2010年上海世博会建筑改造设计

2010年上海世博会建筑改造设计

项目：2010年上海世博会未来研究中心。建设单位:上海世博土地控股有限公司设计单位:同济大学建筑设计研究院原作设计工作室(建筑设计、室内设计、环境景观设计)设计时间:2006.10-2008.6用地面积:19103m2改造前建筑面积:23470m2建筑设计团队:章明、张姿、丁阔、康月、周文文、李雪峰、孙承禹、朱婷婷、林佳一、陈莉、冯珊珊等1关注能源与环境可持续发展的关注早期的世博建筑往往是以特征性语言来展现各国的历史文化特征与最新科技成就,更注重依托世博会的机遇扩展其“事件性”效应,因而在世博会上几乎汇聚了各种建筑潮流与建筑理念,世博建筑也在支持与传播当时“进步”的建筑理念与建筑技术方面提供了理想条件与广阔空间。然而,“进步”的内涵与意义随着时代的变迁产生了巨大差异。时至今日,世博会不再需要像埃菲尔铁塔或巴塞罗那德国馆那样的里程碑式的建筑物来引人关注,而是更关心如何减少为此付出的不必要的资源与环境代价——这就是对能源与环境可持续发展的关注。例如:2000年汉诺威世博会的瑞士馆就是用松木条交叠垒成,世博会结束后瑞士馆被拆除运回国内继续利用。同时,汉诺威世博会也尽量使用已有展馆,力争在世博会后减少多余废弃物的产生。由此可知,世博建筑的重心也从早期的以短期时效性为重的“宣言式”逐渐过渡到注重长久推动力的“可持续式”。上海南市电厂所处的浦西滨江区域集中了计划搬迁的造船厂、电厂、港机厂、印染厂以及大量的危棚简屋和工人新村。上海2010年世博会首次采用了大规模利用老建筑与近现代工业遗产的建设策略。这不仅使诸如南市电厂这样的近现代工业文明的见证者得以留存与再利用,也将加速这一地区的产业结构调整与城市功能完善,使该地区的基础设施建设与城市环境品质产生根本性提交。南市电厂主厂房的改造就是在这样的总体目标下催生出的庞大复杂的改造项目,它不仅仅是一个事件性场所,更是符合上海城市发展未来导向的长久之作。它在改造设计与技术实施环节上的难度远远超过了一般意义上的新建建筑。它在改造过程中经历的波折与考验所积累的经验为日后产业建筑的大规模改造提供了十分重要的借鉴价值。2南市私家车的再生性改造策略对世博建筑认知上的变化还反映在世博会与城市发展的关系上。事实证明,近年来,世博园区的计划更加顺应城市发展的整体规划,它与城市发展的契合度也成为衡量世博会成功与否的重要标志。例如,1992年塞维利亚世博会被纳入城市外围新城市中心建设计划的一部分;而1998年里斯本世博会也是大里斯本发展计划的重要组成部分,它改变了工业地区被废弃的现实;2000年汉诺威世博会完成了对已有城市展览设施的利用与更新,并成为城市总体战略转变的导引。同样,2010年上海世博会选址于上海城区黄浦江两岸的滨水区域,这一地区曾经是中国近代工业的发源地,拥有丰富的历史文化资源,同时也是新一轮产业结构调整和旧区改造的重点地区。正是由于该区域内的产业结构与历史文脉特征,使上海世博会有望成为第一届以大规模旧建筑的利用与再生代替全部新建场馆的世博会。南市发电厂的再生性改造策略就是源自世博会的主题与城市发展战略方向的有机结合,将延续历史脉络、再现工业文明特征作为改造的目标与原则。虽然建于1985年的南市发电厂主厂房并不具备久远的历史,但它拥有长128m、宽70m、高50m的庞大体量,165m高的烟囱也是区域地标,其内部空间和外部形态相对完整并具有强烈的工业文明特征。因此,过度改造势必造成其工业建筑特色的丧失。这就要求设计在尽可能尊重原有建筑形态和体量特征的前提下,进行局部的改造和适当的内部加建,使厂房内原有的空间要素成为改造后的展馆空间的重要组成部分。在保留历史记忆、延续场所精神的同时满足全新的功能要求,并且最大限度地保持建筑内外原有型制,保留结构、构造特征和部分机器设备,展现工业文明痕迹与历程。2.1煤粉车间的主题馆原用于放置3台发电机组的汽机车间位于主厂房南侧,高25m,分为3个层面,空间开敞完整,适合改造为展馆的大型主题展厅。原用于布置厂房内的辅助设备(给煤机、磨煤机)、主要管线与控制机房的煤粉车间及控制中心位于主厂房中部,分为6层层面,空间尺度较小且分隔较多,适合改造为以小空间为主的主题馆服务管理区。原用于布置庞大的锅炉机组的锅炉车间位于主厂房北侧,高度50m,分为2个层面,空间尺度恢弘、结构完整,适合改造为主题馆的主要展区。2.2钢结构楼板与支架主体结构分别由跨度25m和27m,高度为24m和50m的两组大跨度桁架及中间连接部分组成,此外还有多处连通设备与附属设施的钢结构楼板与支架。整个厂房的改造加固从满足建筑使用功能出发,以尽可能利用原有结构为原则,提高结构的安全性和经济合理性,并最大限度地体现原有结构的逻辑关系,保留工业文明的时代特征与美学特征。厂房原结构为带支撑的混凝土排架结构,改造后整体结构改变为带阻尼支撑的框架结构。2.3保留部分设备主厂房的原有设备十分庞杂,主要包括:煤灰传送带、煤粉仓、给煤机、磨煤机、粉煤灰分离器、锅炉、汽轮机、发电机、冷凝机、吊车等。改造中保留了部分设备及支架作为日后改建的记忆线索与重要节点,保留汽机车间内的大型吊车、9号发电机组以及13号炉的主要附属设备。改造设计围绕保留设备的位置和特征设定改造的空间框架与动线安排,使其有效地、艺术地融入改造后的全新功能体系之中。2.4改造方案的内容原南市电厂主厂房屋顶由4层平台组成,由南往北逐级升高,34m标高的平台布置4组巨大的粉煤灰分离器。逐级上升的屋顶、超大尺度的分离器、简洁单纯的表皮,呈现出强烈的工业时代特征。改造设计本着尊重工业遗迹的原则,保持主厂房原有型制,结合功能和景观要求,针对重点部位进行局部改造和加建,形成简洁的形态逻辑,使对这座工业建筑的记忆在它新的历史中得到延续,同时使改造后主厂房和保留的烟囱形成一种相互衬托的呼应关系。主厂房南立面改造通过一组C字形的转折形体将原先松散的体量关系统领起来,并与屋顶太阳能板结合,在维持厂房原有型制的同时满足了未来馆展示功能的要求。C字形的转折形体在南立面翻转而下自然形成入口回廊以满足世博会场馆必需的室外等候功能。而立面造型上管道形态的肌理回应了昔日厂区内外纵横交错的工业管网。为了充分发挥主厂房的高度优势和景观效应,改造方案拆除了主厂房顶部带形长窗以上的部分,代之以简洁纯净的玻璃体,同时局部打开C字形包裹的东立面,通透的玻璃幕墙最大限度地打通了面向黄浦江的景观通道。工业建筑的简洁粗犷与玻璃幕墙体系的光滑精致交相辉映,形成了凝重沧桑与绚彩变幻的对比与融合。改造方案在24m、29m、49m标高屋面以特定规律排布了百余组太阳能发电装置,使主厂房屋顶具有极强的功能性与韵动的装饰效果。随着一天中太阳位置的变化,沿29m屋面展开布置的数倍太阳能发电装置同步变换着角度,体现出强烈的时代感和未来感。外墙体系在充分暴露主厂房内部结构的同时,增加厚度和保温性能,形成连续的保温外墙体系。原建筑外立面主要由波纹钢板构成,改造后的外墙材质与肌理保持与原有建筑风格的感观一致性。北立面拆除不具备使用功能的外墙,暴露工业厂房的原有结构,并利用H型柱内的空间加设疏散楼梯,浑然一体而又不失工业建筑的风范。3“城市梦想”的呈现形式与早期的世博会倾向于展示当时工业革命最先进的科技成果相比,进入成熟期之后的世博会更注重将最新的科技运用并服务于可持续发展的总体目标。世博会建筑也从体现空间理念与组织原则的单一体系中解放出来,参与到社会科技进步的大体系之中。它要求世博建筑不仅仅是一个展示其他科技成果的场馆与平台,其本身就应是一个集新技术、新能源、新材料于一体的超级展品。南市电厂主厂房改造通过建筑与能源生态技术的有机结合,对“城市梦想”的展示主题进行深刻的阐释。改造设计引入江水源、太阳能发电、风力发电等清洁能源技术,并根据其形态特征,通过特有的形式语言实现与建筑的一体化,赋予改造对象极具未来感与时代特征的建筑形态。改造后的主厂房将成为一个展现新能源、新技术、新材料、新理念的展品,并力争成为国内第一家由工业厂房改造成的绿色建筑。3.1太阳能发电系统南市发电厂主厂房是世博园浦西区最高的建筑物之一,毗邻黄浦江和全球城市广场,周围无高大建筑物遮挡。电厂主厂房屋面面积约9000m2,是承载太阳能设施的理想载体。改造中在24m和49m标高的屋顶平台处铺设单晶硅太阳能电池板。同时,在29m标高平台采用了数倍太阳能发电装置。数倍太阳能发电是我国自主设计的太阳能发电技术,该技术处于国际领先地位,它运用太阳能追踪技术和由反光镜组成的“光漏斗”将太阳光聚焦在漏斗底部的硅晶片上,大大提高了单位面积硅晶片的发电效率。3.2空调冷源、供热冷源由于南市电厂靠近黄浦江边,水源供应充足,可直接利用原有完善的取排水系统。因此改造设计中充分利用江水源热泵技术,在主厂房南侧的全球城市广场地下建设新能源中心。利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移,将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源,为世博园城市最佳实践区各建筑、部分企业自建馆及商业配套设施提供空调冷热源。江水源热泵系统具有减少系统装机容量,减少系统的初投资和运行费用,不用设置冷却塔、锅炉,无需燃油或燃气,耗电量较低,不会向大气排放污染物及热量等特点,缓解城市热岛效应,符合上海世博会“节能、环保、生态”的理念。3.3垂直轴风机系统改造南市发电厂主厂房高约50m,毗邻黄浦江,具有一定的风力资源优势,改造中采用了国内自主研发的垂直轴风机,利用风力带动涡轮涡杆产生电力。风机布置于主厂房34m标高的4组保留的粉煤灰分离器顶部,造型美观、振动较轻、节约占地,具有可再生能源使用的示范作用。3.4增强自然通风能力,提高自然通风效率改造设计利用中庭的空间特征,通过热压与风压共同作用,有效提高了室内的自然通风效率,并通过立面洞口的合理分布增强自然通风效果,减少过渡季节室内空调和新风系统的使用量。3.5at与太阳建模主厂房进深较大,自然采光十分困难,改造设计中在主厂房中央的中庭顶部设置天窗,利用定日镜(heliostat)跟踪太阳,将阳光反射转变为精确的垂直光,然后通过一组特殊设计的锥形反射镜组将垂直光部分转化为水平漫射光,从而实现建筑内部的自然采光。有效减少室内人工照明使用量,充足的采光置为室内种植植物提供了可能,同时独特的锥形导光管可以成为室内空间的重要造型元素。在厂房核心部位形成集生态和景观效应于一体“生态光谷”。3.6构造工业构件,减少建筑垃圾本项目保留了大部分原有结构构件和部分设备支架作为改造设计的基础与线索,利用拆卸的工业设备构件用作室内装饰构件,减少了建筑垃圾,这一措施是绿色建材利用的一个重要组成部分;其次,最大可能地选择能源消耗小和环境效益显著的绿色建材,包括3R(Reduce,Reuse,Recycle)材料和健康环保的室内装饰装修材料。3.7周边水景的利用将建筑使用过程中产生的废水和屋面雨水分别收集后,合并处理。处理后的回用水用于周边的绿化浇灌、水景补充和冲厕等。以膜生物反应器(MBR)为主的处理工艺,将膜分离与生物处理紧密结合,处理效率高、出水水质稳定、流程简化、装置紧凑、设备控制自动化程度高,在污水回用中表现出显著优势。3.8结构抗震性能提高经过专业软件分析,南市电厂主厂房结构的抗震性能存在一定的缺陷,整体结构延性差,不能满足现行规范对大震设防要求,需要采取相应措施提高结构抗震性能。因此,改造中将依据保留结构体系的各部分特点,分别采用节点加固、包钢加固、碳纤维加固和阻尼器减振技术对其进行改造加固,确保改造后的结构体系稳定安全可靠。同时,在设计中将结构构件与室内装饰构件合二为一,体现出工业建筑的结构特征与机器大生产的场景记忆。3.9城市最佳实践区为建筑建立一个集成的管理平台,将上述的照明、遮阳、通风、结构健康、能源管理等系统纳入统一的人机界面环境下,实现信息、资源和任务共享,实现集中与分布相结合的监视、控制和综合管理功能。项目地点:上海世博园区竣工时间:2009.12改造后建筑面积:41249m2本着“勤俭办博”和“可持续发展”的原则,南市电厂的改造在建筑空间布局、内部交通组织、防火疏散设计、结构强度、设备容量等方面统筹考虑了世博会中和会后的使用需求。改造后的主厂房总建筑面积达31088m2,将成为世博会五大主题展馆之一,包括“城市未来探索馆”及以非物质的形式展示城市实践案例的城市最佳实践区案例报告厅。作为城市最佳实践区的一个重要实物案例,未来探索馆是集多种使用功能和展示方式于一体的综合性展览建筑,将通过独特的展示内容及方式,向人们诠释在可持续发展的原则下全新的生态城市生活方式与发展模式。改扩建工程的另一重要组成部分,新能源中心位于主厂房南侧全球城市广场地下,地上建筑面积为225m2,地下建筑面积为9936m2,为浦西世博园城市最佳实践区和部分企业自建馆以及商业配套设施提供空调冷热源。Project:PavilionofUrbanFutureLocation:ShanghaiExpositeClient:ShanghaiWorldExpoLandHoldingCo.,LtdArchitects(Architecture,Interior,Landscape):ArchitecturalDesign&ResearchInstituteofTongjiUniversity(Group)Co.,Ltd.Origina