2010年上海世博會(huì)建筑改造設(shè)計(jì)

2010年上海世博會(huì)建筑改造設(shè)計(jì)

項(xiàng)目：2010年上海世博會(huì)未來(lái)研究中心。建設(shè)單位:上海世博土地控股有限公司設(shè)計(jì)單位:同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院原作設(shè)計(jì)工作室(建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、環(huán)境景觀設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)時(shí)間:2006.10-2008.6用地面積:19103m2改造前建筑面積:23470m2建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì):章明、張姿、丁闊、康月、周文文、李雪峰、孫承禹、朱婷婷、林佳一、陳莉、馮珊珊等1關(guān)注能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注早期的世博建筑往往是以特征性語(yǔ)言來(lái)展現(xiàn)各國(guó)的歷史文化特征與最新科技成就,更注重依托世博會(huì)的機(jī)遇擴(kuò)展其“事件性”效應(yīng),因而在世博會(huì)上幾乎匯聚了各種建筑潮流與建筑理念,世博建筑也在支持與傳播當(dāng)時(shí)“進(jìn)步”的建筑理念與建筑技術(shù)方面提供了理想條件與廣闊空間。然而,“進(jìn)步”的內(nèi)涵與意義隨著時(shí)代的變遷產(chǎn)生了巨大差異。時(shí)至今日,世博會(huì)不再需要像埃菲爾鐵塔或巴塞羅那德國(guó)館那樣的里程碑式的建筑物來(lái)引人關(guān)注,而是更關(guān)心如何減少為此付出的不必要的資源與環(huán)境代價(jià)——這就是對(duì)能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注。例如:2000年漢諾威世博會(huì)的瑞士館就是用松木條交疊壘成,世博會(huì)結(jié)束后瑞士館被拆除運(yùn)回國(guó)內(nèi)繼續(xù)利用。同時(shí),漢諾威世博會(huì)也盡量使用已有展館,力爭(zhēng)在世博會(huì)后減少多余廢棄物的產(chǎn)生。由此可知,世博建筑的重心也從早期的以短期時(shí)效性為重的“宣言式”逐漸過(guò)渡到注重長(zhǎng)久推動(dòng)力的“可持續(xù)式”。上海南市電廠所處的浦西濱江區(qū)域集中了計(jì)劃搬遷的造船廠、電廠、港機(jī)廠、印染廠以及大量的危棚簡(jiǎn)屋和工人新村。上海2010年世博會(huì)首次采用了大規(guī)模利用老建筑與近現(xiàn)代工業(yè)遺產(chǎn)的建設(shè)策略。這不僅使諸如南市電廠這樣的近現(xiàn)代工業(yè)文明的見(jiàn)證者得以留存與再利用,也將加速這一地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與城市功能完善,使該地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市環(huán)境品質(zhì)產(chǎn)生根本性提交。南市電廠主廠房的改造就是在這樣的總體目標(biāo)下催生出的龐大復(fù)雜的改造項(xiàng)目,它不僅僅是一個(gè)事件性場(chǎng)所,更是符合上海城市發(fā)展未來(lái)導(dǎo)向的長(zhǎng)久之作。它在改造設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)施環(huán)節(jié)上的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般意義上的新建建筑。它在改造過(guò)程中經(jīng)歷的波折與考驗(yàn)所積累的經(jīng)驗(yàn)為日后產(chǎn)業(yè)建筑的大規(guī)模改造提供了十分重要的借鑒價(jià)值。2南市私家車的再生性改造策略對(duì)世博建筑認(rèn)知上的變化還反映在世博會(huì)與城市發(fā)展的關(guān)系上。事實(shí)證明,近年來(lái),世博園區(qū)的計(jì)劃更加順應(yīng)城市發(fā)展的整體規(guī)劃,它與城市發(fā)展的契合度也成為衡量世博會(huì)成功與否的重要標(biāo)志。例如,1992年塞維利亞世博會(huì)被納入城市外圍新城市中心建設(shè)計(jì)劃的一部分;而1998年里斯本世博會(huì)也是大里斯本發(fā)展計(jì)劃的重要組成部分,它改變了工業(yè)地區(qū)被廢棄的現(xiàn)實(shí);2000年漢諾威世博會(huì)完成了對(duì)已有城市展覽設(shè)施的利用與更新,并成為城市總體戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的導(dǎo)引。同樣,2010年上海世博會(huì)選址于上海城區(qū)黃浦江兩岸的濱水區(qū)域,這一地區(qū)曾經(jīng)是中國(guó)近代工業(yè)的發(fā)源地,擁有豐富的歷史文化資源,同時(shí)也是新一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和舊區(qū)改造的重點(diǎn)地區(qū)。正是由于該區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與歷史文脈特征,使上海世博會(huì)有望成為第一屆以大規(guī)模舊建筑的利用與再生代替全部新建場(chǎng)館的世博會(huì)。南市發(fā)電廠的再生性改造策略就是源自世博會(huì)的主題與城市發(fā)展戰(zhàn)略方向的有機(jī)結(jié)合,將延續(xù)歷史脈絡(luò)、再現(xiàn)工業(yè)文明特征作為改造的目標(biāo)與原則。雖然建于1985年的南市發(fā)電廠主廠房并不具備久遠(yuǎn)的歷史,但它擁有長(zhǎng)128m、寬70m、高50m的龐大體量,165m高的煙囪也是區(qū)域地標(biāo),其內(nèi)部空間和外部形態(tài)相對(duì)完整并具有強(qiáng)烈的工業(yè)文明特征。因此,過(guò)度改造勢(shì)必造成其工業(yè)建筑特色的喪失。這就要求設(shè)計(jì)在盡可能尊重原有建筑形態(tài)和體量特征的前提下,進(jìn)行局部的改造和適當(dāng)?shù)膬?nèi)部加建,使廠房?jī)?nèi)原有的空間要素成為改造后的展館空間的重要組成部分。在保留歷史記憶、延續(xù)場(chǎng)所精神的同時(shí)滿足全新的功能要求,并且最大限度地保持建筑內(nèi)外原有型制,保留結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征和部分機(jī)器設(shè)備,展現(xiàn)工業(yè)文明痕跡與歷程。2.1煤粉車間的主題館原用于放置3臺(tái)發(fā)電機(jī)組的汽機(jī)車間位于主廠房南側(cè),高25m,分為3個(gè)層面,空間開(kāi)敞完整,適合改造為展館的大型主題展廳。原用于布置廠房?jī)?nèi)的輔助設(shè)備(給煤機(jī)、磨煤機(jī))、主要管線與控制機(jī)房的煤粉車間及控制中心位于主廠房中部,分為6層層面,空間尺度較小且分隔較多,適合改造為以小空間為主的主題館服務(wù)管理區(qū)。原用于布置龐大的鍋爐機(jī)組的鍋爐車間位于主廠房北側(cè),高度50m,分為2個(gè)層面,空間尺度恢弘、結(jié)構(gòu)完整,適合改造為主題館的主要展區(qū)。2.2鋼結(jié)構(gòu)樓板與支架主體結(jié)構(gòu)分別由跨度25m和27m,高度為24m和50m的兩組大跨度桁架及中間連接部分組成,此外還有多處連通設(shè)備與附屬設(shè)施的鋼結(jié)構(gòu)樓板與支架。整個(gè)廠房的改造加固從滿足建筑使用功能出發(fā),以盡可能利用原有結(jié)構(gòu)為原則,提高結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性,并最大限度地體現(xiàn)原有結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系,保留工業(yè)文明的時(shí)代特征與美學(xué)特征。廠房原結(jié)構(gòu)為帶支撐的混凝土排架結(jié)構(gòu),改造后整體結(jié)構(gòu)改變?yōu)閹ё枘嶂蔚目蚣芙Y(jié)構(gòu)。2.3保留部分設(shè)備主廠房的原有設(shè)備十分龐雜,主要包括:煤灰傳送帶、煤粉倉(cāng)、給煤機(jī)、磨煤機(jī)、粉煤灰分離器、鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝機(jī)、吊車等。改造中保留了部分設(shè)備及支架作為日后改建的記憶線索與重要節(jié)點(diǎn),保留汽機(jī)車間內(nèi)的大型吊車、9號(hào)發(fā)電機(jī)組以及13號(hào)爐的主要附屬設(shè)備。改造設(shè)計(jì)圍繞保留設(shè)備的位置和特征設(shè)定改造的空間框架與動(dòng)線安排,使其有效地、藝術(shù)地融入改造后的全新功能體系之中。2.4改造方案的內(nèi)容原南市電廠主廠房屋頂由4層平臺(tái)組成,由南往北逐級(jí)升高,34m標(biāo)高的平臺(tái)布置4組巨大的粉煤灰分離器。逐級(jí)上升的屋頂、超大尺度的分離器、簡(jiǎn)潔單純的表皮,呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的工業(yè)時(shí)代特征。改造設(shè)計(jì)本著尊重工業(yè)遺跡的原則,保持主廠房原有型制,結(jié)合功能和景觀要求,針對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行局部改造和加建,形成簡(jiǎn)潔的形態(tài)邏輯,使對(duì)這座工業(yè)建筑的記憶在它新的歷史中得到延續(xù),同時(shí)使改造后主廠房和保留的煙囪形成一種相互襯托的呼應(yīng)關(guān)系。主廠房南立面改造通過(guò)一組C字形的轉(zhuǎn)折形體將原先松散的體量關(guān)系統(tǒng)領(lǐng)起來(lái),并與屋頂太陽(yáng)能板結(jié)合,在維持廠房原有型制的同時(shí)滿足了未來(lái)館展示功能的要求。C字形的轉(zhuǎn)折形體在南立面翻轉(zhuǎn)而下自然形成入口回廊以滿足世博會(huì)場(chǎng)館必需的室外等候功能。而立面造型上管道形態(tài)的肌理回應(yīng)了昔日廠區(qū)內(nèi)外縱橫交錯(cuò)的工業(yè)管網(wǎng)。為了充分發(fā)揮主廠房的高度優(yōu)勢(shì)和景觀效應(yīng),改造方案拆除了主廠房頂部帶形長(zhǎng)窗以上的部分,代之以簡(jiǎn)潔純凈的玻璃體,同時(shí)局部打開(kāi)C字形包裹的東立面,通透的玻璃幕墻最大限度地打通了面向黃浦江的景觀通道。工業(yè)建筑的簡(jiǎn)潔粗獷與玻璃幕墻體系的光滑精致交相輝映,形成了凝重滄桑與絢彩變幻的對(duì)比與融合。改造方案在24m、29m、49m標(biāo)高屋面以特定規(guī)律排布了百余組太陽(yáng)能發(fā)電裝置,使主廠房屋頂具有極強(qiáng)的功能性與韻動(dòng)的裝飾效果。隨著一天中太陽(yáng)位置的變化,沿29m屋面展開(kāi)布置的數(shù)倍太陽(yáng)能發(fā)電裝置同步變換著角度,體現(xiàn)出強(qiáng)烈的時(shí)代感和未來(lái)感。外墻體系在充分暴露主廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí),增加厚度和保溫性能,形成連續(xù)的保溫外墻體系。原建筑外立面主要由波紋鋼板構(gòu)成,改造后的外墻材質(zhì)與肌理保持與原有建筑風(fēng)格的感觀一致性。北立面拆除不具備使用功能的外墻,暴露工業(yè)廠房的原有結(jié)構(gòu),并利用H型柱內(nèi)的空間加設(shè)疏散樓梯,渾然一體而又不失工業(yè)建筑的風(fēng)范。3“城市夢(mèng)想”的呈現(xiàn)形式與早期的世博會(huì)傾向于展示當(dāng)時(shí)工業(yè)革命最先進(jìn)的科技成果相比,進(jìn)入成熟期之后的世博會(huì)更注重將最新的科技運(yùn)用并服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)。世博會(huì)建筑也從體現(xiàn)空間理念與組織原則的單一體系中解放出來(lái),參與到社會(huì)科技進(jìn)步的大體系之中。它要求世博建筑不僅僅是一個(gè)展示其他科技成果的場(chǎng)館與平臺(tái),其本身就應(yīng)是一個(gè)集新技術(shù)、新能源、新材料于一體的超級(jí)展品。南市電廠主廠房改造通過(guò)建筑與能源生態(tài)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,對(duì)“城市夢(mèng)想”的展示主題進(jìn)行深刻的闡釋。改造設(shè)計(jì)引入江水源、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等清潔能源技術(shù),并根據(jù)其形態(tài)特征,通過(guò)特有的形式語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與建筑的一體化,賦予改造對(duì)象極具未來(lái)感與時(shí)代特征的建筑形態(tài)。改造后的主廠房將成為一個(gè)展現(xiàn)新能源、新技術(shù)、新材料、新理念的展品,并力爭(zhēng)成為國(guó)內(nèi)第一家由工業(yè)廠房改造成的綠色建筑。3.1太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)南市發(fā)電廠主廠房是世博園浦西區(qū)最高的建筑物之一,毗鄰黃浦江和全球城市廣場(chǎng),周圍無(wú)高大建筑物遮擋。電廠主廠房屋面面積約9000m2,是承載太陽(yáng)能設(shè)施的理想載體。改造中在24m和49m標(biāo)高的屋頂平臺(tái)處鋪設(shè)單晶硅太陽(yáng)能電池板。同時(shí),在29m標(biāo)高平臺(tái)采用了數(shù)倍太陽(yáng)能發(fā)電裝置。數(shù)倍太陽(yáng)能發(fā)電是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù),該技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位,它運(yùn)用太陽(yáng)能追蹤技術(shù)和由反光鏡組成的“光漏斗”將太陽(yáng)光聚焦在漏斗底部的硅晶片上,大大提高了單位面積硅晶片的發(fā)電效率。3.2空調(diào)冷源、供熱冷源由于南市電廠靠近黃浦江邊,水源供應(yīng)充足,可直接利用原有完善的取排水系統(tǒng)。因此改造設(shè)計(jì)中充分利用江水源熱泵技術(shù),在主廠房南側(cè)的全球城市廣場(chǎng)地下建設(shè)新能源中心。利用熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移,將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調(diào)的冷源,為世博園城市最佳實(shí)踐區(qū)各建筑、部分企業(yè)自建館及商業(yè)配套設(shè)施提供空調(diào)冷熱源。江水源熱泵系統(tǒng)具有減少系統(tǒng)裝機(jī)容量,減少系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,不用設(shè)置冷卻塔、鍋爐,無(wú)需燃油或燃?xì)?耗電量較低,不會(huì)向大氣排放污染物及熱量等特點(diǎn),緩解城市熱島效應(yīng),符合上海世博會(huì)“節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)”的理念。3.3垂直軸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造南市發(fā)電廠主廠房高約50m,毗鄰黃浦江,具有一定的風(fēng)力資源優(yōu)勢(shì),改造中采用了國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的垂直軸風(fēng)機(jī),利用風(fēng)力帶動(dòng)渦輪渦桿產(chǎn)生電力。風(fēng)機(jī)布置于主廠房34m標(biāo)高的4組保留的粉煤灰分離器頂部,造型美觀、振動(dòng)較輕、節(jié)約占地,具有可再生能源使用的示范作用。3.4增強(qiáng)自然通風(fēng)能力,提高自然通風(fēng)效率改造設(shè)計(jì)利用中庭的空間特征,通過(guò)熱壓與風(fēng)壓共同作用,有效提高了室內(nèi)的自然通風(fēng)效率,并通過(guò)立面洞口的合理分布增強(qiáng)自然通風(fēng)效果,減少過(guò)渡季節(jié)室內(nèi)空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)的使用量。3.5at與太陽(yáng)建模主廠房進(jìn)深較大,自然采光十分困難,改造設(shè)計(jì)中在主廠房中央的中庭頂部設(shè)置天窗,利用定日鏡(heliostat)跟蹤太陽(yáng),將陽(yáng)光反射轉(zhuǎn)變?yōu)榫_的垂直光,然后通過(guò)一組特殊設(shè)計(jì)的錐形反射鏡組將垂直光部分轉(zhuǎn)化為水平漫射光,從而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的自然采光。有效減少室內(nèi)人工照明使用量,充足的采光置為室內(nèi)種植植物提供了可能,同時(shí)獨(dú)特的錐形導(dǎo)光管可以成為室內(nèi)空間的重要造型元素。在廠房核心部位形成集生態(tài)和景觀效應(yīng)于一體“生態(tài)光谷”。3.6構(gòu)造工業(yè)構(gòu)件,減少建筑垃圾本項(xiàng)目保留了大部分原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部分設(shè)備支架作為改造設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與線索,利用拆卸的工業(yè)設(shè)備構(gòu)件用作室內(nèi)裝飾構(gòu)件,減少了建筑垃圾,這一措施是綠色建材利用的一個(gè)重要組成部分;其次,最大可能地選擇能源消耗小和環(huán)境效益顯著的綠色建材,包括3R(Reduce,Reuse,Recycle)材料和健康環(huán)保的室內(nèi)裝飾裝修材料。3.7周邊水景的利用將建筑使用過(guò)程中產(chǎn)生的廢水和屋面雨水分別收集后,合并處理。處理后的回用水用于周邊的綠化澆灌、水景補(bǔ)充和沖廁等。以膜生物反應(yīng)器(MBR)為主的處理工藝,將膜分離與生物處理緊密結(jié)合,處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、流程簡(jiǎn)化、裝置緊湊、設(shè)備控制自動(dòng)化程度高,在污水回用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。3.8結(jié)構(gòu)抗震性能提高經(jīng)過(guò)專業(yè)軟件分析,南市電廠主廠房結(jié)構(gòu)的抗震性能存在一定的缺陷,整體結(jié)構(gòu)延性差,不能滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)大震設(shè)防要求,需要采取相應(yīng)措施提高結(jié)構(gòu)抗震性能。因此,改造中將依據(jù)保留結(jié)構(gòu)體系的各部分特點(diǎn),分別采用節(jié)點(diǎn)加固、包鋼加固、碳纖維加固和阻尼器減振技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造加固,確保改造后的結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定安全可靠。同時(shí),在設(shè)計(jì)中將結(jié)構(gòu)構(gòu)件與室內(nèi)裝飾構(gòu)件合二為一,體現(xiàn)出工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)特征與機(jī)器大生產(chǎn)的場(chǎng)景記憶。3.9城市最佳實(shí)踐區(qū)為建筑建立一個(gè)集成的管理平臺(tái),將上述的照明、遮陽(yáng)、通風(fēng)、結(jié)構(gòu)健康、能源管理等系統(tǒng)納入統(tǒng)一的人機(jī)界面環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)信息、資源和任務(wù)共享,實(shí)現(xiàn)集中與分布相結(jié)合的監(jiān)視、控制和綜合管理功能。項(xiàng)目地點(diǎn):上海世博園區(qū)竣工時(shí)間:2009.12改造后建筑面積:41249m2本著“勤儉辦博”和“可持續(xù)發(fā)展”的原則,南市電廠的改造在建筑空間布局、內(nèi)部交通組織、防火疏散設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)備容量等方面統(tǒng)籌考慮了世博會(huì)中和會(huì)后的使用需求。改造后的主廠房總建筑面積達(dá)31088m2,將成為世博會(huì)五大主題展館之一,包括“城市未來(lái)探索館”及以非物質(zhì)的形式展示城市實(shí)踐案例的城市最佳實(shí)踐區(qū)案例報(bào)告廳。作為城市最佳實(shí)踐區(qū)的一個(gè)重要實(shí)物案例,未來(lái)探索館是集多種使用功能和展示方式于一體的綜合性展覽建筑,將通過(guò)獨(dú)特的展示內(nèi)容及方式,向人們?cè)忈屧诳沙掷m(xù)發(fā)展的原則下全新的生態(tài)城市生活方式與發(fā)展模式。改擴(kuò)建工程的另一重要組成部分,新能源中心位于主廠房南側(cè)全球城市廣場(chǎng)地下,地上建筑面積為225m2,地下建筑面積為9936m2,為浦西世博園城市最佳實(shí)踐區(qū)和部分企業(yè)自建館以及商業(yè)配套設(shè)施提供空調(diào)冷熱源。Project:PavilionofUrbanFutureLocation:ShanghaiExpositeClient:ShanghaiWorldExpoLandHoldingCo.,LtdArchitects(Architecture,Interior,Landscape):ArchitecturalDesign&ResearchInstituteofTongjiUniversity(Group)Co.,Ltd.Origina