使混凝土桁架開裂，故并不需要知道結構極限承載力，只需要驗證結構是否能滿足新的荷載要求。試驗以設計單位提供的設計荷載8kN/m2 為堆載目標，逐級加載，若加載至8kN/m2 時桁架撓度小于設計規范規定的限值，則認為桁架承載力合格，不需補強。若桁架的承載力無法達到8kN/m2，桁架承載能力與8kN/m2（改造設計荷載）相差的部分需進行補強設計。為了防止加載過程中對屋架造成破壞，加載過程中應對屋架新增撓度和桿件最大應變進行控制，其中一項達到限值時立即停止加載。如果加載至8kN/m2 可能會發生結構破壞。為防止加載對屋架造成破壞，將設計荷載下的驗算撓度值設定為撓度限值，當桁架的總撓度達到該限值時停止加載，將對應的荷載視為桁架的承載能力。根據計算，8kN/m2 荷載下的撓度限值為2.76mm，扣除當前測量撓度平均值1.23mm，因此加載過程中新增撓度應控制在1.53mm 內。為了使原結構在試驗過程中不產生新的試驗裂縫。

3.4 桁架加固設計與施工

（1）桁架加固設計。根據現場檢測及理論計算，推算出桁架可承受的荷載為1.2kN/m2，無法滿足8kN/m2 的設計使用要求。因此，需要對屋架進行加固補強設計。該項目桁架為預應力構件，腹桿截面尺寸小。為盡量減小加固對原結構的損傷，在桁架加固設計中對桁架下弦桿采取8mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，腹桿采取6mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，屋架上弦桿件兩側及底面采取8mm 厚Q235B 鋼材滿包鋼注膠加固，屋架節點處采取8mm 厚Q235 鋼材包鋼連接綴板加固，為了防止二次裝修在屋架上進行焊接對包鋼和結構膠造成破壞，此次在屋架上預設了若干吊掛耳板，二次裝修可直接通過耳板連接吊掛，無需再焊接吊掛點。

（2）桁架加固施工。桁架包鋼注膠加固施工主要工藝如下：施工準備→施工放線→結構基層處理→鋼板制作并表面處理→拼裝焊接→封口→試壓、灌注結構膠→養護固化→鋼材表面防火處理→驗收。原結構混凝土表面首先采用噴砂打磨工藝處理。噴砂打磨多見于混凝土橋面鋪裝施工中，利用壓縮空氣為動力，以高速噴射束將高強度磨料以一定的速度和角度噴射到混凝土表面，利用磨料的沖擊力對混凝土表面進行切削，在清理原結構碳化層及其它污染物的同時使得混凝土表面清潔、粗糙，增加混凝土表面的附著力。既不破壞原混凝土表層骨料又不降低混凝土表層的強度，又最大限度的保存了原結構的有效截面。本項目采用粒徑0.8mm-0.63mm 硅質河沙，噴嘴入口最小空氣壓力0.5Mpa,噴射角30-75度，噴距800-200mm。噴砂打磨后在原混凝土表面形成了均勻、細致、粗糙的宏觀和微觀結構，為高質量粘鋼提供了有利條件。噴砂打磨工藝較傳統手持砂輪打磨節約40%的工期，取得了良好質量效益和經濟效益。打磨完畢后對屋架結構尺寸進行詳細測量，根據測量數據對包鋼鋼板精準下料。為保證加工好的鋼構件安裝位置正確，對制作好的構件進行編號標示。鋼板安裝采用專門卡具以及墊片箍牢、頂緊，在鋼板與混凝土面每隔一定距離粘貼小墊片，使鋼板與混凝土之間留有2-3mm 的縫隙，以備壓注膠液。包鋼焊接通過驗收后方可灌注結構膠，灌膠壓力控制為0.2-0.4Mpa，從低向高逐步灌注，當下一個灌漿嘴出現膠漿后停止加壓并維持10分鐘左右，確保結構膠能夠更好的充滿鋼板與混凝土結構間的間隙，封閉灌漿嘴，再按照以上方式灌注下一個灌膠嘴。直到整個節點全部灌滿。待縫內膠液達到初凝而不外流時，可拆下灌膠嘴，再用環氧樹脂膠泥把灌膠嘴處抹平封口。灌膠結束后，應全數檢查補強效果和質量，發現缺陷應及時處理，確保工程質量，嚴格控制灌膠密實度達95%以上，節點區域不得空鼓。

城市工業遺產的保護與再利用成功與否，很大程度上取決于其功能與空間能否有效植入城市，可持續發展；取決于其衍生的政治、經濟、社會、生態問題能否得到合理的解決；取決于對待歷史的態度，把城市工業遺產的保護與再利用當作是起點還是終點；取決于是否具有可操作性的城市規劃控制與引導。這是一項復雜而長期的課題，需要多學科的參與，多角度的分析，全民的關注。