催化剂理论下既有公共建筑改造综合效应评价研究

董旭，张姗姗，张欣宇/DONG Xu， ZHANG Shanshan， ZHANG Xinyu

催化剂理论下既有公共建筑改造综合效应评价研究

董旭，张姗姗，张欣宇/DONG Xu， ZHANG Shanshan， ZHANG Xinyu

本文通过对经典城市规划领域的城市催化剂理论的分析，结合实际工程案例，探索和研究既有公共建筑改造在城市发展视域下的多重综合效应。由于传统建筑理论中对于建筑改造的研究和分析都集中于建筑本体范畴，而改造行为本身所产生的附加影响往往是与本体研究同等重要的。本研究将视角着眼于城市层面的目的在于将既有公共建筑改造与城市发展相联系，并在多重综合效应的基础上提出了既有公共建筑改造“AEF”综合效应评价矩阵和评价体系模型，用以改造方案在城市角度的评价和比较分析。

城市催化理论，公共建筑改造，综合效应

建筑“改造”时代的来临。目前，我国既有公共建筑面积已经超过600亿平方米，并且正在以每年超过20亿平方米的增长速度持续增加（图 1），其中公共建筑占较大比例（图 2）。

这些建筑在几十年使用期间，在功能、设备、供应等诸多方面都渐渐出现问题，由于技术手段和重视的不足，导致了大量建筑的拆除或废弃，造成了大量资源损耗的同时也对城市历史、建筑遗产造成了不可恢复的损失，为了使大量既有公共建筑更好更长远地发挥功能，改善既存现状和保留城市风貌。城市建设开始由大量建造转为保护性的更新改造。

1　城市催化剂理论的解析与评述

城市催化的设计思想开始于1960年代，最初纽约的一些规划师开始倾向于将城市设计作为一种政策看待，巴奈特（Jonathan Barnett）提出了“设计城市而不是设计建筑”的经典规划理念， “城市设计并不是预先勾勒出20年后的发展形态，而是日常的决定，点滴积累的结果”［1］。他认为城市形态的混乱发展是个别决策造成的，大量建筑在设计中遵循个别决策，缺乏相互协调，没有充分考虑周边关系，造成了必然混乱，所以设计者需协调多个方面注重整体发展和综合影响。

城市催化理论认为新要素（催化剂）的引入会激起区域内原有存在的响应，催化效应还会提升现存要素的价值，是对旧要素的完善和补充。此外催化设计并无固定模式，而是与城市发展相协调进而丰富城市内涵。在城市催化理论下，依托传统演变的城市形态已经不能适应目前我国的快速城市化环境，城市设计对远期的发展预期已经不能适应城市本身的发展，催化理论注重城市发展的相关过程、要素之间的相互作用和连锁反应，以及内部的协调性。意在实现城市形态和发展的连续性。

2　催化理论在既有公共建筑改造设计中的宏观作用效应

建筑作为催化剂的客观物质载体，“建筑改造催化”成为城市发展的重要基础环节，2002年美国学者斯登伯格（Ernest Stemberg）从建筑设计角度出发，提出研究建筑催化的理论依据和必要性。他认为：“建筑催化的成功在于对社会和经济活动的激发。”［2］一个开发项目的引入带来大量的人群，那么就会刺激区域提供更多的交通空间，满足新的需求。建筑改造中城市催化理论与思想突破了物质空间规划对建筑空间形态的过分关注，注重发展的阶段和过程，重新审视建筑与城市的互动关联（图3）。

通过对城市催化剂理论的脉络梳理可以看出在城市发展阶段，建筑设计成为物质实体基础，而建筑师和规划师则承担着建筑设计的社会使命。交互影响可以证实建筑改造具有的多重效应，反观现行理论中建筑改造的研究和分析都集中于建筑本体范畴，而城市催化理论阐明了改造行为本身所产生的附加影响的重要性。催化理论的引入将公共建筑改造的关注领域扩展，本文在催化理论的基础上将建筑改造的关注层级由宏观到微观划分为3个方面：城市与区域、街道与建筑、认知与价值。通过对国内外成功案例的统计分析进一步解析3个层面的现实需求和功能意义。

2.1城市与区域层面

建筑改造与城市发展存在着紧密的联系，脱离城市控制的设计将会造成有限的不可再生资源的错误导向，直至再次闲置和拆除。在调研的98个案例中建筑改造后功能都发生转变（图4），其中31.63%的建筑进行了附属功能的增加和完善，68.37%的建筑则是彻底改变了原使用功能。尤其是在周边服务设施不完善的情况下建筑功能均发生了改变。

可以看出既有公共建筑在功能适宜程度方面充分结合城市周边区域的发展需求。遵循城市发展导向，其中交通运输类建筑、仓储类建筑和商业建筑功能不适宜的占比巨大，原因在于随着城市的发展，城市规划部门开始发挥协调作用，制定相应的规划发展方案，因此区域的用地性质和发展方向将会发生变化。原有的建筑功能也会出现与城市发展新需求之间的脱节，功能的改变就成为改造的必然前提和基础。城市功能空间的扩展成为改造的重要目标。以美国的圣迭戈当代美术馆为例，原有城市区域内交通枢纽的位置位于城市边缘区，随着城市的不断扩张，交通枢纽的位置逐步转变为城市核心区，金融办公和居住建筑的大量建设使得原有建筑面临环境和功能问题，为了发挥既有公共建筑的价值，设计师将火车站改造为当代艺术博物馆，提供展览和艺术创作场地，为城市区域发展提供了辅助功能，通过提升自身的吸引力进而提高周边区域的居住、办公品质，同时吸引大量的艺术家和创作人员进驻又带来新的就业并刺激消费。这说明建筑改造在充分结合城市发展与需求的前提下，合理科学地制定发展方向，其改造后效应将会实现超越本体建筑的多重收益。

1中国建筑行业总投资建筑面积（亿m2）1）

2建筑面积分布表1）

2.2街道与建筑层面

建筑与城市发展属于宏观尺度的研究，西方城市再生理论中指出城市的发展在于提升而非更替。也说明建筑改造在城市发展中的必要性，而建筑与街区则有着密不可分的关系。既有公共建筑的更新改造不应是对原有街区肌理的破坏，而是对旧有空间的再次激活。因此，改造需要充分考虑到街区既存现状。既有公共建筑改造对街区协调主要分为两个层面，一是客观物质层面的尺度协调，二是主观需求层面的软实力提升。

在尺度协调层面，主要考虑改造建筑与街区空间的契合与协调，这包括建筑与街区的尺度关系、沿街界面的建筑序列、街区空间的层次变化、建筑风格的协调统一4个方面。以上海北站街道社区文化中心为例（图5），建筑充分结合周边建筑尺度，北侧为多层居住区，因此立面通过分层处理手法弱化了建筑突兀的体量感，南侧为新建高层，则采用竖向构建与高层需求比例观感上的一致性。界面处理上，建筑北侧适当降低与原有低矮的居住建筑形成交接过渡，南侧也适当降低开放十字路口的视线空间。改造后高低变化的建筑体量也丰富了街区的层次变化和空间感受。风格协调方面，改造建筑的颜色考虑到与周边灰砖砌筑建筑的统一，采用了浅灰色木材。运用建筑竖向构件的疏密产生变化，为建筑增加了时代特色视线对比中的统一。街区软实力提升层面，主要考虑改造建筑对街区场景特质的塑造、街区空间吸引力以及区域的内聚性3个方面。根据统计分析可以看出67.96%的既有公共建筑改造对街区产生极大影响，甚至带动区域价值提升。同时，建筑的民众记忆在建筑改造中占有重要的地位，仅有6.21%的建筑与历史民众记忆无关。以法国的圣纳泽尔军事基地为例，原有建筑为船体检修库房，具有典型的民众记忆属性和史料价值，设计师将废弃建筑改造为娱乐、餐饮和展览功能，这使得荒废的码头和街区引入大量人流，区域吸引力大幅度提升，通过适度的内部改造保留原有建筑风貌，极大地保留了区域场景原始风貌，新功能为周边区域提供了街区生活内容的扩充，因此区域的内聚性也通过建筑的再利用得到了保证。

2.3认知与价值层面

既有公共建筑改造之初，都需要对建筑价值进行客观的评估，而建筑领域内对建筑价值的评估多集中于结构安全，建筑风格等显性要素，城市催化理论注重对城市价值的提升，同时要求建筑与区域的协调性，这就为建筑价值评价提出了新的视角，即对城市发展历史和历时背景的关注。

由于既有公共建筑建造年代跨度较大，形态各异各具特色，其中涵盖了大量的历史信息和地域文化特色，对建筑认知与价值层面的研究是为了避免改造过程中的不可逆损失。对于认知与价值的评价主要分为3个方面：一是对建筑历史性与历时性的评价；二是对建筑风格价值的评价；三是对民众记忆与审美的评价。在历史性与历时性评价方面将对建筑初始价值、历史事件关联、民众生活记忆联想、社会审美形态4个主要内容进行评估。

在建筑风格价值方面是对建筑风格、建筑材料、典型建筑语汇的分析。在案例统计中建筑具有典型性的风格占比55.1%（图6），其中具有典型性风格的建筑中98.15%的建筑在改造中遵循历史，55.56%能够做到改造与保留的对比统一和协调。通过对案例风格与民众记忆的关系图可以看出，典型建筑风格与民众记忆的密切关联。以无锡北仓门设计为例，改造设计方案充分尊重典型建筑风格，风格的保留保证了民众记忆的传承延续，社会认知和文化记忆的分析，使得改造活动不仅仅是单纯地再利用，更是在综合多种制约条件下的整体协调重塑。居民的参与和介入将建筑自身的历史承载意义得以发挥和延续。场景与建筑的结合又完整地表现出城市文化和生活的真实。

3　既有公共建筑改造综合效应萃取与评价矩阵建立

从城市自身发展的角度来看，任何科学、有效的具体措施都会具有促进城市发展的积极效应，本文将这种效应分为3种：环境效应、经济效应和社会效应。

环境效应：既有公共建筑改造是城市再生的物质载体，是刺激城市积极发展的“点”，公共建筑的改造再利用无论是从功能还是从资源节约都具有极强的实践价值，此外公共建筑改造再利用还会进一步刺激城市交通系统的完善和配套建设实现城市可达的“线”的激发效应。日本著名建筑师芦原信义从建筑学的角度看城市空间，从“有屋顶”和“没屋顶”的基础上提出了“外部空间”的概念［3］，作为城市公共空间的“外部空间”成为与建筑本体密不可分的组成部分。

3城市催化剂理论脉络图

4建筑功能变化与城市现状关系图（a）建筑类型与功能改造程度图（b）

5上海北站街道社区文化中心（图片来源：http://t.zhulong. com/u101/worksdetail4439644.html）

6建筑风格与改造风格民众记忆关系图

7既有公共建筑改造综合效应AEF矩阵

经济效应：较之新建，既有公共建筑的改造在投资和建设时间上有着明显的优势。此外，英国社会学家迈克·费瑟斯通（Mike Featherstone）［4］提出了“消费文化理论”，他认为后工业时代的主要特征就是对文化的消费。因此，公共建筑所具有的文化承载力和独有价值也通过再利用积极实现资本化，如提高周边地段价值、吸引外来投资、创造就业岗位、刺激消费和保证人力资源等。

社会效应：城市的发展其本质在于社会的进步与发展，建筑改造和再利用是保留街区多样性和适用性的积极有效措施，既可以保证街区在城市需求层面的功能多样性，又保留了社会审美层面的形式多样性。在此基础上，还会带来社区凝聚力提升、城市文化特征强化、社会设施完善扩充等多重社会效应。

既有公共建筑改造综合效应矩阵的建立。通过城市催化理论的研究可以看出既有公共建筑改造的设计视域突破原有建筑本体的概念融入了宏观城市尺度的3个层面：城市与区域、街区与建筑、认知与价值。

在城市与区域层面，结合案例分析可以得出改造方案设计定位即建筑功能的控制因素为：城市发展导向的控制、城市功能空间扩展、居民就业与收入。在街区与建筑层面则需要实现的控制因素为：建筑与街区空间契合、街区特质强化与完善、街区吸引力与内聚性。在认知与价值层面提取的控制因素包括：历史性与历时性价值、典型建筑风格价值、民众记忆与审美。综合上述分析，结合既有公共建筑改造效应的分析，本文建立了综合改造的分析矩阵（图9）。通过矩阵的建立可以看出既有公共建筑改造的综合效应与研究层次存在着紧密的关联，环境效益更为强调街区与建筑的协调关系，经济效应则重视城市与区域发展关系，社会效应是对建筑本体认知与价值的发掘。研究在矩阵关系的基础上建立了既有公共建筑改造方案的综合效应评价（表1）。

基于评价体系的矩阵建立。以准则一中的城市与区域协调为例，在一层次下有3个相应的二级准则层，作为评价的影响因素。分别是城市发展导向控制、城市功能空间扩展和居民就业与收入对准则层二的3个变量进行两两对比，得出相对于标准层一的层次关系对比矩阵

通过上述的评价体系最终将会得出12个完全比较矩阵。比较矩阵再通过问卷调查和专家打分，对每一项评价内容进行权重分析，问卷和专家打分则是采用了层次分析法的9级打分规则，通过对39位建筑设计和城市规划专家进行的问卷给定最终的结果。

对于评价体系的权向量计算，通过专家问卷的结果统计得出评价体系权重判断的基本信息，再结合专家打分的结果对矩阵A的每一个向量值进行归一化处理，便得到了针对矩阵A的最大特征根。根据根特性数值在计算矩阵的一致性，最终以保证数据的真实有效。对于权向量的计算和确定。结合AHP的向量计算结果再经过判断矩阵的一致性检验计算合格后，得出对于评价要素的数据结果，B11、B12、B13分别为x1、x2、x3。

经过简化的数据就是要素相对上一层级的重要性比重。以此进行计算便得出了最终的评价体系权重值（表2）。

4　评价体系的应用与检验

通过对上文中介绍的案例做一个验证性的评分，以上海市北站街道社区文化活动中心改造方案为例，建筑由原来教学辅助用房改造为社区文化中心，在尊重原有建筑砖混结构的前提下，将原有建筑重新整合，通过立面纵横交错的连续体系塑造建筑尺度的多元协调，取材上选择了富于上海传统人文色彩的石库门建筑色调和屋顶形式。

因此，在本方案的评价得分上A1城市与区域协调项得分率为72%。在分项得分上可以明确地看出，由于场地和机构体系的限制，建筑和场地对B12项的贡献相对有限，因此得分值较低，此外B13项目上，改造活动和人流吸引会引发相应的配套服务人员，一定程度上带来了直接和间接的就业，但在居民收入方面的影响相对较小得分较低。但作为对城市发展需求的有效回应，A1评价项的得分率相对较高，也说明了建筑在城市协调层面具有良好的体现。

A2建筑与区域协调项得分率为92%（表4），从分项得分上可以看出建筑在B21上得分率最高，原因在于设计通过体量的拆分重组实现了与周边高、低和新、旧建筑在多维度上的协调。在B22上由于建筑功能与其历史性有限的影响在文化传承一项上得分较少。

A3建筑认知与价值项得分率为52%（表5），从得分上可以看出建筑在B31项目上由于其风格和历史与历时性上缺乏显著特征，因此在方案的设计上也缺少了相应的设计关注，得分较低。在B33项目上建筑设计对原有建筑现状彻底改变，在沿革上缺少了对比和呼应，得分较低。

综合3项评价内容，可以得出本方案改造的最终评价得分为70%，以百分制则是70分，通过得分可以看出改造方案在多个因素下的综合表现，同时可以发现方案中存在的不足，为设计的进一步完善提供了较为明确的指导。

通过对实际工程的评价评定，同样的方式会应用在建筑改造多方案设计的比对与分析上，且统一条件下多方案的比对更为直观和有效地选择优秀方案。

5　结论

传统建筑理论中对于建筑改造的研究和分析都集中于建筑本体范畴，而改造行为本身所产生的附加影响往往是与本体研究同等重要的。本研究将视角着眼于城市层面，旨在将既有公共建筑改造与城市发展相联系，并在多重综合效应的基础上提出了既有公共建筑改造“AEF”综合效应计评价矩阵，通过矩阵的建立为既有公共建筑改造改造方案的合理性和科学性提供评价依据，评价体系的建立也为既有公共建筑改造设计者在方案设计阶段提供更为科学直观的比对方法，进而提升对城市层面的关注和宏观协调。

表1 既有公共建筑改造方案综合效应评价体系表

表2 既有公共建筑改造方案评价体系权重

表3 设计方案A1评价得分表

表4 设计方案A2评价得分表

表5 设计方案A3评价得分表

注释：

1）数据来源：中国国家住宅与城乡建设部科技司、汉鼎咨询

［1］ 乔纳森. 巴奈特. 城市设计概论. 谢庆达，庄建德 译. 台北：尚林出版社， 1984: 9.

［2］ STERNBERG. What Makes Buildings Catalytic How Cultural Facilities Can Be Design to Spur Surrounding Development. Journal of Architecture and planning Research Chicago. 2002: 30-42.

［3］ 芦原信义. 外部空间设计. 尹培桐 译. 北京：中国建筑工业出版社，1985: 3-5.

［4］ 迈克·费瑟斯通. 消费文化与后现代主义. 刘精明 译. 南京：译林出版社，2000: 156-157.

［5］ 张鹏举. 适应·更新·生长—— 一次人文与生态视野下的旧产业建筑改造实践［M］. 北京：建筑工业出版社，2011.

［6］ 王兰. 区域与城市空间发展.城市规划学刊，2014（05）: 119-120.

［7］ 梅洪元，张向宁，林国海. 东北寒地建筑设计的适应性技术策略. 建筑学报，2011（09）.

［8］ 范丽. 旅游开发与既有公共建筑再利用研究. 硕士学位论文，郑州大学，2013（05）.

［9］ 袁菲. 城乡发展历史与遗产保护. 城市规划学刊，2014（06）: 120-121.

Study of the Comprehensive Effect Evaluation on public Buildings' Renovation from the perspective of Urban Catalytic Theory

This article through to the analysis of urban catalyst theory in the field of urban planning， combined with actual project cases， explore and research multiple effects of ancient public architecture renovation in the vision of urban development. Because the traditional architectural theory in building research and analysis are focused on building ontology category， ignore the additional impacts of reforming itself which is as important as ontology research.This research will focus on the combination of ancient public architecture renovation with urban development， based on the multiple comprehensive effects， puts forward the comprehensive evaluation matrix and evaluation system model of the ancient building renovation-"AEF". It is used for evaluation and analysis of the reconstruction scheme in the city level.

urban catalytic theory， renovation of public buildings， comprehensive effect

哈尔滨工业大学建筑学院

2016-01-18