??中房網訊 2022年7月6日 由中國房地產業協會、國際竹藤中心、中國林產工業協會、中國林業科學研究院木材工業研究所、中國木材保護工業協會發起的“首屆現代木竹結構建筑與人居產業論壇”在北京正式啟幕。 論壇以“順勢筑質量新高、合力謀低碳未來”為主題，集聚行業優秀產學研力量，分享國內外現代木結構最新研究成果，研討現代木竹結構建筑技術發展與應用的焦點與痛點。在此次論交流會上，東南大學建筑學院教授、博導張宏進行了演講。

??張宏表示，今天的演講主要分為兩個方面。一是以碳排放定量研究和定量控碳為例，看建筑學院如何建立起設計技術和方法支持控碳，他分別從建筑全生命周期階段劃分研究、建筑全生命周期碳排放自動計算技術研究、碳排放計算與需設計優化軟件研發三個板塊進行了分享交流。

??二是新型建筑學研究內容、知識拓展與人才培養。他指出，經典的建筑學知識結構主要在藝術、人文、作品，產生的是作品。我們要做定量的建筑設計方法，可以定義為構件法建筑設計理論和方法，對產品化建筑設計進行系統的建構，過去是作品化人才培養方法和定性的建筑設計傳授，現在要建定量的建筑設計技術和方法，因此性能優化的建筑設計方法建立尤其重要。       

??此外，他還提到，通過建立起新的知識構架，把建筑學從傳統的經典建筑學推向新型建筑學，推進低碳、雙碳目標的實現和發展，推動產業現代化轉型升級，實現可持續發展，因此發展定性與定量結合的新型建筑學尤其重要。

??以下為文字實錄：

??張宏：線上和線下的各位專家好，我今天跟大家交流的是人才培養，建筑學如何能夠跟進，培養控碳的定量的建筑設計人才，把木結構、輕鋼結構、竹結構真正產業化，需要大量的建筑學人才支持，因為他們在方案端和產品研發端，在這個領域里做貢獻，這方面的人才比較缺少，傳統的建筑學在這個方向沒有系統培養過人才，東南大學建筑學院在這個方面進行了17年的研究和嘗試，目前在研究生階段，已經在系統的培養人才。在本科階段現在正在跟教育部推動，再教育部的引導下，推動新的本科專業建設，也要跟這個結合，因此我們想今天跟大家交流，如何在建筑學里面培養定量的建筑設計人才。

??今天匯報兩個內容：

??第一，以碳排放定量研究和定量控碳為例，看看建筑學院怎么建立起設計技術和方法支持控碳。

??過去的建筑學主要是運行在定性的內容，它的形式、空間、藝術性、人文性屬于定性的建筑設計，而要做控碳的建筑設計，一定要有定量的建筑設計理論、技術和方法。這一塊我想把我們的研究跟大家做一個分享。

??1.建筑全生命周期階段劃分研究

??首先要研究建筑全生命周期是如何劃分的，這塊要統一才能把碳排放各個階段的計算成果、計算內容跟控碳設計做結合和控碳的技術方面結合起來。

??全生命周期是什么情況下建立的，實際上全生命周期是循環，是為了材料循環來建立的，最早是可口可樂公司對瓶子如何循環利用建立起全生命周期的概念，逐漸引入到建筑領域，現在看到的是歐洲的一個2011標準，全生命周期劃分成三個大階段：生產、施工、運維、拆除和廢棄物處理。東南大學團隊在這個領域里面根據國情和實際項目需和特點，把建筑的全生命周期劃分成七個階段：一是材料的制備階段；二是材構件的生產階段，三是構件的轉運階段，四是裝配階段，五是運營維護階段，六是改造再利用階段；七是拆除再利用階段。這樣七個階段的循環，基本把一個裝配式建筑在七個階段進行全面的控制，這是我們目前做的全生命周期七個階段的劃分。

??2.建筑全生命周期碳排放自動計算技術研究

??我們根據七個階段研究了計算模型，以及它的統計表格，剛才武處提出的一系列表格，我們現在已經在做了，而且做了很長時間。我們團隊的特點是用BIM技術自動生成這些表格來做，這樣可以在后面的支持軟件研發這一塊，取得很好的基礎。第二個階段是構件的制造階段，第三個階段是物流轉運階段，這些都有計算模型和共識以及主要的控制項、內容、計算的邊界。這是裝配式施工階段，下面是運營維護階段。改造再利用階段，現在國家政策很腸道改造再利用，因為要延長建筑的使用壽命，主要是指這個階段。最后是拆除再利用階段，各個階段的數據化，包括量化做為基礎建立起來。

??對于某些特殊的項目，比如運輸，我們做了專門的研究，也給出了共識，發表了SII論文，做這方面具體的量化。

??我們把碳排放研究、定量計算的特點是這樣五個：

??1）基于BIM的數據協同創建、采集、分析、應用，這是后面高效率進行運輸和分析。

??2）建立支持全生命周期碳排放量算數據庫，有了庫以后，各種人工、材料、時間等等一系列的庫能支持高效率的計算。

??3）采用標準數據格式，我們主要是建立ISC國際標準的基礎上，進行多元數據融合和數據統一，用不同的軟件都可以進行工程管理和設計控制。

??4）我們是建筑學院，我們尤其強調與設計師前端軟件融合，進行控碳的正向設計。我們在前端能夠讓建筑師通過插件對碳排放進行量化，同時進行方案的優化，這個工作很重要，因為這個工作我后面會說，它的效率在前端是最高，越往后效率越低。

??5）建筑全生命周期各個階段持續進行設計優化。從方案到擴初到施工圖、到深化設計，每個階段都有碳排放優化的內容。

??要做這個事情一定要有算例，我們團隊不斷的跟蹤算例。我舉其中一個例子，這是中國國際十項全能的一個競賽項目場地，這個房子我們給它構件化，分解成各種類型的構件。這個房子在四年內，它是2018年8月建成的，經歷了三次拆卸工作，在拆卸和建造的每一個工作過程中，我們的團隊全程跟蹤，在BIM模型的分解和拆解、安裝、轉運步驟進行全程跟蹤，用表格實際記錄中間的能耗，這樣把計算的基礎建立起來，這是第一次拆裝的情況。

??這是裝完之后拆下來，成一塊一塊的，再運往第二個地方，這是第二次建起來再拆除。從那邊拆下來以后，在這個場地再建，這是20天之內把這個房子建成，采用了大構件的方式去建。這是第二次建的過程。

??這是房子建成的情況，包括室內都是20天之內完成投入使用。

??第三次從山東德州拆除，在東南大學的四排樓小區用了一個多月把它建起來，這是基地的情況，怎么把它建起來，這是建成的效果，在新的場地里面又出現了，經歷了三次循環利用，我們在全程記錄研究碳排放，這是生成的表格，這些表格系統通過BIM軟件進行構件化的輸入參數、輸入碳排放數據，根據時間、人工、工程管理的因子、因素，自動生成這些表格。因此，計算出C—HOUSE第一次碳排放是建造材料制備階段是225噸，這是第一次構件的生產階段，碳排放是11噸。構件轉運是1.81噸，后面是裝配20.34噸，這樣我們就形成了一個量算，模擬和實際的對照，讓這個數據能夠更加準確。我們在對照的基礎上優化和修整這些數據，最后得到這張表格，一次性建造總碳排放量是258.39噸，分布是材料制備階段占88%，生產、構件的裝配階段是7%，構件的生產階段是4%，構件轉運是1%，大概是這樣的比例。從這個表可以看得出來，還沒有進入運維，材料是大頭，用什么材料來做構件、來造房子是占了碳排放的大頭。因此，今天的會議怎么用大宗的建材來建造房子，在這塊它有非常大的優勢。

??這兩張表是運營了三年半的情況，這里面有一個運營維護階段，由于這個房子是產能的房子，是負碳的，負的1.47%，比例有所改變，大家可以看這個表的比例有所改變，但是69%仍然是材料制備階段，在三年半的時間，仍然是材料制備占大頭。多次的建造25%，建造的碳排放也在不斷的增加，因為這個房子是產能的，運維的過程中是負碳的，運維的時間越長，負碳比例越高，如果這個房子不是產能的，它的保溫如果效率比較低，運維的過程中不斷的耗能，當然在運維的時候也會不斷的增加碳排放，因此這也能看出來我們為什么要做產能的房子，可再生能源在城市和鄉村房屋新一輪建設和改造過程中產生作用，這個產能可以平衡建造過程中的碳排放。

??這邊這張表是這個房子可再生，或者構件的可重復利用率非常高，99%的構件可以重復利用，每次循環建造只有1%的材料是消耗材料，需要重新補充，在這樣的邏輯下我們又進行了研究和計算，這三次建造循環利用兩次，現在這個房子的凈碳排放已經到了0.16噸，房子循環利用是減碳低碳的重要技術方法。大家想想也是這個道理，如果這個房子只用一次，拆了以后大量產生垃圾，碳排放是很高的。而它能循環利用，是能夠減低或者大量減少碳排放。底下是一個計算的過程，我就不讀了，大家可以看一下，最后的結論就是循環了兩次，重復建造了三次，節碳效率相當高。

??因此，我們給一個效率，以節碳為目標，在建筑材料選用上，應該盡量選用低碳材料和可回收再利用的材料技術。因此，木結構、竹結構在這里面占有先天的優勢，是能夠在源頭節碳，某種意義上建筑是把固化在構件里面的碳排放不讓它盡早地再回到大自然里面，固在建筑構件里面，延長建筑的使用壽命，是節碳很好的途徑，也是用低碳的材料做構件，更是能夠增強這方面的效率，因此木結構和竹結構在這方面有先天的優勢，應該大力發展。

??當然要發展這樣的房子，有一點很重要，我們應該用什么樣的建筑類型來服務社會，這很重要。因為木結構、竹結構也有先天的缺陷，如果做高層建筑是不占優勢的，這是值得我們思考的。還有就是盡量提升構件的重復使用率，也能夠減碳節碳。

??這是一個基本數據，生產一噸的水泥要產生大約一噸的二氧化碳排放，而木材天然生長一噸的木材大概要吸收自然界一噸的二氧化碳，并且釋放出0.75噸氧氣，顯然木材在節能減排這一塊、造房子的構件這一塊有先天的優勢，應

??該大力發展。

??回顧一下木結構技術，中國傳統的建筑，不管是民間還是官方，大量用的是木構件，但是像這張圖，不管是宮殿還是民間的建筑，我們沒有形成能夠減少木材、能夠增強它的力學性能的構件，什么構件呢？主要是指橫向構件，豎向構件大家都一樣，都是柱，但是橫向構件不一樣。連接我們用榫鉚，這是宋代傳播木結構建筑，橫向也是大量木材堆積，屬于臺梁式，一千多年前的西方教堂，已經有了桁架的特點，可以用小段的木材形成受力效率非常高的，能夠跨過一些大跨度的構件系統，而這個相對來說，沒有能夠發展起來，在大量的房子里面沒有發展起來。因此他們產生了大量木桁架的內容，根據房子的坡度和形式不同，西方有大量木桁架系統，在房屋類型和房屋建造里面有很好的優勢。但是我們也不是沒有優勢的東西，在高層建筑，應縣木塔，一千多年了，在它的暗層里面有斜向支撐，這一圈都是桁架，增強了建筑的整體穩固性，這塊還要繼續研究和總結。后面的應用過程中也要發展，或者把結構的效能極大的提高。

??3.碳排放計算與需設計優化軟件研發

??軟件研發這一塊，我們做了很多的工作，這是南京市裝配式建筑的監管平臺，所有裝配式建筑都可以跟它關聯，這就是剛才這棟房子，我們在做碳排放計算，也需要強大后臺支撐、處理數據。我們同時研發了碳排放的計算軟件，這是給建筑師用的軟件，把它開發出來，給建筑師方案階段使用，在源頭進行優化，這張圖是表達了在源頭優化的效率是最高的，越往后效率越低。因此建筑師參與的低碳建筑、零碳建筑包括綠色建筑設計還是比較重要的，能做到源頭優化，我們建筑學院也要做這件事。

??這是一張循環的表，有量算的結果、有數據，自動的量算以后沒有到這個標準繼續循環做方案，最后讓建筑師掌握定量的設計優化方法尤其重要。

??第二，新型建筑學研究內容、知識拓展與人才培養。

??這張表說明了這個問題，經典的建筑學知識結構主要在藝術、人文、作品，產生的是作品。我們要做定量的建筑設計方法，有一套方法，我們定義為構件法建筑設計理論和方法，對產品化建筑設計要進行系統的建構，過去是作品化人才培養方法和定性的建筑設計傳授，現在要建定量的建筑設計技術和方法，傳授他們這個知識，因此性能優化的建筑設計方法建立尤其重要。為此我們要進行基礎研究和關鍵技術研發，剛才我以C—HOUSE為例，交流我們是怎么做的。外面這一圈就是BIM、CIM、物聯網、智慧化。

??我們因此又建立了定量的建筑設計方法，建造的建筑設計、性能的建筑設計和智能的建筑設計，這樣來支持新型建筑人才培養，支持行業里面的節能、減排，提高性能的建筑設計。

??國家和各部委都在裝配式建筑、綠色建筑、低碳建筑、新型建筑工業化等領域都下了很多的文，給了指標，這個大規模時代的到來，建筑設計、建筑學應該怎樣應對？把這個問題擺在我們面前。因為有了定量的建筑設計，我們來反思一下建筑學，過去的建筑學或者經典建筑學是以修養、人文藝術作為主題，針對建筑的形式、空間和功能進行設計，這是建筑師，它缺了定量基礎的內容，它是定性的。如何定量呢？對建筑的物質構成建造和性能進行定量研究，來研究支持它的設計方法，我們就在原來的基礎上增加了性能，中間是培養新型建筑師，因此建筑師學的構架進行了拓展。這張圖就表示了拓展了什么，中間是原來的上下左右的五個圈是新拓展的。

??建筑學的現狀是作品模式，有了定量建筑設計以及方法的支持，不僅有作品，還有產品，像現在的大量的廠，包括300家廠，需要有產品模式設計人才的支持，我們建筑學院有責任培養這方面的人才。

??這是一張總結，我不讀了，我想能夠說明一下，我們通過建立起新的知識構架，讓建筑學有擔當，把建筑學從傳統的經典建筑學推向新型建筑學，推進低碳、雙碳目標的實現和發展，推動產業現代化轉型升級，實現可持續發展，因此發展定性與定量結合的新型建筑學尤其重要。

??想跟大家一起努力，在人才培養這塊，做大學應該做的也必須做的事情。我今天跟大家的交流就到這，謝謝各位！