老舊建筑改造工程中金屬材料應(yīng)用要點(diǎn)分析

李亞光

0 引言

城市發(fā)展需要不斷進(jìn)行新建筑建造，但老舊建筑改造再應(yīng)用也是城市更新的一項(xiàng)重要組成內(nèi)容，且無論是從經(jīng)濟(jì)角度來看，還是從歷史文化發(fā)展角度來看，改造本身都具有一定現(xiàn)實(shí)意義，有利于個(gè)性化城市建設(shè)。作為建筑的物質(zhì)載體，材料是建筑成立的主要前提，和其他建筑材料相比，金屬材料可以被廣泛應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)支撐、表層塑造等多個(gè)環(huán)節(jié)，對于老舊建筑加固與修復(fù)具有極大促進(jìn)作用。但在將其植入舊建筑的過程中必須慎重，一旦應(yīng)用不當(dāng)就可能會產(chǎn)生毀滅性傷害。所以，重點(diǎn)分析其在改造當(dāng)中的應(yīng)用要點(diǎn)，能有效避免材料應(yīng)用錯(cuò)誤，給未來的創(chuàng)新性應(yīng)用指明方向。

1 外部表皮改造應(yīng)用

建筑外部表皮是實(shí)現(xiàn)內(nèi)外溝通的重要橋梁，在分隔室內(nèi)外的同時(shí)，還將內(nèi)外兩部分的肌理、色彩、質(zhì)感等信息結(jié)合起來，給人帶來一定感官體驗(yàn)。老舊建筑作為城市景觀中的一項(xiàng)主要組成，通過新表層體現(xiàn)建筑內(nèi)涵是進(jìn)行外部立面改造的主要目標(biāo)。而金屬表層的顏色、形態(tài)等特性能使其在老舊建筑的形象改造等方面得到充分應(yīng)用。外部立面改造主要是對表層進(jìn)行重構(gòu)、修復(fù)以及創(chuàng)造表皮形態(tài)，可從表皮的構(gòu)成角度著手，將其劃分成“點(diǎn)”、“線”、“面”幾部分進(jìn)行重點(diǎn)分析。

1.1 “點(diǎn)”的運(yùn)用

1.1.1 金屬連接件部分

通常都是采用焊接或栓接的形式對金屬材料之間進(jìn)行連接，而要將金屬和其他材料連接起來，就需要應(yīng)用連接件。在目前的老舊建筑改造中，金屬和玻璃的搭配設(shè)計(jì)十分常見，比如應(yīng)用金屬進(jìn)行玻璃固定。一般在點(diǎn)支式的玻璃幕墻中，就需要應(yīng)用駁接頭、轉(zhuǎn)接件、駁接爪等部件，其中駁接爪主要采用不銹鋼材質(zhì)，能將荷載直接傳遞到固定的支撐結(jié)構(gòu)之上。

1.1.2 金屬色塊部分

在外部表皮中，金屬材料的顏色基本以固有色彩為主，但有時(shí)為了使建筑整體形象或功能得到充分表達(dá)，還會對其進(jìn)行氧化、鍍膜或漆色。

1.1.3 色塊拼貼部分

所有老舊建筑都多少都帶有曾經(jīng)的時(shí)代特性，有些是傳統(tǒng)建筑形式，有些蘊(yùn)含著人文精神。對其表皮進(jìn)行更新就是把新的材料、形式和內(nèi)涵融入其中，使改造之后的建筑能符合當(dāng)代特征與文化氣息。當(dāng)前時(shí)代變革劇烈，大眾審美也在不斷變化，因此在建筑改造時(shí)，往往會借助金屬色塊拼貼的手法滿足審美需求。例如，把整個(gè)建筑直接包裹在一個(gè)個(gè)規(guī)則方形的鐵皮之中，利用前后位置的變化錯(cuò)位結(jié)合起來，形成極具韻律的外部立面，同時(shí)再對鐵皮進(jìn)行漆色，通過色塊的顏色變化打造出富有時(shí)代氣息的建筑形象。

1.2 “線”的運(yùn)用

1.2.1 金屬框架線條

金屬線條最典型的有鋼結(jié)構(gòu)框架、窗框等，基本以直線為主，以營造出明快簡單的感覺，如果是黑色直線，還會打造出典雅莊重的感覺，比較適合應(yīng)用在辦公樓或歷史建筑的改造當(dāng)中。

1.2.2 裝飾線條

（1）簡單裝飾線條。在對老舊建筑表皮進(jìn)行改造時(shí)，裝飾線條控制十分關(guān)鍵，有些建筑立面甚至完全需要依靠若干根線條交錯(cuò)形成。和金屬框架線條有所不同的是，裝飾線條并不能組合成一個(gè)獨(dú)立的空間圍合體，基本以建筑覆層的形式，也就是第二層表皮出現(xiàn)在實(shí)際改造當(dāng)中。具體以飾面上最為常見的金屬管材交錯(cuò)排列形成。

（2）復(fù)雜裝飾線條。常見的有：線條樣式較為繁復(fù)，但組合關(guān)系簡單；線條樣式簡單，但組合方式為扭曲的網(wǎng)線網(wǎng)格；線條樣式復(fù)雜，組合形式也同樣復(fù)雜。后兩種在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中并不多見。

1.3 “面”的運(yùn)用

1.3.1 金屬板材的有效應(yīng)用

在老舊建筑改造當(dāng)中，金屬板材應(yīng)用最多的是壓型板，一般常見于屋面板或樓板；還有鋼板，常應(yīng)用于建筑表皮；織網(wǎng)板以及穿孔板，常見于建筑覆層當(dāng)中。其中鋼板通常較薄，因此不會帶來沉悶的感覺。

1.3.2 結(jié)構(gòu)化的金屬表層

結(jié)構(gòu)及表皮都是建筑空間界面中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容，更是建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的主要物質(zhì)載體。兩者之間具有一定動(dòng)態(tài)聯(lián)系性，其中結(jié)構(gòu)支撐表皮，將其限定在與邏輯相符合的力學(xué)范圍中，而表皮則會影響結(jié)構(gòu)形式的確定。表皮結(jié)構(gòu)化可以從兩個(gè)角度進(jìn)行分析：

（1）建筑結(jié)構(gòu)外露，使表皮造型和結(jié)構(gòu)力學(xué)相互結(jié)合在一起。

（2）金屬表皮與結(jié)構(gòu)本身相互脫離，彼此獨(dú)立存在。

對老舊建筑進(jìn)行表皮處理時(shí)，通常會為了保護(hù)原先的表皮或重新進(jìn)行造型而應(yīng)用自承重表皮。金屬材料本身強(qiáng)度較高，將其板材厚度適當(dāng)增加，能更進(jìn)一步提升表皮剛度，以實(shí)現(xiàn)自承重效果。常見的有實(shí)體板材的表皮以及半透明金屬表皮。

1.3.3 疊加三維體量

在對老舊建筑進(jìn)行表皮處理時(shí)，經(jīng)常會進(jìn)行疊加更新，以使其在視覺上更具層次性，改變傳統(tǒng)老舊建筑的沉悶感。目前最常用的疊加材料包含金屬、木材、玻璃等，主要以材料肌理、質(zhì)感、色彩等為要點(diǎn)，和老舊建筑之間保持契合。

2 建筑空間更新應(yīng)用

2.1 空間重組與劃分

2.1.1 進(jìn)行大空間分割

在對老舊建筑內(nèi)部空間進(jìn)行改造時(shí)，經(jīng)常需要把原本的大空間進(jìn)行重新劃分，常見于體育館、舊工廠等情況中。具體包含了兩種劃分方式：

（1）垂直方向分層。通常老舊建筑層高較大，為獲取更多使用空間，則可以使用該方式進(jìn)行劃分，從而增加建筑的實(shí)際應(yīng)用面積。實(shí)施時(shí)需要將豎向通道組織好，并對采光通風(fēng)加以優(yōu)化。

（2）水平方向分割。即在原先老舊建筑水平方向上分割出一定空間，具體要基于原建筑的實(shí)際結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過結(jié)構(gòu)梁柱降低作業(yè)時(shí)間和造價(jià)。

2.1.2 進(jìn)行小空間重組

通常除了音樂廳、體育館、工廠等大型公共建筑，傳統(tǒng)老舊建筑內(nèi)部空間都比較狹小，倘若原建筑是框架結(jié)構(gòu)，則可以直接拆除一些隔墻，以打造出適當(dāng)?shù)目臻g效果。金屬材料在其中有兩種作用：

（1）利用金屬結(jié)構(gòu)在整合之后的大空間中劃分出相應(yīng)的功能空間。

（2）利用金屬結(jié)構(gòu)在整合后的空間中對原本結(jié)構(gòu)實(shí)施加固與修復(fù)，從而在保證基本安全性的基礎(chǔ)上得到更加寬闊的空間。

2.2 屋頂空間的加建

2.2.1 異質(zhì)同構(gòu)

常見的新舊建筑結(jié)合方式較多，如對兩者的表皮形式進(jìn)行更新，使其被統(tǒng)一在一種新的建筑形式當(dāng)中；或直接給加建內(nèi)容應(yīng)用與舊建筑完全一致的材料。但這兩種方式對于當(dāng)前注重多層次與多元化的審美趨勢來說，往往難以達(dá)到預(yù)期改造效果。異質(zhì)同構(gòu)則是對原建筑進(jìn)行形式補(bǔ)全，或者進(jìn)行形式延伸，使兩者的材料、色彩等差異都能被統(tǒng)一在結(jié)構(gòu)與空間形式的一致上，在新舊結(jié)合當(dāng)中確立平衡。對于金屬材料的應(yīng)用要根據(jù)建筑的實(shí)際情況確定，比如老舊建筑如果是磚砌平屋頂，則需要應(yīng)用工字鋼結(jié)構(gòu)支撐，或?yàn)閺?qiáng)化原建筑本身的承載量，應(yīng)用鋼框架進(jìn)行屋頂加固。

2.2.2 異質(zhì)異構(gòu)

主要有規(guī)則形態(tài)與不規(guī)則形態(tài)兩種加建空間。對于前者，其鋼結(jié)構(gòu)通常是十分規(guī)整的正交網(wǎng)格；后者的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)就相對比較復(fù)雜。但無論哪種都是脫離了原建筑的結(jié)構(gòu)限制，在尊重其力學(xué)邏輯的基礎(chǔ)上，利用幾何或線性形態(tài)的漸變、重復(fù)等塑造新的形象。

2.3 環(huán)繞式空間加建

顧名思義，環(huán)繞式的空間加建就是環(huán)繞老舊建筑周圍加建一定空間，具體包含三類。

2.3.1 墻身加建

即沿原建筑外部輪廓進(jìn)行空間擴(kuò)建。在這之中，結(jié)構(gòu)是空間的主要物質(zhì)支撐，結(jié)構(gòu)的形式與材料在很大程度上決定了空間的具體性質(zhì)與類型。在對原老舊建筑實(shí)施改造加建的過程中，金屬結(jié)構(gòu)與舊建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系可以劃分成完全依附舊建筑和獨(dú)立存在兩部分。前者主要以懸挑的形式出現(xiàn)，其中的金屬結(jié)構(gòu)需要利用專門的連接件將其固定在建筑上，最終形成多梁架的支撐結(jié)構(gòu)。后者則直接建立一個(gè)擁有獨(dú)立基礎(chǔ)的空間，對于原建筑的負(fù)擔(dān)比較小，創(chuàng)造出的空間也更為多變。

2.3.2 入口加建

即直接進(jìn)行入口空間改造，在拓展空間范圍的同時(shí)，優(yōu)化建筑外部環(huán)境。在這之中，金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比較多，從其與表皮的基本關(guān)系劃分來看，可以分成兩種，即結(jié)構(gòu)性的金屬表皮以及純粹性的結(jié)構(gòu)材料。前者則是應(yīng)用金屬材料在入口建立空間，不額外增加梁柱，表皮具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能，但營造出的空間比較??；后者則直接應(yīng)用金屬材料設(shè)立入口空間結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大空間范圍。

2.3.3 包裹加建

即利用新的建筑空間將原先的老舊建筑包裹起來，使其從外觀上看起來就是一個(gè)新建筑。雖然這種模式能脫離老舊建筑的外觀限制，但需要植根于舊建筑本身的生存環(huán)境，因此新舊之間依然存在對立統(tǒng)一的關(guān)系。金屬材料在其中的應(yīng)用主要是直接作為支撐結(jié)構(gòu)（如圖1 所示）。

圖1 環(huán)繞式空間擴(kuò)建示意圖

3 金屬本體設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 質(zhì)感表達(dá)

3.1.1 光亮與銹蝕特征

（1）金屬本身硬度較大，可以吸收與反射光照，并在拋光打磨之后呈現(xiàn)出霧面與亮面。其中鏡面不銹鋼與銅等金屬材料，其光反射性比較強(qiáng)，極易在光照之下形成陰影與高光，將其應(yīng)用在建筑中，會使建筑在時(shí)間的推移下產(chǎn)生明顯的光影變化，尤其是以曲面的形態(tài)呈現(xiàn)時(shí)，往往會使建筑形體得到彰顯。

（2）某些金屬材料應(yīng)用在老舊建筑改造中，更容易表現(xiàn)出濃烈的歷史沉淀感。比如耐候鋼板在經(jīng)過處理之后其表面會產(chǎn)生一層銹跡，并繼續(xù)跟隨時(shí)間和環(huán)境的變化不斷變化，但不會給鋼板的安全性帶來影響，能在體現(xiàn)建筑個(gè)性的同時(shí)，展示出歷史的穩(wěn)重感。

3.1.2 堅(jiān)實(shí)和輕柔特征

（1）金屬材料通常原子結(jié)構(gòu)十分密實(shí)，質(zhì)地也更為堅(jiān)硬，例如鋼梁、鋼板等，能在很大程度上體現(xiàn)出建筑的安全性與力量感，且純凈的表面也可以和老舊建筑本身復(fù)雜的構(gòu)圖之間形成一定對比。

（2）受益于冶金技術(shù)與制造工藝的發(fā)展，現(xiàn)代一些金屬制品也能體現(xiàn)出相應(yīng)的輕柔性。例如金屬孔網(wǎng)板，主要由不銹鋼、銅、鋁等堅(jiān)固性和防腐性良好的材料組成，同時(shí)便于安裝與拆卸，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用，并且自由進(jìn)行建筑外部表皮塑造，脫離原建筑形成覆層，有利于促進(jìn)老舊建筑外觀改造。

3.2 肌理光影

3.2.1 凹凸板

對于凹凸板來說，是通過沖壓或者模具鑄造等形式將金屬材料制作成具有特殊紋理的飾面，如點(diǎn)狀紋、條形紋、文字雕刻等，甚至還可以鑄造出比較復(fù)雜的花紋，最終通過凹凸不平的視覺效果呈現(xiàn)出豐富的光影變化。應(yīng)用在老舊建筑改造中，能使外部狀態(tài)更具活力和動(dòng)感，并且容易安裝回收。

3.2.2 穿孔板

對于穿孔板來說，是直接在機(jī)床上對已經(jīng)切割成形的金屬板材進(jìn)行沖壓打孔，最常見的孔型包含了方形、圓形、菱形、魚鱗形等。其整體透光性和過濾性較強(qiáng)，通過打孔后自身重量也會有所減輕，但不會給強(qiáng)度帶來較大影響，有利于降低老舊建筑結(jié)構(gòu)的壓力；同時(shí)，孔型大小和形狀都能自由調(diào)節(jié)，更能突出建筑本身的趣味性。但因?yàn)槠洳]有完全的密閉效果，所以不能獨(dú)立作為外墻飾面，只能以覆層的形式被應(yīng)用在建筑改造中。

3.2.3 織網(wǎng)板

對于織網(wǎng)板來說，是通過機(jī)械加工形成的金屬網(wǎng)狀材料，常見有金屬絲做成的絲狀編織網(wǎng)；將金屬材料通過切削、壓平等形成板網(wǎng)；用金屬絲焊接成金屬網(wǎng)。它質(zhì)地較輕、強(qiáng)度高、安裝便捷，并且擁有良好的柔韌性，可以適應(yīng)多類曲面。與穿孔板類似的是，它也主要被作為覆層。

4 結(jié)語

金屬材料的客觀特性和老舊建筑改造的材料需求之間具有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，不僅具有良好的結(jié)構(gòu)性能和塑形能力，還具有一定環(huán)保性，可用的加工工藝種類繁多，能在一定程度上彌補(bǔ)自身的性質(zhì)缺陷。將其應(yīng)用在老舊建筑改造工程中，可以從金屬材料本身著手，對其質(zhì)感與光影進(jìn)行充分應(yīng)用；同時(shí)注重在外部表皮以及整體空間塑造中的應(yīng)用，大膽發(fā)揮和延伸金屬材料的特性，實(shí)現(xiàn)生態(tài)理念滲入、歷史情感延續(xù)、現(xiàn)代氛圍營造，與現(xiàn)代化的城市發(fā)展理念更為契合。