運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)讓中國(guó)城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)生生不息

上下5000年，中華大地上，留下了無數(shù)飽經(jīng)滄桑、多姿多彩的建筑。在城市發(fā)展突飛猛進(jìn)的今天，如何為這些古老的建筑遺存“延年益壽”，又能讓生活在其中的人們?cè)娨獾貤?、延續(xù)文脈，是對(duì)當(dāng)下建筑師和規(guī)劃師的一大考驗(yàn)。

近20年光陰中，中國(guó)工程院院士、東南大學(xué)教授王建國(guó)團(tuán)隊(duì)，專注地與一件事“死磕”：讓中國(guó)城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)在過去與未來的交匯穿梭中生生不息。

在前不久舉行的2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)中，由中國(guó)工程院院士王建國(guó)、崔愷領(lǐng)銜，東南大學(xué)、中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、故宮博物院、中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球所等單位共同完成的“中國(guó)城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)多尺度保護(hù)理論、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，這是我國(guó)建筑學(xué)領(lǐng)域第一項(xiàng)國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首次揭示了城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)多尺度保護(hù)的內(nèi)在機(jī)理，突破了城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)“多尺度”保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，相關(guān)成果在31個(gè)省級(jí)行政單位的工程實(shí)踐中得到應(yīng)用，涉及300余項(xiàng)城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)，曾助力中國(guó)城鎮(zhèn)建筑遺產(chǎn)保護(hù)實(shí)現(xiàn)重大跨越，支撐了2項(xiàng)世界文化遺產(chǎn)的成功申報(bào)，并應(yīng)用于北京、南京、杭州等16個(gè)國(guó)家歷史文化名城、43個(gè)世界文化遺產(chǎn)和全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位、78個(gè)歷史街區(qū)以及11個(gè)遺址保護(hù)建筑項(xiàng)目。

漸進(jìn)式改造，讓古街區(qū)永保生機(jī)

東依蜀山，西臨蠡河，粉墻黛瓦，青石曲徑。形成于宋代之前的江蘇省無錫宜興市丁蜀古南街，是中國(guó)重要的紫砂文化發(fā)源地和傳承地。行走于如今的古南街，那些古樸的商鋪、作坊、茶舍、名人故居雖然被修葺一新，但細(xì)細(xì)咂摸，還能看得見時(shí)代的肌理。

多年前，古南街的房屋年久失修、設(shè)施缺失、風(fēng)貌雜亂，大量原住民生活其中。“此類歷史街區(qū)絕不可以一體化整治或大面積拆建，對(duì)建筑單體來說，要奉行最小干預(yù)原則，通過研究建筑的結(jié)構(gòu)和建筑材料的退化機(jī)理，讓它延年益壽，治小病防大病。對(duì)于街區(qū)來說，還要考慮與居民的社區(qū)生活緊緊聯(lián)系在一起。”王建國(guó)告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

如何用創(chuàng)新技術(shù)對(duì)古南街的風(fēng)貌、建筑進(jìn)行保護(hù)、整治和改造，古南街南入口的張家老宅可見一斑。

張家老宅是居民和游客進(jìn)入古南街的主要門戶，老宅原先沿街有三開間的門面房，后面為居住的院落。

“房子是木結(jié)構(gòu)，圍護(hù)用磚砌筑，梁柱和墻體與相鄰開間共用，所以維修的過程中，如果其中一間的梁倒了，就會(huì)影響其它間。”對(duì)此，王建國(guó)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種“聯(lián)體—共生”結(jié)構(gòu)，先踏勘測(cè)繪和分析原有的建筑性能和結(jié)構(gòu)，又研制出加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)和防止連續(xù)倒塌的柱間加固結(jié)構(gòu)及方法，確保了保護(hù)改造的安全和三開間日后改造的整體性。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過屋面、墻體保溫構(gòu)造層的設(shè)計(jì)，改善了既有建筑的隔熱保溫性能。

這樣的改造在古南街比比皆是，近20年間，團(tuán)隊(duì)先后研發(fā)了針對(duì)街區(qū)風(fēng)貌整體性的性能化規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，民居建筑的聯(lián)體—共生結(jié)構(gòu)保護(hù)技術(shù)、物理環(huán)境改善、磚木建筑與設(shè)備系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)等系列創(chuàng)新技術(shù);制定了古南街傳統(tǒng)民居建筑的改造導(dǎo)則供居民自主的建筑環(huán)境改造參考，成為中國(guó)歷史街區(qū)中物質(zhì)遺產(chǎn)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)相得益彰、歷史保護(hù)與社會(huì)發(fā)展共贏的典型范例。

“小規(guī)模的漸進(jìn)整治和改造的‘古南街模式’，規(guī)避了當(dāng)前我國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)古建聚落普遍采用的大規(guī)模、商業(yè)化改造存在的突出問題，避免了大拆大建帶來的浪費(fèi)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的適宜性和合理性，也有助于保護(hù)街區(qū)風(fēng)貌，彰顯內(nèi)在歷史文化價(jià)值，穩(wěn)定原住民并為合理開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。”王建國(guó)說。

為老城量高限高，看得到過去望得見未來

如果說，對(duì)于單體建筑和街區(qū)的保護(hù)可以讓其適應(yīng)時(shí)代發(fā)展進(jìn)行再利用。那么，擴(kuò)大到城鎮(zhèn)層面，還要考慮古典、近現(xiàn)代和現(xiàn)代多元一體的相互觀照。

“對(duì)這些建筑不能做孤島式的保護(hù)，要把它們置身于城市發(fā)展的脈絡(luò)中。例如，現(xiàn)在的大城市不可能不蓋高層建筑。我們要處理好保護(hù)、傳承、揚(yáng)棄、發(fā)展之間的關(guān)系。”王建國(guó)說，對(duì)于像云南大理、平遙、同里、烏鎮(zhèn)等這樣面積不太大、一般在5平方公里以內(nèi)、適合步行和慢行交通的城鎮(zhèn)，可以進(jìn)行整體的保護(hù)留存，甚至可以做到“原汁原味”。

但大城市就不一樣了，例如南京僅明城墻內(nèi)老城就42平方公里，北京二環(huán)內(nèi)62平方公里。對(duì)于這樣的歷史文化名城，就要注重保護(hù)傳承歷史文化，對(duì)優(yōu)秀的遺產(chǎn)做到“應(yīng)保盡保”，同時(shí)又必須兼顧現(xiàn)代大城市必須具有的較高密度的集聚功能。

城市歷史風(fēng)貌保護(hù)中，如何管控建筑高度，一直是個(gè)突出的科學(xué)難題。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在近20年的探索中，反復(fù)嘗試、實(shí)驗(yàn)并最后成功運(yùn)用了基于城市用地屬性數(shù)字化分析的設(shè)計(jì)手段。

王建國(guó)介紹，2003年，團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次使用地理信息系統(tǒng)，基于用地的區(qū)位、交通可達(dá)性、景

觀敏感度、地價(jià)等屬性，做了南京老城的建筑高度管控研究。這讓城市規(guī)劃管理第一次有了高層建筑管控的底線思維方式和數(shù)據(jù)庫(kù)成果。

2015年，王建國(guó)院士團(tuán)隊(duì)再次應(yīng)邀研究南京老城的建筑高度管控，通過對(duì)5569個(gè)產(chǎn)權(quán)地塊的地塊性質(zhì)、地塊規(guī)模、軌道交通、歷史風(fēng)貌、綠地和地價(jià)因子綜合分析，并基于相似性的迭代計(jì)算，粗算出每個(gè)地塊建議的建筑高度。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)將計(jì)算結(jié)果與常規(guī)城市設(shè)計(jì)的社會(huì)、人文、美學(xué)要求相互驗(yàn)證和校核，最后聯(lián)合南京市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院團(tuán)隊(duì)，形成了高精度的南京老城建筑高度的管控指引的數(shù)據(jù)庫(kù)成果。這一方法后來運(yùn)用在廣州、沈陽(yáng)、鎮(zhèn)江、常州等總體城市設(shè)計(jì)建筑高度規(guī)劃中，并獲得國(guó)家發(fā)明專利。

“城市作為一個(gè)生命體，其人居環(huán)境聚落總是一直發(fā)展的，規(guī)模越長(zhǎng)越大、建筑越長(zhǎng)越高、功能越來越復(fù)雜，這是歷史的宿命。我們應(yīng)該在城市中，閱讀那些隨著歲月或流逝、或凝凍的建筑遺產(chǎn)見證物。歷史傳承與現(xiàn)代化交相輝映，既要傳承文化，做好今天，也要擁抱未來。”王建國(guó)說。

以“觀”控“景”，用山水城林拼出一城錦繡

在當(dāng)下的城市，水體對(duì)城市景觀的意義變得越來越大。站在水邊，視野開闊，人們可以“全景式”地觀賞、解讀城市。因此，如何協(xié)調(diào)處理城市與水體的景觀、空間關(guān)系成為城市規(guī)劃和建設(shè)的重要課題。

素有“三面云山一面城”之稱的杭州，以“西湖十景”名世。在西湖申報(bào)世界文化遺產(chǎn)的前夕，王建國(guó)院士團(tuán)隊(duì)參與了西湖東岸景觀提升相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

如何讓人們?cè)诜褐畚骱r(shí)看到西湖最美的一面?王建國(guó)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將GPS技術(shù)與風(fēng)景觀覽藝術(shù)相結(jié)合，通過概率趨近原理，把西湖的湖面視點(diǎn)跟東岸城市建筑景觀的關(guān)系作了一次診斷，初步解決了西湖觀覽城市的景色分級(jí)概率分布問題。

“我們將西湖地圖打上了方格網(wǎng)，把每個(gè)交叉點(diǎn)都用GPS定位。然后租船‘泛舟西湖’，在每個(gè)交叉點(diǎn)上拍西湖城市界面的全景照片，再將幾千張照片的觀感評(píng)級(jí)打分，并用很好、好、一般、差、很差的五個(gè)形容詞級(jí)差將所有照片分級(jí)，把獲得相同評(píng)價(jià)的點(diǎn)連起來形成線，這就是‘等視線’。”王建國(guó)說，接下來，團(tuán)隊(duì)又研究了西湖的游船路線，發(fā)現(xiàn)先前游線中能看到景色很好的地方，但也有少數(shù)景色一般、甚至比較差的地方，于是，建議有關(guān)部門按照“等視線”研究成果重新規(guī)劃游船線路。

在調(diào)研時(shí)，王建國(guó)團(tuán)隊(duì)獲悉，天氣晴好的時(shí)候，在西湖能看到10公里之外錢江新城的高層建筑，而團(tuán)隊(duì)幾次調(diào)研時(shí)并沒有看到，王建國(guó)突然想到，這是否與空氣能見度有關(guān)。

團(tuán)隊(duì)購(gòu)買了過去3年杭州市的空氣能見度資料研究后發(fā)現(xiàn)，3年內(nèi)平均每年大約只有57天能從西湖看到6公里之外的建筑，年均可視率16%，這是一個(gè)小概率情況。

在此基礎(chǔ)上，王建國(guó)團(tuán)隊(duì)畫出一個(gè)杭州市高層建筑和西湖能見度關(guān)系的分析圖，為西湖的景觀提升和杭州城市建設(shè)提供參考，成果獲得兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。

從“觀”的角度，對(duì)“景”進(jìn)行選取和布局，并為城市天際線的“美顏”提供參考，這為打破城市面貌的千篇一律提供了技術(shù)支撐。

“城市大多是拼貼、漸進(jìn)生長(zhǎng)的。拼貼城市像一幅油畫一樣，要一筆一筆按照理想人居的目標(biāo)不斷疊加、修改，一直都是進(jìn)行時(shí)，永遠(yuǎn)沒有完成態(tài)。”王建國(guó)說。

(記者金鳳通訊員唐瑭)

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