旧建筑改造设计的探索与实践论文

旧建筑改造设计的探索与实践论文

　　摘要:面对全球环境问题和自然资源的短缺，旧建筑改造和再利用的设计方法亟待研究。设计上的缺陷往往造成难以弥补的经济损失，若能利用先进的科学技术及其提供的相关数据，就能大大提高设计的客观性和科学性。通过对某院校国家重点试验室的改造设计，重点探讨了计算机模拟技术对建筑改造设计的支撑作用。

　　关键词:建筑改造;合理优化;设计方法;技术支撑

　　1概述面对全球环境问题和自然资源的短缺

　　建筑对环境的巨大影响已经越发受到人们的关注。在欧洲，新建筑已很少建，取而代之的是对旧建筑的改造和再利用。延长其使用寿命，降低拆除重建的几率，可以有效减轻环境污染、降低资源消耗，推动整体生态环境的可持续发展。

　　但是，旧建筑的改造和更新存在着新旧功能、空间形式、环境质量和审美差异的诸多矛盾，在设计中合理地解决其中的矛盾，使其满足新空间、多功能、节能降耗和绿色环境等现代建筑需求，是建筑改造设计中亟待解决的问题。本文通过对中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点试验室的改造设计，交流个案中的所见问题和解决办法。

　　2注重新旧建筑功能需求的变化

　　中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点试验室位于大学文昌校区内，占地1 800 m2，建筑面积3 600 m2，框架结构，共2层。原建筑建于1986年，功能是超大型计算中心，后改为计算机科学与技术学院。当时的高标准、高质量，为建筑的延用打下了基础。但34 m×64 m×12 m的巨大建筑体块，仅靠周边的带窗采光和通风，旧的功能分区造成“不透气、不通风、潮湿闷热、黑暗憋堵”的系列问题。

　　外墙以水刷石饰面，局部已脱落渗水;主入口接两架剪刀楼梯，笨重且难看。改造所面临的主要问题是:

　　1)功能分区不合理，不能满足现代试验室的基本需求。

　　2)内部空间全天依靠人工照明和机械通风，耗能巨大。

　　3)墙体外饰剥落渗水，也无外保温措施，不利节能降耗，威胁建筑使用寿命，破坏校园景观。

　　4)主入口水平与立体交通并行，人流交叉严重。

　　美国建筑景观大师劳伦斯·哈普林曾提出“建筑再循环理论”，意思是说，旧建筑的改造不同于简单的修复，“再循环”就是根据建筑功能上的变动，重新调整建筑内部空间，使原有建筑能够被合理地继续使用。此次的改造，充分挖掘了旧建筑的自身条件，平面上进行了重新分区，以满足现代试验室的功能需求;形态上注重自然采光和通风，以满足健康节能的绿色需求;拆除旧楼梯，重建入口以满足科学管理，避免人、物流交叉矛盾的产生;墙体改造，以满足保护建筑主体、节能降耗、美化建筑以及和谐校园的多方需求，使之老当益壮，焕发青春。

　　3注重风格和技术的兼顾与统一

　　改造性设计，必须注重风格和技术的兼顾与统一，在新技术的支持下，相互协调各种关系，使之既能更新旧建筑，又能与环境和谐。

　　旧建筑的外墙以水刷石饰面，因年久而褪色剥落(图1)。为提高建筑外墙的保温性能，改善建筑的墙体节能效果，建筑立面特采用聚苯颗粒外墙外保温与装饰系统。其较强的耐候性，良好的防水和防水蒸气渗透性能，对旧建筑的围护结构起到保护作用。做法为:旧建筑墙体→界面层(增强界面砂浆)→保温层(聚苯颗粒保温砂浆)→保护层(抹面砂浆+热镀锌钢丝网+抹面砂浆)→加固层(钢丝网专用锚固件)→饰面层(面砖)。聚苯颗粒外墙保温与装饰系统有效地解决了外墙保温系统的机械强度。外墙砖安全牢固的饰以建筑立面，灰色的立面凸起白色的窗套，沉着雅致的色调和谐于绿色的校园之中(图2)。

　　图1原建筑外立面

　　Fig.1 The facade of the building before reconstruction图2改造后建筑外立面Fig.2 The facade of the building after reconstruction作为国家重点试验室的入口，不仅需要体现庄重大方的气度，还要体现奋发向上的生机。因此，改造中拆除了旧楼梯，将垂直交通移向建筑内部，入口后退2.8 m，增设混凝土立柱，挑出钢架雨棚，两排拉杆聚收于立柱之上，轻盈的姿态凸显着向上的张力。旧建筑的笨重与压抑得以破除，清新的现代气息迎面扑来。

　　4注重科学数据对设计的支撑作用设计上的缺陷往往造成难以弥补的经济损失。

　　若能注重科学数据对设计的支撑作用，如依据计算机模拟取得的科学数据进行设计构思，就能大大提高设计的客观性。

　　原建筑仅有靠近周圈的房间，能够借助挑廊的侧窗取得部分日光，其他空间则成为了黑房间。重建功能分区，采光通风应是重中之重。于是，首先，通过计算机模拟软件Ecotect对原建筑的自然采光进行检测分析:其平均日光照度为802.8 Lux，采光系数平均值为16.06%，最低处照度为20.58 Lux，采光系数为0.41%。此种采光方式造成近窗处房间亮度最高，光线沿房间进深方向下降幅度较大。

　　改造前室内光线递减严重，整个空间采光不均。按照我国2001年发布的《建筑采光设计标准》，校园建筑室内天然光临界照度值为100 Lux，最小自然采光系数为2%。可见，原有的采光方式不能满足视觉机能的要求，所以，才会造成室外阳光灿烂，室内人工照明的尴尬局面。通过计算机建模，重新进行平面分区:将“回”字形布局改为“井”字形布局，井字走廊的尽头连通立面窗户，使采光通风兼而得之；

　　拆除2层外墙并将挑廊空间并到室内，使研究室从内窗空间变外窗空间;将中心处的柱子、间梁以及相关的楼板、屋顶一并拆除，采用钢结构和节能玻璃建造采光顶，顶下环绕设置通风百叶。为内部交通开辟了枢纽，为建筑空间增设了中庭，为采光通风打造了天井;将部分隔墙改为玻璃隔断或玻璃花砖，其他墙面则饰以白色乳胶漆，以增加光线的反射和透射。

　　几种手段同时实施，良好的采光环境和满意的均匀度已初现端倪。再次运用Ecotect软件进行验证:图3的自然采光量明显优于改造前，室内平均日光照度值提高为1 248.09 Lux，采光系数为22.48%。天井处照度最高，达到4 653.12 Lux。窗口处照度沿进深方向下降，最深处仍能达到253.47 Lux。此采光方式的优点是以侧窗采光为主，以天窗来均匀照明。

　　改造后，自然照明达到国家指标，且分布比较均衡，不仅节约了照明用电同时还消除了因其散热而增加的空调负荷(图4、图5)。另外还在天井中增设了钢构楼梯，植上翠竹，铺上沙状细石，架上防腐栈道，打造出一个具有景观特色的天光中庭。阳光洒过玻璃顶棚，青竹摇曳着轻柔的倩影，走入其中，清新、舒适之感油然而生(图6)。5结语综上所述，注重新旧建筑功能需求的变化，则能根据旧建筑现有条件，重新调整建筑内部空间，使原有建筑能够被合理地继续使用;注重风格和技术的兼顾与统一，则能使建筑大环境与小环境以及内部空间的各种要素相互协调，并通过适宜的技术手段达到新老建筑形式上的整体和谐;注重科学数据对设计的支撑作用，并避免设计上的缺陷和不必要的经济损失，大大提高设计的客观性和科学性。

　　参考文献

　　［1］刘晓黎.历史性建筑的保护、更新与再利用［M］.北京:清华大学出版社，1991.

　　［2］林兆璋，倪文岩.旧建筑的改造性再利用［J］.建筑学报，2000(1):45－48.

　　［3］卢菁，梁晶.功能与价值的重铸———旧建筑的改造和利用［J］.四川建筑，2003(3):16－17.

　　［4］龙永龄.旧建筑的改造与利用［J］.时代建筑，1994(4):47－50.

　　［5］王建国.后工业时代产业建筑遗产保护更新［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

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