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舊建筑改造設計的探索與實踐論文
摘要:面對全球環(huán)境問題和自然資源的短缺，舊建筑改造和再利用的設計方法亟待研究。設計上的缺陷往往造成難以彌補的經(jīng)濟損失，若能利用先進的科學技術及其提供的相關數(shù)據(jù)，就能大大提高設計的客觀性和科學性。通過對某院校國家重點試驗室的改造設計，重點探討了計算機模擬技術對建筑改造設計的支撐作用。
關鍵詞:建筑改造;合理優(yōu)化;設計方法;技術支撐
1概述面對全球環(huán)境問題和自然資源的短缺
建筑對環(huán)境的巨大影響已經(jīng)越發(fā)受到人們的關注。在歐洲，新建筑已很少建，取而代之的是對舊建筑的改造和再利用。延長其使用壽命，降低拆除重建的幾率，可以有效減輕環(huán)境污染、降低資源消耗，推動整體生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
但是，舊建筑的改造和更新存在著新舊功能、空間形式、環(huán)境質(zhì)量和審美差異的諸多矛盾，在設計中合理地解決其中的矛盾，使其滿足新空間、多功能、節(jié)能降耗和綠色環(huán)境等現(xiàn)代建筑需求，是建筑改造設計中亟待解決的問題。本文通過對中國礦業(yè)大學深部巖土力學與地下工程國家重點試驗室的改造設計，交流個案中的所見問題和解決辦法。
2注重新舊建筑功能需求的變化
中國礦業(yè)大學深部巖土力學與地下工程國家重點試驗室位于大學文昌校區(qū)內(nèi)，占地1 800 m2，建筑面積3 600 m2，框架結(jié)構，共2層。原建筑建于1986年，功能是超大型計算中心，后改為計算機科學與技術學院。當時的高標準、高質(zhì)量，為建筑的延用打下了基礎。但34 m×64 m×12 m的巨大建筑體塊，僅靠周邊的帶窗采光和通風，舊的功能分區(qū)造成“不透氣、不通風、潮濕悶熱、黑暗憋堵”的系列問題。
外墻以水刷石飾面，局部已脫落滲水;主入口接兩架剪刀樓梯，笨重且難看。改造所面臨的主要問題是:
1)功能分區(qū)不合理，不能滿足現(xiàn)代試驗室的基本需求。
2)內(nèi)部空間全天依靠人工照明和機械通風，耗能巨大。
3)墻體外飾剝落滲水，也無外保溫措施，不利節(jié)能降耗，威脅建筑使用壽命，破壞校園景觀。
4)主入口水平與立體交通并行，人流交叉嚴重。
美國建筑景觀大師勞倫斯·哈普林曾提出“建筑再循環(huán)理論”，意思是說，舊建筑的改造不同于簡單的修復，“再循環(huán)”就是根據(jù)建筑功能上的變動，重新調(diào)整建筑內(nèi)部空間，使原有建筑能夠被合理地繼續(xù)使用。此次的改造，充分挖掘了舊建筑的自身條件，平面上進行了重新分區(qū)，以滿足現(xiàn)代試驗室的功能需求;形態(tài)上注重自然采光和通風，以滿足健康節(jié)能的綠色需求;拆除舊樓梯，重建入口以滿足科學管理，避免人、物流交叉矛盾的產(chǎn)生;墻體改造，以滿足保護建筑主體、節(jié)能降耗、美化建筑以及和諧校園的多方需求，使之老當益壯，煥發(fā)青春。
3注重風格和技術的兼顧與統(tǒng)一
改造性設計，必須注重風格和技術的兼顧與統(tǒng)一，在新技術的支持下，相互協(xié)調(diào)各種關系，使之既能更新舊建筑，又能與環(huán)境和諧。
舊建筑的外墻以水刷石飾面，因年久而褪色剝落(圖1)。為提高建筑外墻的保溫性能，改善建筑的墻體節(jié)能效果，建筑立面特采用聚苯顆粒外墻外保溫與裝飾系統(tǒng)。其較強的耐候性，良好的防水和防水蒸氣滲透性能，對舊建筑的圍護結(jié)構起到保護作用。做法為:舊建筑墻體→界面層(增強界面砂漿)→保溫層(聚苯顆粒保溫砂漿)→保護層(抹面砂漿+熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)+抹面砂漿)→加固層(鋼絲網(wǎng)專用錨固件)→飾面層(面磚)。聚苯顆粒外墻保溫與裝飾系統(tǒng)有效地解決了外墻保溫系統(tǒng)的機械強度。外墻磚安全牢固的飾以建筑立面，灰色的立面凸起白色的窗套，沉著雅致的色調(diào)和諧于綠色的校園之中(圖2)。
圖1原建筑外立面
Fig.1 The facade of the building before reconstruction圖2改造后建筑外立面Fig.2 The facade of the building after reconstruction作為國家重點試驗室的入口，不僅需要體現(xiàn)莊重大方的氣度，還要體現(xiàn)奮發(fā)向上的生機。因此，改造中拆除了舊樓梯，將垂直交通移向建筑內(nèi)部，入口后退2.8 m，增設混凝土立柱，挑出鋼架雨棚，兩排拉桿聚收于立柱之上，輕盈的姿態(tài)凸顯著向上的張力。舊建筑的笨重與壓抑得以破除，清新的現(xiàn)代氣息迎面撲來。
4注重科學數(shù)據(jù)對設計的支撐作用設計上的缺陷往往造成難以彌補的經(jīng)濟損失。
若能注重科學數(shù)據(jù)對設計的支撐作用，如依據(jù)計算機模擬取得的科學數(shù)據(jù)進行設計構思，就能大大提高設計的客觀性。
原建筑僅有靠近周圈的房間，能夠借助挑廊的側(cè)窗取得部分日光，其他空間則成為了黑房間。重建功能分區(qū)，采光通風應是重中之重。于是，首先，通過計算機模擬軟件Ecotect對原建筑的自然采光進行檢測分析:其平均日光照度為802.8 Lux，采光系數(shù)平均值為16.06%，最低處照度為20.58 Lux，采光系數(shù)為0.41%。此種采光方式造成近窗處房間亮度最高，光線沿房間進深方向下降幅度較大。
改造前室內(nèi)光線遞減嚴重，整個空間采光不均。按照我國2001年發(fā)布的《建筑采光設計標準》，校園建筑室內(nèi)天然光臨界照度值為100 Lux，最小自然采光系數(shù)為2%�？梢�，原有的采光方式不能滿足視覺機能的要求，所以，才會造成室外陽光燦爛，室內(nèi)人工照明的尷尬局面。通過計算機建模，重新進行平面分區(qū):將“回”字形布局改為“井”字形布局，井字走廊的盡頭連通立面窗戶，使采光通風兼而得之；
拆除2層外墻并將挑廊空間并到室內(nèi)，使研究室從內(nèi)窗空間變外窗空間;將中心處的柱子、間梁以及相關的樓板、屋頂一并拆除，采用鋼結(jié)構和節(jié)能玻璃建造采光頂，頂下環(huán)繞設置通風百葉。為內(nèi)部交通開辟了樞紐，為建筑空間增設了中庭，為采光通風打造了天井;將部分隔墻改為玻璃隔斷或玻璃花磚，其他墻面則飾以白色乳膠漆，以增加光線的反射和透射。
幾種手段同時實施，良好的采光環(huán)境和滿意的均勻度已初現(xiàn)端倪。再次運用Ecotect軟件進行驗證:圖3的自然采光量明顯優(yōu)于改造前，室內(nèi)平均日光照度值提高為1 248.09 Lux，采光系數(shù)為22.48%。天井處照度最高，達到4 653.12 Lux。窗口處照度沿進深方向下降，最深處仍能達到253.47 Lux。此采光方式的優(yōu)點是以側(cè)窗采光為主，以天窗來均勻照明。
改造后，自然照明達到國家指標，且分布比較均衡，不僅節(jié)約了照明用電同時還消除了因其散熱而增加的空調(diào)負荷(圖4、圖5)。另外還在天井中增設了鋼構樓梯，植上翠竹，鋪上沙狀細石，架上防腐棧道，打造出一個具有景觀特色的天光中庭。陽光灑過玻璃頂棚，青竹搖曳著輕柔的倩影，走入其中，清新、舒適之感油然而生(圖6)。5結(jié)語綜上所述，注重新舊建筑功能需求的變化，則能根據(jù)舊建筑現(xiàn)有條件，重新調(diào)整建筑內(nèi)部空間，使原有建筑能夠被合理地繼續(xù)使用;注重風格和技術的兼顧與統(tǒng)一，則能使建筑大環(huán)境與小環(huán)境以及內(nèi)部空間的各種要素相互協(xié)調(diào)，并通過適宜的技術手段達到新老建筑形式上的整體和諧;注重科學數(shù)據(jù)對設計的支撐作用，并避免設計上的缺陷和不必要的經(jīng)濟損失，大大提高設計的客觀性和科學性。
參考文獻
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