第1章 土木工程再生利用基础知识
1.1 再生利用基本内涵
1.1.1 基本概念
1. 土木工程
土木工程起初被定义为“土木工程是建造各类工程设施的科学技术总称，它既指与工程建设涉及的工程材料和设备相关的勘测、设计、施工和保养维修等技术活动，也指工程建设的对象，如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。”
土木工程的英语名称为civil engineering，意为“民用工程”。它的原意是与“军事工程”(military engineering)相对应的。历史上，土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于civil engineering，因为它们都具有民用性。后来随着工程技术的发展，机械、电气、化工等逐渐形成独立的学科，civil engineering就成为土木工程的专用名词。
土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、码头港口工程等。国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。人民生活离不开衣、食、住、行，其中“衣”的纺纱、织布、制衣等必须在工厂内进行，离不开土木工程；“食”需要打井取水、筑渠灌溉、建水库蓄水、建粮食加工厂、建粮食储仓等；“住”是与土木工程直接有关的；“行”需要建造铁道、公路、机场、码头等交通土建工程，与土木工程的关系也非常紧密。此外，各种工业生产必须建工业厂房，即使是航天事业也需要发射塔架和航天基地，这些都是土木工程涵盖的领域。
2. 再利用与再生利用
再利用是从古建筑保护发展出的一种新的方式，它与传统的古建筑保护的概念既有差别又有联系。再利用是在建筑领域，由于要创造一种新的使用机能，或者是由于要重新组构一栋建(构)筑物，以一种满足新需求的形式将其原有机能重新延续的行为。有时候再利用也会被人称作建筑适应性利用。建筑再利用使得我们可以捕捉建筑过去的价值，对其利用并将其转化成未来的新活力。建筑再利用成功的关键取决于建筑师发现、捕捉一栋现存建筑所具价值及赋予其新生命的能力。从建造这个基本角度来看，人类建造和使用建筑只有两种基本方式：新建和再利用。
新建是在不利用其他既有土木工程所含物质内容(结构、材料、设备等)的前提下，用全新的材料在全新的基地上进行的建造活动；而再利用则是对既有土木工程的再次开发利用，它是在既有土木工程非全部拆除的前提下，全部或部分利用既有土木工程与历史文化内容的一种开发方式。
再生利用属于再利用的范畴，指的是功能上有了崭新的赋予，使原有的旧事物如获得新生般重新焕发生机。其核心思想是在符合社会、经济、文化整体发展目标的基础上为既有土木工程重新赋予新生命。它是在既有土木工程非全部拆除的前提下，全部或部分利用既有土木工程实体，进行改造以满足新的功能，并相应保留其承载的历史文化内容的一种建造方式。再生利用是一个较为广泛的概念，包括了翻新、改造、保护、修复等内容，旨在为既有土木工程赋予新的生命。
3. 土木工程再生利用
土木工程再生利用是将废弃的或闲置的土木工程转变为可用于不同目的和功能的新的土木工程实体的过程。它强调的不是对既有土木工程的装修改造，而是赋予其具有不同功能的二次生命的转变，如厂房变成教室、旅馆、展厅(图1-1、图1-2)、餐厅、博物馆等，办公楼变成居民楼等。
图1-1 北京798艺术区
图1-2 上海雕塑艺术中心
土木工程再生利用是土木工程发展到一定阶段后的必然产物，是满足当前可持续发展方向与生态文明建设理念的必然趋势。随着社会的发展和经济的增长，大量具有时代特色或者历史记忆的老旧建筑、车站码头、道路桥梁等已不能满足当前生活生产的需要，因此“再生利用”就成为处理这些问题的有效途径，土木工程再生利用必然会成为热门的学科方向。
4. 建设指南
随着我国经济发展、产业结构调整，出现了大量废弃或闲置的土木工程。在可持续、可循环、绿色节能、生态安全等主流建设理念推动下，再生利用成为处理这些废弃或闲置土木工程的主要手段之一。但由于缺乏系统的标准、指导和约束，土木工程再生利用项目普遍存在：①盲目开发、不符合土地规划，开发模式选择不合理，缺乏可靠的决策依据；②缺乏针对性的结构检测评定与加固、污染治理等技术指导及适用的检验标准；③项目配套不足、运营能耗偏高、使用舒适度差等问题。因此，推行土木工程再生利用建设指南用以指导项目再生的合理性具有十分重要的意义。
1.1.2 主要分类
1) 民用建筑再生利用
民用建筑是指供人们居住和进行公共活动的建筑。民用建筑按用途可分为居住建筑、办公建筑、商业建筑、居民服务建筑、文化建筑、教育建筑、体育建筑、卫生建筑、科研建筑等。本书主要涉及的是已经建成并经过一定时间使用，且具有一定再生利用价值的民用建筑，如图1-3、图1-4所示。
图1-3 消防局再生为酒店
图1-4 学生宿舍楼再生为商务旅馆
2) 工业建筑再生利用
工业建筑指供人们从事各类生产活动的建筑物和构筑物。工业建筑在18世纪后期*先出现于英国，后来在美国以及欧洲一些国家开始兴起。苏联在20世纪20～30年代开始进行大规模工业建设。中国在20世纪50年代开始大量建造各种类型的工业建筑。本书主要涉及的是经过一定时间使用，*终因为种种原因失去了其原使用功能的工业建筑，如图1-5、图1-6所示。
图1-5 沈阳市1905文化创意园
图1-6 南昌市太酷云介时尚产业园
3) 特种构筑物再生利用
特种构筑物是指具有特殊用途的构筑物，包括高耸构筑物、海洋工程构筑物、管道构筑物、容器构筑物和核电站构筑物等。本书主要涉及的是经过一定时间使用，*终因为种种原因失去了其原使用功能的水塔(图1-7)、谷仓(图1-8)以及其他筒仓类构筑物(图1-9、图1-10)等。
图1-7 水塔再生为学生公寓
图1-8 谷仓再生为艺术工作室
图1-9 筒仓再生为办公楼
图1-10 料仓再生为展馆
4) 其他项目再生利用
其他项目指除去上述三类建筑外的公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程(图1-11)、隧道工程(图1-12)等，此处所指的再生利用多为翻修、修缮以及其他改造形式。
图1-11 高架拱桥上新建商业用途空间
图1-12 火车隧道出口再生为创意空间
1.1.3 主要内容
土木工程再生利用的主要内容贯穿项目的全生命周期，按不同阶段可以划分为前期、中期、后期。前期主要包括开发决策、现状实测和性能评定，中期包括项目设计、项目施工、项目管理和项目验收，后期包括项目维护和项目评价。每个阶段都有各自的工作目标和侧重点，见表1-1。
表1-1 土木工程再生利用各阶段内容划分
1) 开发决策
开发决策是土木工程再生利用成功与否的关键，它决定着整个项目的发展方向和功能定位，也影响着项目的开展及后期效果。开发决策时须结合项目所在地的自然、经济、社会情况等因素，分析再生利用价值，以适应发展需求并满足再生目标。
2) 现状实测
现状实测是对土木工程所在区域进行测量并绘制成图的过程。通过对区域及工程实体现状的精确实测，为再生利用后续工作的开展提供图纸依据。因此现状实测是后期进行区域规划设计和单体设计的依据。
3) 性能评定
性能评定是参照国家现行的相关标准规范，对土木工程实体结构现状进行调查和检测，通过分析和校核，对其性能进行等级评定，为后期再生利用结构设计提供依据。
4) 项目设计
项目设计是采用一定的设计理念和相应的技术手段，对再生利用项目进行合理设计，不仅能够满足再生利用后的功能需求，而且能够使再生利用后的工程实体与周围环境相协调，并能够达到节约资源、保护环境的目的。
5) 项目施工
项目施工是指根据设计图纸，运用各种施工工艺、技术和方法进行项目建设实施阶段的生产活动，*终完成再生利用项目的各项施工任务。
6) 项目管理
项目管理是指运用系统的观点、理论，以及现代科学技术手段，对项目进行计划、组织、安排、指挥、管理、监督、控制、协调等全过程的管理，目的是保证项目的正常有序推进。
7) 项目验收
项目验收是依据勘察、设计图纸、合同及相关政策法规等，针对再生利用对象，核查其各项工作或活动是否按阶段完成，交付成果是否满足相应的规划、设计要求等。
8) 项目维护
项目维护是通过健全的管理制度、先进的管理技术等手段，对投入使用的再生利用项目进行有效的管理，以保证项目的正常使用，并能够*大限度地减少资源、能源的消耗，维持健康舒适的环境。
9) 项目评价
项目评价是在结合再生利用项目特点的基础上，对再生利用项目全过程的实施情况做出科学的判断和评价，其主要作用在于判断从策划、实施到运营整个过程中的项目情况，实现项目的正常运行并保证项目长期健康发展的态势。
1.2 再生利用基础理论
1.2.1 可持续发展理论
“所谓可持续发展，是既满足当代人的需要又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。”这是挪威前首相格罗 哈莱姆 布伦特兰夫人当时作为世界环境与发展委员会(WECD)主席提出的可持续发展的定义。虽然关于可持续发展的含义有众多不同的理解，但这个定义是被国际社会所普遍接受的。可持续发展概念的酝酿、形成，直到渗透社会发展的各行各业，经历了比较漫长的过程。伴随着一次又一次的工业革命，工业生产的进步引领着人类社会空前的发展脚步。随着人类“改造”自然的能力不断提高，人和自然的矛盾也逐渐激化，在每一次与大自然的搏斗中，人类取得胜利的同时，必会以惨重的生态破坏为代价。
土木工程再生利用可从以下几个层面体现项目的可持续性。
1) 经济层面的可持续性
在土木工程再生利用的过程中要保证其经济层面的可持续发展，一方面，应做到以*小的成本取得*大的经济效益，这个成本不仅指的是传统意义上的人力、物力、财力，而且包含了社会公共资源以及生态环境资源等，所以要实现所谓的“*小成本”，尚应在保证土木工程再生利用质量和安全的前提下，尽可能避免对社会和谐稳定的影响和对生态环境的污染或破坏；另一方面，土木工程再生利用经济效益持续增长能够促进区域社会和生态环境的可持续发展。因此，改进区域经济的固有模式，将经济发展与社会稳定和环境保护有机结合，实现区域经济、社会、环境相互协调的可持续发展模式。
2) 社会层面的可持续性
要保证土木工程再生利用项目社会层面的可持续发展，也应从两大方面着手。一方面，消除项目参与各方(地方政府、原所有者、投资方等)的利益冲突，实现参与各方利益共赢的局面，以“社会公平”达成“利益平衡”；另一方面，土木工程再生利用项目的开发能够促进区域整体环境的改善，如增加当地的就业岗位，增加周边的公共配套设施，改善周边的公共卫生环境，提升区域文化发展等，*终实现区域社会共荣的局面。
3) 环境层面的可持续性
土木工程再生利用环境层面的可持续性主要是指项目及周边生态环境的可持续发展。在当前城市居住人群不断扩张而自然资源有限的情况下，要实现生态环境的可持续发展，应至少保证土木工程再生利用项目开发符合当地的生态环境承载力，并应尽可能提高项目及周边生态环境的承载力。所以，在土木工程再生利用项目开发过程中，应减
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