基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造研究

'分类号TU（2）学号1108130012013学位论文基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造研究StudyonStructureSystemChangeofIndustrialArchitecturalHeritageReuseBasedonMaterialProperties宋晓梦指导教师姓名马英教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别建筑学硕士专业学位专业名称建筑设计及其理论年级2015论文答辩时间2015年06月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年07月答辩委员会主席马英教授论文评阅人晁军副教授、刘玉龙高工 北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑茧声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发农或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教宵机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律贵任。学位论文作者签字:曰期：年（月…日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权厲于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文《保密学位论文在解密后的使ffl授权同上。学位论文作者签名:校内导师签名；^isH月劣曰年6月>日校外导师签名；年月曰 摘要摘要当下城市更新速度不断加快，城市中大面积的工业遗存逐渐出现在人们视野中，“工业建筑遗产”也逐渐成为一个热点词汇。这些见证了社会生产力和城市生活水平发展的工业时代遗物，本身具有重要的历史、技术、美学等方面意义，再利用可能性和再利用价值突出。我国对工业建筑遗产的改造虽然早就开始，但理论上的研究和相关规范标准的制定却相对匮乏。故文章以材料特性为切入点，以工业建筑遗产的主体结构改造为研究范围，梳理工业建筑结构体系的历史及特性，探究工业建筑遗产的主体结构价值，着重研究对不同类型主体结构的改造策略和方法，以期使建筑主体结构在工业建筑遗产再利用领域中得到规范化的利用，充分发挥其价值和作用。本文通过材料特性对工业建筑遗产主体结构的研究分为四个层面：第一，从构成材料上对工业建筑遗产主体结构进行分类，并对其发展历史进行研究考证；第二，对不同结构材料的力学性质和破坏形式等特性进行研究；第三，通过材料特性对不同类型主体结构在改造中的特点进行归纳总结；第四，基于改造后主体结构与原结构在材料和历史特性上的差异，提出对工业建筑遗产主体结构改造的原则、策略和方法。论文共五部分：第一章绪论，提出了选题的目的意义，并对相关概念进行界定，总结了国内外对工业建筑遗产相关问题研究的现状和存在问题。第二章从整体角度出发对工业建筑遗产主体结构的现存问题进行分析，研究不同类型工业建筑的发展历史、空间类型、力学特性、美学特性等，并对现下工业建筑遗产主体结构改造中面临的问题进行归纳。第三章从材料特性出发对不同类型的主体结构改造特性进行归纳分析，对不同类型的主体结构在历史、技术、美学、经济等价值方面的不同表现，并通过研究不同结构材料的力学特性和破坏形式，对不同结构类型的破坏特点和改造特性进行分析总结。第四章是基于之前章节的研究得出关于工业建筑遗产主体结构改造的原则、策略和方法，并予以例证分析。最后结语部分，对全文内容总结并对工业建筑遗产主体结构的改造趋势提出展望。关键词：工业建筑遗产；主体结构；材料特性。I AbstractAbstractWiththeurbanrenewalaccelerated,alargeareaofthecity"sindustrialheritagegraduallyappearedinpeople"svision.“IndustrialArchitecturalHeritage”hasgraduallybecomeahotword.Theindustrialheritagewitnessedthedevelopmentofsocialproductivityandthelevelofcitylife,andhaveoutstandingHistory,technology,aestheticvalue.AlthoughtransformationoftheindustrialarchitecturalheritageinChinastartedearly,butthedevelopmentofresearchonthetheoryandrelatedstandardsarerelativelyscarce.Nowthetransformationoftheindustrialbuildingheritagesmoreandmore,thereisanurgentneedforapracticalandeffectivetheoryandapproachtoguidedesign.Therefore,thepaperchoosematerialcharacteristicsasthebreakthroughpoint,reuseofindustrialarchitecturalheritageastheobjectofstudy.Thewriterstudyonthehistoryandcharacteristicsofstructuresystemofindustry,themainvalueofindustrialarchitecturalheritagestructure,andsummarythetransformationstrategiesandmethodsofdifferenttypesofstructuresystem.Therearefourlevelsoftheindustrialarchitecturalheritagestructurechangebasedonmaterialproperties.First,classifystructuresystemfromtheconstructionmaterial,andstudyontheirdevelopmenthistory.Second,studythepropertiesandfractureformofdifferentmaterials.Third,summarizethecharacteristicsofdifferenttypesoftheindustrialarchitecturalheritagestructure.Fourth,summarizetheprinciples,strategiesandmethodsofindustrialarchitecturalheritagestructurechangebasedonthedifferencesbetweenthechangedstructureandtheoriginalstructureonmaterials.Thethesisconsistsoffiveparts.Thefirstchapteristheintroduction,putforwardthepurposeandsignificanceofthetopic,anddefinestherelatedconcepts,summarizestheresearchstatusandtheexistingproblemsabouttheindustrialarchitecturalheritage.Thesecondchapterfromtheoverallperspectivetoseetheexistingproblemsoftheindustrialarchitecturalheritagestructure.Andanalyzedthethedevelopmenthistory,mechanicalcharacteristics,spacetypesofdifferenttypesofindustrialarchitecturalheritagestructure.Thethirdchapterfromthematerialcharacteristicstosummarizeandanalyzethetransformationcharacteristics,thehistory,aesthetics,technology,economicvalue,thedamagecharacteristicsofdifferenttypesofstructure.Thefourthchapteristhestudyoftheprinciple,strategyandmethodoftransformationoftheindustrialarchitecturalheritagestructurechange,andanyalizesomeexamples.Thelastpartistheconclusion,summarizesthewholethesisandthedevelopmenttrendoftheresearchobject.Keywords:industrialarchitecturalheritage,structurechange,.materialproperties.II 目录目录摘要..........................................................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................................................II第1章绪论.............................................................................................................................................11.1研究背景及意义...............................................................................................................................11.1.1论文研究背景.........................................................................................................................11.1.2论文研究目的与意义.............................................................................................................11.2国内外研究概况...............................................................................................................................31.2.1国内研究概况.........................................................................................................................31.2.2国外研究概况.........................................................................................................................51.3相关概念的界定...............................................................................................................................81.4论文研究的内容与方法...................................................................................................................81.4.1论文研究内容.........................................................................................................................81.4.2研究方法.................................................................................................................................91.4.3论文研究框架........................................................................................................................9第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析...........................................................................112.1工业建筑主体结构发展历史.........................................................................................................112.1.1国外工业建筑主体结构发展历史.......................................................................................112.1.2国内工业建筑结构体系发展历史.......................................................................................122.2工业建筑遗产主体结构类型及特征.............................................................................................152.2.1砖木结构（历史年代、空间类型、力学特性、美学特性等方面）................................162.2.2砖混结构...............................................................................................................................172.2.3钢筋混凝土结构...................................................................................................................182.2.4钢结构...................................................................................................................................192.3工业建筑遗产主体结构改造面临问题.........................................................................................202.3.1对工业建筑主体结构价值认识的不足...............................................................................202.3.2对工业建筑主体结构过度改造...........................................................................................202.3.3对工业建筑主体结构过度保护...........................................................................................212.4本章小结........................................................................................................................................22第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析.......................................................233.1工业建筑遗产主体结构既有价值.................................................................................................233.1.1历史价值...............................................................................................................................233.1.2技术价值...............................................................................................................................253.1.3美学价值...............................................................................................................................263.1.4经济价值...............................................................................................................................273.2材料特性研究对主体结构改造的意义.........................................................................................28III 目录3.2.1材料的运用反映主体结构发展的特点...............................................................................283.2.2材料的性质决定了主体结构的性质...................................................................................283.2.3材料的损坏特性有助于判断主体结构耐久性....................................................................283.3结构材料的特性.............................................................................................................................283.3.1木材.......................................................................................................................................293.3.2砌体.......................................................................................................................................293.3.3钢筋混凝土...........................................................................................................................303.3.4钢材.......................................................................................................................................313.4工业建筑遗产主体结构改造特性.................................................................................................313.4.1砖木结构...............................................................................................................................323.4.2砖混结构...............................................................................................................................333.4.3钢筋混凝土结构...................................................................................................................343.4.4钢结构...................................................................................................................................353.5基于材料特性的主体结构改造理论依据.....................................................................................363.5.1“织补”理论............................................................................................................................363.5.2同质与异质...........................................................................................................................373.6本章小结........................................................................................................................................37第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造.......................................................................394.1工业建筑遗产主体结构适应性改造原则.....................................................................................394.1.1确保结构可靠性...................................................................................................................394.1.2尊重结构特性.......................................................................................................................394.1.3发挥结构既有价值...............................................................................................................394.1.4表现结构材料的原真性.......................................................................................................404.2工业建筑遗产主体结构改造策略.................................................................................................404.2.1以主体结构延续性为导向...................................................................................................404.2.2以主体结构更新为导向.......................................................................................................404.2.3以主体结构重构为导向.......................................................................................................414.3工业建筑遗产主体结构改造方法.................................................................................................424.3.1同质保护...............................................................................................................................424.3.2异质介入...............................................................................................................................484.4本章小结........................................................................................................................................55结语...........................................................................................................................................................56参考文献.......................................................................................................................................................57致谢...........................................................................................................................................................62附录...............................................................................................................................................................63IV 第1章绪论第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1论文研究背景1750年工业革命的爆发，改变了人们的生产生活方式，蓬勃发展的工业也带动了工业建筑的发展。1840年鸦片战争爆发，将中国工业推入了近现代发展时期，西方列强的侵入一方面对资源进行掠夺，另一方面也带来了建造的新材料和新技术，现代工业建筑建造方式迅速取代了中国传统的砖木建造。如湖北武汉兴建的汉阳铁厂，是中国第一座钢结构建筑。建国后是我国大规模发展工业的时代，工业开始蓬勃发展，如首钢、一汽、大庆油田等，建造了大量工业厂房、厂区。20世纪80年代中期，我国开始了对城市产业结构的调整，为了适应城市发展的需求，将已经处于城市中心地带的工业厂区迁至城市边缘的新兴工业区。因此，大量工业建筑被废弃，它们多处在城市重要的地理位置上，阻碍了城市的发展。但这些工业建筑一方面是城市发展的象征，它们以独特的建筑形式记录了城市工业的发展历程，承载了这个城市在一个时期内的历史记忆，也承载了几代人对这座城市的深厚情感，是一种特殊的文化遗产；另一方面，它们是城市鲜明特色的一部分，是城市的个性所在，是复兴和发展可以抓住的主题点，许多建筑依然保存完好，具有重要的改造利用价值。而作为工业建筑支撑体的主体结构，是工业建筑独特建筑形式的体现者，这些结构为了满足生产的需求，多高大、坚固、耐用，故其处理手法在工业建筑遗产的改造中起着至关重要的作用，是切实进行改造工作的重点。工业建筑遗产的保护在我国处于起步阶段，至今并未有统一的评价标准以及规范性的改造方式，而针对其结构的研究更是少之又少，且现阶段建筑设计各学科各专业沟通欠缺，很多建筑师在对工业建筑遗产不同材料的主体结构的不同特性并没有较为系统的认知，致使改造方案与工业建筑遗产的主体结构本身不相适应。综上，工业建筑遗产的改造中如何处理结构问题成为了一个重要课题。1.1.2论文研究目的与意义1.1.2.1研究目的近几年，工业建筑遗产的改造逐渐成为我国建筑业发展的一大热点，全国各地将工业建筑遗产改造成工业博物馆、创意产业园等的案例不断涌现，但这些改造多是自发形成或由开发商主导，致使我国的工业建筑遗产改造面临理论规范欠缺、保护级别不清、改造手法杂乱等问题，改造过程中极易出现对价值工业建筑遗产的破坏和对工业建筑遗产中有价值部分的破坏。另外，在如今的经济时代，建筑1 第1章绪论设计过多追求标新立异的商业效果，导致工业建筑遗产的改造与历史肌理、文化价值和空间特性脱离，更难以发挥不同类型工业建筑的特点。国外尽管在工业遗产的改造方面发展较早体系也较为成熟，但中国国情的特殊性，决定了中国工业发展的历程和工业建筑的发展与西方国家不尽相同，其实践经验不能完全拿来照搬。综述所述，在工业建筑遗产改造过程中建筑师需要一种切实有效的理论和处理手法指导设计。这种理论的切入点可以是多方面的，而本文以工业建筑遗产改造再利用中的主体结构改造为研究范围，以材料特性为出发点，梳理工业建筑主体结构的历史及特性，探究工业建筑遗产的主体结构价值，着重研究对不同类型主体结构的改造策略和方法，以期使建筑主体结构在工业建筑遗产再利用领域中得到规范化的利用，充分发挥其价值和作用。1.1.2.2研究意义1）对建筑使用安全的意义结构的合理性和可靠性直接影响建筑的安全性能。对一座建筑可使用性的评价离不开对其结构体系安全性的评价。特别是对工业建筑遗产而言，因其结构多坚固耐用，超过建筑实际设计年限仍能保持完好，故使用中存在很多安全隐患，且改造后建筑的功能和荷载都发生了改变，所以改造中安全性能是重首先需要考虑的，对不同结构类型工业建筑主体结构破坏形式的研究和安全性的研究意义重大。2）对工业建筑遗产价值完整体现的意义俄国作家果戈理说过，“建筑是时代的纪念碑，是世界的年鉴......当歌曲和传说己经沉默时，建筑仍在诉说。”工业建筑见证了一座城市、一片街区的工业发展历程，承载了人们对城市的记忆和情感。对这些工业建筑遗产进行改造利用，是对城市历史文脉的延续，是对人们的城市归属感的承载。工业建筑遗产曾经深刻改变了人们的生活和生产方式，承载了一个时代的历史；它跨度和高度不断增大，是人类建造技术不断发展的体现；它追求功能和逻辑的特性，是工业美学和机器美学的开端。对这些建筑遗产进行再利用，是对一个特殊历史时期记忆的保留，是对建筑技术发展历史的保留，是对这一时期审美标准的保留。而作为建筑骨架的结构与工业建筑遗产的建造时间、建造技术以及上述社会人文价值等都是息息相关的，完整发挥工业建筑遗产价值，离不开对其主体结构的认识和表达。另一方面，赖特说，“建筑，是用结构来表达思想的科学性的艺术”，主体结构不仅仅是表皮之下作为附属存在的框架，它对工业建筑的意义较其他建筑来说更为重要一些。工业建筑对功能性和实用性的要求使得内部空间的塑造主要靠必要的结构构件和围护构件来完成，故工业建筑的主体结构承担着对空间和意境表2 第1章绪论达的重要作用。主体结构的材料属性和构件形式营造出了不同的建筑氛围，其表达逻辑同样对建筑的造型起到决定性的作用，表达出独特的工业个性。综上，对工业建筑遗产主体结构的研究和把握，是工业建筑遗产价值完整体现、还工业建筑原真性与可读性的必要条件。3）对工业建筑遗产再利用中空间设计的意义：主体结构是工业建筑乃至所有建筑得以屹立的物质基础，是构成建筑空间的骨架。不同材料和形式的主体结构其跨度、高度、形成的空间组合都不相同，而这些也决定了不同建筑适宜的不同功能，不同建筑部位适宜的不同功能。充分尊重不同形式主体结构的空间特性，是发挥工业建筑遗产本身特色、保证改造方式可行性和改造后功能合理性的重要条件。4）对可持续发展的意义作为一个发展中国家，我国每年新增建筑量位居世界第一；作为一个人口大国，我国人均资源相对匮乏。建筑建造和更新带来的资源消耗是巨大的，尽最大可能利用已有资源减少资源消耗是可持续原则的要求。因而，在建造过程中，对旧建筑的利用，特别是对城市更新遗留下的大面积的工业建筑遗产的利用，是对建筑相关资源的有效节约。而在工业建筑遗产再利用的过程中，了解建筑主体结构的可再利用性能，使原有结构充分发挥其作用，是避免浪费的重要措施之一。1.2国内外研究概况1.2.1国内研究概况在理论政策方面，我国对工业建筑遗产的认识较晚，从20世纪80年代才开始这方面的研究，相关的理论和政策相对欠缺，但也有了一定的成就，尽管不完善，对工业建筑遗产的保护和改造仍有一定的指导意义。截止目前与工业建筑遗产保护改造直接相关的政策和组织成果如表1-1所示，然而这些成果中对工业建筑遗产结构方面几乎没有提及。表格1-1我国工业建筑遗产相关政策来源：据《工业遗产的保护利用》整理时间法规组织内容2006《无锡建议》中国工业遗产保护论坛提出强化保护的措施《关于加强工业遗产保护对工业遗产给出了原则2006国家文物局的通知》性的规定中国工业建筑遗产国际学《中国工业建筑遗产国2008—术研讨会召开际学术研讨会论文集》中国建筑学会工业建筑遗中国建筑学会工业建筑之后每年举办一届工业2010产学术委员会成立遗产学术委员会建筑遗产学术研讨会在工业建筑遗产价值的评估方面，近几年相关的研究也在进行，俞孔坚、王建、刘伯英、刘凤凌等先后从不同角度提出了工业建筑的评价体系，另外，在3 第1章绪论2013年中国工业建筑遗产保护论坛中，刘伯英等带领各位专家进行了工业建筑遗产评估体系意见的征集，但现下仍然没有统一的权威性的评价体系诞生。在工业建筑的结构安全性评价方面，我国已经有较为成熟的经验：汪达尊发表的《工业建筑结构体系及其改革问题》提出把结构合理性作为评价工业建筑结构体系的出发点，从结构布置、结构形式、结构构件、结构材料、结构构造、结1构计算、结构施工等方面予以评价；《工业建筑结构全寿命管理—可靠性鉴定及实例》一书中详细介绍了工业建筑可靠性鉴定的基本规定、调查与检测方法、鉴定的结构计算方法、工业建筑结构构件和工业建筑结构系统的评鉴和评级。该书解决工业建筑在达到设计使用年限拟亟需使用、用途或使用环境改变、进行改造或增容、损伤、变形等情况时需要进行可靠性的鉴定的问题，为工业建筑下一2步安全使用提供了技术依据，极为适用于工业建筑遗产改造的前期工作。在结构处理原则和手法方面，薛冰洁在《旧工业建筑改造再利用中的结构表现》中从安全、经济、实用和艺术表现等方便提出基于结构表现的旧工业建筑改造再利用原则；进而对旧工业建筑外部造型重塑、旧工业建筑内部空间再生两方3面的结构表现进行研究。王源在《旧工业建筑改造再利用设计研究》中提出改造再利用方式：出于建筑安全的考虑，一般不改动建筑结构柱，在由大空间转化为小空间使用的过程中，可以加墙加柱。手法上有局部增柱、留下的建筑框架作4为构筑物存在等。费腾、梅洪元在发表的《大跨工业建筑改造技术策略研究》中，针对大跨工业建筑空间跨度大、内部空间灵活易分割、便于改造成其他功能等特点出发，从结构改造、构造翻新、设备置换、材料整合等方面对大跨工业建筑改造过程中的技术策略进行了探索。将对大跨工业建筑的改造分成结构的改造和加固、构造的翻新和修缮、设备的置换与重塑、材料的肌理与整合四个层次，5对不同层次的技术策略进行研究和总结。在实际改造工程方面，随着对工业建筑遗产价值认识的提高，国内很多城市对工业建筑遗产的改造再利用进行了实践性的探索。改造规模有单座建筑的改造，改造后多用于博物馆、办公楼、餐饮等功能，如青岛啤酒博物馆、沈阳铸造博物馆、宝钢大舞台等；也有大片工业厂区的改造，功能上多改造为创意产业园，如“798”艺术中心、“8”号桥创意产业园、北仓门生活艺术区等。改造项目的分布也逐渐从北京上海等大城市扩展到其他二三线城市。在改造模式上，逐渐从艺术家为追求低廉房租自发改造等到政府开发商综合市场进行整体改造。国内部分改造项目情况详见表1-3。1汪达尊：《工业建筑结构体系及其改革问题》，四川建筑科学研究，1982/082惠云玲：《工业建筑结构全寿命管理—可靠性鉴定及实例》，中国建筑工业出版社，20113薛冰洁：《旧工业建筑改造再利用中的结构表现》，北京交通大学硕士论文，20124王源：《旧工业建筑改造再利用设计研究》，西安科技大学硕士论文，20085费腾、梅洪元：《大跨工业建筑改造技术策略研究》，《工业建筑》，20104 第1章绪论在近些年的探索发展中，我国在工业建筑遗产改造方面也获得了一定的经验，但如何把这些经验整理并选择不同的切入点加以深入研究，形成系统的理论和规范，是当下工业建筑遗产研究方向的重点。1.2.2国外研究概况西方发达国家与我国相比，工业化进程较快，城市转型较早，在十九世纪末就开始了对工业建筑遗产的研究并提出了“工业考古学”的概念。各国针对工业建筑遗产保护利用的专业组织也相继建立并提出了一些国际性的规章，如表1-2所示。表格1-2国际工业建筑遗产相关组织和政策来源：据《工业遗产的保护利用》整理时间相关成果国家/组织1968伦敦工业考古学会GLIAS成立英国1969《历史性的美国工程记录法案》发表美国1971美国工业考古学会（SIA）成立美国1973英国工业考古学会（AIA）成立英国1973“第一届国际工业纪念物大会（FICCIM）召开英国1978国际工业遗产保护协会（TICCIH）成立—1993《工业场址记录索引：工业遗产记录手册》出版—1998GLIAS在网站建立数据库—2003《下塔吉尔宪章》发表国际工业遗产保护委员会在工业建筑遗产的实际改造工程上，西方国家起步较早，改造类型丰富多样，也产生了许多优秀的改造案例，部分项目如表1-4所示。优秀的改造案例有许多，如改造成工业博物馆的英国铁桥峡谷工业群、波兰威利奇卡盐矿、日本泡面工厂等，以展示和体验的模式记录了不同工业的发展历程；如改造成景观公园的梅德里希钢铁厂、西雅图煤气厂、丹佛市污水厂等，将工业棕地转变为城市休闲绿地；如改造成综合商业中心的维也纳煤气厂、德国蒂森钢铁厂等，以商业带动市区活力的工业老区发展；如改造成创意园区的苏荷工业区、英国泰德发电厂等，带动周边文化产业繁荣发展。具体案例详见表格1-4所示。5 第1章绪论表格1-3国内部分工业建筑遗产改造实例来源：作者自绘改造项目改造前所在地上海城市雕塑艺术中心上海钢铁十厂上海泰康路视觉创意设计基地泰康路弄堂工厂厂房上海昌平路新型广告动漫影视图片生产基地上海窗钩厂和上海航空设备厂上海春明都市工业园区春明粗纺厂上海万航渡路周家桥亚洲电焊条厂上海东大名艺术中心德孚洋行仓库上海“8号桥”时尚设计产业谷上海制动器生产厂上海天山路上海时尚产业园上海汽车集团离合器总厂上海M50文化创意园区上海第八棉纺织厂上海田字坊文化创意园区“华洋”接合区旧厂房、旧仓库和旧民宅北京北京“798”艺术区北京798厂等电子工厂北京北京751时尚设计广场北京751工厂北京首钢厂史馆首钢外国专家宿舍北京二通动漫产业基地北京第二通用机械厂原厂区北京莱锦创意产业园北京京棉二厂北京惠通时代广场电力设备厂北京中国数字电视产业基地牡丹电视厂北京广州中山岐江公园粤中造船厂广州意库创意产业园工程机械厂天津光荣道创意产业园外贸地毯厂天津和平区六号院怡和商行天津天津万科水晶城天津玻璃厂天津临平新天地文创园临平老烟厂杭州丝联166文化创意产业园杭州丝绸印染联合厂杭州杭州的LOFT49蓝孔雀化纤公司杭州青岛创意100产业园青岛刺绣厂青岛青岛啤酒博物馆青岛啤酒厂青岛青岛1919创意产业园青岛卷烟厂青岛沈阳铁西区工人新村生活馆铁西工人村沈阳沈阳铸造博物馆沈阳铸造厂翻砂车间沈阳沈阳酒文化博物馆沈阳老龙口酒厂沈阳成都东区音乐公园成都红光电子管厂成都无锡北仓门生活艺术中心蚕丝仓库无锡6 第1章绪论表格1-4国外部分工业建筑遗产改造实例来源：作者自绘项目名称原厂区所在地铁桥峡谷博物馆群英国铁桥峡谷英国立泰德现代艺术馆伦敦火力发电厂英国泰特美术馆利物浦分馆英国利物浦工业码头英国汉诺威博物馆兵工厂德国鲁尔区工业博物馆冶炼厂德国鲁尔区露天博物馆亨利钢铁厂德国潜水训练池蒂森钢铁公司旧贮气罐德国奥伯豪森中心购物区与储气罐奥伯豪森钢铁厂德国措伦工业文化博物馆措伦二号四号矿井德国汉莎文化商业综合中心汉莎炼焦厂德国莱茵工业博物馆奥伯豪森奥藤伯格锌制品厂德国威斯特伐利亚工业博物馆瓦尔特洛普享利兴堡船闸德国米尔海水文化博物馆莱茵威斯特法伦水务公司水塔德国卡尔斯鲁厄艺术中心卡尔斯鲁厄兵工厂德国德国设计中心德国埃森锅炉房德国路德维格国际艺术馆德国埃森锅炉房诺曼?福斯特、帕厄德国亚琛造伞厂德国北杜伊斯堡景观公园弗雷德里希·蒂森炼焦厂德国特纳斯北极星公园盖尔森基兴煤矿德国纽约苏荷区大量铸铁厂房的工业区美国麻省当代艺术博物馆美国马赛诸塞州亚当斯市工业厂房美国洛威尔纺织厂博物馆美国洛威尔纺织厂美国格芬当代艺术博物馆仓库美国巴尔摩综合商业旅游区美国巴尔摩内港区美国鱼雷工厂艺术中心亚历山大兵工厂美国罗马现代艺术画廊啤酒厂意大利林果多中心都灵汽车厂意大利意大利都灵汽车厂法兰西共同体当代艺术博物馆蒙斯工业矿区比利时公寓、商业、娱乐和办公综合体“煤气厂城”维也纳煤气厂奥地利芬赫伊曾手工艺历史博物馆芬赫伊曾监狱工厂荷兰维利奇卡盐矿旅游区维利奇卡盐矿波兰日本札螺啤酒博物馆酿酒厂日本名古屋丰田汽车博物馆丰田汽车厂日本手工艺历史博物馆仓敷阿依比广场纺织厂日本7 第1章绪论1.3相关概念的界定1.3.1工业建筑遗产《下塔吉尔宪章》中阐述工业遗产是“具有历史、技术、社会、建筑或科学6价值的工业文化遗存”。故本论文中研究的工业建筑遗产指工业遗产中的建筑类遗存。包括工业生产中的主要生产厂房和其它辅助厂房，因工业厂区的配套生活区主要为居住空间，建筑形式与其它民居相似，故不纳入研究范围内。本文研究的范围为1840年鸦片战争以后近现代时期国内、国外的工业建筑遗产，以国内为主。1.3.2工业建筑主体结构本文将涉及的工业建筑主体结构定义为工业建筑中基础之上承担建筑荷载的承重骨架。主体结构有多种分类方式，从结构的组成材料来分，有木结构、砖木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构、混合结构等。根据工业建筑遗产的发展历史和现存工业建筑遗产的结构类型，本论文将工业建筑遗产的主体结构主要分为砖木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构和钢结构四大类。1.3.3材料特性本文中材料特性指材料作为建筑结构时的物理、化学特性，主要为其受力特点、损坏特点等。包括受之影响的工业建筑主体结构的历史年代、空间类型、力学特性、破坏形式等。1.4论文研究的内容与方法1.4.1论文研究内容本课题主要的研究对象为工业建筑遗产改造中对主体结构的改造。从主体结构构成材料出发，研究我国工业建筑结构的发展历史，从结构材料对工业建筑遗产予以分类，把握不同主体结构类型的特征，包括历史年代、空间特性、破坏形式、美学特点等，并以此为基础从材料的运用角度出发，对工业建筑遗产主体结构改造的原则、策略、方法予以总结。本文旨在通过合理的结构设计，使得建筑主体结构与工业建筑遗产再利用后的使用功能、建筑空间、建筑造型、建筑经济性等方面形成高度的统一性与合理性。本论文研究范围涉及建筑、结构和材料三个学科，所包含的内容较为广泛，故研究的目的不在于全面的研究相关的改造策略和方法，而是选择一个切入点，有针对性的进行深入并提出解决方案。论文中涉及的工业建筑遗产的研究范围为中国境内境外1840年到1949年间的近代工业建筑遗产以及1949年至今的现代工业建筑遗产，所指主体结构为工业建筑基础之上承担建筑荷载的承重骨架。6《下塔吉尔宪章》8 第1章绪论1.4.2研究方法本文多方面收集资料并整理了国内外工业建筑的主体结构的类型和发展历史、工业建筑遗产改造中结构方面相关的理论、案例、规范等资料，后对国内改造的具体实例进行了调查研究，基于构成材料对工业建筑遗产主体结构进行分类，综合不同结构类型主体结构的价值及构成材料的特性总结提出对工业建筑遗产主体结构改造的策略和方法。故本文的研究主要采用如下4种方法：（1）文献研究法：搜集国内外，工业建筑遗产保护、工业建筑改造、工业建筑结构、结构美学、环境心理学等方面的相关资料归纳整理并进行研读。（2）调查法：系统地搜集有关工业建筑遗产历史状况及现实改造状况的案例，对其进行实地调研，通过测绘、摄影、访谈等，系统全面的了解当下工业建筑遗产在结构方面的改造手法。（3）归纳分析法：参考国内外对工业建筑改造、历史建筑改造、既有建筑改造、结构改造的相关研究方法和研究成果，构筑研究框架和评价标准，对研究对象进行描述、比较、分析，系统化的探索工业建筑遗产主体结构改造的应对策略和改造方法。（4）比较研究法：运用类型学的方法将工业建筑遗产主体结构改造的案例进行分类、整理，对同结构类型以及不同结构类型改造中的评价标准和改造手法进行比较分析，研究其内在的特性和规律性。1.4.3论文研究框架本文共分为四章，按照从宏观到微观的逻辑，对工业建筑遗产主体结构的改造策略和手法进行分析研究。第一章绪论，提出了选题的目的意义，并对相关概念进行界定，总结了国内外对工业建筑遗产相关问题研究的现状和存在问题。第二章从整体角度出发对工业建筑遗产主体结构的现存问题进行分析，研究不同类型工业建筑的发展历史、空间类型、力学特性、美学特性等，并对现下工业建筑遗产主体结构改造中面临的问题进行归纳。第三章从材料特性出发对不同类型的主体结构改造特性进行归纳分析，对不同类型的主体结构在历史、技术、美学、经济等价值方面的不同表现，并通过研究不同结构材料的力学特性和破坏形式，对不同结构类型的破坏特点和改造特性进行分析总结。第四章是基于之前章节的研究得出关于工业建筑遗产主体结构改造的原则、策略和方法，并予以例证分析。最后结语部分，对全文内容进行总结并对研究对象的发展趋势提出展望。9 第1章绪论10 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析2.1工业建筑主体结构发展历史2.1.1国外工业建筑主体结构发展历史工业革命带来了社会关系和工业生产力的变革，对建筑的发展也产生了深远的影响，“林立的工厂”“高耸的烟囱”成为工业时代的鲜明特色。工业的发展伴随着工业建筑的大量兴建，这些厂房对建筑空间以及建造的标准化、快捷、机械化等方面都有比较高的要求，因此新的材料和新的结构形式多在工业建筑中首先得到应用，例如钢铁、混凝土等结构材料的出现和应用，使得工业建筑在结构和空间上有了较大的突破。生铁材料是首先被应用在建筑结构中的新材料，18世纪70年代，AbrahamDarby在英国赛文河上建造的生铁桥是世界上第一座生铁构筑物。生铁最先应用在建筑上是作为工业建筑的屋顶，如19世纪初期WattandBrouIton在英国建造的萨尔福特棉纺厂，在生产车间的屋顶上率先使用了工字型的断面。19世纪40年代，玻璃和铁开始出现在建筑中，巴黎植物园的温室和伦敦“水晶宫”是最早的完全采用铁架和玻璃建造成的建筑。随后，伦敦的老火车站等建筑采用了框架7结构，这也是工业建筑在结构发展上的一大进步。随着技术的进步，不同的结构类型和空间形式也率先在工业建筑中应用，如扁壳结构、薄壳结构和空间网架8结构等。这些结构形式的出现，提高了建筑的跨度，极大满足了工业化生产的需求。工业建筑追求建造标准化、空间功能性和造型抽象性，为现代建筑理念的产生埋下伏笔。同时，工业建筑注重生产的安全性，通常采用比实际需求更坚固的结构，因此这些建筑也得以见证了各国在各时期的工业化进程后保留到现在，成为重要的建筑文化遗产。对国外不同结构材料和结构形式在工业建筑主体结构中的应用，对国内工业建筑主体结构发展历史的研究具有指导意义。图片2-1英国塞文河生铁单跨桥图片2-2伦敦水晶宫图片来源：http://blog.sina.com.cn/图片来源：http://news.hexun.com/7薛林平：《建筑遗产保护概论》，中国建筑工业出版社，20138薛冰洁：《旧工业建筑改造再利用中的结构表现》，北京交通大学硕士论文，201211 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析2.1.2国内工业建筑结构体系发展历史图片2-3：工业建筑结构发展历史（图片来源：作者自绘）1840年鸦片战争后，我国的工业进入发展的新阶段。一方面外国列强在国内为了掠夺物质资源和人力资源兴办了大量工厂，另一方面，洋务运动带动了民族资本主义的复兴，促进了民族工业的发展。我国工业的双面性也导致了工业厂房在结构形式上的两条主线。一种类型是对我国传统民居结构形式的延续，多采用砖木结构，后随着建筑材料的发展，砖混结构也逐渐应用，但结构形式和建筑外观上仍然与我国传统建筑相似。如广州“红砖厂”艺术区的前身——1856年建造的广州罐头厂中部分厂房仍然采用了木制屋架，构造和形式上与我国传统民居几近相同。一种类型是西方殖民者带入或国内民族企业家引入的建筑形式，一部分为砖石结构，与当时西方民居形式相近，一部分引入西方工业建筑的结构形式，采用钢和钢筋混凝土等材料。如福州船政局的蒸汽轮机车间，1867年建造，学习当时法国工厂的图纸和结构，采用当时世界上较为先进的钢排架结构。解放战争期间，国内局势动荡，社会形势不适宜工业的发展，故厂房建筑及结构类型上发展也较为缓慢。新中国成立后，我国的工业开始了蓬勃发展的时期，20世纪后半叶起，国家制定了一系列相关的政策鼓励发展工业，对工业建筑的建造也制定了标准化的规范，如第一机械部发行的《厂房建设统一化规则》，工业建筑及其结构类型在这一阶段也得到了快速、系统的发展。随着经济水平和建造技术的发展，钢筋混凝土结构和钢结构在工业建筑中大范围应用，厂房结构形式开始往大跨度、大空间、轻型化发展。2.1.2.1近代工业建筑遗产时期中国在半封建半殖民地的历史背景下，工业从无到有，在“一穷二白”的基础上建立和艰难发展。包括的企业类型主要如图2-4所示。12 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-4中国近代工业企业类型图片来源：作者自绘鸦片战争到辛亥革命前的晚清时期，我国的工业发展受到多方面的限制，但仍开始了缓慢的发展。这一时期的企业兴办形式多样，从早期的外国资本主义工业到洋务派兴办的企业，再到民族资本主义工业，工业建筑的规模形式也在不断发展。这一阶段的工业规模总体来说仍然较小，受材料和建造技术的影响，多采用砖木结构，形式也类似中国传统的民居。因年代较早，及建造材料耐久性较低，这一时期的工业建筑多消失于历史长河中，仅凭人们的记忆或历史文献的记载，以非物质遗产的形式存在，故仅存不多的建筑遗迹就更加难能可贵。遗存下来的工业建筑记录了中国工业的萌芽及多元化社会因素对工业发展带动影响，承载着9特殊的历史价值，是重要的历史文物。同时，从鸦片战争到新中国成立这一时期，列强资本在通商口岸及部分大城市兴办了一系列船舶修造、加工工业、以及一些小规模的轻工业企业。其中船舶工业较为典型的代表是今天上海船厂的前身——祥生船厂和椰松船厂，现上海东大名路378号为1908年建造的耶松船厂旧址，建筑为五层砖混结构，坐东朝西，平面呈正方形，外形为台锥状，兼有中国和缅甸建筑风格。轻工业中比较典型的厂房是青岛啤酒厂，1903年德国商人在青岛德租界创办，原办公楼及生产车间均为砖石结构，现已改造为啤酒博物馆。除帝国主义外，中国本土的洋务派也通过洋务运动兴起了本土化工业的发展，开始兴办现代化工业，主要创办企业类型有军事工业和民用工业，及军事相关的配套产业。这些企业遗留下的旧址成为了我国工业遗产的重要资源。这一部分工业建筑遗产中比较典型的有1865年在上海成立的江南机器制造总局，同一时期还有位于济南的山东机器局，山东机器局引进了西方工业厂房的建造方式，采用了大跨度的结构，运用玻璃进行采光，门窗等也采用西式的圆拱券。1911年辛亥革命后，民族资本主义开始复兴，开始投资建厂、振兴本土实业，不少工厂对厂房建筑和技术设备进行了更新改造。这一时期的工业遗产存留较少，多具有重要的爱国主义教育意义，如云南个旧市鸡街火车站、1919年创建的榆次晋华纺织厂等。从1927年至1936年间，中国的工业化步伐大大加快，建起了水力发电、冶金、机械、化工、电器仪表、石油化工等一批工矿企业。例如，作为太钢前身的西北炼钢厂，于1934年修建了二号高炉，容积达到287立方米，一直使用至2007年，是太钢历史最久和使用年限最长的高炉，已成为研究中国9张京城、刘利永：《工业遗产的保护与利用》13 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析近代炼钢技术极为重要的个案。近代时期的工业建筑，厂房形式还是多采用砖木结构或砖木混合结构，但钢和混凝土也开始逐渐出现在工业建筑的主体结构中。这个时期兴建了中国第一座钢铁厂房——杨树浦煤气厂的炭化炉房，成为19世纪末全国工业建筑的典范。另外，上海的杨树浦自来水厂在厂房结构中率先使用了混凝土，这足以见得当时的上海，作为中国比较早发展起来的近现代工业城市，其工业建筑的建造水平已向世界水平靠拢。2.1.2.2现代工业建筑遗产我国现代工业建筑的发展可划分成四个阶段进行研究，图如图片2-5我国现代工业建筑发展的四个阶段图片来源：作者自绘过渡时期的工业建筑，以苏联援建的项目和军工企业为主，代表了中国特殊的政治环境下的工业发展进程，这一阶段的代表工业建筑主要有长春一汽厂、沈阳铸造厂等。现位于沈阳铁西区的沈阳铸造厂已改造成为沈阳铸造博物馆，带动了整个铁西区的工业建筑改造。第一个五年计划时期，我国的工业开始蓬勃发展，主体结构方面也有了较大的进步，在设计水平、结构材料、施工水平等方面都取得了很大的进步。这一阶段工业建筑主体结构的类型多采用板架柱和砖墙承重；建造材料上，重型厂房用钢居多，中、轻型用钢筋混凝土居多；施工上，小构件多预制，大构件现场浇筑、施工；围护结构上，由于材料的限制，还多采用重型结构，如砖墙等，满足生产10需求但自重较大，施工复杂。这种结构类型出现后迅速推广至全国，得到大范围长时间的应用。之后也出现了一些新的结构形式，如门式刚架、马鞍形尧板等。但此时，我国的经济处于起步阶段，建筑发展受到建筑材料和施工水平的制约，故在工业建筑的建造中着重强调经济实用，许多结构类型并未得到广泛的应用。工业探索时期即第二至第四个五年计划期间，中国开始了大规模的工业化建设，新建了许多大型工业基地，主要有兰州石化机器厂、武汉钢铁联合厂、上海宝钢等。这一阶段中国经济飞速发展，也带来了建筑材料和建造技术的进步。工业建筑在功能布局上，仍然受传统建造思维影响，多采用长方形的平面，注重空间内的自然采光；结构上，预制装配构件因其批量化生产和施工的便捷性开始广泛应用，常用于梁、板、柱等构件；建筑形象上，仍然强调建筑的实用性，立面一般采用清水砖墙或砂浆抹面，建筑整体多为灰色调。20到70年代这段时期，10陈民三：《我国工业建筑结构体系的发展问题》，建筑结构学报，1980/0314 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析钢和钢筋混凝土等材料开始大范围出现在建筑结构中，结构形式上门式刚架结构也从上海逐渐推广至全国。1976年改革开放后，中国进入现代化建设阶段，建造材料和建造技术迅速发展，钢结构开始大规模应用，为工业建筑往大跨度、高层化方向的发展提供了技术支持。这一阶段的工业建筑，开始考虑空间功能的灵活性和通用性、关注建筑的造型、环境等的设计。改革开放后工业企业蓬勃发展，也建造了大批量的现代化厂房厂区，这些工厂的发展带动了城市的发展，成为城市建筑中重要的一部分。在当下社会转型期，大量的企业搬迁，留下了大量的工业建筑遗产，因建造年代较近、建造工艺较高，这些厂房建筑多保存较为完好，是我国工业建筑遗产中再利用可能性较高的宝贵资源，亟待引起重视。2.2工业建筑遗产主体结构类型及特征由于建筑材料和技术发展以及生产要求的不同，不同时代的工业建筑的结构类型也不同。本文按照承重结构的材料，将工业建筑的结构类型分为砖木结构，砖石混合结构，混凝土结构，钢结构等类型。根据其材料特性的不同，不同的结构类型也呈现出不同的特性。图片2-6：工业建筑遗产主体结构类型（图片来源：作者自绘）表格2-1工业建筑遗产结构类型分析图表来源：作者自绘历史年代空间特性力学特性美学特性耐用年限沿用传统建筑砖1949年以前，不超过三层木屋架，木楼经典的比例，木尤其是鸦片战中小型生产车间面，木柱或砌木构架和砖石30年结争后至辛亥革或辅助用房体墙体承重展现历史的沧构命前桑感15 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析开间进深较小，房砖钢筋混凝土屋细节装饰简1949年后，砖间面积小，多层或混架，钢筋混凝化，体现材料混结构得到广低层的小型工业40年结土屋面砌体墙和结构自身的泛应用厂房，一般跨度不构承重厚重感大于15m单层工业厂房一钢筋混凝土屋钢般跨度在柱网秩序感20世纪50年架或钢屋架，混15~30m，有排架强，造型简洁代到70年代钢筋混凝土柱50年结和刚架两种形式，实用，体现混大规模应用承重，外墙不构框架柱网规则，多凝土的朴素美承重为多层90年代在我造型一般纤钢国开始使用，常用于36m及主要承重结构巧、造型各异，结大范围应用则36m以上的大跨70年全部使用钢材体现动态的技构出现在改革开度单层工业建筑术美放后2.2.1砖木结构（历史年代、空间类型、力学特性、美学特性等方面）1949年以前，尤其是鸦片战争后至辛亥革命前，中国工业多以食品加工、棉纺织等行业为主，对室内空间跨度要求不高，同时受建筑技术的影响，中国本土工业建筑多采用当时的民居结构类型——砖木结构。砖木结构是由砖和木料建成，一般竖向承重的墙、柱等部位采用砖等砌块砌筑、年代较早的砖木结构也采用木柱，横向承重构件如搁栅、檩条、楼面等主要用木材。也有些单层工业建筑采用了钢木组合屋架、瓦屋面的形式，在此也一并并入砖木结构的范畴中。砖木结构的工业建筑遗产多经历了几百年的漫长岁月、年代久远，遭到各种来自人为和自然力的破坏，所存者寥寥无几，故其历史价值较高。砖木结构建造简单，材料容易准备，费用较低，但由于力学特性与工程强度的限制，少数砖木结构的工业建筑跨度一般较小、高度不超过三层，木屋架的跨度一般不超过15m，钢木屋架一般不超过18m。木材与砌块的特性决定了砖木结构多用于防火、防爆要求不高，环境较为干燥，不产生大量腐蚀性气体和时期的中小型生产车间或辅助用房，也用于一般工人的生活用房，单层较多。工业建筑多为单纯满足生产需求的用房，且年代相对较近，故不像其他的住宅类历史保护建筑一样拥有斗拱、藻井等复杂装饰，但这一阶段的工业建筑形式上仍受民居的做法和西方古典建筑的影响，强调局部的细节和线脚处理。16 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-7木屋架的结构形式及承重形式图片来源：《建筑设计资料集02》a.单跨砖木结构b多跨砖木结构图片2-9:福建省新华印刷厂图片2-8砖木结构图示砖木厂房图片来源：《建筑设计资料集05》图片来源：http://image.baidu.com/2.2.2砖混结构建国以后，钢筋混凝土材料开始广泛的应用，钢筋混凝土屋架、楼板和砖墙、砖柱共同承重的砖混结构成为厂房建筑中普遍应用的结构类型。1954年后，钢筋混凝土预制槽板和预制多孔板开始出现并取代了木楼板，砖混结构开始往多层化发展。随后，冷拔低碳钢丝配筋的多孔预应力板开始应用，减轻了构件重量，也提高了砖混结构的建造速度。随着钢材的出现及推广，部分砖墙承重工业建筑的屋架也采用了钢结构，在对工业建筑遗产的研究中，也将这类结构并入砖混结构。砖混结构中砌体块材的种类较多，来源广泛，制作成本低廉，施工方便但较耗费人力；砌体材料的特性决定了砖混结构的耐久性和耐火性较好，同时热工性能，如保温隔热等也效果良好。但砖混工业建筑可承载的竖向荷载不大，其抗震性能差。砖混结构适合开间进深较小，房间面积小，多层或低层的小型工业厂房，一般跨度不大于15m，无吊车或吊车荷载不大于5吨，直至目前仍是广泛采用的11一种结构形式。其承重墙体不能改动，内部空间不能自由分隔，内部空间灵活性受限。砖混结构的出现，特别是钢筋混凝土构件的应用，使得工业建筑的空间形式有了一定程度的发展，跨度、层高、层数等逐渐增加。砖混结构的外立面多采用坡顶、红砖，建筑细部处理逐渐弱化，外形上体现材料和结构自身的朴素美。11张秀凤董尧：《浅谈砖混结构和框架结构的优缺点》，《内蒙古石油化工》，2011/0317 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-10:砖混结构图示图片来源：http://image.baidu.com/a.单跨厂房b.不等高多跨厂房c.等高多跨厂房图片2-11砖混厂房的单跨多跨形式图片来源：《建筑设计资料集05》2.2.3钢筋混凝土结构我国在1883年建立的上海自来水厂就采用了钢筋混凝土结构，但并未得到广泛应用。1949年后，砖混结构应用广泛的同时钢筋混凝土框架结构也广泛出现，在20世纪50年代到70年代大规模应用。钢筋混凝土结构形式的厂房，屋架和起重吊车荷载均由钢筋混凝土柱支撑，外墙不承重主要起对厂房内部的维护作用。钢筋混凝土结构多采取预制装配的施工方式。结构构成主要由横向骨架、纵向联系构件以及支撑构件组成。横向骨架和纵向联系构件主要指屋架、柱子、屋面板、吊车梁等，承担主要荷载；支撑构件有垂直方向和水平方向两种，用以12增强建筑的稳定性。按梁柱的连接方式，单层钢筋混凝土工业建筑结构可分为排架、刚架两种，多层一般为框架结构，由梁板柱框架结构和板柱框架结构两种。排架结构传力平面以平行关系排布，结构稳定性相对较好，跨度可超过30m，高度可达到20~30m以上；刚架结构梁柱合一、柱子与基础铰接，当跨度较小时经济性高于排架结构；有梁框架即梁板柱框架结构，结构形式类似民用框架结构；板柱框架即无梁楼盖结构由板、柱帽、柱和基础组成，从外观看，楼地面和天花平整，室内净高较大，柱网多为方形，一般用于仓库等建筑。钢筋混凝土结构是建筑结构史上的重大进步，使得建筑的空间跨度得到扩大、建造速度得到提升。钢筋混凝土结构的单层工业厂房一般跨度在15~30m。且结构内非承重墙可处理性大，内部空间可自由分隔。随着钢筋混凝土等材料的引入，国内工业建筑也受到西方现代建筑理论的影响，整体形象更加简洁，立面多注重实用，多余的装饰和线脚逐渐消失。12钢筋混凝土结构：维基百科18 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-12钢筋混凝土结构图示图片来源：http://image.baidu.com/a.单跨厂房b.带露天跨厂房c.多跨厂房图片2-13钢筋混凝土单跨多跨形式图片来源：《建筑设计资料集05》2.2.4钢结构钢结构的主要承重结构，如屋架、梁柱、操作平台等全部使用钢材。钢结构较钢筋混凝土结构出现稍早，钢结构工业建筑于五六十年代起步于西方发达国家，90年代在我国开始使用，但因技术和材料的问题大范围应用则出现在改革开放后。其形式与钢筋混凝土结构类似，主要有刚架、排架和框架三种。钢结构主要用于跨度巨大、空间高、吊车载重量大、高温或震动荷载大的工业建筑。钢结构在材料上主要采用轻钢，自身的重量相对较轻，减轻了工业建筑结构的自重；在施工速度上，钢结构的构件一般在工厂内批量生产，故安装方便，施工速度快；整体性能上，钢结构塑性及韧性好，整体性强，抗震性能好；从环保角度看，钢结构构件可循环利用，损耗相对较小，施工过程也无需进行制模。但另一方面，钢结构防火性及耐腐蚀性较差，保护维修费用高，耐久性差，防火性能差，一般应采取必要的防护措施。钢结构使工业建筑的层高得到提成，空间得到拓展，多被用在对跨度、空间和荷载要求比较高的工业建筑中，单层的钢结构工业建筑跨度常在36m及36m以上。另外国外的露天化工装置被引入国内后，也沿用了其常用的钢框架结构。钢结构的出现为工业建筑迈向了现代化和高技化打下了基础。因其可塑性强，根据审美的不同，功能要求的不同，钢结构可被设计成各种形式和空间。钢结构造型一般纤巧、造型各异，技术价值和美学价值较为突出。图片2-14钢结构厂房形式图片来源：《建筑设计资料集05》19 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-15:钢结构刚架形式图片2-16:钢筋混凝土结构实例图片来源：《建筑设计资料集05》图片来源：http://image.baidu.com/2.3工业建筑遗产主体结构改造面临问题2.3.1对工业建筑主体结构价值认识的不足工业建筑遗产主体结构的价值特性是多方面的，是工业建筑遗产本身价值的组成部分之一，但又区别于工业建筑遗产广义的价值，对工业建筑遗产的改造具有指导性的意义。现下缺乏对工业建筑遗产价值评定的标准，即使许多设计师在改造中意识到了对价值的保护，也多是对工业建筑遗产的整体价值进行主观性的评估，以至于造成改造中对内部空间随意改造致使主体结构面目全非。2.3.2对工业建筑主体结构过度改造对于建筑结构的形式过分关注，忽略了结构的原真性。很多工业建筑遗产主体结构外表老旧、痕迹斑斑，一方面在改造中，设计者多为追求视觉效果，对建筑构件通过新技术和新材料进行仿制然后替换，最终造成工业建筑遗产成为像“假古董”的真遗迹，破坏了主体结构本身的原真性。另一方面部分建筑师认为工业建筑遗产的美学形式不符合现在的时代潮流，为营造创意性的空间，对建筑主体结构进行更改，如对不同材料的结构构件进行统一粉刷等。主体结构的过度改造，尽管使得改造后的建筑空间更方便、外观更能融入周围的新建筑，但却丢失了工业建筑遗产改造的意义。以隈研吾在上海对上海手表厂厂房进行改造而成的Z58创意产业园为例，室内通过大片玻璃和木材进行装饰，外立面玻璃幕墙加铝板幕墙，做了竖直绿化，营造了极具现代感的新锐办公环境。Z58单纯从设计方案来看无疑是个成功的作品，但作为工业建筑遗产改造来说，在新建结构和室内外装饰构件的包裹下，已经完全看不到原有工业厂房的结构形式和历史痕迹。工业建筑遗产的改造可以采用现代化设计手法，但改造过程中理应对原有工业化的元素予以一定程度的尊重。20 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析图片2-17:上海Z58图片来源：自摄2.3.3对工业建筑主体结构过度保护与过度改造对应的是对主体结构的过度保护。工业建筑遗产本身与普通历史建筑有所区别，工业建筑遗产多年代较近、建筑形式单调，其价值的体现是建立在功能置换后再利用之上的。很大一部分工业建筑遗产主体结构历史价值不高，再利用中对有特色有结构构件进行保护，对其他构件可依照功能要求进行改造和利用。近几年工业建筑遗产的保护意识开始觉醒，但保护意识造成了许多工业建筑遗产主体结构的不利用和少利用。一方面许多工业建筑遗产的价值被当地相关部门认识到，对其进行了保护，但单纯是对建筑予以封锁，禁止破坏和进入，对很多工业建筑来讲，通过对主体结构的修复利用使其存在寿命得到增加才是更深层次的保护；另一方面是部分建筑师过度强调改造过程的可逆性，对原有结构单纯进行保护，这样势必造成改造成本的增加，“物不尽其用”，本身即是一种非环保的做法。如滇越铁路沿线大部分保留下来的厂房被上了重重的大锁，让人们只可远观。对滇越铁路沿线大部分的砖木、砖混结构老站房和附属建筑而言，通过对其进行合理的改造、对其主体结构进行加固、予以其与市场需求接近的功能，才能使这些建筑的寿命得以延长，也能从中获得盈利从而运用到对滇越铁路其他方面的保护中去，形成一个良性循环。图片2-18：个碧石铁路碧色寨寨站图片2-19：滇越铁路碧色寨寨站（图片来源：作者自摄）（图片来源：作者自摄）21 第2章工业建筑遗产主体结构改造现存问题分析2.4本章小结本章从整体角度出发对工业建筑遗产主体结构的现存问题进行分析。通过研究国内外工业建筑结构发展的历史，对主体结构材料和形式的运用时间有一个大致的了解；通过对砖木、砖混、钢筋混凝土、钢等结构的研究，阐述它们在发展历史、空间类型、美学特性等方面的特性；最后归纳总结工业建筑遗产主体结构改造面临的问题。22 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析3.1工业建筑遗产主体结构既有价值工业建筑遗产是工业革命以后社会科学进步的产物，其本身承载的价值是多样化的。工业文明遗留下的形式多样的工业建筑已在人们的生产生活当中成为了地域性的象征，记录了工业行业发展、城市社会进步的宝贵记忆。而工业建筑对生产和功能的需求，使得其主体结构紧紧依托新材料和新技术的发展，多坚固使用，保存良好，是工业建筑遗产既有价值的重要体现者之一。工业建筑遗产主体结构的发展代表了我国现代化进程和民族工业的兴起，记录着重要的历史信息，具有重要的历史价值；工业建筑遗产主体结构展现了当时工业技术的发展水平平，代表了一个地区在某一时间段的科技发展水平和社会生活水平，具有重要的技术价值；工业建筑遗产主体结构的结构形式是经过理性和数理计算的产物，本身强调组合的逻辑性和精密性，体现了现代化的建构方法，具有鲜明的机器美学特点；对工业建筑遗产主体结构进行再利用，避免了浪费，减少新投入，具有重要的经济价值。不同类型的工业建筑主体结构因其所处历史年代、结构形式、空间特性的不同，其所承载的既有价值也侧重不同的方面。工业建筑遗产主体结构的价值组成决定了在改造中对其保护和利用的程度，只有认清主体结构的价值组成体系，才能正确选择工业建筑遗产改造的合适方法。现就工业建筑遗产主体结构的历史文化价值、技术价值、美学价值、经济价值进行分析，对不同结构形式的主体结构在不同价值方面的侧重点及展现方式进行归纳。图片3-1工业建筑主体结构既有价值分析图片来源：作者自绘3.1.1历史价值19世纪工业化进程开始，生产机器化、劳动密集化。工业快速发展使得城市23 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析面貌开始改变、城镇化出现，也逐渐改变了人们的生活方式。工业发展遗留下的建筑、设施和场所，逐渐成为了城市的一部分。工业建筑遗产见证了中国近现代工业从无到有的过程，与历史人物和历史事件发生直接的关联，承载着相对真实完整的工业文明信息，见证了工业活动对人类发展产生的影响。在工业建筑遗产的结构和形态里，我们可以认识到工业生产需求的变化，也可以从中研究某一种工业类型的起步和发展过程，工业建筑遗产的改造可以帮助人们让人们更好的了解近现代社会历史，理解先辈们在工业时代的生活生产方式，具有重要的历史价值。另一方面，工业建筑遗产见证了工业化生产和当时当地人的生活方式，承载着工人和周边居民的社会认同感，也承载着他们对这个城市的场所感和归属感，具有重要的社会影响和文化价值。现对工业建筑遗产历史价值的认识多从几个方面进行：一为历史年代，即建筑建立年代及所属时期；二为历史事件，即见证和经历的重要历史事件；三为历史地位，即企业历史地位评价；四是历史延续性，主要指该企业在历史上的发展过程；五为历史人物，即与对该企业文化、技术和13工业建筑的发展起影响作用的重要人物。作为工业建筑主要构成部分的主体结构，其结构材料和结构形式深刻反映了当时的工程技术水平和建构方式，极大程度体现了建筑的历史文化意义，是工业建筑遗产历史文化价值的重要体现者。如果在工业建筑遗产的改造中忽视了对主体结构承载历史文化价值的认识，这就使得工业建筑遗产本身对城市、国家和民族的重要意义出现缺失。每一座工业建筑遗产本身所处历史时期、经历的历史事件不同，其具有的历史文化价值具有个体差异性。单就结构类型来讲，砖木结构是我国传统的构建方式，是工业建筑受我国传统民居结构影响的产物。砖木结构的工业建筑遗产出现年代较早，现完整保存的寥寥无几。其代表了我国早期手工业的特点，历史文化价值突出。砖混结构出现稍晚于砖木结构，构造形式除材料外与砖木结构相近，最早为帝国主义在中国建造企业采用，也具有一定的历史文化价值，如1903年德国商人在青岛德租界创办的“日耳曼啤酒股份有限公司青岛公司”，其早期建筑采用了砖石混合结构。现青岛啤酒厂早期的建筑保存较为完好，且啤酒酿造工艺得到完整保存，已建立青岛啤酒博物馆对其进行保存和展示。钢筋混凝土结构和钢结构工业建筑较早建造或经历重大历史事件，具有划时代意义，也具有特殊历史价值。如1867年张之洞等人主持建造的福州船政局蒸汽机轮车间，引进了法国的钢排架结构，厂房单层三跨，室内空间开敞，我们从其内部主体结构框架可以看出，尽管是采用了钢结构作为结构材料，但其结构形式还是与传统的木构建筑相似，且柱廊加入了拱券的元素，这座结构本身反映出了新材料与传统建构、东方建筑与西方建筑的融合，也反映了当时特殊历史时代东西方文化交融对建构水平和建构方式产生的影响，历史意义重大。现该建筑已经成为马尾造船厂厂史13张京城：《工业遗产的保护与利用——“创意经济时代”的视角》，北京大学出版社，201224 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析14陈列馆，展现了近代100多年以来马尾造船厂的历史变革。图片3-2：青岛啤酒博物馆图片3-3：福州船政局蒸汽机轮车间图片来源：http://baike.baidu.com/图片来源：http://www.fzcuo.com/wiki/3.1.2技术价值三次工业革命带来了技术的发展，传统工业的形态在发展中受到挑战，旧厂房和设备等逐渐不能满足生产需求而被淘汰，其中被遗留下来的具有典型意义的厂房、设备、技术、工艺流程等见证了工业技术的发展历史，记录了某项技术的应用历史，承载了一代或者几代人的生活生产方式。对工业遗产技术价值一般可从科技史和技术实效方面进行评定，主要包括重大技术变革意义、一般技术进步意义、技术专利、科技贡献率、生活影响力、技术标准化程度等方面。对不同阶段具有不同技术发展意义的工业建筑遗产进行保护，一方面可以更好的研究工业生产建造等工艺发展的历史轨迹；二是便于公众更加清楚的认识工业技术的发展历史；三是可能对新时代的技术创新提供新的发展方向；四是便于更加全面的对15工业技术发展史进行深层次的研究。工业建筑建造上的技术进步主要体现在新材料和新的结构形式的运用，因此工业建筑的主体结构是工业技术发展的体现者，是工业建筑遗产技术价值的核心所在。工业建筑在结构、材料和施工等方面具有独特性和先进性，不同结构形式是不同时期技术发展的直观表现，本身都具备普遍的技术价值。单就结构形式来讲：砖木结构和砖混结构作为传统建构方式，其技术价值不是其价值的核心所在，但需挖掘本身是否采用了进步性的特殊构造方式或具有里程碑意义。例如798工业区是德国建筑师综合考察北京的地震历史和强度，坚持高抗震强度的建筑设计，墙体采用了高强度的砖和混凝土，成为了少数能代表包豪斯时代最高建筑成就的建筑群。钢结构和钢筋混凝土结构作为历史上新兴的高技结构类型，本身材料性能卓越，承载力和可塑性强，是技术发展的一大进步具有非凡的技术价值。如山西太原的太原重型机械产的一金工、二金工，现存的建厂初期建筑，采用当时先进的预应力混凝土结构，是中国设计师自主设计、建造的第一座重型机器厂。14孟璠磊，刘伯英：《我国工业厂房常见结构形式及做法初探》，《中国工业建筑遗产调查、研究与保护（二）》，201215张京城：《工业遗产的保护与利用——“创意经济时代”的视角》，北京大学出版社，201225 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析当时的厂房建筑曾作为预制钢混结构的代表进行全国范围推广，故其主体结构对16中国建造技术的发展是里程碑式的存在；又如现存70余年的西安大华纱厂的织布车间，为单层钢结构，是西北地区现存最早保存较为完整、规模较大的代表性钢结构建筑，是当时西北地区钢结构厂房建筑的典型代表，展现了当时西北地区的技术水平，具有重要的技术价值。现织布车间已经改造成大华工业遗产博物馆，展示大华纱厂的历史和变迁。图片3-4：大华纱厂图片来源：http://blog.163.com/3.1.3美学价值工业建筑遗产是工业美学的产物，它坚固的结构、扩大化的空间比例、粗犷朴素的外表，都是对工业时代崇尚的逻辑美和秩序美的体现。工业建筑多单纯满足生产功能需求，保障机器的正常运转，强调生产的速度和效率，不追求装饰，是对古典主义建筑美学的挑战。工业建筑引发了建筑界“功能至上”的思潮，勒·柯布西耶（LeCorbusier）在他1937年出版的重要著作《走向新建筑》中，提出了设计功能至上的理论，对复古主义和折衷主义进行批判。在“功能至上”思想的指导下，工业建筑开始往标准化和规模化方向发展，去除装饰性构件，使得机器和结构直接暴露在人们视野当中，展现一种朴素的粗犷美。另一方面，工业建筑逐步开始用数学、物理等学科对基础建构进行计算，使得工业建筑本身的比例和结构体系具有一种内在理性和逻辑秩序。工业建筑遗产的主体结构突出反映了工业建筑遗产的这些美学特质，这些主体结构的风格、样式、材料、或特殊构造做法是工业建筑艺术不可小觑的成就。工业建筑遗产主体结构的美学是难以一概而论的，不同结构形式在改造中适宜再利用的美学价值所体现的方面也是不同的。现存工业建筑遗产中的砖木结构以及砖混结构在建造中多采用砌体墙体和人字形屋架，屋架结构的建构纺织和承重砖墙的砌筑纹理都是其独特的美学特质。如“798”艺术区在改造中对大片砖墙和屋架进行保留并不予掩盖，砖墙上斑驳的历史痕迹、直接暴露的屋架，让人瞬间体会到工业生产时期的时代特色。钢筋混凝土结构和钢结构的建设多已经开始进行数据的计算和构造节点的详细分析，故其建造本身就具有理性美；钢筋混凝土结构柱网整齐，序列感强，质感粗犷，极具工业美学特质；钢结构结构多样，16薛林平：《建筑遗产保护概论》，中国建筑工业出版社，201326 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析杆件纤细，建构逻辑性强，展现了机器美学特性。广州“红砖厂”是由广州罐头厂遗留下的大片厂房进行改造而成，厂区内成片的红砖墙和每座厂房各异的屋架形式，展现一种特殊的工业时代的美学。图片3-5：广州红砖厂图片来源：作者自摄3.1.4经济价值工业建筑遗产与单纯需要保护的其他类文化遗产不同，除了少数具有特殊历史意义的珍贵工业建筑遗产，大多数遗产需要通过合理的改造进行功能的置换以重新焕发活力，这也是工业建筑遗产重要的经济价值所在。对工业建筑遗产的改一方面利用建筑在排水、电力等设备上的便利条件，使其继续发挥作用，避免资源浪费；另一方面充分利用工业建筑坚固的结构，避免了大拆大建产生的建筑垃圾，也使得工业建筑遗产物尽其用，同时改造工期短、成本低、收益较高。对工业建筑遗产的经济价值的利用，既要考虑工业遗产的日常维护、改造利用成本，也要对其利用潜质和投资收益进行预期评估。在开发成本方面，作为工业建筑遗产安全保障存在的主体结构的可靠性评价是重要的一方面，在利用潜质方面，不同结构类型的工业建筑遗产其承载力和空间类型的不同决定了其可改造的功能类型。砖木结构自身承载力有限且多年代久远，维护和修复成本较高；钢结构多空间较大，可改造利用的范围较大；砖混结构和钢筋混凝土结构是我国工业建筑遗产的主要类型，现存数目较多，结构现存完整的也较多，可利用性大。上海苏州河创意仓库、无锡北仓门艺术生活中心等都多为砖混结构，产生了巨大的创意产业聚集效益，同时节省了拆除原有建筑和清理场地的费用，避免了浪费。图片3-6：无锡北仓门艺术生活中心图片来源：http://photo.zhulong.com/27 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析3.2材料特性研究对主体结构改造的意义3.2.1材料的运用反映主体结构发展的特点新材料的出现决定了新的结构形式出现。因工业建筑对空间和高效化建造的要求，新的材料和新的结构形式多在工业建筑中得到运用，新材料的运用也直接反映了工业建筑结构发展的特点。通过对工业建筑遗产主体结构材料的研究，可以判断工业建筑主体结构的大致建造年代，以及有效分析工业建筑遗产主体结构的历史价值、技术价值等。3.2.2材料的性质决定了主体结构的性质主体结构由结构材料构建，不同的材料决定了工业建筑遗产的空间类型、构件形式、结构组合方式、结构承载力等。通过材料特性对工业建筑遗产的主体结构进行研究，可以有效的对主体结构的各项特性予以把握，以便更好的更具其特性制定改造方案。3.2.3材料的损坏特性有助于判断主体结构耐久性主体结构耐久性的降低很大程度上是由于结构构成材料的老化和破坏造成。一方面，通过材料的损坏特性进行研究可以在工业建筑遗产调研阶段即对其主体结构的耐久性进行一定的评估，以更好的把握改造的程度和方向，选择适合的结构改造方法。另一方面，改造后的工业建筑遗产主体结构荷载发生改变，需要对改造方案进行结构可靠性的评价，需要通过材料的特性对其进行计算。3.3结构材料的特性表格3-1结构材料特性图表来源：作者自绘优点缺点破坏形式取材方便，利于施工，质地各项异性，因为天然材料受力破坏、腐蚀破坏、木材熟软，可塑性强本身存在缺陷，易腐烂自身缺陷破坏易于取材、制造简单，施工自重大，手工砌筑工作量砌体裂缝、劣化以及结构构方便，材料稳定性好，保温大，粘土砖取材破坏农田材料件强度不足隔热好土地，受潮可软化自重大，抗裂性差，现浇钢筋强度高，耐久性好，耐火性结构需大量模板施工复混凝土徐变、裂缝，钢混凝好，可模性好，整体性好，杂、工期长，补强维修困筋的腐蚀土易于就地取材难，隔热、隔声性能差自重小，强度高、整体刚性耐热不耐火，抗腐蚀能力钢筋腐蚀、刚度减小、钢材好、变形能力强，各向同性，差杆件承载力下降，节点可重复利用松动，松动，结构结构整体整体稳定稳定性性降低28 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析3.3.1木材木材是中国传统的建构材料，具有自然的纹理，可塑性强，也常作为极具地域代表性的材料出现，使得木结构本身具有浓厚的历史感。木材具有取材方便，具有利于施工的优点，施工速度快，抗震性好。它的密度一般在1.48—1.56g/cm，相对其他结构材料来说质地较轻。但作为生物材料木材本身也具有一些天然的缺陷，首先是各向异性，即不同方向上的力学特征不同，木材在顺纹方向可承载较大的拉力和压力，而垂直纹理方向这方面的性能则要差很多，故木材在使用过程重很容易发生剪切破坏。另一方面，木材在生长过程中会产生节疤，对木板等构件的使用影响较大；木材的纤维纹理也决定了其在使用过程中已发生径裂、劈裂17等问题，影响其使用的耐久性。木材的破坏形式主要有受力破坏、腐蚀破坏、自身缺陷破坏三个方面。木材的受拉发生纤维断裂及撕裂现象，材料承载力全部丧失，造成的破坏比较大，应着重进行预防，在工业建筑遗产木构件的改造中，需对木材的可承载力进行验证；腐蚀破坏损坏现象主要为腐朽、腐蚀、蛀蚀与变形开裂四种。修理中最常见的为腐朽，木材腐朽后，细胞彻底被破坏，因而使木材的力学性质改变，造成结构的破坏。这是工业建筑遗产木构件破坏的主要形式；木材的缺陷有木节、裂缝等，木节对方木和板材影响较大，故工业建筑遗产中的木制楼板等易受到木节的影响。裂缝是木材中最常见的缺陷之一，开裂木材的顺纹抗剪强度明显降低，还对木材的局部承压和抗压强度有一定的影响。因木材本身质地轻盈且具有一定的装饰性，也可自成受力体系，故也常作为加建或新增材质出现在工业建筑遗产的主体结构改造中。图片3-7木材受拉断裂形式图片3-8木材破坏形式：腐烂、裂缝图片来源：《木结构加固修复技术》图片来源：自摄3.3.2砌体在此砌体不单指构成墙体的砌体块材，而是指砌筑而成的墙体、柱等承重构17刘寅辉：基于目的性的既有建筑再利用技术策略研究，天津大学博士论文，201129 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析件所用的块体材料和砂浆。砌体所用的块体材料主要有砖、砌块、天然石材，这些块体材料是通过砌筑用砂浆粘结成规定尺寸的墙体或构件，具有传力、分隔、维护和封闭的功能。工业建筑中的砌体墙体可用抹面砂浆进行抹面，也有直接裸18露在外的。砖墙砖按照生产工艺分为烧结砖和养护砖，按照原材料可分为粘土砖、页岩砖、粉煤灰砖、煤矸石转等，现存工业建筑遗产中采用较多的为粘土烧结砖。砌块墙易于取材、制造简单，施工方便，材料稳定性好，保温隔热好，在我国民居和工业建筑中应用广泛。砌块砖在制造过程中可充分利用当地产生的工业废渣和建筑废料，并可节省土地资源和改善环境。当然，砌块结构本身也有一定的局限性，其自重大、手工砌筑工作量大、受潮易软化等缺点。砌块砖墙在砌块墙体的破坏从材料角度主要表现为以下几点，一是砌块常出现磨损和风化、破损、松散和缺失等等；而是砌筑用砂浆经常出现砂浆的粉化和灰缝的缺失；三是墙面的抹灰砂浆常出现开裂、起鼓和剥落等等问题。图片3-9砌体墙体受剪力破坏形式图片3-10砌体墙体破坏：裂缝、风化图片来源：一级注册建筑师结构教材图片来源：中华钢结构论坛3.3.3钢筋混凝土钢筋混凝土结构是一种有机的复合材料，由钢筋和混凝土共同组合共同工作而成。它结合了混凝土抗压性能好、耐久性好、可模性好，以及钢筋强度高、各19向同性等的优点，可用作柱、梁、楼板等多种结构构件。由于钢筋混凝土是两种材料的复合，故构件本身的受力性能取决于两种材料的配比，也综合了钢筋和混凝土各自的特性。钢筋混凝土性能优越，但也存在一定的缺陷，一方面由于材料性能的差异性和组合的复杂性，其受力性能比单一材料复杂，很多情况下是不能单纯以理论方法解决的，设计和改造过程中还需要通过试验来进行验证；另一方面，钢筋混凝土结构自重大、抗裂性差、现浇结构需大量模板施工复杂、工期长、补强维修困难、隔热隔声性能差等。钢筋混凝土宜受钢筋锈蚀、混凝土冻融、碳化、腐蚀、碱骨料反应等破坏，其破坏形式多为混凝土徐变、裂缝，钢筋的腐蚀等。18何廷树，王福川主编：《土木工程材料》，中国建材工业出版社，201319周建民，李杰，周振毅编：《混凝土结构基本原理》，中国建筑工业，201430 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析图片3-11钢筋混凝土受压破坏图示图片3-12钢筋混凝土腐蚀、裂缝图片来源：国家海洋腐蚀防护工程网图片来源：筑龙资料3.3.4钢材钢材是近代才开始大规模应用的材料，工业建筑结构用钢材主要包括角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨、钢板桩等型材，节点的连接方式较为常见的一般有焊接、栓接、铆接等。钢材各项性能优越：一是施工上，可实现预制批量生产，安装、施工快捷，有效缩短工期；二是钢结构构件与其他材料构件相比，自身重量轻，减轻了工业建筑结构的自重；三是钢结构再循环利用价值较高，不用支模建造，不易形成建筑垃圾，绿色环保。但钢材也存在一些缺陷：不防火，用作建筑构件时需进行防火处理；宜锈蚀、维护费用高；造价高等。钢材本身的破坏有塑性破坏和脆性破坏两种，塑性破坏发生在应力达到抗拉强度时，在破坏前会有较大的塑性变形，易于提前发现，以进行抢修；脆性破坏多无变形，突然发生断裂，从而引起整个结构的破坏，故在改造中需要重点防治这种破坏发生。在建筑使用中还存在钢筋腐蚀、刚度减小、杆件承载力下降，节点松动，结构整体稳定性降低等问题。钢材强度高、自身重量轻、构件形式多变的特点决定了它经常被用于对其他结构材料进行加固、新建结构体独立承重等。图片3-13钢梁柱节点破坏图示图片3-14钢柱腐蚀图片来源：先闻·数字钢构网图片来源：http://image.baidu.com/3.4工业建筑遗产主体结构改造特性材料特性对工业建筑遗产主体结构的改造有重要的影响。一是结构材料的不同，在一定程度上也决定了不同主体结构类型的工业建筑遗产空间类型的不同，故其适宜改造的功能也不同。二是主体结构构成材料不同，其在经历过漫长岁月31 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析后的损坏形式也不同，改造中需注意的要点也不同。表格3-2不同结构形式改造特点来源：作者自绘组成材料空间类型破坏形式砖木结构木材、砌体小型木构架腐烂老化、墙体裂缝砖混结构砌体、钢筋混凝土墙体裂缝中、小型钢框架混钢筋混凝土结混凝土徐变、裂缝，钢筋的门构腐蚀架、排架中、大型钢筋腐蚀、节点松动，结构钢结构钢材整体稳定性降低3.4.1砖木结构砖木结构承载力有限，受木材和砌体墙体材料特性的限制，跨度较小，同时建造方式受传统民居形式影响，多数建筑内部空间为串联式小空间。砖木结构工业建筑遗产一方面多年代久远，历史价值突出，一般不做巨大改动。另一方面建筑自身木构件和砌体墙体强度降低，建筑承载力有限，多不进行负荷的增加。在工业建筑遗产的改造中，小空间砖木结构多改造为博物馆、展厅等功能，保持建筑形式和材料的原真性。结构上，砖木结构的主体主要由木材的屋架、木柱或砌体承重墙组成。一方面木材作为一种生物材料，容易造成材质变质，强度下降，结构破坏等，木构架的腐烂老化较为常见，在改造中存在巨大的安全隐患。改造中需注意，由于木材作为生物材料的特性，木构架经过长时间的使用其强度已大大降低，故不应在木梁以及木柱等构件上增加新的荷载，以防因受力改变造成结构的破坏；砖木结构的砌体墙体是承重墙，故不应对其随意开洞，避免产生裂缝、使其承载力降低；木结构在使用中可能会发生倾斜，对此应及时纠偏或采取其图片3-15砖木结构他措施。砖木结构工业建筑遗产的改造中多采用对原有空间平面图示结构进行加固、替换腐朽的木构件、新建结构构件或结（图片来源：作者自绘）构体系进行支撑等，改造过程注重保护砖木结构的历史原真性。32 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析表格3-3砖木结构工业建筑改造实例来源：作者自绘结构名称城市原用途现用途结构改造现状部分为1856砖木结构中对木构砖木结“红砖年建造创意产屋架进行加固，拆构，部厂”创广州的广州业园除部分砖墙，以钢分砖混意园罐头厂筋混凝土加固。结构图片来源：自摄18951895年建造对原结构进行加部分砖文化创创意产南通的油脂固，局部外部加建木结构意产业业园厂等旧轻钢结构园厂房图片来源：维基百科3.4.2砖混结构砖混结构较砖木结构来说，在屋架的材料上予以改进，跨度得到提升，多数建筑仍属于中小型空间，但砖混结构中开始逐渐运用砖石柱，使得连续的内部承重墙减少，内部空间开始变的开敞。砖混结构类工业建筑遗产适宜改造为办公空间、工作室等。图片3-16砖混结构砖混结构常出现的结构问题主要有墙体的裂缝、裂空间平面图示（图片来源：作者自绘）化及结构构件强度不足，屋架、面板钢筋混凝土的徐变、裂缝等。砖墙的裂缝是砖混结构较为普遍的破坏现象，裂缝的存在降低了墙体的整体性、耐久性和抗震性能，也造成不好的视觉影响和心理影响。另外，在砖混结构工业建筑的改造中，也应注意建筑抗震性能的水平，注意墙体之间的连接和板与墙的连接，一般墙体与墙体节点上一般加入构造柱增强结构刚度，在墙体与楼板和屋面板交接处设置圈梁增强结构整体性。砖混结构工业建筑遗产的改造中多采用对砖墙破损裂缝部位进加固修补，对局部结构进行替换等方法。另外，改造中应注意对砌体墙体本身美学特性的表达和历史痕迹的保留。33 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析表格3-4砖混结构工业建筑改造实例来源：作者自绘结构名称城市原用途现用途结构改造现状对室内装饰和加798创砖混国营798创意产建部分予以拆除，意产北京结构厂业园多数厂房在局部业区新建夹层。图片来源：自摄保留原砖混结构，大样砖混私人仓将三楼的天窗下工作上海工作室结构库部的砖墙打掉形室成落地窗。图片来源：大样官网3.4.3钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构耐久性较好，在现存工业建筑遗产中占大部分。钢筋混凝土结构工业建筑遗产柱网较为简单规整，跨度较大，建筑空间开敞、平面规整。建筑的墙体多为非承重构件，可拆除也可直接使用，建筑空间可改造性大，可以满足各种空间需求。钢筋混凝土结构按照空间类型可分为框架结构的层高较低的连续空间和排架、刚架的高大开敞空间。钢筋混凝土框架结构因柱网整齐尺度相对较小，可划分为一个个连续的小型空间，适宜改造为办公、工作室等；排架、刚架结构作为中大型空间，内部可进行自由划分，适宜改造为商店、餐厅、展示空间等。钢筋混凝土结构工业建筑遗产多数结构较为坚固，可改造性大，但钢筋混凝土结构也存在自身图片3-17砖混结构空间的缺陷。在长期的使用过程中，表面钢筋混凝土不平面图示（图片来源：作者自绘）断徐变，导致裂缝的产生，进而使得内部的钢筋易20发生锈蚀，使得结构整体承载力下降。另一种情况是在更新的过程中，荷载增加，原有的体系无法满足要求。在改造中，需对钢筋混凝土结构的可承载力进行预估和计算，对损坏构件予以加固和替换。另外，钢筋混凝土结构自身稳定性较好，且在改造过程中可变性比较大，可运用多种改造手法，可拆除部分结构进行空间合并，也可运用新材料新建结构体系重新进行空间划分等。20刘寅辉．基于目的性的既有建筑再利用技术策略研究.：[天津大学博士论文]，201134 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析表格3-5钢筋混凝土结构工业建筑改造实例来源：作者自绘结构名称城市原用途现用途结构改造现状钢筋将一部分钢筋混混凝汽车制创意产凝土柱子用工字八号桥上海土结动机厂业园钢替代，局部增构加钢结构体。图片来源：百度图片重点对原厂房的钢筋桐城住钢筋混凝土牛腿混凝社区会宅区会北京旧厂房柱和桁架进行加土结所所固保留，局部增构加刚架结构。图片来源：安居网3.4.4钢结构钢结构主要用于大跨度、大空间、重型、受动力荷载影响大的结构，常用于36m及36m以上的大跨度单层工业建筑。钢结构工业建筑遗产空间多高大宽敞，结构逻辑性和技术性强，适宜改造为体育运动场所、大型会议等功能。钢结构工业建筑遗产多数建造年代较近，空间开阔、可利用性大，但钢筋易腐蚀，腐蚀后强度降低且维护成本大，再者钢结构构件连接节点使用多年易发生松动，结构整体稳定性降低，造成安全隐患。另外，钢结构工业建筑多采用轻型维护，保温隔热性能差，可利用性不高，需根据功能对其进行改造和替换。在钢结构工业建筑遗产改造中，除了对原有结构构件进图片3-18砖混结构空间平面图示行除锈及加固，可采用新增结构体系进行空间划分等（图片来源：作者自绘）方法满足功能需求。35 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析表格3-6钢结构工业建筑改造实例来源：作者自绘结构名称城市原用途现用途结构改造现状对原厂房的钢框弄堂工创意产架进行保留，并对钢结构同乐坊上海厂业区拆除维护结构形成室外构件图片来源：百度百科拆除主体结构以上钢三外的墙体、附属部世博会钢结构上海厂轧钢展览馆分，暴露原结构框企业馆厂房架，内部新增结构功能体图片来源：百度百科3.5基于材料特性的主体结构改造理论依据3.5.1“织补”理论柯林·罗是在《拼贴城市》一书中提出了对城市肌理根据文脉进行织补的思想，这种思想很快被应用到环境、景观、建筑、城区中以解决各类形态问题，城市“织补”的理论也逐渐发展形成。在《向拉斯维加斯学习》里，文丘里提出原有的历史建筑师作为空间的建筑，现代新兴的建筑师作为符号的建筑。柯林·罗的思想与此类似，他提出传统的城市是cityoffabrics、即“肌理的城市”，现代城市是cityofobject、即“实体的城市”，从原有的结构中对元素和对象进行提取，并以此为手法对原有片区和新兴片区进行织补，以求实现历史的延续。织补的手法并不是将以旧的形式来塑造新的内容，而是通过对原有形式和肌理的提取，将新内容与旧的形式有机结合起来。“织补”一词从汉语的本意上来讲，是对织物进行修补。织补中通过对破损织物的结构纹理、纺织材料等进行分析，选择合适的材料和手法进行修补以达到整体和谐的效果。现在织补采用的方法一般有两种，一种是传统的还原式的织补法，通过按照原纹和仿照原纹，采用相同或相近的捻线对破损布料进行修补。一种是通过手工刺绣的方法，对破损部位进行绣花遮盖。我们可以根据新增材料与原材料的区别出发，称呼这两种手法以同质织补和异质织补。图片3-19织补的两种不同手法图片来源：http://image.baidu.com36 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析从对布料的织补到对城市的织补，织补理论是对新和旧的一种和谐的处理手法，工业建筑遗产主体结构的改造本身也无非是一种对新和旧处理的过程，当这种理论运用到工业建筑遗产当中时，我们也可以把改造的手法根据新结构与原有工业建筑遗产主体结构的材料统一度，分为“同质”和“异质”两种。在此，“质”指代改造后的主体结构的构成材料、结构形式、风格特性与原有主体结构和原有历史环境的差异。“同质”狭义上指在改造中采用与原有工业建筑遗产主体结构相同或相近的材料加固修复原有结构，或新建结构构件和结构体系；广义上指使改造后的主体结构“修旧如旧”，与原有的历史和环境融为一体。“异质”在狭义上指在在改造中采用与原有主体结构构成材料相差较大的材料对原有结构进行修复替换，或采用新的结构形式进行加建等；广义上指使新结构与原有结构和周边环境形成鲜明的对比，突出“新”和“旧”的差异。3.5.2同质与异质同质：“同质”手法旨在对原有工业建筑遗产主体结构的材料特性和结构形式予以延续，强调“统一”的效果。部分工业建筑遗产的结构保存较为完整，或主体结构形式极具特色，或具有较高的历史价值和美学价值，此时的主体结构是工业建筑遗产的核心价值所在，具有重要的保护和再利用价值，故根据其主体结构价值、保存程度、改造后功能需求的不同，在改造中采用与原结构相同或相似的材料和构造方式，对原有结构进行加固修复、新增结构体共同承重等，以使原主体结构的材料特质和结构形式得以延续。异质：“异质”手法旨在强调原有工业建筑遗产主体结构的结构形式和改造后功能的合理性。部分工业建筑遗产的结构破损严重，或主体结构形式较为常见美学价值较低，或其经济价值和实用价值大于其历史价值时，改造中的问题在于原有结构和材料不能满足新的荷载要求以及改造后的使用受到原有主体结构的制约，故多采用与原有主体结构差异性较大的结构材料和结构形式，对原有结构进行替换、新建结构体共同承重或新建独立结构体系等方法，通过新材料和新建造方式的运用，保障改造后结构的安全性和功能的合理性，同时为工业建筑带入现代化的设计元素，使之更适应新时代新审美的要求。异质介入对材料的表达多为强调新旧的差异，以突显旧的材质和结构。异质介入的新增材料多选择可塑性强、自重较轻的钢材和木材。3.6本章小结本章从材料特性角度出发，对工业建筑遗产主体结构的改造特点进行研究。首先对不同材料主体结构在历史价值、技术价值、美学价值和经济价值等方面的不同表现进行分析，并从木材、砌体、钢筋混凝土、钢材等材料的力学特性和破37 第3章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造特点分析坏形式出发，对工业建筑遗产主体结构的不同类型在改造中的适宜功能、破坏类别、处理手法等进行归纳，后阐述材料特性在工业建筑遗产主体结构改造方面的指导意义。最后，提出基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造的理论依据——材料的“织补”理论，提出“同质”与“异质”在材料特性中的相关概念并加以阐述。38 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造4.1工业建筑遗产主体结构适应性改造原则4.1.1确保结构可靠性结构的可靠性是确保工业建筑遗产改造后建筑使用的安全性的必要条件。保障主体结构的强度和稳定性，是工业建筑遗产改造再利用的关键所在。工业建筑遗产经过长期的使用，结构构件和材料受到自然因素和人为因素的影响，结构整体强度大幅下降，如木结构可能遭受虫蛀、腐烂、火灾等，混凝土在工业生产高温高湿和酸性环境下，强度受到影响，又如在使用过程中厂房结构受到及其撞击或化学物品腐蚀造成的损坏。因此，在工业建筑遗产的改造再利用时，应加强对原结构可靠性的评价和对改造后新结构可靠性的预估。现存状况是工业建筑遗产主体结构改造的现实依据，改造后结构的可靠性是工业建筑遗产改造的前提条件。4.1.2尊重结构特性不同类型的工业建筑遗产主体结构其特性也相差巨大，如砖木砖混结构跨度较小、承载力低、不宜新增荷载，钢筋混凝土结构多高大坚固、承载力大、可改造性大，钢结构多为大跨度结构、造型轻巧、新增结构体不应过于厚重。充分了解不同类型主体结构的特点，以此为基础对其进行改造再利用，尊重原有主体结构的建构逻辑、空间特点和技术手段等。改造后的主体结构，应该是原有结构逻辑性和特点的延续，具有整体的和谐性。4.1.3发挥结构既有价值工业建筑遗产主体结构具有多重的价值意义，在改造再利用中对这些价值进行充分认知并予以最大化利用，是工业建筑遗产主体结构改造的重点内容。从历史价值看，主体结构改造对具有特殊历史意义的结构形式和构件形式予以保护和强调是工业建筑遗产历史性得以延续的重要组成内容；从美学价值看，工业建筑遗产主体结构具有突出的理性美和逻辑美，规律化组合的结构构件、受力合理的结构组合、简洁有力的构件形式都是改造中可以深入表达的重点。从技术价值看，工业建筑遗产主体结构是当时建造技术的直接体现，对主体结构的材质和形式予以表达是对建造技术发展历史的保留。从经济价值看，新建建筑中主体结构的建造成本约占总成本的三分之一，对原有主体结构的充分利用，可以有效的控制成本，且改造中主体结构耗费的劳动力和自然资源越少，造成的经济效益就越高。39 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法4.1.4表现结构材料的原真性材料的原真性具有多重的含义，工业建筑遗产主体结构改造中材料原真性的表现主要表现在对材料历史痕迹和材料自身特性的尊重。一方面不同材料在经历漫长的岁月后的表现是不同的，斑驳的痕迹是对一个历史时代的记忆。对工业建筑遗产主体结构的改造中如果对这些痕迹一味予以清理翻新，势必造成对历史痕迹的抹杀，充分尊重结构材料历经历史后的沧桑，才能保证工业建筑遗产的原汁原味。另一方面，不同材料的色彩、质感、纹理等都不同，其展现的结构特质和空间感觉也不同，在改造中对原材料的修复和对新材料的运用都应以尊重材料的原真性为指导。4.2工业建筑遗产主体结构改造策略现下世界范围内对工业建筑遗产的改造并没有相关的标准规范制定，但对历史建筑的保护和改造的标准制定已初具规模，在工业建筑遗产主体结构的改造中可参照历史建筑的保护导则予以提炼。如美国内务部标准司对历史建筑再利用的技术行为分为Preservation（防护）、Rehabilitation（更新）、Restoration（修复）、Reconstruction（重建）21四个层次，并对每一层次的干预程度做出规定。本文现结合工业建筑遗产的结构保存程度及材料运用对工业建筑遗产主体结构的改造予以分类。4.2.1以主体结构延续性为导向结构的延续性包含主体结构材质的延续性和主体结构形式的延续性。当工业建筑遗产主体结构具有较高的保存价值或结构材料和结构形式特色鲜明且保存较为完整时，为了主体结构价值的挖掘和保护，应对工业建筑遗产主体结构进行以主体结构延续性为导向的改造策略。改造中应以修复手法为主，保留原有建筑结构，对原有结构进行修复加固，一般不加入新的结构和新的材料，当结构局部损坏严重且同质材料不能满足力学要求时，可引入新材料对局部构件进行替换，但保障主体结构的形式不变，受力体系仍为原结构。该策略多用于以保护历史价值为主的砖木结构、砖混结构等，改造中强调最小程度的替换和补充，以加固和修正为主，保护现存的历史材料，必要时补充合适的材料。4.2.2以主体结构更新为导向以主体结构更新为导向主要包括在原主体结构基础上对其进行局部改造，以满足新功能空间要求。功能置换后，工业建筑遗产主体结构不能满足安全性或建筑整体功能要求时，可根据新功能和空间的需求对主体结构进行适当的调整，常采用的方法有“加法”及“减法”，“加法”即通过增加结构支撑构件或局部加建，增强原结构的承载力或增加功能体，“减法”即通过对结构构件的局部拆，在满足安全性的同时创造新的空间形态。改造后的承重结构多为原结构体与新结构体共同承重，互相依存。该策略多用于以发挥21美国内务标准司：《TheSecretaryoftheInterior’sStandardsfortheTreatmentofHistoricProperties》40 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法美学价值和技术价值为主的砖混结构、钢筋混凝土结构，在改造中可采用原材料也可适当加入较为轻盈的新材料。4.2.3以主体结构重构为导向原工业建筑空间不能满足功能需求、原有主体结构又不宜承受新增荷载时，可在建筑内部或外部新建结构体以完善空间布局。建筑内部多加建夹层、廊桥等，外部多加建额外功能体。一般新建结构体独立存在，承担自身重力和荷载，新旧结构体之间互相独立互补影响，避免了新建部分对于原建筑结构的损坏，具有可逆性。新建结构体多采用轻质材料，如木材、钢材等，多采用与原有材料不同的材料，以营造新旧对比的视觉效果，提供差异性体验。表格4-1主体结构改造策略模式来源：作者自绘改造后承重策略模式关键词再利用目的内容适宜结构类型体系保留原结构的形式和保留原对主体结构以保护历史价值为材料，对主体结构进行延续结构的价值的挖掘原主体结构主的砖木结构、砖修复加固，不加入新的形式和利用混结构结构构件和材料对价值进行通过对原有结构体系保护；提升原结构或原以发挥美学价值和保留原的局部增加、拆减，保建筑的整体主体结构+技术价值为主的砖更新结构的障原有结构安全性的性能；对功新结构体混结构、钢筋混凝形式同时创造新空间以满能进行必要（依附）土结构足功能需求调整在原建筑结构基础上提升建筑的以发挥经济价值为或在与原建筑关系密整体性能，原主体结构主的大型钢筋混凝新增结切的空间范围内对原重构功能转换以+新结构体土结构、钢结构，构体系结构体系进行加、扩实现能效最（独立）外部加建适宜各种建；新建独立的结构体大化结构类型系。41 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法4.3工业建筑遗产主体结构改造方法表格4-2主体结构改造手法分析来源：作者自绘策略更新延续重构手法加法减法同质加固同质新增局部拆减同质加建同质保护异质替换异质新增异质加建异质介入——4.3.1同质保护4.2.2.1同质加固选用同质材料或对主体结构整体效果影响较小的材料对主体结构进行修复加固，以在满足主体结构耐久性的同时保证其原真性，充分发挥其历史和美学价值。在工业建筑遗产主体结构的改造中，各种形式的主体结构不论改动程度大小，一般都对需要对剩余结构构件进行必要的加固。同质加固多结合其他手法进行，有时为了保护原结构的材质和构造形式也多单独运用。保存较为完整的砖木结构、砖混结构多采用此方式，以充分展现屋架原始形式和砖墙的沧桑感，部分结构形式有特殊意义的钢混结构和钢结构为了保护结构的特殊性也多采用此方式。在技术手法上，木构件裂缝小时多用同木制嵌补，裂缝较大时可采用嵌补加箍的方法，部分腐朽时可用蹲接手法替换腐朽部分；砌体墙体的裂缝多采用注浆补裂的方法，多在原墙体内加钢筋混凝土柱和圈梁；钢筋混凝土结构多采用增大原混凝土结构截面、梁柱节点粘贴碳纤维布、柱和基础植筋扩大等方法进行加固；钢结构的加固中多对构造节点进行加固对腐蚀构件进行除锈、替换等。案例1：钢结构加固上海国际时尚中心为原位于杨树浦路的原上海第十七棉纺厂，工厂搬迁后，原厂区遗留建筑物及构筑物200余座。改造中的重点建筑之一——4#精品仓库位于原厂区主干道的东北侧，1932年建成并投入使用，为单层锯齿形厂房，局部三层，主要承重构件为钢柱、钢屋架，外墙为清水红砖。该厂房保存状况良好，结构布置大部分保持原样，但在局部有夹层和拆除重建的现象。4#楼改造后的功能主要为商业营业厅机器辅助用房，改造后厂房部分建筑层高保持42 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法不变，拆除加建的2.7m的标高楼层，使屋顶形式回复原样。出入口门厅处对结构进行局部改造，拆除部分墙体，以获得开敞的门厅空间。因结构保存完好，所以在对主体结构的改造中，只进行必要的加固措施，主要为屋架加固和部分墙体加固。既有的钢屋架需要吊挂设备管线和建筑吊顶，所承担荷载增加，故对钢屋架支座节点处及钢屋架的钢梁进行加固。图片4-1上海第十七棉纺厂改造后场景图片4-2钢屋架加固节点位置及做法图片来源：《既有建筑改造年鉴2012》案例2：混凝土修复“19叁Ⅲ老场坊”由上海工商局的宰牲厂改造而成，原建筑1933年由设计建造，为钢筋混凝土结构，采用了当时先进的“伞形柱无梁楼盖”结构，外部平面为方形，内部中央为24边形的近圆形楼体，通过26座廊桥与周边联系。宰牲厂的结构作为当时先进的工业建筑结构类型，特色鲜明、具有重要的历史价值和技术价值，混凝土的粗犷质感与一座座廊桥和斜坡极具视觉冲击力，具有重要的美学价值。原建筑历经近百年的变迁，内部空间和功能已被改造的面目全非，内部结构构件被掩盖。改造过程中，原结构质感、形式及塑造的空间特性得以保留。设计者将建筑内的加建构件和不必要的装饰拆除，把建筑最具特色的主体结构暴露出来，然后采用与原结构材质相近的水泥将内部整体质感统一，凸显原始结构的形式，充分展现了工业建筑遗产主体结构的历史信息和美学特质。图片4-3上海工商局宰牲厂外立面改造前后效果对比来源：《华丽转身旧建改造实录》43 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法图片4-4内部空间改造前后对比图片来源：《华丽转身旧建改造实录》图片4-5“19叁Ⅲ老场坊”平面图及内部图片来源：《旧建筑改造与再利用精品案例集》4.2.2.2同质新增同质新增分为两种，一种以保障安全性为主，一种以满足功能要求为主。当原有主体结构不能满足支撑功能时，可选用同质材料或对主体结构整体效果影响较小的材料新建结构构件以满足主体结构的耐久性要求；当原有主体结构不能满足新的功能要求时，可选用同质材料或对主体结构整体效果影响较小的材料进行加层等，通过功能性构件的增加满足功能的要求。新增结构构件与工业建筑遗产原主体结构共同承担建筑荷载。同质新增充分尊重原有主体结构的材料表现力，对其承载的历史痕迹予以继承。同质新增保障了结构整体的和谐性，多用于本身结构较为坚固的钢筋混凝土结构和钢结构。同质新增常用的形式一般有增加柱等结构构件协助支撑、室内增夹层、室外增空间、屋顶增层等，前两种方式较为常用。a．同质增柱b．同质新增夹层c．同质外侧增柱d．同质顶部增层图片4-6同质新增常见形式图片来源：作者自绘案例1：钢＋钢（内部增夹层）昆明同景108智库空间为上世纪70年代的原云南轴承厂的废弃老厂房空间改造，改造后的园区共有九座loft创意工作空间。在运营中，运营商对整体环境进行整治和规划，对厂房进行整体的改造，之后以承包形式出租给各创意公司自行改造。云南中土设计院在厂区内选择了一栋厂房的二层租赁了十年，并对其改造形成了自己的工作空间。原有44 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法厂房为钢排架结构，因原有主体结构保存良好，故结构设计师在对原有结构的承重进行计算后，以原钢结构为基础，增建钢结构夹层，夹层结构的部分荷载就落在了原结构体系上，原结构的钢构件连接为铰接，新增结构与原结构的联系采用了铰接和焊接。同时改造中对屋面天窗形式予以保留，拆除部分琐碎构件，以大片轻钢骨架支撑的玻璃替换。该改造在设计中充分利用了原有结构，以同材质的钢结构构件新增结构体，保留了原有厂房结构的同时，使整个办公环境融入原有建筑当中。图片4-7昆明智库108图片来源：作者自摄图片4-8智库108内钢结构节点图片来源：作者自摄案例2：钢混+钢混（内部增夹层）唐山市城市展览馆公园由唐山市面粉厂改建而成。原面粉厂的两座建于80年代左右的粮仓，为钢筋混凝土排架结构。经历了地震后的主体结构并无明显破坏，故在改造中保留了原有的主体结构，改造成展览馆，在体量相对较大的一座粮仓内增加了夹层以满足新的建筑功能要求。改造中对主体结构的承载力进行测量和计算，满足新增荷载的要求与时设计中直接将夹层架在原有的主体结构上。因原有粮仓高度有限，不能满足新增夹层后两层高度的要求，故对原建筑的地面层进行下挖，下挖深度在1~2m，同时改造中注意对原结构基础部分的保护。改造后的主体结构最大程度上对原有的结构材质和结构形式进行了保护，创造了丰富的新空间适应新的展览功能要求的同时，对原有结构和建筑的历史进行延续。图片4-9唐山市面粉厂粮仓改造图片来源：案例3：钢混+钢混（外部增柱）45 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法日本山梨市的市政厅办公大楼，是由一家机械工厂改造而成。原工厂厂房为钢筋混凝土结构，主体结构的跨度也适宜做办公室，且保存较为完整。厂房由生产功能变为办公功能，对建筑荷载的要求降低，但由于抗震设防的要求，需要对原结构进行加固改造以提高其抗震能力。在设计手法上，设计者在原结构2.5m外增加了一层预制混凝土的柱子，同时增加楼板等构件，与原结构外层的柱子形成了一个新的框架结构，加强了原主体结构的稳定性和抗震能力。在功能上，新增的框架结构对内部办公的采光通风并无太大影响，也形成了一圈外廊空间，减少了夏季强烈的日晒，有效减少建筑能耗。另一方面，由于新结构的加入在外侧，给予了原建筑一个新的立面，外部形象与建筑结构有机结合。图片4-10日本山梨市厅舍改造图片来源：4.2.2.3局部拆减当工业建筑的结构不能满足功能要求或建筑形体受到周围环境制约时，可以通过拆除局部的楼板或梁柱等结构构件重构建筑空间，或对建筑物局部进行整体拆除以适应环境，前者适合多层工业厂房的改造，拆减形成的扩大空间在满足新功能需求的同时保留了原结构形式的部分特征，也保留了原有结构的材料特点。拆除过程需要对原主体结构22进行必要的加固，保证改造后建筑使用的安全性。局部拆减常见的形式有拆除破损屋顶、拆减局部楼板形成中庭、拆减部分承重墙体、拆减整跨等。主体结构中对屋顶的拆减多用于破损严重、结构形式无特殊意义的木屋架和钢筋混凝土屋架等；建筑物的楼板拆减多用于结构框架稳定性较强的钢筋混凝土结构，以形成中庭或通高空间，多为了将光线引入室内、增强空间层次感等；对承重墙体的拆减多用于砖木、砖混结构的砌体墙体，拆除墙体的同时以钢框架或钢筋混凝土框架对原墙体进行加固，多为了营造通透的环境或入口空间等；建筑的整垮拆除常用于钢筋混凝土结构或钢结构，多由于建筑场地的限制或主体结构局部破损严重等情况。局部拆减是在原主体结构基础上对空间多变性需求的一种处理手法，对主体结构的结构形式进行了一定的改变，但对原结构材料的历史痕迹予以强调。22邓金凤：《旧工业建筑空间的改造与再利用》，湖南师范大学硕士论文，201246 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法a．拆减屋顶b．拆减楼板c．拆减墙体d．拆减整跨图片4-11局部拆减常见形式图片来源：作者自绘案例1：钢筋混凝土拆减北京远洋艺术中心远洋艺术中心的前身是80年代建的原北京毛纺厂，现浇钢筋混凝土结构，原结构一23层柱网6m×9m，二层柱网12m×9m，纵向六垮。设计师张永和在对原厂房改造时。由于场地的限制，原建筑结构被切掉三跨，并对余留三跨进行加固。切割使得混凝土的主体结构以剖面的形式展现出来，表面留下的粗糙痕迹也被当做历史的印记被保留下来，成为特殊的立面肌理。设计中在框架之间以玻璃进行填充，玻璃构件后退主体结构外立面一定的距离，强调了现浇混凝土的结构形式和质感。内部的空间没有被分割，保留了生产时期的序列和特性，大面积玻璃的运用也使得内部结构也得以“半遮面”的出现在人们的视野之中，增强了整个建筑的工业氛围。在这项改造中，通过对原有结构逻辑的暴露对建筑的历史进行了传承和展现。图片4-12远洋艺术中心历史与现状图片来源：《旧建筑改造与再利用精品案例集》图片4-13远洋艺术中心剖面与平面改造剖切位置图片来源：《旧建筑改造与再利用精品案例集》案例2：钢筋混凝土拆减阿波利斯市的来歇广场的办公楼是由仓库改建而成。原仓库建于1900年左右，为多层钢筋混凝土框架结构，地下一层、地上六层，体量巨大。由仓库改造成为办公空间，建筑的采光和通风是改造中面临的一个问题，故设计者充分利用原有的框架结构，对各层楼板进行局部拆减，对二层到屋顶的楼板中间部位进行了拆除，从上到下拆除面积逐渐增大，形成了上小下大的梯形中庭空间，并在屋顶设置天窗，将光线引入建筑内部。拆减出的中庭既解决了采光问题，又将原框架结构的梁和柱一层层暴露在人们视野中，23陈宇：《旧建筑改造与再利用精品案例集》，人民交通出版社，200847 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法突出表达了原结构的秩序性，极具视觉张力。图片4-14建筑楼板拆减出中庭图片来源：《世界建筑》2001/064.3.2异质介入4.2.3.1异质替换工业建筑遗产原本主体结构局部损坏严重或不能满足荷载要求时，可在原结构基础之上进行局部替换，加入新材料构件，与原有结构共同作用、共同承重，保留了原有主体结构的形态，同时新旧元素之间产生强烈的对比，增加空间艺术效果。该方法多用于砖木结构、砖混结构等的屋架部分，破损严重的木柱或钢筋混凝土柱，木质或钢筋混凝土楼板等。替换材料常采用承载力较强、自身重量较轻、对原结构影响较小的钢材等新材料。在构件替换的过程中，需注意对原结构稳定性的保护。a．异质柱替换b．异质屋架替换c．异质楼板替换图片4-15异质替换常见形式图片来源：作者自绘案例1：钢筋混凝土+钢“8号桥”处于上海卢湾区，是由建于20世纪50-80年代的上汽车制动器公司的8座厂房改建。因“8号桥”是在创意产业园区蓬勃发展的情况下由政府主导改造的，所以其规划、设计相对整体。“8号桥”改造过程中对不同的建筑根据情况进行了不同手法48 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法的改造，如新建夹层、重做屋顶和墙面等，增加钢结构的“桥”将几座建筑物联系起来，增强园区整体性的同时加入了新的元素。同时，设计中用轻巧的钢柱对部分占地较大的粗大钢筋混凝土柱子进行了替换，保证结构稳固性的同时为原结构增添了新的设计元素。钢筋混凝土柱的换托主要包括原柱的切割、新柱与原梁或原柱顶端的连接以及新柱与地面的连接。现在替换节点上多采用原柱底加钢板与新增钢柱栓接等方式，替换过程中需注意对原结构的加固及保护，避免造成整体结构失稳。图片4-16八号桥创意产业园现状图片来源：自摄图片4-17钢筋混凝土柱换托图示图片4-18八号桥内钢柱替换节点图片来源：http://www.docin.com/图片来源：自摄案例2：钢筋混凝土+钢（屋架替换）上海同乐坊是由位于西康路附近的一片弄堂工厂改造而成。片区内工厂类型较多，如钢铁厂、橡皮印刷厂、糖果饼干制造厂等，也有戏院、电影院、中小学等公共服务设施。弄堂工厂是上海在特殊的社会环境下的产物，其工厂类型一般较小、无组织规划、人口密集、社会环境复杂。但弄堂工厂业态多，不同的生产要求对建筑结构和空间的要求不同，故遗留下了即为丰富的建筑形态，特别是厂房的屋顶结构造型，有锯齿形的毛纺厂、抛物线妆的彩印厂、“众”字形的食品厂等，形态各异，是改造中需要特别展现的重点。改造过程中，设计者立面上运用鲜亮的色块、玻璃幕墙、金属装饰灯将现代感的元素引入园区中，对破损严重的厂房和结构进行拆除，将零散的室外灰空间进行整合，以聚集人流，但对原建筑形式进行保留和修复，运用新的材料模拟失去或除去的局部结构关系，如用刚架模拟拆除的小学的建筑轮廓等。在单体的改造中，也采用了模拟和替换的手法，用钢结构替换同乐坊毛纺厂的招牌锯齿形屋顶，使它们的标志性和历史性得49 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法24以延续。通过用新材料对原有结构形式或结构构件进行替换，一方面有效的保证了工业建筑遗产改造后的安全性，另一方面通过新旧材料的对比，保存原有结构形式的同时突出强调了建筑在历史中的更新痕迹。a．人字形屋顶b．锯齿形屋顶c．斜坡形屋顶d．平顶图片4-19同乐坊内常见屋顶形式图片来源:作者自绘图片4-20同乐坊改造前后鸟瞰对比图片来源：http://image.baidu.com/图片4-21同乐坊锯齿形屋面替换前后对比图片来源：http://www.thenewfactories.com/4.2.3.2异质新增在工业建筑遗产的改造中主体结构不能满足荷载要求或不能满足新增功能需求时，可在新建结构构件辅助原结构承担建筑荷载，满足建筑使用的安全性要求，或在原主体结构的基础上增加夹层、廊桥等空间，以丰富空间形态满足功能要求。改造后新增的结构体与原主体结构共同承担建筑荷载。异质新增在形式上与同质新增相似，主要有增加柱等结构构件协助支撑、室内增夹层、室外新增空间、屋顶增层等。内部增柱的手法多用于砖木、砖混等承载力较低的结构；室内夹层多用于保存较完好的钢筋混凝土结构、钢结构等；室外增空间适宜各种结构形式，但需注意新增结构对原结构负荷的增加；屋顶增层多用于相对比较稳定、承载力较强的钢筋混凝土结构。新增材料底多采用自重较轻、与原材料对比明显的木材、钢24左琰、高延清：《上海弄堂工厂的生与死》，上海科学技术出版社，201250 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法材等，以达到最小程度增加原主体结构的荷载、与原结构材质形成强烈对比的效果。a．异质增柱b．异质增夹层c．外部增空间d．顶部增层图片4-22异质新增常见形式图片来源：作者自绘案例1：钢混+钢（外部加建）2013深圳双年展浮法玻璃厂改造深圳双年展的主入口位置处有一座原计划拆除的旧仓库，设计师在改造中希望新的入口与这座建筑有机结合。改造中，原建筑被当做“台基”，举起了体量与之相似的新体块，而新旧体块之间形成的缝隙空间，成为入口的平台，通过廊桥与其他建筑相连。原仓库为钢筋混凝土框架结构，新建体块采用了轻钢框架结构，直接采用原柱距，落在钢筋混凝土屋顶上，与原柱对应，新旧建筑在结构形式和外立面上形成鲜明的技术反差。另外，新增体块的底部采用了褶皱状的半反射天花板，使其与原结构屋顶间的空间别具特色，自然的界定了“入口”的区域。人流进入入口平台后，通过廊桥到达烟囱出，环25绕烟囱而下到厂区地面层，营造了趣味性十足的“过渡场域的体验空间”。新建钢结构体架在原钢筋混凝土结构之上，新旧结构共同承担新建筑的荷载。图片4-24深圳双年展入口及异形天花图片来源：自摄图片4-23玻璃厂加建结构图示图片来源：南沙原创官网图片4-25深圳双年展入口改造效果图片来源：南沙原创官网25刘珩：《浮云”主入口与砂库公共区——2013深港双年展浮法玻璃厂改造项目》，《世界建筑》，2014/0351 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法案例2：钢混+钢上海鑫桥创意产业园原为建于1991年的上海柴油机厂洋泾分厂厂区。原厂区中现存机械加工车间、半精加工车间、精加工车间、后方车间及变电所等多栋建筑。改造中的利用原则是改造后的建筑最大限度的节约资源、保护环境和减少污染，同时为使用者提供健康、舒适的室内外环境。现存原厂房结构多为单层钢筋混凝土排架结构或当钢筋混凝土排架局部砌体结构，改造中对原有厂房进行功能调整，对结构主要采取的方法为新建室内夹层、部分建筑屋面重做或加固，同时增设室外楼梯和雨棚等。改造中对原厂房中较为常见的排架结构，跨度、高度较大，一般在中间增设一排钢柱，对新增夹层楼盖多采用钢结构主次梁等结构。因新增的钢结构夹层依托在原有混凝土结构和新增钢柱上，需要对原钢筋混凝土柱进行结构计算并进行相应的加固，以满足26新增后的承载力要求。技术手法上，新增钢梁与钢柱、新增钢梁与原有钢筋混凝土柱可采用刚性连接，新增的楼层钢梁可通过预埋件与加固后的混凝土排架柱连接。图片4-26后方车间与机械加工车间现状图片来源《上海鑫桥创意产业园改造工程》图片4-27改造前后厂房建筑剖面示意图图片来源：《上海鑫桥创意产业园改造工程》4.2.3.3异质加建当原工业建筑遗产主体结构不能承担新增荷载时，可根据建筑功能的需求，在原工业建筑内外新建结构功能体，分隔和拓展建筑功能空间。改造后，新增结构体与原主体结构分开承重，互不影响。因新建结构体与原有工业建筑主体结构之间并无关联系，异质加建适宜各种类型的主体结构，同时为了突出强调原有结构，一般多采用与原结构材料相异的材料，以突显新旧的差别，当然，同质新增，如钢结构主体结构新建钢结构体的形式也是存在的，但因其非典型性此时不多做介绍。常见的加建形式有内部新建夹层结构、外部新增结构体、外套夹层等，第一种方式多用于内部空间较为宽敞、层高较高的各类结构类型，第二种多用于有新增空间需求或营造新的立面效果，第三种多用于本26既有建筑改造年鉴编委会：《既有建筑改造年鉴2012》，中国建筑工业出版社，201252 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法身承载力较低的砖木、砖混结构或其他承载力不足的结构类型增层之用。在改造中，为了承担新增部分荷载的同时对原结构减小对原结构的影响，多采用轻质高强的材料，故多采用钢、木等结构。过新旧空间、结构形式、结构材质的对比，为改造后的工业建筑遗产增加空间趣味性，也使其在功能和形象上更具有现代主义风格。a．内建夹层b．外建新空间c．外套增层图片4-28常见异质新增形式图片来源：作者自绘案例1:钢混+钢（内部增层）2013深圳双年展浮法玻璃厂砂库改造深圳双年展的公共服务厅为原厂房的砂库，空间方正无明显特色。改造后的砂库主要承担演讲、展示、儿童活动或教育活动等三个功能，故在功能分区上，首层空间仍然保持原本的三个独立空间，独立使用，具有单独出入口互不影响。之后通过新建夹层空间，通过楼梯和廊道将三个独立区域串联起来，不同的区域路径的连接形式和楼梯形式各具特色，形成一个序列性的空间，增加了体验的趣味性。在结构上，原有砂库厂房为钢筋混凝土结构，一方面对原有结构进行加固，另一方面新建夹层大部分采用钢结构，独立承重，与原结构互不干扰。在外立面形象上，将原有立面打破并拆除局部，采用了工业用临时用的具有不同透明度的材料，将自然光引入到室内空间，营造丰富多彩的光影效果，也打破了原有厂房的沉闷。设计中通过异质增建钢夹层的手法，保护原有结构的同时满足了空间划分的要求。图片4-30室内改造情况图片来源：自摄图片4-29沙库结构改造图示图片4-31沙库改造效果图片来源：南沙原创53 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法案例2：钢混+钢巴黎码头的改造是在1907年建造的一座货运站的老工业建筑上改造的。原货运站的结构为钢筋混凝土框架，形式较为单一，无鲜明特色。设计者在改造中新建了一个独立钢结构体将原有建筑笼罩了起来。新结构造型新颖，被涂以绿色，并嵌以同色调的玻璃，被放置在原结构的立面和顶部。新建结构体作为交通空间使用，增加了原建筑的流线合理性和趣味性。新结构的造型取自旁边流动的河水以及动态的人流，其形态与原有结构界限分明相差巨大，夸大了新与旧的对比，为建筑营造了一个现代感十足的立面，赋予了老建筑以新的生机和活力。另外，新的结构体与原有结构完全分离，保证建筑稳定性的同时避免了对原结构产生影响。图片4-32巴黎的码头改造项目图片来源：《世界建筑》2007/11案例3：钢混+钢首钢铸钢厂房建于20世纪70年代，是单层、双跨的钢筋混凝土排架结构，在设计中采用了当时较为典型的预制混凝土材料。现下创意产业园将厂房出租后，面临租户对原有建筑自行随意加建造成对原建筑和结构破坏的问题，故在首钢改建的二通动漫产业园的改造中，设计者先行对空间进行一定程度的划分。在铸钢厂房的改造中，先对原有结构进行加固改造，后运用轻钢材料，在原有厂房内新建一座四层结构体以适应办公单元的功能要求。新建结构体与原钢筋混凝土结构间隔3米建造，新旧结构分别承重，互不影响。同时，预留的3m的空间可作为交通空间，让使用者和游人贴近感受原有工业建筑结构形式的美学表现力。图片4-33首钢铸造车间改造后外立面及室内结构表现图片来源：《建筑学报》2010/1254 第4章基于材料特性的工业建筑遗产主体结构改造方法图片4-34首钢铸钢清理车间厂房改造图片来源：《建筑学报》2010/12案例4：钢+木葡萄牙工作室Comoco建筑师将科英布拉的一个曾用于存储工业材料的仓库，改建成一个室内足球场。原仓库为钢筋混凝土结构加钢屋架，仓库本身跨度和空间较大，改造中对原主体结构的改造以加固维修为主，拆除不必要的附加结构和装饰。因原主体结构较高，改造中在局部设置休息处时为了营造良好的休憩氛围，以木结构单独搭建了一小片区域，形成了第二层屋顶。该木结构与原有主体结构脱离，单独承重。新建木结构体满足了休息处的功能要求，同时木结构的材质与原有的结构材料形成鲜明的对比，增添了室内空间的趣味性。图片4-35葡萄牙某室内足球场图片来源：http://news.siin.cn/4.4本章小结本章通过之前章节对工业建筑遗产主体结构改造现存问题的分析和基于材料特性不同结构类型主体结构改造特点的分析，基于材料特性对工业建筑遗产主体结构改造中的原则、策略和方法进行研究。在原则上，提出对结构可靠性、结构特性、结构既有价值、结构材料特性的尊重；在策略上，提出以主体结构延续、更新、重构为主导的改造模式；在方法上，针对不同策略以“同质”和“异质”手法分别进行处理的不同方式进行阐述，在同质方面，提出同质加固、同质新增、同质拆减等具体的改造方法，在异质方面，提出异质新增、异质加建等具体的改造方法，并对相关实例进行分析55 结语结语从“798”艺术社区到遍布中国各地的厂房改造而成的创意产业园，国内对工业建筑遗产改造再利用价值的认识逐渐提高，但很多改造项目都是自发形成或由开发商主控，设计中缺乏相关的规范和理论予以指导。截至2014年，工业建筑遗产学术研讨会已经召开了五届，并将继续以每年一届的趋势继续下去，这说明我国学术界对工业建筑遗产保护与利用愈发重视起来。但工业建筑遗产的研究内容十分广泛，当下迫切需要多方位多视角的研究来完善相关理论、健全相关规定，以更好的指导改造设计。对工业建筑遗产的改造的研究包含多方面的内容，本文选择作为建筑改造重要内容的主体结构改造作为切入点。以工业建筑遗产改造再利用中的主体结构改造为研究范围，以材料特性为出发点，梳理工业建筑结构体系的历史及特性，探究工业建筑遗产的主体结构价值，着重研究对不同类型主体结构的改造策略和方法，以期使建筑主体结构在工业建筑遗产改造领域中得到规范化的利用，充分发挥其价值和作用。因现下对工业建筑遗产改造项目中结构改造的具体资料较难寻找，且笔者能力有限，之前对工业建筑设计和材料、结构方面的了解较少，只能凭现存资料和调研成果对其进行浅薄分析，难免有遗漏和理解错误之处，望各位前辈以宽容的态度予以批评指正。同时希望相关部门和组织尽快制定明确的标准和规范，更希望有更多对工业建筑遗产改造感兴趣的学者进行相关方面的研究，对工业建筑遗产主体结构方面的理论不断完善。56 参考文献参考文献书籍类:[1].[美]卡罗尔•贝伦斯．吴小菁译．工业遗址的再开发利用:建筑师、规划师、开发商和决策者实用指南．北京：电子工业出版社，2012．[2].[美]威廉•J.穆尔塔夫．谢靖译．时光永驻:美国遗产保护的历史和原理(第3版)．北京：电子工业出版社，2012.[3].[德]于尔根·亚当．苏艳娇译．工业建筑设计手册ADesignManualIndustrialBuildings．大连：大连理工出版社，2006.[4].[德]沃尔夫冈·文德尔，常江，罗萍嘉．走进“老矿”：矿业废弃地的再利用．上海：同济大学出版社，2011.[5].[美]费莉西娅•艾森伯格•莫尔纳．重庆仁豪景观设计有限公司译．LOFTS改造与更新设计:城市居住的新设想．北京：中国建筑工业出版社，2003.[6].[美]费莉西娅•艾森伯格•莫尔纳．重庆仁豪景观设计有限公司译．LOFTS改造与更新设计:城市居住的新设想．北京：中国建筑工业出版社，2003.[7].[意]P.L.奈尔维．黄运升译．建筑的艺术与技术．北京：中国建筑工业出版社，1983.[8].[英]JudithAlfrey、TimPutnam．TheIndustrialHeritage:ManagingResourcesandUses．Routledge，1992.[9].NoraRichterGreenArchitectureTransformed.NewLifeForOldBuildings.RoekPortPublishers.1998[10].[英]肯尼斯·鲍威尔．于馨、杨智敏、司洋译．旧建筑改建与重建（ArchitectureReborn:TheConversionandReconstructionofOldBuildings）．大连：大连理工大学出版社，2001[11].[美]SherbanCantacuzino,Re-architecture：OldBuildingsNewUses,NEWYORK:AbbevillePress,Inc.,1989[12].[英]安格斯·J·麦克唐纳，陈治业、童丽萍译．结构与建筑．北京：中国水利水电出版社，2003[13].[日]中村吉郎．雷宝乾译．建筑造型基础．北京：中国建筑工业出版社，1987．[14].[美]托伯特·哈姆林．邹德侬译．建筑形式美的原则．北京：中国建工出版社，1982．[15].[德]海诺·恩格尔著．林昌明，罗时玮译．结构体系与建筑造型．天津：天津大学出版社，2002．57 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参考文献[2].YanyanWang．TheManifestationofOrganicModernismStyleinInteriorDesign[A]．Proceedingsof2009IEEE10thInternationalConferenceonComputer-AidedIndustrialDesign&ConceptualDesign[C]．2009[3].李艾芳．国内外工业遗产管理体制的比较研究．中国首届工业建筑遗产学术研讨会．201061 致谢致谢感谢马英老师在我研究生期间的学习和设计上给予的帮助。在设计上，马老设计能力强、思维活跃，使我设计能力得到很大提高；在学术上，尽管老师平时事务繁忙，但仍抽时间对论文的方向、框架和内容悉心指导。三年时间从马老师身上学到的知识，将是我人生路上宝贵的财富。感谢晁军老师，一直将我“视如己出”，师门聚餐也不忘带上我，在平时设计过程和论文写作中给予我莫大帮助，也给了我很多与甲方直接交流、汇报方案的机会，使我受益匪浅，也感谢老师在平时对我的信任和支持。感谢俞天琦老师，亦师亦友，不论在设计上、在学术上还是在生活上都给予我真诚的关心和帮助，给我的研究生生活带来温暖的阳光。同时老师在设计和学术上的严谨态度也是我今后学习的榜样。感谢赵可昕老师、段炼老师、王佐老师在开题和中期时对我的论文仔细阅读并认真指正。感谢北京市建筑设计研究院刘蓬刘总对我的赏识以及在生活和工作上给予我的耐心帮助，让我可以心无旁骛专心写论文。感谢马老师和晁老师门下的所有同学，三年时间愉快的一起工作、互相学习互相帮助。感谢宿舍的好友们，枯燥的论文写作时间里互相帮助互相学习互相吐槽。特别是陆红伟同学分享了宝贵的工作室空间，为我提供了安静的写作环境。感谢我的朋友们对我论文写作的鼓励和帮助，特别是仲同学，不辞辛苦帮忙补拍调研照片。感谢我的亲人们，感谢我的父母一直纵容我的任性，在背后鼓励我支持我；感谢刘某人，不辞辛苦陪我调研、在我写论文期间提供后勤支持。最后，感谢参加论文评阅和答辩的老师们以及每一位对我论文提出宝贵意见的老师和同学。62 附录附录部分调研成果：（图片来源：作者自摄、设计公司提供）云南昆明同景108智库空间所在地：昆明原用途：云南圆正轴承厂的厂区现用途：创意产业园区改造后园区内共九座建筑。多为钢筋混凝土结构和钢结构。108智库空间外景1#楼B座I座D座C座63 附录深圳双年展所在地：深圳原用途：蛇口区浮法玻璃厂现用途：双年展展场三座主要改造厂房，为钢筋混凝土结构和钢结构，但双年展后部分被拆除64 附录武汉万科金域华府——茂园所在地：武汉原工业厂区：原武建构建二厂的旧址建厂时间：1958年将废弃的厂房改造为庭院，首先是种态度，对待城市记忆的诚实态度，其次是现实建设对诚实历史读到透明覆盖。“让当代的庭园从历史中生长”中历史有两个含义，一是保留的工业旧址，二是展现中国典型园林空间。保留方法：将70年代老厂房的部分原貌，用一座园林的形式保留下来，并将他们用现代的元素重新定义。将原址中工业元素相对集中的5处地方加以保留：一个混凝土搅拌大厂房、一个搅拌站小厂房、一对用于存放水泥的双塔筒仓、5片分料片墙、以及一些围墙。65 附录武汉汉阳铁厂所在地：武汉厂区现状：目前，厂区正门外的一座简陋的两层小楼中栖身的“张之洞与汉阳钢厂博物馆”由担任美国“9·11”遗址重建计划总体规划的建筑师丹尼尔·李伯斯金操刀，在原址上推倒重新设计建造。参观时，博物馆已建设大半。另外，汉阳钢铁厂搬迁后，原占地700亩的老厂区，将被改建成“汉阳造”创意产业集聚区，其中4间炼钢车间将做成工业博物馆，面积约1万平方米。，“汉阳造”创意产业集聚区由三部分组成，动漫、信息等产业组成的创意产业园、钢材储运区改造成的创业（电子商务）园，以及张之洞与汉阳铁厂博物馆升级成为近代工业博物馆，即“一馆两园”。厂区内建筑众多，主要生产车间为钢筋混凝土结构及钢屋架，外墙围护多为红砖。66 附录武汉和平打包厂所在地：武汉厂区现状：现阶段建筑内工厂、办公、仓储等功能均已搬出，整个厂房呈闲置待改造状态。建筑为四层砖混结构,沿街立面主体红砖砖砌，工艺精美，六栋建筑风格异，保存完整。内部空间为钢筋混凝土全框架结构，整体现浇楼板。打包厂厂房建筑极具特色，内部空间丰富，结构坚固，极为适合改外立面造成为博物馆和创意办公空间。如何改造赋予其新生的同时保证其原真性，将是其面临的又一个挑战。厂区内建筑主要为砖混结构和钢筋混凝土框架结构。内部空间结构67 附录上海M50创意中心所在地：上海原用途：上海春明粗纺厂现用途：创意产业园区建筑多为砖混结构和钢筋混凝土结构田子坊所在地：上海原用途：泰康路弄堂工厂现用途：创意产业园区建筑多为砖混结构68 附录上海八号桥创意园区所在地：上海原用途：上海汽车制动器厂现用途：创意产业园区原建筑多为钢筋混凝土结构69 附录上海老码头所在地：上海原用途：六铺码头南外滩地区现用途：创意产业园区原建筑多为砖混结构上海四行仓库纪念馆所在地：上海原用途：四行仓库现用途：抗战纪念馆原建筑为六层的钢筋混凝土结构70'