砖在工业建筑改建中的应用研究

文/中国建筑设计研究院有限公司一合建筑设计研究中心 张 华 潘 超

0 引言

砖城是位于首钢二通厂区的旧厂房改造和加建项目。原始场地中央内有典型排架结构厂房，且在南侧与西侧散落若干高大树木。业主希望将原有厂房改造成西餐厅、酒窖、中餐厅。为尊重历史、尽量不破坏原有环境，设计尽量采用“让”策略：①“让”厂房结构 在厂房内挖地下室作酒窖，上部新建2层西餐厅，酒窖与餐厅均为独立基础，与原厂房脱开；②“让”树 在场地西侧、树木夹缝安插建筑，最大程度保留原有高大树木。砖城内建筑功能排布与体量生成顺理成章，但立面材料选择是挑战。

当下，新型建筑材料层出不穷，为建筑师提供了表达所有设计思路的可能性。越来越多的新技术与数字科技成为人们关注的焦点，但仍无法跳开“空间是建筑创作的核心”这一问题。空间是空气和物质之间的关系，由材料围合产生，故人们可通过视觉、触觉，甚至听觉与嗅觉体验。通过选择材料控制光和声的反射、吸收程度，照明气氛、颜色以及室内声学效果，以营造人们所期望的氛围。凭借掌握的建筑材料特性知识，可创造各种空间可能性。

建筑问题是建设问题，而建设问题也是建筑问题。厂区内二十世纪五六十年代的砖、钢筋混凝土排架结构相互交织，砖城设计尊重此种氛围，选择砖为主要建筑材料，查阅东方、西方的各类资料全方位了解砖的历史、特性、模数、砌筑方式等（见图1）。

图1 改造后的砖城中心院落

1 砖的历史

几千年前，风干黏土砖就已被用于建造房屋。公元前5000年左右，人们发现泥和黏土可在烤箱内通过火硬化。尼罗河最古老的金字塔就是用烧砖建成。考古学家在印度河和沿印度河的古城哈拉帕发现4000年前烧砖砌成的城镇，城内建筑类似古埃及或美索不达米亚风格，高5层。据考证，上述城镇约建于公元前1700年，后被遗弃。我国和两河流域部分国家较早开始使用不同颜色的釉面砖。而在欧洲，伊特鲁里亚人、罗马人先后开始使用砖材料，其中罗马人是砖砌建筑大师，罗马建筑至今仍令人叹为观止。在基督教发展早期，意大利北部发展了一种独立砖石建造方法；10～11世纪，伦巴第人进一步使用砖材料，俄罗斯沃洛格达州的圣索菲亚大教堂是该时期砖砌建筑的代表；中世纪，北欧沿海国家的砖石建筑发展处于全盛时期，随后，不同地区出现许多独立的砖砌风格建筑；18～19世纪，在英格兰、德国和北美，使用烘烤的未抹灰砖建造了许多住宅和工业建筑；19～20世纪初，哥特式和表现主义风格的元素被添加于砖砌建筑。

我国是世界上最早生产烧结砖瓦的国家之一，5500年前，形体概念的烧结砖就已出现。秦始皇统一六国后，兴都城、建宫殿、修驰道、筑陵墓，烧制、应用大量砖。1949年后，我国各地相继建设大批机砖厂，在砖瓦机械制造方面取得进步，并在多孔砖和空心砖研究、生产方面获得技术突破。该时期，各类建筑普遍采用砖混结构。本项目所在的首钢二通厂区是建于该时期的砖混建筑，厂内建筑基本保存完好，具有一定保留价值。

2 砖的特点

砖是最古老的预制墙体建筑元素，使用方便且具有较高的抗压性和良好的吸湿性，由黏土、壤土加热到800～1200℃制成，主要用于建筑结构。市场上的砖产品类型多样，在材料、颜色和密度等方面均不同。在德国，各类砖的尺寸和质量特性在工业标准DIN 1053中被严格规定。砖内不得包含任何有害的夹杂物，如石灰、盐，上述杂物可能会导致起霜，砖因此而被破坏。工业生产的砖与传统手法制作的烧结砖有极大不同。传统手法烧制的烧结砖因取土毁田、工艺落后，渐渐被市场淘汰。为适应建筑工业化需要，满足建筑节能要求，研制出保温隔热、复合、多功能的高孔隙率机制砖，因其外观与20世纪六七十年代的工业厂房采用的砖相仿，进入设计终选材料名单。

3 砖的模数

老式砖的模数的决定性因素是人手的尺度，即工人必须能一手握住砖块、另一手抹灰。砖和各个接缝产生的比例尺称为八度尺，基本模数为12.5cm，相当于1块砖（11.5cm）加1个灰泥缝（1.0cm）。对大多数砖结构砌体而言，八度尺量度至关重要。除八度测量系统外，各个国家、地区还具有其他砖规格和测量系统。在国际上，常见尺寸是普通规格（240mm×115mm×71mm）、精简规格（240mm×115mm×52mm）和双层精简规格（240mm×115mm×113mm）。建筑物即使不用砖建造，也建议以八度尺为单位进行规划，五金商店中的大多数产品，如半成品和组件（石膏板、门、卫生用品等）都应进行模块化设计。偏离标准通常需要特殊设计，会造成浪费并产生额外费用。

4 砖在砖城项目设计建造过程中的应用

4.1 砖的砌筑方式

砌体墙的外观在很大程度上取决于砌体的类型、大小以及砖的颜色和形式。砖的不同砌筑方式呈现风格迥异的效果，常见砌筑方式如图2所示。砖城项目遵循厂内原有厂房“一层丁一层顺”的砌筑方法。

图2 砖的常见砌筑方式

4.2 砌筑砂浆与砖缝

砂浆由砂、黏合剂（石灰、水泥）、添加剂和水组成。砂浆是一种具有自身强度的油性物质，不是黏合剂而是找平层，专门用于补偿砖承载表面的不平整和砖的尺寸误差，以确保砖面内压力的均匀传递。

砖缝对于砖墙的外观至关重要，不同砖缝的形式、颜色、深浅会赋予建筑不同效果（见图3）。砖城项目采用深缝型砖缝，最大程度表现砖墙立体感，每块砖既可独立表达，又不影响整体效果。

图3 不同的砖缝形式

4.3 墙体

与轻型结构相反，实体结构的特点是将所有要求组合，如承重、隔热、防潮、隔声、防火、防雨等。原则上，单层砖砌体墙可满足所有要求。安全的防潮保护是最初开发双壳砌体墙的决定性因素，外墙设计使建筑能承受雨淋。下雨时，墙壁暴露在雨中，同时风会吹到外墙，因墙壁表面的毛细吸力作用或背压，雨水可通过裂缝、缝隙或密封不良处渗入墙体。墙体无法通过蒸发释放吸收的雨水，故须采取建设性措施（如外墙覆层、饰面砌体、建筑物内部保护层）来防止墙体被雨淋。采取的措施取决于雨的强度，雨的强度取决于风、降雨以及建筑物的位置和类型。

在本项目设计中，建筑物理性能要求高，砖墙外立面可见度高（裸露的砖砌体），故将单层砌体分为2层，即在二四墙基础上，外墙加保温层，保温层外砌筑1/2砖墙作为面层，既保证保温、隔热、防水的物理性能，又保证砖墙外在美感。

4.4 洞口

洞口可将2个区域分隔，故墙壁开口对于人员的通行，光线或空气穿过墙壁尤为重要。砖砌体结构作为承重系统可提供开口，开口既是墙壁凹槽又是结构之间的接缝。砌体墙具有紧密性特点，开口是结构性扰动，须经特殊处理。在传统的砖砌体结构中，由于门、窗在墙体开口，故须在坚固的结构中切掉部分承重墙作为开口，即结构被打断。墙壁和开口以相互矛盾的关系连接，故各开口都应适应砖砌体材料的物理性能与规格。

5 结语

路德维希·密斯·范德罗曾说：“砖是一位老师，适用于各种建筑，小巧、手工感、方便的规格是如此巧妙，连接的肌理是多么有逻辑，勾缝是多么充满活力，墙面是多么丰富多彩，这种材料是多么有持续性！”通过砖城项目的设计、建造，体会到小小砖块的魅力，在建筑立面材料和建造技术急速发展的当下，砖又重新焕发生命力，越来越多建筑师开始将目光投向砖。砖既承载结构作用，又通过不同砌筑方式表现不同形式的建筑表皮。砖既可还原旧建筑的建筑风格，又可通过新型砌筑方式乃至利用幕墙体系成为现代建筑立面上浓墨重彩的一笔。