基于IFC标准信息共享的室内环境逆向营造（设计）方法

北京清华同衡规划设计研究院 详细规划研究三所 所长 杨军

杨军：各位嘉宾早上好，今天我和大家交流的题目叫《收缩与整合：基于“营造”理念的城市设计方法研究》

城市设计已经成为一个社会热点问题，每一年都得到国家的高度关注。目前在城市设计领域现在存在一些现象，一方面从制度层面看它是一个非法定规划，另外一方面从内容层面来看它往往涉及的内容非常宽泛，包括了定位、功能、交通甚至地下空间、海绵城市等等，毫不夸张的说是一个万金油式规划。问题来了，用一个非法定规划去统筹这么多内容，它的可实施性确实是一个值得担忧的问题。

清华从2014年开始提出了“重回营造”的理念，提出我们营造的本质是针对真实的建设实践，而不是针对子虚乌有的口号和需求来开展我们的工作。我们可以有目标，可以马上行动，但不能没有工程的概念。而这个“营造”理念的背后首先依托的是清华大学三大学科群的资源平台，我们作为大学的规划院，理应将更多清华技术资源应用到真实的建设实践中去。然后是依托清华同衡自身五大板块、30多个专业分工研究所的组织架构。

今天我主要跟大家分享三个实践的项目，去看看我们如何基于营造的理念展开我们城市设计实践。

第一个是中国贵安生态文明的创新园，这个项目源起于2011年时任国务院副总理的李克强访问英国的创新园，提出要在中国建立类似的展示绿色低碳创新技术和综合解决方案的创新园。随后中英两国，以及清华与BRE，也就是英国创新园的设计建设方，分别签署了战略合作协议，去年6月份中国贵安生态文明的创新园已经开园。这个项目由中英双方将近20个团队联合展开设计，目标是要在中国建设一个世界级的可以展示建设领域绿色科技以及制定绿色标准的一个创新型园区。对于这样一个园区，我们从设计，从营造的角度应该提供什么?我们的答案是，首先是一套低冲击的基础设施平台。我们充分利用原生地形，实现了单位填挖方量仅0.28立方米。第二是本土化、低维护的种植原则，我们景观的造价是周围公园造价的50%。第三是雨水方面，利用湿塘以及能体现贵州当地工艺的石笼挡墙技术，以及开放表面积达到98%的蜂巢约束系统作为路基，保证雨水最大程度下渗。第四是污水方面，从源头将污水分离为黄水、灰水和褐水，采用三套管廊系统，并在末端进行分类处理，污水收集率和处理率达到100%，实现再生水循环利用和污废零排放。此外，我们还利用周边大量建筑垃圾，通过再造石装饰混凝土等技术实现建筑垃圾减量化、无害化、资源化处理。其次，我们提供一套基准的信息技术平台。我们在园区的建筑层面使用BIM系统，再把这些BIM系统组合成一个城市级的CIM系统。利用绿色生态的传感器，我们可以实现在北京的控制室里对当地水系统进行智能检测，能源消耗实时监控，以及对室内外环境的实时监控。在国家发改委的大力推荐下，基于这个园区的联合研究平台已经纳入了习近平主席2015年访英成果，并得到央视、人民网等多家媒体广泛报道。

第二个项目是2019年中国北京延庆世界园艺博览会世园小镇，这是世园会历史上第一次用原生村庄去参与主题展示和商业服务。我们在这个设计当中，除了在形态上展现美丽乡村外，我们的核心目标是把城市设计作为技术平台，整合清华大学与农村建设相关的科技研发资源成果，探索中国的乡村理想人居环境。清华大学有长达20年对中国乡土聚落的持续测绘，有历时10年的全国范围内的农村能源与环境状况的定量调查，有长达20年对建筑环境的监测。清华也参与了大量国家标准制定，拥有大量与农村建设相关的自有专利技术产品。比如能将秸秆转化为可燃烧颗粒的专利设备，我们将当地的一个废弃机械厂房进行改造，可以满足这种设备的安装要求。清华有高效太阳能空气-热水两用集热器技术，我们在设计中探讨如何将设备与农宅深度结合。还有可以解决分散式供水、污水处理以及将农村餐厨垃圾直接转化为肥料的技术，以及服务于乡村旅游的智慧导览技术。最后我们将这些技术真实的结合到建筑层面，得到这张技术集成的城市设计总图，这比一张表现图更能说明我们是如何探索乡村理想的人居环境。

第三个重点想跟大家分享就是中国重庆前沿科技城项目，我们探讨的是一个在大尺度层面上如何实现营造的问题。重庆前沿科技城位于重庆北部，国家级新区两江新区的核心区，它的定位是中国整个西部开放合作的先导区以及重庆市科技创新的引领区。整个规划范围21平方公里，今天重点谈一期建设范围，10.2平方公里。从项目特征来看，整个场地内高差接近300米，地形非常复杂。从建设量来看，原来控规的建设强度非常高，毛容积率达到1，属于中高强度开发。第三，它的功能是服务于前沿科技研发以及创新创意人群。总体来说，这是一个典型的面向高端功能的复杂地形中高强度开发。目前国内针对这个类型的开发往往采用把山推平了来做，但这绝不是我们想要的。清华同衡针对这个项目组织了一个包含十三个专业的混合设计团队，同时在工作流程上改变了原来从现状调研直接进入多轮方案设计，然后提交成果的工作方式，加入了设计前的规划预评估和设计后的运营监控评估，从整个工作流程上对原有模式进行深度改造。

首先说说规划预评估阶段。首先是一些我们常规都会做的现状分析，在这个基础上，我们在这次规划中加入了海绵城市预评估，我们通过对场地近三年内的年径流系数进行模拟，设定本次规划的年控制目标是80%，同时要做到对雨水中的悬浮物处理率达到40%，让雨水比原来更干净。我们通过对整个场地下垫面、汇水分区、汇水线、山体景观视线等分析，得到基于这张基于海绵城市预评估的城市山水景观格局，我们会发现，场地有大量现实存在的地形条件，不能简单推平了建设。同时我们利用现状的汇水点规划滞留池，用雨水来给我们做景观。第二加入生态城市预评估。首先保护它的生态敏感性，这一点很多规划也会做，但我们更强调的是对其中生物多样性的保护，而这个是基于我们景观生态学的理论。首先对生境种类类型和质量进行评估，看里面到底有多少物种。第二是对里面值得保留的、面积在一定数量以上的生态斑块要素，以及连接这些斑块要素，服务于生物生活繁衍的廊道要素进行保留和分析，最后得出我们在这次规划中需要完善的生态廊道系统。基于这个生态廊道系统，相比原来的控制性详细规划，它更利于自然循环生态系统的保存，利于形成郊野型的绿地系统，可以大幅度的降低绿地的建设以及维护成本。第三是低碳城市预评估，根据重庆市本身的能源结构以及当地能源政策导向去预设我们的规划节能目标。初步判断宜在当地采用的能源技术以及这些能源技术之间的组合方式，并对这些能源技术如何在规划中利用提出设计标准。还有城市风环境的评估，因为重庆是一个夏季闷热的地方，风环境方面需要核心解决夏季风速的问题。最后是基于前面多学科预评估的建设基底判断，包括海绵城市角度、生态城市角度、不宜建设的坡度25度以上用地及地质灾害点，以及现在已批已建的项目，最后得到的才是我们在这次设计中可以利用的建设用地。在此基础上在借助于生态敏感性分析来判断我们每一块用地的建设强度。基于这样的规划预评估设计出来的方案，才是扎实的可以营造的方案。

第二块是多专业同平台数字化设计阶段。其实原来我们规划设计也是多专业联合的，但它存在一些问题。第一是没有办法精细化。第二是各专业往往是流水线工作，每一次迭代时间非常长。我们通过三维数字平台引入，可以实现非常精细化的即时迭代、即时检测、即时修正。这是在这次项目当中应用的叫做InfraWorks的软件，可以对道路的选线和土方问题进行即时计算，借助这个平台，我们多专业在一块合作，它就是一个即时迭代型的设计。我们进行了整体层面的竖向设计，可以看到我们的方案和场地的吻合度非常高。然后是地块层面土方量的精细化的测算。我们整个方案比原来的控规的土方量减少了54%。如果按照当地施工造价标准，这块给甲方减少的土方造价多达14个亿。同时基于数字平台我们可以展开更多的景观视线分析，可以展开微观的风环境设计，哪一块通风比较差，设计师凭肉眼和经验是看不出来的。可以进行精细化的海绵城市设计，通过雨水耦合模拟分析计算，我们可以得到地块级的海绵城市指标，每一个地块到底控制多少雨水，要用多少下沉绿地，多大的绿化屋顶，多长的植草沟，可以做到定量计算。正是基于这些地块级别的定量计算，我们可以确保方案整体能实现年径流控制量80%、悬浮物去除率40%的预定目标。能源方面，我们根据不同建筑物能源需求预测，给出分区域不同的能源供给方案，这块可以定量算出我们一年降低能源消耗1.68万吨标准煤，我们的二氧化碳、二氧化硫等排放也有很大的下降。以上就是三维数字化平台支撑下跨学科同平台即时迭代设计，它带来的综合效应不是原来设计师通过感性语言描述可以达到的。

第三是在规划后的监控评估，这也是我们最近尝试的一个方面。传统的规划后评估，是以蓝图实现度为核心的评估体系。但预定的规划目标与规划蓝图之间本身就缺乏必然的关联性，规划评估应更多关注偏重人真实使用感受的评估内容，可在这方面，传统评估又缺乏监测、调控方面的硬件支撑和技术支持。首先在海绵城市方面，我们借助清华大学的研发实力，可以在当地搭建一个包括有硬件支撑的海绵城市相关数据采集平台，传送到整个城市调控管理的市区级调控平台。还有建设部的考核平台，做到真实数据的一体化管控。能源监控方面， 我们通过绿色传感器，可以对我们室内外环境进行实时监控，实现环境质量透明化，能源消耗实时监控，节能减排效果实时分析。设计能不能达到预定的节能效果，我们是有数据支撑的。

以上是我分享三个项目，最后回到我们基于营造的城市设计方法探讨，核心是两个关键词。第一是收缩，可以用两段话体现它的基本思想。第一是“城市设计是一把很大的雨伞，它撑开来覆盖面非常大，远远超出我们规划师的掌控范畴。我们怎么去把握它，不是东碰一下，西扶一下，而是要紧紧握住坚硬的伞柄，通过伞柄来掌控整个伞架，进而影响整把雨伞。”我们收缩到规划师可以真正掌控的城市系统，从而进一步去影响别的城市系统，城市系统间是相互关联的，最终实现这个美好的城市设计。第二句是“我们应该从全社会的设计者转型为有限平台搭建者，回到我们最擅长的东西，就是提供基准的信息技术平台和一个强化的环境友好型基础设施平台，把未来的城乡发展真正还给具体的使用者和创造。

第二个核心词是整合。城市设计强调多学科整合是普遍的共识，我想强调的整合不仅仅是搭台子，那是资本的事情，整合对我们设计师来说更多的是对多学科真实、有限技术精细化的解构、重构和提炼，涉及大量的定量的跨界预评估、跨界检校等交叉学科技术，强调对城市设计最新的行业支撑技术、工作范式的学习和优化。其实营造是什么?个人感受它其实就是蕴藏在城市设计里的工匠精神。前段时间看个节目，讨论中国现在为什么缺乏工匠精神，共识是因为现在没有人为工匠精神买单。而看看工匠精神非常发达的日本，其实它在战后二三十年里也没什么工匠精神，也是以抄袭和模仿欧洲为主。但当它到了60年代末，经历了从短缺经济向过剩经济转换的时候，我们看看他们做了什么。这个是日本服装设计界神一般存在的人物三宅一生。日本服装界跟欧美学习二十年，这之后三宅一生在1968年在巴黎开了一场叫主题为“一块布”的充满了东方美学，将剪裁工艺发挥到极致的发布会，震惊了整个西方。他是用这种方式向欧美去表达，其实时装有西方的，还有东方的。我们现在中国正处于全世界规模最大的城市化进程当中，拥有这么大的市场，中国面对世界，我们应该发出什么声音?

这是我们最近在设计中引入的一项跨学科的技术，叫做IBE，影像生物多样性调查。我们设计的生态城市，这里的生物过了多少年之后真的像我们设计的那样过得更好吗，会增加新的物种吗，我们的环境真的适合他们生长吗?我们现在去普查当地生物的物种，定期的去回访，过了很多年以后我们才能真正看到规划是不是真的能够对生态环境产生好的影响。 也许当我们的设计师和专业的调查人员一起趴在地上、躲在草丛里去拍摄的时候，甚至在夜里做这个艰苦工作的时候，我们的这种工匠精神，会使这个职业受到更多人尊重。我们的城市才会更加美好，谢谢大家。