高宇波 荣静照 GAO Yubo RONG Jingzhao
我国城乡新建建筑面积以20亿m2/年的速度增长，新建的住宅、商业甚至行政区将老城区包围，大量历史建筑因功能落后、经营不善等问题面临拆迁或进行适应性改造的挑战。研究基于太原市历史建筑的发展演变与现状，总结太原市历史建筑的区位分布、功能分类与使用现状，并以太原市工人文化宫大修改造项目为例，对太原市历史建筑的改造技术进行系统分析，为历史建筑改造提供参考。
城市更新；
历史建筑；
建筑改造；
适应性
1.1 发展演变
1.1.1 西方文化导入
19世纪70年代，随着西方列强对我国的侵略，天主教教会与基督教教会在太原市得到广泛传播，因此出现近代建筑的新类型——教会建筑。随着教会建筑的兴盛，太原市内出现了早期的“洋房”与教会兴建的医院（博爱医院前身为耶稣教医院）。随着洋务运动兴起，山西近代工业建筑逐渐兴盛。1892年，太原第一家近代工业建筑“太原火柴局”在三桥街落成，1905年山西富商刘笃敬投资设立了太原电灯公司，1906年晋新书社印刷厂成立。20世纪初，清政府下令“除京师大学堂切实整顿外，各省于省城均设大学堂”，至此全国各地刮起了新式学校建设的热潮。1904年，太原成立山西大学堂。
1.1.2 近代化发展
太原市的“近代化发展”时期可分为阎锡山统治时期与日伪统治时期。阎锡山统治时期，受到孙中山“三民主义”的影响，在山西境内大力发展以军需工业为主、民用工业为辅的“造产”建设。1930年以前，先后建立了山西陆军修械所（1914—1920年）、山西军人工艺实习厂（1920—1926年）、太原兵工厂（1927—1930年）。1930年后，山西的经济建设重心由军需工业向重、轻工业转移，并于1933年成立了西北实业公司，辛亥革命后，太原市出现了一些新的行政建筑，如清政府山西巡抚衙门改建为督军府。1937年，日军在太原市建立了日伪政权，太原市的经济和建设遭到掠夺性破坏，在极少数新建建筑中，日本山西派遣军司令部大楼（现山西省军区办公楼）和山西邮政管理局（今五一路邮局）成为比较有代表性的建筑。
1.1.3 现代化探索
五一百货大楼、钟楼街合作大楼及市委办公大楼等公共建筑在此阶段相继落成。我国第一个五年计划时期，因煤炭和矿产资源丰富，太原成为苏联援建的“156计划”工程第一批重点建设的城市之一，共计落户11项。与工业建设配套的住宅、医疗、教育、体育娱乐、对外接待等类型的公共建筑在太原市逐步落成。党的“十一届三中全会”后，太原的建筑事业在改革开放政策的引导下迅速发展，建筑风格、建筑类型、建筑技艺受国际思潮的影响，呈多趋势、多样化的发展特点。
1.2 现状
综合太原市第一批和第二批历史建筑，目前共有13类，52项，共计186处，分布在太原市的5个区划范围内。通过分析可得，现有保护历史建筑主要集中分布在迎泽区、杏花岭区、万柏林区和晋源区4个区内（见表1），其中杏花岭区历史建筑数量最多，占比46.8%，其中以民居、住宅类的历史建筑居多；
晋源区次之，占比28.5%，以太原市古县城内的民居为主；
万柏林区内历史建筑数量排名第三，占比12.4%，以苏联援建的工厂和专家住宅楼为主；
迎泽区内历史建筑数量排名第四，占比9.1%，以文化建筑为主；
拥有历史建筑数量最少的尖草坪区总占比3.2%，因为离市区较远，尖草坪区的历史建筑以工业和军事类型为主。
表1 太原市历史建筑分区统计
经调研，2009年被挂牌保护的历史建筑已得到一定程度的改造，从外部建筑环境的整治到建筑个体的外立面更新亦或建筑内部的功能置换，以及室内光环境、热环境等舒适度的深层次改造，但仍有部分历史建筑未得到重视，处于濒临拆除的状态。
太原工人文化宫位于太原市迎泽大街历史文化风貌区，始建于1956年5月，由原山西省建筑设计研究院设计，山西省第一建筑工程公司负责施工。自建设之初便定位为太原市重要的政治、经济、文化活动场所。太原工人文化宫经历了多次扩建、改建与改造：1956年太原工人文化宫第一次建设的主体是剧场、主楼、东西连廊及东西北侧展厅，形成了面向迎泽大街的主要立面；
1962年进行第一次扩建，将东西两翼的展厅向南扩建，形成相对工整的“工”形平面，至此工人文化宫基本格局形成；
2020年8月进行第二次改造，也是建成以来最大规模的改造，拆除不满足安全使用要求的危房、剧场，建成符合国家标准的大型甲等剧场，并深度发掘历史建筑地下空间的使用价值，扩充会议、展览、培训、演出、停车等功能的适用空间。
2.1 外部空间规划
2.1.1 声环境与光环境
根据GB 3096—2008《声环境质量标准》中建筑环境噪声等效声级限制的要求，分别在昼间和夜间对项目场地内的环境噪声进行监测，其中昼间环境噪声最大值为64dB，夜间环境噪声最大值为55dB，由此可知该项目的环境噪声值大于2类声环境功能区标准限制，小于3类声环境功能区标准限制。
因项目以展览和会议演出功能为主，对日照需求不高，反而应适当减少太阳光的直射，以免对展品和观展环境产生影响。该项目外窗采用Low-e中空玻璃（离线、12mm厚氩气间隔层），遮阳系数0.232，可见光透射比0.8，可为室内展览最大限度避开炫光干扰，其他外立面均采用漫反射材料，避免给周边建筑带来光污染。
2.1.2 场地交通与公共交通
场地内交通组织遵循人车分流的原则，社会车辆从场地的西侧和南侧进入地下停车库，货运车辆停靠在建筑的南侧，主要人流则从北面和东侧进入建筑，如遇大型会议需停靠大巴车辆，则临时停靠在北侧集散广场的北面，方便人流短时间集散。
场地外围设置有公交站与地铁站2种公共交通站点，均位于基地东北侧，其中地铁站据项目步行距离约203m，公交站据项目步行距离约280m且设有不少于2条的公交线路。
2.1.3 透水铺装与海绵城市
太原工人文化宫在场地的北侧和西侧有集散广场，若采用透水性和透气性均较差的材质，在夏天接收大量太阳辐射后，难以与空气中的水分进行热量交换，易导致广场及周围的空气温度迅速升高，产生热岛效应。故在场地改造时，加大使用渗水材质，在雨水较多的季节可加快雨水吸收，缓解场地内的排水压力及室外广场周围的微气候调节压力。
2.2 建筑设计
2.2.1 围护结构更新
在早期的建筑设计中，通常采用木窗框与普通玻璃单框单玻的组合，气密性较差，更换成单层玻璃钢窗后又出现明显的冷桥与热桥节点，故该项目在门窗改造中选用导热系数小且经断热处理过的复合铝塑框材，搭配低传热系数的Low-e玻璃，从而减少室内热量的散失，有效阻止了室内外温差引起的热传递。
太原工人文化宫为平屋面，楼板为钢筋混凝土现浇板，在建设之初只考虑了防火防水的问题，故在改造时，根据构造措施将屋顶分为：上人屋面和不上人屋面。其中历史建筑部分与扩容建筑部分的平屋面为上人屋面，局部凸起的设备用房的平屋面为不上人屋面，剧场的钢桁架屋面为不上人屋面。
2.2.2 建筑空间改造
在改造过程中出现2个矛盾：①历史建筑与改建建筑的矛盾；
②改建建筑与场地之间的矛盾。为解决第一个矛盾，改造时加入了4个室外庭院，前2个室外庭院加入使得东西配楼与改建建筑中间相隔约5.5m，后2个室外庭院的加入将历史建筑的连廊与改建建筑相隔约7.6m，室外庭院使历史建筑的外立面最大程度地保留并显露出来，同时，改建建筑与历史建筑均获得了自然光照与通风，建筑密度较大的改建建筑部分消防问题也迎刃而解。为解决第二个矛盾，在室外庭院的基础上，搭配室内中庭的设置，起到改善建筑室内热环境作用。该项目中的2个中庭介于剧场和扩容的辅助功能之间，宽约7.8m，长约36m，既兼具采光、照明和消防疏散作用，又是展示新（扩容功能）老（剧场）建筑交界的形象中庭。中庭上空使用上悬式电动通风排烟窗，以消防控制箱供电，严格控制开启角度＞70o，使其具有顶级水密、气密、抗风压及隔声性能，内侧加胶外侧钢化中空玻璃，确保使用安全并具有良好的保温性能（见图1）。
1 太原工人文化宫大修改造后休息厅效果（图片来源：山西省建筑设计研究院有限公司）
2.2.3 地下空间开发与土地利用
在尊重历史建筑的同时，为更好地服务于建筑的文化功能，在改造时充分挖掘城市空间的立体化优势，在不影响历史建筑的同时，建造地下停车库与立体仓储式停车库，其中地下停车库建筑面积约1.06万m2，可容纳370余辆机动车，立体仓储式停车库总建筑面积1910m2，地下占地面积1781m2，可容纳63辆机动车。
2.3 结构加固
太原工人文化宫的外墙采用砌体砌筑，结构超期服役导致抗震性能下降，需通过加固延长历史建筑的服务期限，故该项目采用对历史建筑影响最小的方式加强结构的支撑效果：①采取板墙对原有砌体进行整体性加固，使原有结构与新增结构协同受力；
②采用增大截面、外包型钢、粘贴碳纤维布等方法对构件进行加固，使改造后的结构均满足各项要求。
2.4 设备更新
2.4.1 水资源利用
为实现节能与节水的目标，采取多项措施稳定水资源与环境的平衡关系。设备用房采用市政压力供给，其他区生活给水采用变频供水设备，其中给水支管的水流速度不超过1.0m/s，防止水流噪声的产生；
选用低噪声水泵，泵组采用隔振基础；
水泵进水管、出水管设置可曲挠橡胶接头和弹性吊支架，减少噪声及振动传递；
生活水泵出水管采用静声式止回阀，减少噪声和防止水锤。此外，用水器具均按照CJ/T 164—2014《节水型生活用水器具》要求进行设置，不使用一次冲水量＞5L的坐便器，卫生器具（包括用水水嘴、坐便器等）用水效率达到《水嘴用水效率限定值及用水效率等级》《坐便器用水效率限定值及用水效率等级》中3级的要求。
2.4.2 空调及采暖节能设计
该项目的空调系统根据剧场和周边功能区进行划分，剧场采用一次回风低速全空气空调系统，工人运动展室、音乐厅及后台1～3层采用风机盘管+独立新风系统，其他周边功能区采用多联机空调系统。冬季采用低温热水底板辐射供暖系统（除剧场外），热媒为城市集中供热提供的35～45℃热水。
在空调系统中，各机组均设置自动控制系统，利用设于室内的温湿度传感器对室内空气温湿度进行监测，以满足室内温湿度要求，冬季内区全空气系统回风阀可调，利用新风供冷。此外，该项目的多联机室内机均配置自动温控开关，既满足舒适度要求又达到节能目的。
出于节能考虑，设计选用模块式风冷，冷水机组性能系数为3.3300，冷冻循环水泵的耗电输冷比为0.0270＜0.0282，多联式空调系统制冷综合性能系数＞3.2000，均满足节能标准。在剧场类高大空间建筑采用置换通风方式，更加节约能耗。
2.4.3 照明系统及节能设计
该项目的照明采用节能控制方式，合理设置分区照明控制措施：在有天然采光时，基于建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施；
应急照明采用自动启动措施。照明光源全部采用节能光源，同时带低耗能电子镇流器和电容补偿，使功率因数达0.9以上，荧光灯选用T5荧光灯管配节能型电子镇流器或紧凑型节能灯，除特殊展出使用灯光外，其余节能光源要求显色指数Ra≥80，色温控制在3300～5300K。在部分有采光的楼梯间、走道照明采用节能自闭开关。疏散指示灯、出口标志灯的光源优先选用场致发光板及发光二级管（LED）。出于对环境友好与使用安全的角度考虑，电力及照明采用低烟无卤清洁型电缆和导线，一旦发生火灾时可避免释放大量有毒烟雾，以保证人员在紧急疏散时的安全性，避免对周围环境造成污染。
该工程已竣工，改造完成后的历史建筑也已投入使用，作为太原市重点改造项目，为大量历史建筑的绿色改造积累了宝贵的经验，主要包括以下3个方面。
1）历史建筑空间高效再利用 我国城市发展面临大量历史建筑的去留问题，由于常年使用受损及功能老化，历史建筑的使用价值逐渐降低，本次改造为我国历史建筑空间的高效再利用提供了宝贵的设计实践经验，在保留原有建筑主体结构不变的基础上，采用适宜的绿色建筑技术，以较低的投入获得建筑内部舒适度的提升与外部视觉形象的焕新。
2）绿色改造需多学科的积极参与 绿色建筑不是常规建筑和绿建技术的简单叠加，在设计阶段若增进建筑专业与暖通专业、电力专业等学科的积极交流，可避免在可持续性方面的硬伤和缺陷，也决定了项目在建成后的舒适度、能耗值等。绿色改造既需要多专业的参与，又需要建筑专业的主动介入与引领。
3）提倡创新性设计思维 历史建筑的绿色改造需打破传统的设计思维，在改造前期运用创新性设计思维将建筑的绿色性能尽可能放大。在绿色改造过程中，具体案例具体分析，创造性地将建筑的改造潜力与适宜绿色建筑技术结合，促进历史建筑保护与绿色改造更好地融合。
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