基于IFC標準信息共享的室內(nèi)環(huán)境逆向營造（設(shè)計）方法

北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院 詳細規(guī)劃研究三所 所長 楊軍

楊軍：各位嘉賓早上好，今天我和大家交流的題目叫《收縮與整合：基于“營造”理念的城市設(shè)計方法研究》

城市設(shè)計已經(jīng)成為一個社會熱點問題，每一年都得到國家的高度關(guān)注。目前在城市設(shè)計領(lǐng)域現(xiàn)在存在一些現(xiàn)象，一方面從制度層面看它是一個非法定規(guī)劃，另外一方面從內(nèi)容層面來看它往往涉及的內(nèi)容非常寬泛，包括了定位、功能、交通甚至地下空間、海綿城市等等，毫不夸張的說是一個萬金油式規(guī)劃。問題來了，用一個非法定規(guī)劃去統(tǒng)籌這么多內(nèi)容，它的可實施性確實是一個值得擔(dān)憂的問題。

清華從2014年開始提出了“重回營造”的理念，提出我們營造的本質(zhì)是針對真實的建設(shè)實踐，而不是針對子虛烏有的口號和需求來開展我們的工作。我們可以有目標，可以馬上行動，但不能沒有工程的概念。而這個“營造”理念的背后首先依托的是清華大學(xué)三大學(xué)科群的資源平臺，我們作為大學(xué)的規(guī)劃院，理應(yīng)將更多清華技術(shù)資源應(yīng)用到真實的建設(shè)實踐中去。然后是依托清華同衡自身五大板塊、30多個專業(yè)分工研究所的組織架構(gòu)。

今天我主要跟大家分享三個實踐的項目，去看看我們?nèi)绾位跔I造的理念展開我們城市設(shè)計實踐。

第一個是中國貴安生態(tài)文明的創(chuàng)新園，這個項目源起于2011年時任國務(wù)院副總理的李克強訪問英國的創(chuàng)新園，提出要在中國建立類似的展示綠色低碳創(chuàng)新技術(shù)和綜合解決方案的創(chuàng)新園。隨后中英兩國，以及清華與BRE，也就是英國創(chuàng)新園的設(shè)計建設(shè)方，分別簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，去年6月份中國貴安生態(tài)文明的創(chuàng)新園已經(jīng)開園。這個項目由中英雙方將近20個團隊聯(lián)合展開設(shè)計，目標是要在中國建設(shè)一個世界級的可以展示建設(shè)領(lǐng)域綠色科技以及制定綠色標準的一個創(chuàng)新型園區(qū)。對于這樣一個園區(qū)，我們從設(shè)計，從營造的角度應(yīng)該提供什么?我們的答案是，首先是一套低沖擊的基礎(chǔ)設(shè)施平臺。我們充分利用原生地形，實現(xiàn)了單位填挖方量僅0.28立方米。第二是本土化、低維護的種植原則，我們景觀的造價是周圍公園造價的50%。第三是雨水方面，利用濕塘以及能體現(xiàn)貴州當?shù)毓に嚨氖\擋墻技術(shù)，以及開放表面積達到98%的蜂巢約束系統(tǒng)作為路基，保證雨水最大程度下滲。第四是污水方面，從源頭將污水分離為黃水、灰水和褐水，采用三套管廊系統(tǒng)，并在末端進行分類處理，污水收集率和處理率達到100%，實現(xiàn)再生水循環(huán)利用和污廢零排放。此外，我們還利用周邊大量建筑垃圾，通過再造石裝飾混凝土等技術(shù)實現(xiàn)建筑垃圾減量化、無害化、資源化處理。其次，我們提供一套基準的信息技術(shù)平臺。我們在園區(qū)的建筑層面使用BIM系統(tǒng)，再把這些BIM系統(tǒng)組合成一個城市級的CIM系統(tǒng)。利用綠色生態(tài)的傳感器，我們可以實現(xiàn)在北京的控制室里對當?shù)厮到y(tǒng)進行智能檢測，能源消耗實時監(jiān)控，以及對室內(nèi)外環(huán)境的實時監(jiān)控。在國家發(fā)改委的大力推薦下，基于這個園區(qū)的聯(lián)合研究平臺已經(jīng)納入了習(xí)近平主席2015年訪英成果，并得到央視、人民網(wǎng)等多家媒體廣泛報道。

第二個項目是2019年中國北京延慶世界園藝博覽會世園小鎮(zhèn)，這是世園會歷史上第一次用原生村莊去參與主題展示和商業(yè)服務(wù)。我們在這個設(shè)計當中，除了在形態(tài)上展現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村外，我們的核心目標是把城市設(shè)計作為技術(shù)平臺，整合清華大學(xué)與農(nóng)村建設(shè)相關(guān)的科技研發(fā)資源成果，探索中國的鄉(xiāng)村理想人居環(huán)境。清華大學(xué)有長達20年對中國鄉(xiāng)土聚落的持續(xù)測繪，有歷時10年的全國范圍內(nèi)的農(nóng)村能源與環(huán)境狀況的定量調(diào)查，有長達20年對建筑環(huán)境的監(jiān)測。清華也參與了大量國家標準制定，擁有大量與農(nóng)村建設(shè)相關(guān)的自有專利技術(shù)產(chǎn)品。比如能將秸稈轉(zhuǎn)化為可燃燒顆粒的專利設(shè)備，我們將當?shù)氐囊粋€廢棄機械廠房進行改造，可以滿足這種設(shè)備的安裝要求。清華有高效太陽能空氣-熱水兩用集熱器技術(shù)，我們在設(shè)計中探討如何將設(shè)備與農(nóng)宅深度結(jié)合。還有可以解決分散式供水、污水處理以及將農(nóng)村餐廚垃圾直接轉(zhuǎn)化為肥料的技術(shù)，以及服務(wù)于鄉(xiāng)村旅游的智慧導(dǎo)覽技術(shù)。最后我們將這些技術(shù)真實的結(jié)合到建筑層面，得到這張技術(shù)集成的城市設(shè)計總圖，這比一張表現(xiàn)圖更能說明我們是如何探索鄉(xiāng)村理想的人居環(huán)境。

第三個重點想跟大家分享就是中國重慶前沿科技城項目，我們探討的是一個在大尺度層面上如何實現(xiàn)營造的問題。重慶前沿科技城位于重慶北部，國家級新區(qū)兩江新區(qū)的核心區(qū)，它的定位是中國整個西部開放合作的先導(dǎo)區(qū)以及重慶市科技創(chuàng)新的引領(lǐng)區(qū)。整個規(guī)劃范圍21平方公里，今天重點談一期建設(shè)范圍，10.2平方公里。從項目特征來看，整個場地內(nèi)高差接近300米，地形非常復(fù)雜。從建設(shè)量來看，原來控規(guī)的建設(shè)強度非常高，毛容積率達到1，屬于中高強度開發(fā)。第三，它的功能是服務(wù)于前沿科技研發(fā)以及創(chuàng)新創(chuàng)意人群?？傮w來說，這是一個典型的面向高端功能的復(fù)雜地形中高強度開發(fā)。目前國內(nèi)針對這個類型的開發(fā)往往采用把山推平了來做，但這絕不是我們想要的。清華同衡針對這個項目組織了一個包含十三個專業(yè)的混合設(shè)計團隊，同時在工作流程上改變了原來從現(xiàn)狀調(diào)研直接進入多輪方案設(shè)計，然后提交成果的工作方式，加入了設(shè)計前的規(guī)劃預(yù)評估和設(shè)計后的運營監(jiān)控評估，從整個工作流程上對原有模式進行深度改造。

首先說說規(guī)劃預(yù)評估階段。首先是一些我們常規(guī)都會做的現(xiàn)狀分析，在這個基礎(chǔ)上，我們在這次規(guī)劃中加入了海綿城市預(yù)評估，我們通過對場地近三年內(nèi)的年徑流系數(shù)進行模擬，設(shè)定本次規(guī)劃的年控制目標是80%，同時要做到對雨水中的懸浮物處理率達到40%，讓雨水比原來更干凈。我們通過對整個場地下墊面、匯水分區(qū)、匯水線、山體景觀視線等分析，得到基于這張基于海綿城市預(yù)評估的城市山水景觀格局，我們會發(fā)現(xiàn)，場地有大量現(xiàn)實存在的地形條件，不能簡單推平了建設(shè)。同時我們利用現(xiàn)狀的匯水點規(guī)劃滯留池，用雨水來給我們做景觀。第二加入生態(tài)城市預(yù)評估。首先保護它的生態(tài)敏感性，這一點很多規(guī)劃也會做，但我們更強調(diào)的是對其中生物多樣性的保護，而這個是基于我們景觀生態(tài)學(xué)的理論。首先對生境種類類型和質(zhì)量進行評估，看里面到底有多少物種。第二是對里面值得保留的、面積在一定數(shù)量以上的生態(tài)斑塊要素，以及連接這些斑塊要素，服務(wù)于生物生活繁衍的廊道要素進行保留和分析，最后得出我們在這次規(guī)劃中需要完善的生態(tài)廊道系統(tǒng)?；谶@個生態(tài)廊道系統(tǒng)，相比原來的控制性詳細規(guī)劃，它更利于自然循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的保存，利于形成郊野型的綠地系統(tǒng)，可以大幅度的降低綠地的建設(shè)以及維護成本。第三是低碳城市預(yù)評估，根據(jù)重慶市本身的能源結(jié)構(gòu)以及當?shù)啬茉凑邔?dǎo)向去預(yù)設(shè)我們的規(guī)劃節(jié)能目標。初步判斷宜在當?shù)夭捎玫哪茉醇夹g(shù)以及這些能源技術(shù)之間的組合方式，并對這些能源技術(shù)如何在規(guī)劃中利用提出設(shè)計標準。還有城市風(fēng)環(huán)境的評估，因為重慶是一個夏季悶熱的地方，風(fēng)環(huán)境方面需要核心解決夏季風(fēng)速的問題。最后是基于前面多學(xué)科預(yù)評估的建設(shè)基底判斷，包括海綿城市角度、生態(tài)城市角度、不宜建設(shè)的坡度25度以上用地及地質(zhì)災(zāi)害點，以及現(xiàn)在已批已建的項目，最后得到的才是我們在這次設(shè)計中可以利用的建設(shè)用地。在此基礎(chǔ)上在借助于生態(tài)敏感性分析來判斷我們每一塊用地的建設(shè)強度?；谶@樣的規(guī)劃預(yù)評估設(shè)計出來的方案，才是扎實的可以營造的方案。

第二塊是多專業(yè)同平臺數(shù)字化設(shè)計階段。其實原來我們規(guī)劃設(shè)計也是多專業(yè)聯(lián)合的，但它存在一些問題。第一是沒有辦法精細化。第二是各專業(yè)往往是流水線工作，每一次迭代時間非常長。我們通過三維數(shù)字平臺引入，可以實現(xiàn)非常精細化的即時迭代、即時檢測、即時修正。這是在這次項目當中應(yīng)用的叫做InfraWorks的軟件，可以對道路的選線和土方問題進行即時計算，借助這個平臺，我們多專業(yè)在一塊合作，它就是一個即時迭代型的設(shè)計。我們進行了整體層面的豎向設(shè)計，可以看到我們的方案和場地的吻合度非常高。然后是地塊層面土方量的精細化的測算。我們整個方案比原來的控規(guī)的土方量減少了54%。如果按照當?shù)厥┕ぴ靸r標準，這塊給甲方減少的土方造價多達14個億。同時基于數(shù)字平臺我們可以展開更多的景觀視線分析，可以展開微觀的風(fēng)環(huán)境設(shè)計，哪一塊通風(fēng)比較差，設(shè)計師憑肉眼和經(jīng)驗是看不出來的。可以進行精細化的海綿城市設(shè)計，通過雨水耦合模擬分析計算，我們可以得到地塊級的海綿城市指標，每一個地塊到底控制多少雨水，要用多少下沉綠地，多大的綠化屋頂，多長的植草溝，可以做到定量計算。正是基于這些地塊級別的定量計算，我們可以確保方案整體能實現(xiàn)年徑流控制量80%、懸浮物去除率40%的預(yù)定目標。能源方面，我們根據(jù)不同建筑物能源需求預(yù)測，給出分區(qū)域不同的能源供給方案，這塊可以定量算出我們一年降低能源消耗1.68萬噸標準煤，我們的二氧化碳、二氧化硫等排放也有很大的下降。以上就是三維數(shù)字化平臺支撐下跨學(xué)科同平臺即時迭代設(shè)計，它帶來的綜合效應(yīng)不是原來設(shè)計師通過感性語言描述可以達到的。

第三是在規(guī)劃后的監(jiān)控評估，這也是我們最近嘗試的一個方面。傳統(tǒng)的規(guī)劃后評估，是以藍圖實現(xiàn)度為核心的評估體系。但預(yù)定的規(guī)劃目標與規(guī)劃藍圖之間本身就缺乏必然的關(guān)聯(lián)性，規(guī)劃評估應(yīng)更多關(guān)注偏重人真實使用感受的評估內(nèi)容，可在這方面，傳統(tǒng)評估又缺乏監(jiān)測、調(diào)控方面的硬件支撐和技術(shù)支持。首先在海綿城市方面，我們借助清華大學(xué)的研發(fā)實力，可以在當?shù)卮罱ㄒ粋€包括有硬件支撐的海綿城市相關(guān)數(shù)據(jù)采集平臺，傳送到整個城市調(diào)控管理的市區(qū)級調(diào)控平臺。還有建設(shè)部的考核平臺，做到真實數(shù)據(jù)的一體化管控。能源監(jiān)控方面， 我們通過綠色傳感器，可以對我們室內(nèi)外環(huán)境進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量透明化，能源消耗實時監(jiān)控，節(jié)能減排效果實時分析。設(shè)計能不能達到預(yù)定的節(jié)能效果，我們是有數(shù)據(jù)支撐的。

以上是我分享三個項目，最后回到我們基于營造的城市設(shè)計方法探討，核心是兩個關(guān)鍵詞。第一是收縮，可以用兩段話體現(xiàn)它的基本思想。第一是“城市設(shè)計是一把很大的雨傘，它撐開來覆蓋面非常大，遠遠超出我們規(guī)劃師的掌控范疇。我們怎么去把握它，不是東碰一下，西扶一下，而是要緊緊握住堅硬的傘柄，通過傘柄來掌控整個傘架，進而影響整把雨傘。”我們收縮到規(guī)劃師可以真正掌控的城市系統(tǒng)，從而進一步去影響別的城市系統(tǒng)，城市系統(tǒng)間是相互關(guān)聯(lián)的，最終實現(xiàn)這個美好的城市設(shè)計。第二句是“我們應(yīng)該從全社會的設(shè)計者轉(zhuǎn)型為有限平臺搭建者，回到我們最擅長的東西，就是提供基準的信息技術(shù)平臺和一個強化的環(huán)境友好型基礎(chǔ)設(shè)施平臺，把未來的城鄉(xiāng)發(fā)展真正還給具體的使用者和創(chuàng)造。

第二個核心詞是整合。城市設(shè)計強調(diào)多學(xué)科整合是普遍的共識，我想強調(diào)的整合不僅僅是搭臺子，那是資本的事情，整合對我們設(shè)計師來說更多的是對多學(xué)科真實、有限技術(shù)精細化的解構(gòu)、重構(gòu)和提煉，涉及大量的定量的跨界預(yù)評估、跨界檢校等交叉學(xué)科技術(shù)，強調(diào)對城市設(shè)計最新的行業(yè)支撐技術(shù)、工作范式的學(xué)習(xí)和優(yōu)化。其實營造是什么?個人感受它其實就是蘊藏在城市設(shè)計里的工匠精神。前段時間看個節(jié)目，討論中國現(xiàn)在為什么缺乏工匠精神，共識是因為現(xiàn)在沒有人為工匠精神買單。而看看工匠精神非常發(fā)達的日本，其實它在戰(zhàn)后二三十年里也沒什么工匠精神，也是以抄襲和模仿歐洲為主。但當它到了60年代末，經(jīng)歷了從短缺經(jīng)濟向過剩經(jīng)濟轉(zhuǎn)換的時候，我們看看他們做了什么。這個是日本服裝設(shè)計界神一般存在的人物三宅一生。日本服裝界跟歐美學(xué)習(xí)二十年，這之后三宅一生在1968年在巴黎開了一場叫主題為“一塊布”的充滿了東方美學(xué)，將剪裁工藝發(fā)揮到極致的發(fā)布會，震驚了整個西方。他是用這種方式向歐美去表達，其實時裝有西方的，還有東方的。我們現(xiàn)在中國正處于全世界規(guī)模最大的城市化進程當中，擁有這么大的市場，中國面對世界，我們應(yīng)該發(fā)出什么聲音?

這是我們最近在設(shè)計中引入的一項跨學(xué)科的技術(shù)，叫做IBE，影像生物多樣性調(diào)查。我們設(shè)計的生態(tài)城市，這里的生物過了多少年之后真的像我們設(shè)計的那樣過得更好嗎，會增加新的物種嗎，我們的環(huán)境真的適合他們生長嗎?我們現(xiàn)在去普查當?shù)厣锏奈锓N，定期的去回訪，過了很多年以后我們才能真正看到規(guī)劃是不是真的能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生好的影響。 也許當我們的設(shè)計師和專業(yè)的調(diào)查人員一起趴在地上、躲在草叢里去拍攝的時候，甚至在夜里做這個艱苦工作的時候，我們的這種工匠精神，會使這個職業(yè)受到更多人尊重。我們的城市才會更加美好，謝謝大家。