中国工程院院士、东南大学教授王建国演讲：《木构建筑设计和建造的实践探索》

  以下为文字实录：

  王建国：各位领导、各位专家、各位来宾，朋友们，大家好！

  今天很高兴参加这样一个论坛，我今天给大家分享的一个题目是木构建筑设计和建造的实践探索。

  大家知道建筑形态与人类生活、生产活动与自然形成之环境载体直接相关，因为在古时人们必须接受多变的气侯条件挑战，也要在自然地理环境和自身改造环境的有限能力之间取得默契和某种均衡，要遵循自然之维的原理，就是我们经常讲的天人合一。

  1960年以来，全球气侯变化的对世界人居环境的影响引起广泛关注，2019年统计，全球平均温度相比工业化之前已经上升了1.2摄氏度，这是由于温室气体的排放导致的，联合国政府间气侯变化专门委员会在1990年开始发布五年一次的气侯变化报告，1997年《京都议定书》和2015年12月《巴黎协定》，是由全世界178个缔约方共同签署的重要国际间协定。《巴黎协定》希望到2100年全球气温总的温升控制在1.5到2摄氏度，但现在全球的发展，到2100年全球温升的预期是2.1—3.5度，如果温度达到2度以上，“五十年一遇”的极端气侯条件就会变成几年一遇的常见现象，所以必须要减碳。

  国家主席习近平在2020年9月在联合国大会上向国际社会郑重承诺，中国力争2030年达到二氧化碳排放峰值，争取2060年碳中和。从碳达峰到碳中和中国只有30年时间，跟西方发达国家相比，这个时间更短，所以一切减碳、排放、替代、回收的过程在中国都更加剧烈的进行，世界上30多个国家都提出了碳达峰，红框我把它标注出来，是中国的时间表。

  在这样的时间表下面，中国在“十四五”期间要全方位的践行对国际社会的承诺，对今后国民生活总值能源的消耗降低、包括二氧化碳的排放、主要污染物排放总量、森林覆盖率等等都提出了一系列的要求。同时对2030年要实现这样的碳达峰也提出了一些数值方面的要求。

  木结构是低碳、绿色、实现可持续发展的重要途径，中共中央国务院对于这一块一直很重视，所以在一系列的文件中都提到了关于要发展木结构的内容，包括国办发2016年的文件，包括工信部的文件，实际上在这些方面都在重新思考木结构的优越性和在一些建筑类型中的使用，也包括钢木、和木混凝土混合的建筑。

  我前段时间看了一篇美国发表的文章，对建筑结构材料引起的全球变暖的影响，我们看到红框所处的位置，就是木结构和钢木结构，在里面的碳排放是比较少的，如果考虑到碳排的潜质，我们必须要考虑钢木结构和木结构在建筑中优先使用的结构。在一次重要的国际会议上，我也听到了王金南院士的报告，他认为能效提升包括可再生能源驱动的热泵，特别是在碳吸收板块，提到了木质建筑的基本概念。

  木材是古老的建筑材料，在近百年逐渐被混凝土和钢材取代，在今天的双碳背景下，它的优势被重新发现。右图就是木结构从生产到最后回收的全过程。

  在中国古代建筑中，木结构是主导的结构类型，无论是穿斗式木结构、抬梁式木构架、井干式木结构和立梁木结构等等，跟木材资源的获得也有很紧密的关系。

  近代中国的木结构和钢结构结合在一起，也有一些新的发展。在西方传统的木结构也在很多的住宅、教堂、机构建设中得到广泛的应用，我不一一展开细讲了。

  现代木结构在西方19世纪末、20世纪中，胶合木的技术得到不断的发展，实际上用得最多的是正胶胶合木，叫CLT，是目前现代木结构中较为流行的建筑材料。用到了大跨度建筑，也用到了多层、高层的住宅建筑。

  现代木结构有一个很大的特点，不是用树砍下来马上就用，而是通过一系列的加工处理，特别是预制化生产，到现场装配施工，这符合今天建造的要求。同时连接的方式、耐久性、结构体系、抗震、防火能力都比较强。所以，具有现代产业特征，最终产品的绿色化、建筑设计的标准化，建筑生产的工业化，建造过程精益化，全产业链集成化，产业工人技能化。这不是像一般的产业，我们在先前的一些项目中和南京大学的教授团队也有合作。

  建造的工期中也有比较多优点，可以工厂预制，现场装配，现场的工作时间比较短。木结构造价早期比较贵，现在可以控制在建筑平米单价1500—2000左右，在可接受范围内。同时防火方面经过处理以后，也是可以的，过去传统观念觉得木结构不防火，其实木结构比钢结构更加防火，因为燃烧形成表面的介质，会延缓燃烧的时间。

  木结构现在也是国际建筑潮流创新发展的重要选择，这是德国鲁尔区，当时我是现场去考察拍的照片，实际上这个厂区改造的建筑就用钢木结构是一个发电的建筑，内部的结构非常壮观，可以看到顶上都是太阳能光电板。

  这是挪威木结构的办公楼，当然基础还是混凝土的。

  瑞士将建世界上最高的木结构住宅楼，在温特图尔市，这个地方我也去过，其中有一栋要高达100米，已经超乎了大家的想象。

  另外一些体育场建筑中也运用了钢木混合结构，这是加拿大的速滑馆。

  这是东京的新国立体育馆，就是这次奥运会的馆，中间上面的看台部分也是钢木结构，这是一个很壮观的。

  宿雾国际机场也是用的现代木结构，而且这个木结构非常漂亮。

  其实木结构在中国也有广泛悠久的传统，过去在农村、乡间盖房子很多都是木结构，大家可以看到这里面木结构的展示，在乡村建筑中最普遍的方式，工匠也比较熟悉。

  这是在宜兴的历史街区做的改造项目，也是木结构。现代木结构的建筑在建筑环保方面以及其他方面都可以做到很好，这是采光和通风方面的改造前和改造后的对比，明显看到有较大的改善。

  最近我带学生做了一个国际博览会的综合展馆，我们用了钢木结构，底下是混凝土结构，顶部用了钢木结构，从剖面上可以看到这个房子非常有特点，借助了山势，底下是混凝土的基座，上面是木结构，因为建筑面积比较大，采用了钢木结构，为了应对消防要求。把它解剖起来，有几层的空间结构组合关系。

  这就是在施工现场，我们看到现在已经快建成了，这还是前一段拍的，这是在另外一个角度看的，这个建筑很壮观，就是钢木结构加上底下的混凝土结构。

  这是在路口，刚才的效果图已经变成了真实的项目。

  这是大家看到，这边有一个小水面，因为我们冬天去拍的，树木还没有长叶子，效果还是非常好的。木结构跟刚看到的国外案例一样，自带美感，室内空间效果还是非常好的，这张照片还在完成过程中，地面都是胶布铺在地上，装修还在过程中。大家看到木结构可以做得非常有表现力。

  这是混凝土和木结构交接的空间效果。

  这是一个比较重要的项目，完成得更早，已经完全建成了，就第十届江苏省园艺博览会的主展馆，这是由我们好几个单位一起共同完成的，有我们和南京工业大学、昆仑绿建等等。

  这是在扬州的郊区枣林湾，当时是江苏省博览会，后来变成了世园会，这个馆发挥了非常大的作用，这个馆最重要的特点就是前面主要的部分用了全木结构，大家可以看到有一个虹桥、有一个凤凰阁，构成一个大画的建筑。

  绿色建筑有几个特点，用古画“别开林壑”来立意传承中国文脉，这张画在扬州画出来的，表达了扬州园林的一些特点，同时结合了科技部研发计划的项目要求来做。所以，把传统的特点，古画跟我们今天做的房子之间有某种关联。刚刚在水上面有一个飞虹拱桥，加强了建筑的亲水性，我们利用整个场地南边高、北边低，水是流动的水，是活水，从南边往北边流，这是空中遥瞰。

  在展会期间是展览馆，展会以后是一个精品酒店，右边的几个院落，后面的三个院落都是客房，前面是餐厅和大堂部分，利用我们的凤凰阁和科技展厅的部分。

  这是施工过程中，木结构也可以做出很大跨度的建筑，在通风方面也有很好的表现。

  木结构在室内形成非常壮丽的效果，而且木结构不需要做过多的二次装修，把水电、管线尽可能隐藏在木结构系统中，不用再作过多的吊顶包起来，木结构的优美就战线出来了。

  这是另外一个角度，可以看得很清楚。

  绿建体系的创新性，安全、耐久、创新，满足全生命周期的功能变化，同时可以抗震、防火。同时融入了自然布局和绿色的室内围护体系，包括降低噪音、园中园，包括绿色效果的保证。

  生活便利创新，可游可居，配套设施完善和智慧化服务，我们做了一些智慧化的东西，做得并不是一个传统的建筑。

  资源节约创新，被动优先、主动优化节能模式。木结构用了自然的通风为主，主动优化是指局部加载空调，是有限加载，不是全部需要空调。

  环境宜居创新，以“园中园”的方式实现建筑与环境的高度结合。

  这里面有几项关键技术，一个是国家科研课题为指导来做了项目，有研究背景；二是发挥了建筑师的指导作用，各个专业协同攻关，在建筑形象、材料选择、结构造型、室内空间方面进行有效整合，对后续利用创造性的策划了建筑全生命周期使用，这是很重要的特点。

  同时，木结构成就建筑之美，木结构自带美感。这是科技展厅，大家可以看到非常特别。同时，在结构体系构建、节电、防灾方面做到了集成创新突破，我们也有国家发明专利，专门做了工作。

  在智慧技术方面，以BIM技术为核心的设计、制造、施工一体化，我当时在现场，所有的木构件运到现场都有编号，工人知道怎么装配，怎么做，这跟工业化程度比较高是有关的。

  规划设计阶段的管理创新，项目为实现设计目标效益最大化，采用了建筑师牵头的一体化工作模式。广泛运用了BIM技术，这是当时我在现场的一些情况。

  在施工建造阶段的管理创新，每一个构件过来都有一个二维码，都可以找到，事先在工厂全部编排好，现场装配施工就可以了。

  运行阶段的管理创新，预先设置使用灵活度，可以在未来进行功能切换，项目接见首届园博会经验，不断发展完善。在江苏园博园期间是主展馆，后来世园会变成中国馆，现在变成精品酒店，功能在不断变化。

  这是2021年扬州世界园艺博览会作为中国馆，这是冬天下雪的雪景。

  示范推广效应方面，因为这个有很多的经济方面的价值，同时也对提升园博园水准发挥了重要作用。另外，“四节一环保”也做了很好的表率。

  总的来讲，木材是建筑领域生态环保的材料，符合国家节能减排战略和绿色节能建筑产业化的政策。所以，这些项目，我们现在获得了2020年全国绿色建筑创新一等奖，同时获得中国建筑学会建筑设计奖一等奖，“两岸四地”建筑设计的优异奖等等。

  小结：1.基于中国传统文化意境、地域特色和绿色建筑原理进行建筑创作，在当地建筑设计中体现了华夏意匠和传统绿色智慧。

  2.将现代木结构技术与传统结合，为现代木结构技术树立标杆，充分体现本土建筑文化自信，顺应了绿色建筑、低碳建筑的推广应用趋势。

  3.基于BIM技术为核心的设计、加工、安装一体化，代表了装配式建筑发展的方向，为木结构建筑工业化的发展奠定了基础。

  4.综合考虑建筑全生命周期使省园博会、世园会、精品酒店，是对愿意博览会展馆这类建筑可持续设计的示范。

  5.以技术先进、安全可靠、使用方便为设计原则，通过科学管理模式，在环境控制和节约、资源方面起到了良好的推广示范作用。

  近年来，很多专家都对这方面有很高度的关注，崔恺、孟建民、庄惟敏，和我分别主持了科技部建筑工业化专项中的基于文脉的绿建研究项目，大家一致认识到，只从环境数据指标提升考虑绿建技术运用是不够的，我们还应追求具有中国本土特色的文化之谐和视觉之美，绿色建筑发展最终要服务于人类社会健康发展的目标，新版绿色建筑评价标准对建筑设计相关的地域文化已经有所回应。