2010年上海世博會建筑改造設計

2010年上海世博會建筑改造設計

項目：2010年上海世博會未來研究中心。建設單位:上海世博土地控股有限公司設計單位:同濟大學建筑設計研究院原作設計工作室(建筑設計、室內(nèi)設計、環(huán)境景觀設計)設計時間:2006.10-2008.6用地面積:19103m2改造前建筑面積:23470m2建筑設計團隊: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關注能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關注早期的世博建筑往往是以特征性語言來展現(xiàn)各國的歷史文化特征與最新科技成就,更注重依托世博會的機遇擴展其“事件性”效應,因而在世博會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時“進步”的建筑理念與建筑技術方面提供了理想條件與廣闊空間。然而,“進步”的內(nèi)涵與意義隨著時代的變遷產(chǎn)生了巨大差異。時至今日,世博會不再需要像埃菲爾鐵塔或巴塞羅那德國館那樣的里程碑式的建筑物來引人關注,而是更關心如何減少為此付出的不必要的資源與環(huán)境代價——這就是對能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關注。例如:2000年漢諾威世博會的瑞士館就是用松木條交疊壘成,世博會結束后瑞士館被拆除運回國內(nèi)繼續(xù)利用。同時,漢諾威世博會也盡量使用已有展館,力爭在世博會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效性為重的“宣言式”逐漸過渡到注重長久推動力的“可持續(xù)式”。上海南市電廠所處的浦西濱江區(qū)域集中了計劃搬遷的造船廠、電廠、港機廠、印染廠以及大量的危棚簡屋和工人新村。上海2010年世博會首次采用了大規(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)結構調(diào)整與城市功能完善,使該地區(qū)的基礎設施建設與城市環(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下催生出的龐大復雜的改造項目,它不僅僅是一個事件性場所,更是符合上海城市發(fā)展未來導向的長久之作。它在改造設計與技術實施環(huán)節(jié)上的難度遠遠超過了一般意義上的新建建筑。它在改造過程中經(jīng)歷的波折與考驗所積累的經(jīng)驗為日后產(chǎn)業(yè)建筑的大規(guī)模改造提供了十分重要的借鑒價值。2南市私家車的再生性改造策略對世博建筑認知上的變化還反映在世博會與城市發(fā)展的關系上。事實證明,近年來,世博園區(qū)的計劃更加順應城市發(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成功與否的重要標志。例如,1992年塞維利亞世博會被納入城市外圍新城市中心建設計劃的一部分;而1998年里斯本世博會也是大里斯本發(fā)展計劃的重要組成部分,它改變了工業(yè)地區(qū)被廢棄的現(xiàn)實;2000年漢諾威世博會完成了對已有城市展覽設施的利用與更新,并成為城市總體戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的導引。同樣,2010年上海世博會選址于上海城區(qū)黃浦江兩岸的濱水區(qū)域,這一地區(qū)曾經(jīng)是中國近代工業(yè)的發(fā)源地,擁有豐富的歷史文化資源,同時也是新一輪產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和舊區(qū)改造的重點地區(qū)。正是由于該區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結構與歷史文脈特征,使上海世博會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館的世博會。南市發(fā)電廠的再生性改造策略就是源自世博會的主題與城市發(fā)展戰(zhàn)略方向的有機結合,將延續(xù)歷史脈絡、再現(xiàn)工業(yè)文明特征作為改造的目標與原則。雖然建于1985年的南市發(fā)電廠主廠房并不具備久遠的歷史,但它擁有長128m、寬70m、高50m的龐大體量,165m高的煙囪也是區(qū)域地標,其內(nèi)部空間和外部形態(tài)相對完整并具有強烈的工業(yè)文明特征。因此,過度改造勢必造成其工業(yè)建筑特色的喪失。這就要求設計在盡可能尊重原有建筑形態(tài)和體量特征的前提下,進行局部的改造和適當?shù)膬?nèi)部加建,使廠房內(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)場所精神的同時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,保留結構、構造特征和部分機器設備,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臺發(fā)電機組的汽機車間位于主廠房南側(cè),高25m,分為3個層面,空間開敞完整,適合改造為展館的大型主題展廳。原用于布置廠房內(nèi)的輔助設備(給煤機、磨煤機)、主要管線與控制機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管理區(qū)。原用于布置龐大的鍋爐機組的鍋爐車間位于主廠房北側(cè),高度50m,分為2個層面,空間尺度恢弘、結構完整,適合改造為主題館的主要展區(qū)。2.2鋼結構樓板與支架主體結構分別由跨度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備與附屬設施的鋼結構樓板與支架。整個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構為原則,提高結構的安全性和經(jīng)濟合理性,并最大限度地體現(xiàn)原有結構的邏輯關系,保留工業(yè)文明的時代特征與美學特征。廠房原結構為帶支撐的混凝土排架結構,改造后整體結構改變?yōu)閹ё枘嶂蔚目蚣芙Y構。2.3保留部分設備主廠房的原有設備十分龐雜,主要包括:煤灰傳送帶、煤粉倉、給煤機、磨煤機、粉煤灰分離器、鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、冷凝機、吊車等。改造中保留了部分設備及支架作為日后改建的記憶線索與重要節(jié)點,保留汽機車間內(nèi)的大型吊車、9號發(fā)電機組以及13號爐的主要附屬設備。改造設計圍繞保留設備的位置和特征設定改造的空間框架與動線安排,使其有效地、藝術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層平臺組成,由南往北逐級升高,34m標高的平臺布置4組巨大的粉煤灰分離器。逐級上升的屋頂、超大尺度的分離器、簡潔單純的表皮,呈現(xiàn)出強烈的工業(yè)時代特征。改造設計本著尊重工業(yè)遺跡的原則,保持主廠房原有型制,結合功能和景觀要求,針對重點部位進行局部改造和加建,形成簡潔的形態(tài)邏輯,使對這座工業(yè)建筑的記憶在它新的歷史中得到延續(xù),同時使改造后主廠房和保留的煙囪形成一種相互襯托的呼應關系。主廠房南立面改造通過一組C字形的轉(zhuǎn)折形體將原先松散的體量關系統(tǒng)領起來,并與屋頂太陽能板結合,在維持廠房原有型制的同時滿足了未來館展示功能的要求。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場館必需的室外等候功能。而立面造型上管道形態(tài)的肌理回應了昔日廠區(qū)內(nèi)外縱橫交錯的工業(yè)管網(wǎng)。為了充分發(fā)揮主廠房的高度優(yōu)勢和景觀效應,改造方案拆除了主廠房頂部帶形長窗以上的部分,代之以簡潔純凈的玻璃體,同時局部打開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比與融合。改造方案在24m、29m、49m標高屋面以特定規(guī)律排布了百余組太陽能發(fā)電裝置,使主廠房屋頂具有極強的功能性與韻動的裝飾效果。隨著一天中太陽位置的變化,沿29m屋面展開布置的數(shù)倍太陽能發(fā)電裝置同步變換著角度,體現(xiàn)出強烈的時代感和未來感。外墻體系在充分暴露主廠房內(nèi)部結構的同時,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成,改造后的外墻材質(zhì)與肌理保持與原有建筑風格的感觀一致性。北立面拆除不具備使用功能的外墻,暴露工業(yè)廠房的原有結構,并利用H型柱內(nèi)的空間加設疏散樓梯,渾然一體而又不失工業(yè)建筑的風范。3“城市夢想”的呈現(xiàn)形式與早期的世博會傾向于展示當時工業(yè)革命最先進的科技成果相比,進入成熟期之后的世博會更注重將最新的科技運用并服務于可持續(xù)發(fā)展的總體目標。世博會建筑也從體現(xiàn)空間理念與組織原則的單一體系中解放出來,參與到社會科技進步的大體系之中。它要求世博建筑不僅僅是一個展示其他科技成果的場館與平臺,其本身就應是一個集新技術、新能源、新材料于一體的超級展品。南市電廠主廠房改造通過建筑與能源生態(tài)技術的有機結合,對“城市夢想”的展示主題進行深刻的闡釋。改造設計引入江水源、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等清潔能源技術,并根據(jù)其形態(tài)特征,通過特有的形式語言實現(xiàn)與建筑的一體化,賦予改造對象極具未來感與時代特征的建筑形態(tài)。改造后的主廠房將成為一個展現(xiàn)新能源、新技術、新材料、新理念的展品,并力爭成為國內(nèi)第一家由工業(yè)廠房改造成的綠色建筑。3.1太陽能發(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,周圍無高大建筑物遮擋。電廠主廠房屋面面積約9000m2,是承載太陽能設施的理想載體。改造中在24m和49m標高的屋頂平臺處鋪設單晶硅太陽能電池板。同時,在29m標高平臺采用了數(shù)倍太陽能發(fā)電裝置。數(shù)倍太陽能發(fā)電是我國自主設計的太陽能發(fā)電技術,該技術處于國際領先地位,它運用太陽能追蹤技術和由反光鏡組成的“光漏斗”將太陽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,水源供應充足,可直接利用原有完善的取排水系統(tǒng)。因此改造設計中充分利用江水源熱泵技術,在主廠房南側(cè)的全球城市廣場地下建設新能源中心。利用熱泵機組實現(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踐區(qū)各建筑、部分企業(yè)自建館及商業(yè)配套設施提供空調(diào)冷熱源。江水源熱泵系統(tǒng)具有減少系統(tǒng)裝機容量,減少系統(tǒng)的初投資和運行費用,不用設置冷卻塔、鍋爐,無需燃油或燃氣,耗電量較低,不會向大氣排放污染物及熱量等特點,緩解城市熱島效應,符合上海世博會“節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)”的理念。3.3垂直軸風機系統(tǒng)改造南市發(fā)電廠主廠房高約50m,毗鄰黃浦江,具有一定的風力資源優(yōu)勢,改造中采用了國內(nèi)自主研發(fā)的垂直軸風機,利用風力帶動渦輪渦桿產(chǎn)生電力。風機布置于主廠房34m標高的4組保留的粉煤灰分離器頂部,造型美觀、振動較輕、節(jié)約占地,具有可再生能源使用的示范作用。3.4增強自然通風能力,提高自然通風效率改造設計利用中庭的空間特征,通過熱壓與風壓共同作用,有效提高了室內(nèi)的自然通風效率,并通過立面洞口的合理分布增強自然通風效果,減少過渡季節(jié)室內(nèi)空調(diào)和新風系統(tǒng)的使用量。3.5at與太陽建模主廠房進深較大,自然采光十分困難,改造設計中在主廠房中央的中庭頂部設置天窗,利用定日鏡(heliostat)跟蹤太陽,將陽光反射轉(zhuǎn)變?yōu)榫_的垂直光,然后通過一組特殊設計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,同時獨特的錐形導光管可以成為室內(nèi)空間的重要造型元素。在廠房核心部位形成集生態(tài)和景觀效應于一體“生態(tài)光谷”。3.6構造工業(yè)構件,減少建筑垃圾本項目保留了大部分原有結構構件和部分設備支架作為改造設計的基礎與線索,利用拆卸的工業(yè)設備構件用作室內(nèi)裝飾構件,減少了建筑垃圾,這一措施是綠色建材利用的一個重要組成部分;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、水景補充和沖廁等。以膜生物反應器(MBR)為主的處理工藝,將膜分離與生物處理緊密結合,處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、流程簡化、裝置緊湊、設備控制自動化程度高,在污水回用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。3.8結構抗震性能提高經(jīng)過專業(yè)軟件分析,南市電廠主廠房結構的抗震性能存在一定的缺陷,整體結構延性差,不能滿足現(xiàn)行規(guī)范對大震設防要求,需要采取相應措施提高結構抗震性能。因此,改造中將依據(jù)保留結構體系的各部分特點,分別采用節(jié)點加固、包鋼加固、碳纖維加固和阻尼器減振技術對其進行改造加固,確保改造后的結構體系穩(wěn)定安全可靠。同時,在設計中將結構構件與室內(nèi)裝飾構件合二為一,體現(xiàn)出工業(yè)建筑的結構特征與機器大生產(chǎn)的場景記憶。3.9城市最佳實踐區(qū)為建筑建立一個集成的管理平臺,將上述的照明、遮陽、通風、結構健康、能源管理等系統(tǒng)納入統(tǒng)一的人機界面環(huán)境下,實現(xiàn)信息、資源和任務共享,實現(xiàn)集中與分布相結合的監(jiān)視、控制和綜合管理功能。項目地點:上海世博園區(qū)竣工時間: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、防火疏散設計、結構強度、設備容量等方面統(tǒng)籌考慮了世博會中和會后的使用需求。改造后的主廠房總建筑面積達31088m2,將成為世博會五大主題展館之一,包括“城市未來探索館”及以非物質(zhì)的形式展示城市實踐案例的城市最佳實踐區(qū)案例報告廳。作為城市最佳實踐區(qū)的一個重要實物案例,未來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,將通過獨特的展示內(nèi)容及方式,向人們詮釋在可持續(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踐區(qū)和部分企業(yè)自建館以及商業(yè)配套設施提供空調(diào)冷熱源。Project:PavilionofUrbanFutureLocation:ShanghaiExpositeClient:ShanghaiWorldExpoLandHoldingCo.,LtdArchitects(Architecture,Interior,Landscape):ArchitecturalDesign&ResearchInstituteofTongjiUniversity(Group)Co.,Ltd.Origina