中國工程院院士、東南大學(xué)教授王建國演講：《木構(gòu)建筑設(shè)計(jì)和建造的實(shí)踐探索》

??以下為文字實(shí)錄：

??王建國：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位來賓，朋友們，大家好！

??今天很高興參加這樣一個論壇，我今天給大家分享的一個題目是木構(gòu)建筑設(shè)計(jì)和建造的實(shí)踐探索。

??大家知道建筑形態(tài)與人類生活、生產(chǎn)活動與自然形成之環(huán)境載體直接相關(guān)，因?yàn)樵诠艜r人們必須接受多變的氣侯條件挑戰(zhàn)，也要在自然地理環(huán)境和自身改造環(huán)境的有限能力之間取得默契和某種均衡，要遵循自然之維的原理，就是我們經(jīng)常講的天人合一。

??1960年以來，全球氣侯變化的對世界人居環(huán)境的影響引起廣泛關(guān)注，2019年統(tǒng)計(jì)，全球平均溫度相比工業(yè)化之前已經(jīng)上升了1.2攝氏度，這是由于溫室氣體的排放導(dǎo)致的，聯(lián)合國政府間氣侯變化專門委員會在1990年開始發(fā)布五年一次的氣侯變化報告，1997年《京都議定書》和2015年12月《巴黎協(xié)定》，是由全世界178個締約方共同簽署的重要國際間協(xié)定?！栋屠鑵f(xié)定》希望到2100年全球氣溫總的溫升控制在1.5到2攝氏度，但現(xiàn)在全球的發(fā)展，到2100年全球溫升的預(yù)期是2.1—3.5度，如果溫度達(dá)到2度以上，“五十年一遇”的極端氣侯條件就會變成幾年一遇的常見現(xiàn)象，所以必須要減碳。

??國家主席習(xí)近平在2020年9月在聯(lián)合國大會上向國際社會鄭重承諾，中國力爭2030年達(dá)到二氧化碳排放峰值，爭取2060年碳中和。從碳達(dá)峰到碳中和中國只有30年時間，跟西方發(fā)達(dá)國家相比，這個時間更短，所以一切減碳、排放、替代、回收的過程在中國都更加劇烈的進(jìn)行，世界上30多個國家都提出了碳達(dá)峰，紅框我把它標(biāo)注出來，是中國的時間表。

??在這樣的時間表下面，中國在“十四五”期間要全方位的踐行對國際社會的承諾，對今后國民生活總值能源的消耗降低、包括二氧化碳的排放、主要污染物排放總量、森林覆蓋率等等都提出了一系列的要求。同時對2030年要實(shí)現(xiàn)這樣的碳達(dá)峰也提出了一些數(shù)值方面的要求。

??木結(jié)構(gòu)是低碳、綠色、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，中共中央國務(wù)院對于這一塊一直很重視，所以在一系列的文件中都提到了關(guān)于要發(fā)展木結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，包括國辦發(fā)2016年的文件，包括工信部的文件，實(shí)際上在這些方面都在重新思考木結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和在一些建筑類型中的使用，也包括鋼木、和木混凝土混合的建筑。

??我前段時間看了一篇美國發(fā)表的文章，對建筑結(jié)構(gòu)材料引起的全球變暖的影響，我們看到紅框所處的位置，就是木結(jié)構(gòu)和鋼木結(jié)構(gòu)，在里面的碳排放是比較少的，如果考慮到碳排的潛質(zhì)，我們必須要考慮鋼木結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)在建筑中優(yōu)先使用的結(jié)構(gòu)。在一次重要的國際會議上，我也聽到了王金南院士的報告，他認(rèn)為能效提升包括可再生能源驅(qū)動的熱泵，特別是在碳吸收板塊，提到了木質(zhì)建筑的基本概念。

??木材是古老的建筑材料，在近百年逐漸被混凝土和鋼材取代，在今天的雙碳背景下，它的優(yōu)勢被重新發(fā)現(xiàn)。右圖就是木結(jié)構(gòu)從生產(chǎn)到最后回收的全過程。

??在中國古代建筑中，木結(jié)構(gòu)是主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)類型，無論是穿斗式木結(jié)構(gòu)、抬梁式木構(gòu)架、井干式木結(jié)構(gòu)和立梁木結(jié)構(gòu)等等，跟木材資源的獲得也有很緊密的關(guān)系。

??近代中國的木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，也有一些新的發(fā)展。在西方傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)也在很多的住宅、教堂、機(jī)構(gòu)建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用，我不一一展開細(xì)講了。

??現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在西方19世紀(jì)末、20世紀(jì)中，膠合木的技術(shù)得到不斷的發(fā)展，實(shí)際上用得最多的是正膠膠合木，叫CLT，是目前現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)中較為流行的建筑材料。用到了大跨度建筑，也用到了多層、高層的住宅建筑。

??現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)有一個很大的特點(diǎn)，不是用樹砍下來馬上就用，而是通過一系列的加工處理，特別是預(yù)制化生產(chǎn)，到現(xiàn)場裝配施工，這符合今天建造的要求。同時連接的方式、耐久性、結(jié)構(gòu)體系、抗震、防火能力都比較強(qiáng)。所以，具有現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)特征，最終產(chǎn)品的綠色化、建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，建筑生產(chǎn)的工業(yè)化，建造過程精益化，全產(chǎn)業(yè)鏈集成化，產(chǎn)業(yè)工人技能化。這不是像一般的產(chǎn)業(yè)，我們在先前的一些項(xiàng)目中和南京大學(xué)的教授團(tuán)隊(duì)也有合作。

??建造的工期中也有比較多優(yōu)點(diǎn)，可以工廠預(yù)制，現(xiàn)場裝配，現(xiàn)場的工作時間比較短。木結(jié)構(gòu)造價早期比較貴，現(xiàn)在可以控制在建筑平米單價1500—2000左右，在可接受范圍內(nèi)。同時防火方面經(jīng)過處理以后，也是可以的，過去傳統(tǒng)觀念覺得木結(jié)構(gòu)不防火，其實(shí)木結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)更加防火，因?yàn)槿紵纬杀砻娴慕橘|(zhì)，會延緩燃燒的時間。

??木結(jié)構(gòu)現(xiàn)在也是國際建筑潮流創(chuàng)新發(fā)展的重要選擇，這是德國魯爾區(qū)，當(dāng)時我是現(xiàn)場去考察拍的照片，實(shí)際上這個廠區(qū)改造的建筑就用鋼木結(jié)構(gòu)是一個發(fā)電的建筑，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常壯觀，可以看到頂上都是太陽能光電板。

??這是挪威木結(jié)構(gòu)的辦公樓，當(dāng)然基礎(chǔ)還是混凝土的。

??瑞士將建世界上最高的木結(jié)構(gòu)住宅樓，在溫特圖爾市，這個地方我也去過，其中有一棟要高達(dá)100米，已經(jīng)超乎了大家的想象。

??另外一些體育場建筑中也運(yùn)用了鋼木混合結(jié)構(gòu)，這是加拿大的速滑館。

??這是東京的新國立體育館，就是這次奧運(yùn)會的館，中間上面的看臺部分也是鋼木結(jié)構(gòu)，這是一個很壯觀的。

??宿霧國際機(jī)場也是用的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)，而且這個木結(jié)構(gòu)非常漂亮。

??其實(shí)木結(jié)構(gòu)在中國也有廣泛悠久的傳統(tǒng)，過去在農(nóng)村、鄉(xiāng)間蓋房子很多都是木結(jié)構(gòu)，大家可以看到這里面木結(jié)構(gòu)的展示，在鄉(xiāng)村建筑中最普遍的方式，工匠也比較熟悉。

??這是在宜興的歷史街區(qū)做的改造項(xiàng)目，也是木結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的建筑在建筑環(huán)保方面以及其他方面都可以做到很好，這是采光和通風(fēng)方面的改造前和改造后的對比，明顯看到有較大的改善。

??最近我?guī)W(xué)生做了一個國際博覽會的綜合展館，我們用了鋼木結(jié)構(gòu)，底下是混凝土結(jié)構(gòu)，頂部用了鋼木結(jié)構(gòu)，從剖面上可以看到這個房子非常有特點(diǎn)，借助了山勢，底下是混凝土的基座，上面是木結(jié)構(gòu)，因?yàn)榻ㄖ娣e比較大，采用了鋼木結(jié)構(gòu)，為了應(yīng)對消防要求。把它解剖起來，有幾層的空間結(jié)構(gòu)組合關(guān)系。

??這就是在施工現(xiàn)場，我們看到現(xiàn)在已經(jīng)快建成了，這還是前一段拍的，這是在另外一個角度看的，這個建筑很壯觀，就是鋼木結(jié)構(gòu)加上底下的混凝土結(jié)構(gòu)。

??這是在路口，剛才的效果圖已經(jīng)變成了真實(shí)的項(xiàng)目。

??這是大家看到，這邊有一個小水面，因?yàn)槲覀兌烊ヅ牡?，樹木還沒有長葉子，效果還是非常好的。木結(jié)構(gòu)跟剛看到的國外案例一樣，自帶美感，室內(nèi)空間效果還是非常好的，這張照片還在完成過程中，地面都是膠布鋪在地上，裝修還在過程中。大家看到木結(jié)構(gòu)可以做得非常有表現(xiàn)力。

??這是混凝土和木結(jié)構(gòu)交接的空間效果。

??這是一個比較重要的項(xiàng)目，完成得更早，已經(jīng)完全建成了，就第十屆江蘇省園藝博覽會的主展館，這是由我們好幾個單位一起共同完成的，有我們和南京工業(yè)大學(xué)、昆侖綠建等等。

??這是在揚(yáng)州的郊區(qū)棗林灣，當(dāng)時是江蘇省博覽會，后來變成了世園會，這個館發(fā)揮了非常大的作用，這個館最重要的特點(diǎn)就是前面主要的部分用了全木結(jié)構(gòu)，大家可以看到有一個虹橋、有一個鳳凰閣，構(gòu)成一個大畫的建筑。

??綠色建筑有幾個特點(diǎn)，用古畫“別開林壑”來立意傳承中國文脈，這張畫在揚(yáng)州畫出來的，表達(dá)了揚(yáng)州園林的一些特點(diǎn)，同時結(jié)合了科技部研發(fā)計(jì)劃的項(xiàng)目要求來做。所以，把傳統(tǒng)的特點(diǎn)，古畫跟我們今天做的房子之間有某種關(guān)聯(lián)。剛剛在水上面有一個飛虹拱橋，加強(qiáng)了建筑的親水性，我們利用整個場地南邊高、北邊低，水是流動的水，是活水，從南邊往北邊流，這是空中遙瞰。

??在展會期間是展覽館，展會以后是一個精品酒店，右邊的幾個院落，后面的三個院落都是客房，前面是餐廳和大堂部分，利用我們的鳳凰閣和科技展廳的部分。

??這是施工過程中，木結(jié)構(gòu)也可以做出很大跨度的建筑，在通風(fēng)方面也有很好的表現(xiàn)。

??木結(jié)構(gòu)在室內(nèi)形成非常壯麗的效果，而且木結(jié)構(gòu)不需要做過多的二次裝修，把水電、管線盡可能隱藏在木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，不用再作過多的吊頂包起來，木結(jié)構(gòu)的優(yōu)美就戰(zhàn)線出來了。

??這是另外一個角度，可以看得很清楚。

??綠建體系的創(chuàng)新性，安全、耐久、創(chuàng)新，滿足全生命周期的功能變化，同時可以抗震、防火。同時融入了自然布局和綠色的室內(nèi)圍護(hù)體系，包括降低噪音、園中園，包括綠色效果的保證。

??生活便利創(chuàng)新，可游可居，配套設(shè)施完善和智慧化服務(wù)，我們做了一些智慧化的東西，做得并不是一個傳統(tǒng)的建筑。

??資源節(jié)約創(chuàng)新，被動優(yōu)先、主動優(yōu)化節(jié)能模式。木結(jié)構(gòu)用了自然的通風(fēng)為主，主動優(yōu)化是指局部加載空調(diào)，是有限加載，不是全部需要空調(diào)。

??環(huán)境宜居創(chuàng)新，以“園中園”的方式實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的高度結(jié)合。

??這里面有幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，一個是國家科研課題為指導(dǎo)來做了項(xiàng)目，有研究背景；二是發(fā)揮了建筑師的指導(dǎo)作用，各個專業(yè)協(xié)同攻關(guān)，在建筑形象、材料選擇、結(jié)構(gòu)造型、室內(nèi)空間方面進(jìn)行有效整合，對后續(xù)利用創(chuàng)造性的策劃了建筑全生命周期使用，這是很重要的特點(diǎn)。

??同時，木結(jié)構(gòu)成就建筑之美，木結(jié)構(gòu)自帶美感。這是科技展廳，大家可以看到非常特別。同時，在結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建、節(jié)電、防災(zāi)方面做到了集成創(chuàng)新突破，我們也有國家發(fā)明專利，專門做了工作。

??在智慧技術(shù)方面，以BIM技術(shù)為核心的設(shè)計(jì)、制造、施工一體化，我當(dāng)時在現(xiàn)場，所有的木構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場都有編號，工人知道怎么裝配，怎么做，這跟工業(yè)化程度比較高是有關(guān)的。

??規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的管理創(chuàng)新，項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)效益最大化，采用了建筑師牽頭的一體化工作模式。廣泛運(yùn)用了BIM技術(shù)，這是當(dāng)時我在現(xiàn)場的一些情況。

??在施工建造階段的管理創(chuàng)新，每一個構(gòu)件過來都有一個二維碼，都可以找到，事先在工廠全部編排好，現(xiàn)場裝配施工就可以了。

??運(yùn)行階段的管理創(chuàng)新，預(yù)先設(shè)置使用靈活度，可以在未來進(jìn)行功能切換，項(xiàng)目接見首屆園博會經(jīng)驗(yàn)，不斷發(fā)展完善。在江蘇園博園期間是主展館，后來世園會變成中國館，現(xiàn)在變成精品酒店，功能在不斷變化。

??這是2021年揚(yáng)州世界園藝博覽會作為中國館，這是冬天下雪的雪景。

??示范推廣效應(yīng)方面，因?yàn)檫@個有很多的經(jīng)濟(jì)方面的價值，同時也對提升園博園水準(zhǔn)發(fā)揮了重要作用。另外，“四節(jié)一環(huán)保”也做了很好的表率。

??總的來講，木材是建筑領(lǐng)域生態(tài)環(huán)保的材料，符合國家節(jié)能減排戰(zhàn)略和綠色節(jié)能建筑產(chǎn)業(yè)化的政策。所以，這些項(xiàng)目，我們現(xiàn)在獲得了2020年全國綠色建筑創(chuàng)新一等獎，同時獲得中國建筑學(xué)會建筑設(shè)計(jì)獎一等獎，“兩岸四地”建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)異獎等等。

??小結(jié)：1.基于中國傳統(tǒng)文化意境、地域特色和綠色建筑原理進(jìn)行建筑創(chuàng)作，在當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)計(jì)中體現(xiàn)了華夏意匠和傳統(tǒng)綠色智慧。

??2.將現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)技術(shù)與傳統(tǒng)結(jié)合，為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)技術(shù)樹立標(biāo)桿，充分體現(xiàn)本土建筑文化自信，順應(yīng)了綠色建筑、低碳建筑的推廣應(yīng)用趨勢。

??3.基于BIM技術(shù)為核心的設(shè)計(jì)、加工、安裝一體化，代表了裝配式建筑發(fā)展的方向，為木結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

??4.綜合考慮建筑全生命周期使省園博會、世園會、精品酒店，是對愿意博覽會展館這類建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的示范。

??5.以技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、使用方便為設(shè)計(jì)原則，通過科學(xué)管理模式，在環(huán)境控制和節(jié)約、資源方面起到了良好的推廣示范作用。

??近年來，很多專家都對這方面有很高度的關(guān)注，崔愷、孟建民、莊惟敏，和我分別主持了科技部建筑工業(yè)化專項(xiàng)中的基于文脈的綠建研究項(xiàng)目，大家一致認(rèn)識到，只從環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)提升考慮綠建技術(shù)運(yùn)用是不夠的，我們還應(yīng)追求具有中國本土特色的文化之諧和視覺之美，綠色建筑發(fā)展最終要服務(wù)于人類社會健康發(fā)展的目標(biāo)，新版綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)對建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的地域文化已經(jīng)有所回應(yīng)。