老旧建筑改造工程中金属材料应用要点分析

李亚光

0 引言

城市发展需要不断进行新建筑建造，但老旧建筑改造再应用也是城市更新的一项重要组成内容，且无论是从经济角度来看，还是从历史文化发展角度来看，改造本身都具有一定现实意义，有利于个性化城市建设。作为建筑的物质载体，材料是建筑成立的主要前提，和其他建筑材料相比，金属材料可以被广泛应用在建筑结构支撑、表层塑造等多个环节，对于老旧建筑加固与修复具有极大促进作用。但在将其植入旧建筑的过程中必须慎重，一旦应用不当就可能会产生毁灭性伤害。所以，重点分析其在改造当中的应用要点，能有效避免材料应用错误，给未来的创新性应用指明方向。

1 外部表皮改造应用

建筑外部表皮是实现内外沟通的重要桥梁，在分隔室内外的同时，还将内外两部分的肌理、色彩、质感等信息结合起来，给人带来一定感官体验。老旧建筑作为城市景观中的一项主要组成，通过新表层体现建筑内涵是进行外部立面改造的主要目标。而金属表层的颜色、形态等特性能使其在老旧建筑的形象改造等方面得到充分应用。外部立面改造主要是对表层进行重构、修复以及创造表皮形态，可从表皮的构成角度着手，将其划分成“点”、“线”、“面”几部分进行重点分析。

1.1 “点”的运用

1.1.1 金属连接件部分

通常都是采用焊接或栓接的形式对金属材料之间进行连接，而要将金属和其他材料连接起来，就需要应用连接件。在目前的老旧建筑改造中，金属和玻璃的搭配设计十分常见，比如应用金属进行玻璃固定。一般在点支式的玻璃幕墙中，就需要应用驳接头、转接件、驳接爪等部件，其中驳接爪主要采用不锈钢材质，能将荷载直接传递到固定的支撑结构之上。

1.1.2 金属色块部分

在外部表皮中，金属材料的颜色基本以固有色彩为主，但有时为了使建筑整体形象或功能得到充分表达，还会对其进行氧化、镀膜或漆色。

1.1.3 色块拼贴部分

所有老旧建筑都多少都带有曾经的时代特性，有些是传统建筑形式，有些蕴含着人文精神。对其表皮进行更新就是把新的材料、形式和内涵融入其中，使改造之后的建筑能符合当代特征与文化气息。当前时代变革剧烈，大众审美也在不断变化，因此在建筑改造时，往往会借助金属色块拼贴的手法满足审美需求。例如，把整个建筑直接包裹在一个个规则方形的铁皮之中，利用前后位置的变化错位结合起来，形成极具韵律的外部立面，同时再对铁皮进行漆色，通过色块的颜色变化打造出富有时代气息的建筑形象。

1.2 “线”的运用

1.2.1 金属框架线条

金属线条最典型的有钢结构框架、窗框等，基本以直线为主，以营造出明快简单的感觉，如果是黑色直线，还会打造出典雅庄重的感觉，比较适合应用在办公楼或历史建筑的改造当中。

1.2.2 装饰线条

（1）简单装饰线条。在对老旧建筑表皮进行改造时，装饰线条控制十分关键，有些建筑立面甚至完全需要依靠若干根线条交错形成。和金属框架线条有所不同的是，装饰线条并不能组合成一个独立的空间围合体，基本以建筑覆层的形式，也就是第二层表皮出现在实际改造当中。具体以饰面上最为常见的金属管材交错排列形成。

（2）复杂装饰线条。常见的有：线条样式较为繁复，但组合关系简单；线条样式简单，但组合方式为扭曲的网线网格；线条样式复杂，组合形式也同样复杂。后两种在实际应用当中并不多见。

1.3 “面”的运用

1.3.1 金属板材的有效应用

在老旧建筑改造当中，金属板材应用最多的是压型板，一般常见于屋面板或楼板；还有钢板，常应用于建筑表皮；织网板以及穿孔板，常见于建筑覆层当中。其中钢板通常较薄，因此不会带来沉闷的感觉。

1.3.2 结构化的金属表层

结构及表皮都是建筑空间界面中的一项关键内容，更是建筑设计目标实现的主要物质载体。两者之间具有一定动态联系性，其中结构支撑表皮，将其限定在与逻辑相符合的力学范围中，而表皮则会影响结构形式的确定。表皮结构化可以从两个角度进行分析：

（1）建筑结构外露，使表皮造型和结构力学相互结合在一起。

（2）金属表皮与结构本身相互脱离，彼此独立存在。

对老旧建筑进行表皮处理时，通常会为了保护原先的表皮或重新进行造型而应用自承重表皮。金属材料本身强度较高，将其板材厚度适当增加，能更进一步提升表皮刚度，以实现自承重效果。常见的有实体板材的表皮以及半透明金属表皮。

1.3.3 叠加三维体量

在对老旧建筑进行表皮处理时，经常会进行叠加更新，以使其在视觉上更具层次性，改变传统老旧建筑的沉闷感。目前最常用的叠加材料包含金属、木材、玻璃等，主要以材料肌理、质感、色彩等为要点，和老旧建筑之间保持契合。

2 建筑空间更新应用

2.1 空间重组与划分

2.1.1 进行大空间分割

在对老旧建筑内部空间进行改造时，经常需要把原本的大空间进行重新划分，常见于体育馆、旧工厂等情况中。具体包含了两种划分方式：

（1）垂直方向分层。通常老旧建筑层高较大，为获取更多使用空间，则可以使用该方式进行划分，从而增加建筑的实际应用面积。实施时需要将竖向通道组织好，并对采光通风加以优化。

（2）水平方向分割。即在原先老旧建筑水平方向上分割出一定空间，具体要基于原建筑的实际结构关系，通过结构梁柱降低作业时间和造价。

2.1.2 进行小空间重组

通常除了音乐厅、体育馆、工厂等大型公共建筑，传统老旧建筑内部空间都比较狭小，倘若原建筑是框架结构，则可以直接拆除一些隔墙，以打造出适当的空间效果。金属材料在其中有两种作用：

（1）利用金属结构在整合之后的大空间中划分出相应的功能空间。

（2）利用金属结构在整合后的空间中对原本结构实施加固与修复，从而在保证基本安全性的基础上得到更加宽阔的空间。

2.2 屋顶空间的加建

2.2.1 异质同构

常见的新旧建筑结合方式较多，如对两者的表皮形式进行更新，使其被统一在一种新的建筑形式当中；或直接给加建内容应用与旧建筑完全一致的材料。但这两种方式对于当前注重多层次与多元化的审美趋势来说，往往难以达到预期改造效果。异质同构则是对原建筑进行形式补全，或者进行形式延伸，使两者的材料、色彩等差异都能被统一在结构与空间形式的一致上，在新旧结合当中确立平衡。对于金属材料的应用要根据建筑的实际情况确定，比如老旧建筑如果是砖砌平屋顶，则需要应用工字钢结构支撑，或为强化原建筑本身的承载量，应用钢框架进行屋顶加固。

2.2.2 异质异构

主要有规则形态与不规则形态两种加建空间。对于前者，其钢结构通常是十分规整的正交网格；后者的钢结构网络就相对比较复杂。但无论哪种都是脱离了原建筑的结构限制，在尊重其力学逻辑的基础上，利用几何或线性形态的渐变、重复等塑造新的形象。

2.3 环绕式空间加建

顾名思义，环绕式的空间加建就是环绕老旧建筑周围加建一定空间，具体包含三类。

2.3.1 墙身加建

即沿原建筑外部轮廓进行空间扩建。在这之中，结构是空间的主要物质支撑，结构的形式与材料在很大程度上决定了空间的具体性质与类型。在对原老旧建筑实施改造加建的过程中，金属结构与旧建筑结构之间的关系可以划分成完全依附旧建筑和独立存在两部分。前者主要以悬挑的形式出现，其中的金属结构需要利用专门的连接件将其固定在建筑上，最终形成多梁架的支撑结构。后者则直接建立一个拥有独立基础的空间，对于原建筑的负担比较小，创造出的空间也更为多变。

2.3.2 入口加建

即直接进行入口空间改造，在拓展空间范围的同时，优化建筑外部环境。在这之中，金属结构的应用比较多，从其与表皮的基本关系划分来看，可以分成两种，即结构性的金属表皮以及纯粹性的结构材料。前者则是应用金属材料在入口建立空间，不额外增加梁柱，表皮具有相应的结构性能，但营造出的空间比较小；后者则直接应用金属材料设立入口空间结构，扩大空间范围。

2.3.3 包裹加建

即利用新的建筑空间将原先的老旧建筑包裹起来，使其从外观上看起来就是一个新建筑。虽然这种模式能脱离老旧建筑的外观限制，但需要植根于旧建筑本身的生存环境，因此新旧之间依然存在对立统一的关系。金属材料在其中的应用主要是直接作为支撑结构（如图1 所示）。

图1 环绕式空间扩建示意图

3 金属本体设计应用

3.1 质感表达

3.1.1 光亮与锈蚀特征

（1）金属本身硬度较大，可以吸收与反射光照，并在抛光打磨之后呈现出雾面与亮面。其中镜面不锈钢与铜等金属材料，其光反射性比较强，极易在光照之下形成阴影与高光，将其应用在建筑中，会使建筑在时间的推移下产生明显的光影变化，尤其是以曲面的形态呈现时，往往会使建筑形体得到彰显。

（2）某些金属材料应用在老旧建筑改造中，更容易表现出浓烈的历史沉淀感。比如耐候钢板在经过处理之后其表面会产生一层锈迹，并继续跟随时间和环境的变化不断变化，但不会给钢板的安全性带来影响，能在体现建筑个性的同时，展示出历史的稳重感。

3.1.2 坚实和轻柔特征

（1）金属材料通常原子结构十分密实，质地也更为坚硬，例如钢梁、钢板等，能在很大程度上体现出建筑的安全性与力量感，且纯净的表面也可以和老旧建筑本身复杂的构图之间形成一定对比。

（2）受益于冶金技术与制造工艺的发展，现代一些金属制品也能体现出相应的轻柔性。例如金属孔网板，主要由不锈钢、铜、铝等坚固性和防腐性良好的材料组成，同时便于安装与拆卸，可以实现循环应用，并且自由进行建筑外部表皮塑造，脱离原建筑形成覆层，有利于促进老旧建筑外观改造。

3.2 肌理光影

3.2.1 凹凸板

对于凹凸板来说，是通过冲压或者模具铸造等形式将金属材料制作成具有特殊纹理的饰面，如点状纹、条形纹、文字雕刻等，甚至还可以铸造出比较复杂的花纹，最终通过凹凸不平的视觉效果呈现出丰富的光影变化。应用在老旧建筑改造中，能使外部状态更具活力和动感，并且容易安装回收。

3.2.2 穿孔板

对于穿孔板来说，是直接在机床上对已经切割成形的金属板材进行冲压打孔，最常见的孔型包含了方形、圆形、菱形、鱼鳞形等。其整体透光性和过滤性较强，通过打孔后自身重量也会有所减轻，但不会给强度带来较大影响，有利于降低老旧建筑结构的压力；同时，孔型大小和形状都能自由调节，更能突出建筑本身的趣味性。但因为其并没有完全的密闭效果，所以不能独立作为外墙饰面，只能以覆层的形式被应用在建筑改造中。

3.2.3 织网板

对于织网板来说，是通过机械加工形成的金属网状材料，常见有金属丝做成的丝状编织网；将金属材料通过切削、压平等形成板网；用金属丝焊接成金属网。它质地较轻、强度高、安装便捷，并且拥有良好的柔韧性，可以适应多类曲面。与穿孔板类似的是，它也主要被作为覆层。

4 结语

金属材料的客观特性和老旧建筑改造的材料需求之间具有极强的关联性，不仅具有良好的结构性能和塑形能力，还具有一定环保性，可用的加工工艺种类繁多，能在一定程度上弥补自身的性质缺陷。将其应用在老旧建筑改造工程中，可以从金属材料本身着手，对其质感与光影进行充分应用；同时注重在外部表皮以及整体空间塑造中的应用，大胆发挥和延伸金属材料的特性，实现生态理念渗入、历史情感延续、现代氛围营造，与现代化的城市发展理念更为契合。