首先非常感谢主办方，我这两年主要的研究领域是城市和建筑设计，今天将从我的角度谈谈基于自然要素的城市和建筑设计。

一、全球气候变迁给城市规划和建筑学带来的挑战

人类文明的建立与发展在很大程度上取决于其所处的自然环境以及人们对待自然环境的态度，自然和生物气候条件是城市建设时首先面临的挑战。现阶段，全球气候变迁形成的城市热岛效应、雾霾、光污染、洪涝等气象灾害正在给给建筑学带来新的挑战。我国正处于快速城市化和工业化的阶段，一些市场趋利至上、无视可持续性的城市建设模式已经成为制约我国可持续发展的重要问题。

二、建筑规划界的认识和回应

（一）认识

对于全球气候变迁给城市规划和建筑学带来的挑战，国内外建筑规划界的学者早年就开始研究至今，并形成了相关的认识：

■1969年，I·L·麦克哈格的“设计结合自然”思想体现在城市规划设计的自然生态基础及其与自然环境的整合方面，为城市设计建立了一个新的基准。

■1974年，E.R.舒马赫论著《小的是美好的》一书，提出自足性设计理论，关注和利用地方性适用技术和可再生能源。

■1975年，罗杰斯等人在美国加里福尼亚发起成立了相关的城市生态组织，并在其编著的《小小地球上的城市》中提出21世纪“重建与自然平衡的城市”。

■1996年，30位著名建筑师共同签署了《在建筑和城市规划中应用太阳能的欧洲宪章》，为城市规划师和建筑师指明了在未来人类社会发展和建设工作中应具有的社会责任和价值标准。

■1997年，中国学者提出“绿色城市设计”的概念，认为城市设计在经典的美学、经济、人文基础上，还要加上“生态优先”的设计准则。

■1999年在中国首都北京召开的第20次国际建协大会，以《北京宪章》的形式：全面阐明了与“21世纪的建筑”相关的社会、经济、环境协调发展的若干重大原则和关键问题。宪章提出：可持续发展是建筑师和工程师工作准则。

■2002年UIA柏林大会确定了“资源建筑”的大会主题，强调对既有建筑的保护利用。

■2015年4月，住建部部长陈政高在海南调研时提出“城市修补、生态修复”的“双修”概念。2015年12月，中央城市工作会议提出要加强“城市修补”，“城市修补”包括城市更新、环境整治、城市设计三个部分，既要保护原有肌理，又要允许建设发生，新老巧妙结合成为关键。

（二）回应

在全球范围内，依据不同的地域特点已经形成了相关的法律法规以应对气候变迁对城市规划和建筑带来的新挑战。欧洲地区，1990年，发布了世界上首个绿色建筑评估标准《英国BREEAM》；美洲地区，1996年，加拿大发起“绿色建筑挑战”，1998年推出“全球版”，1993年，美国创建绿色建筑协会，2000年推出2.0版；亚洲地区，1996年香港发布《HK－BEAM》，1999年台湾发行《绿建筑解说与评估手册》，2003年日本推出 CASBEE；中国作为一个负责任的大国，早在“十一五”规划编制过程中就将可持续发展原则作为重要篇章，并在2006年推出了《绿色建筑评价标准》。

综上所述，城市环境对城市规划设计有三大影响因素：自然环境要素、生物气候要素、人工环境要素。其中自然环境要素包括地形地貌、绿化、水体；生物气候要素包括太阳辐射、风、湿度和温度、降水量；人工环境要素包括建筑物密度、街道（建筑群）布局、高层建筑布局、色彩和铺装等。人工环境要素可以通过人工调控，因此在城市规划设计过程中要依据不同的自然环境要素和生物气候要素，通过人工环境调控，优化布局城市形态。

三、基于自然要素的建筑设计应对

建筑不是孤立和不证自明的逻辑体系和审美对象，它从来就是环境的组成部分。空间、形体、材料与构造应该归置到与环境的相互关系中去考量。这就要求我们重新审视建筑学的基本概念和设计本源，向自然环境索取建造房屋的材料。原本建造地基是为了承载房屋荷载，那么换一种思路建造地基可以改变岩石和土壤的结构；原本选择房屋朝向是为了获取阳光和空气，那么换一种思路选择朝向可以改变气流的速度和方向；原本建造屋顶是为了遮风蔽雨，那么换一种思路建造屋顶可以改变雨水回渗和排放的自然方式，摄取能源用以采光、采暖、烹饪和其它生活需要，向自然环境排放废气、废热和垃圾。

建筑设计回应生物气候的要求是古往今来基本的准则。无论是中国古代还是西方古代的建筑著述和建筑实践，都清晰表达出“被动式低能耗”（Passive & Low Energy）这一亘古不变的基本建筑原理。

【案例】湿热地区建筑设计

湿热地区可以采用骑楼、底层架空的做法，一方面有利于防潮、通风和日照，方便居民活动；另一方面，也有利于改善局地气候。深圳的华侨城就是采用底层架空做法。

【案例】寒冷地区建筑设计

寒冷地区可以通过设置“风屏蔽”、阳光区、建筑高度、阴影、步行空间定位等方式，从而减少风速、增加阳光照射。寒地城市设计专家劳夫·欧斯金（Ralph Erskin）所提出的“风屏蔽”设计策略应用于英国纽卡斯尔城的贝克（Byker）居住区再开发项目，使用连续的“薄墙型”建筑环绕整个基地的北侧边界，从而可以有效阻止北海吹来的寒风，并可以成功隔绝来自铁路、公路的噪音。美国明尼阿波利斯基于寒地气候而设计建造了城市天桥系统，实现了室内温度的高效循环。

【案例】CFD技术在建筑设计的运用：中国国学中心

CFD技术（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）在居住区建筑布局优化中的应用关键是做好两个重点，一是“热岛效应”的控制和室外风环境设计，二是声环境设计。

中国国学中心建筑是国家级文化中心项目，在建筑设计过程以打造“会呼吸”的智能化绿色建筑为核心，运用CFD技术，实现了日照、通风、遮阳的最优化。

四、基于自然要素的城市设计应对

历史上许多城市大都与其所在的地域特征密切结合，通过多年的苦心经营，形成个性鲜明的城市格局。我们今天的会议所讨论的“生态文明”，首先它是地域环境的和谐之美，而不是靠人工金钱所堆砌的美。

中国古代，建城学说中除了都城规划建设遵循《考工记》匠人营国法则，同样存在基于自然“堪舆”观念的“形法”、“理法”。《阳宅集成》中提到“都省府州县邑必有旺龙远脉，铺张广布……干龙尽为州府，支龙尽为市村，气大亦大，气小亦小。大则结都会省群，小则结县邑市村”。《管子乘马》立国篇中提到：“凡立国都，非於大山之下，必於广川之上。高毋近旱，而水用足；下毋近水，而沟防省。因天材，就地利，故城郭不必中规矩，道路不必中准绳。”因此，北京城市与天象垣局相应对，苏州古城“相土尝水”，常熟古城“七溪流水皆通海、十里青山半入城，江南“小桥流水”的水网城市，西部“因坡就势”的山地城市，北方“阡陌条畅”的格网城市，这些案例都体现了基于自然要素的城市设计应对。

【案例】海德堡城市设计

海德堡坐落于内卡河畔，内卡河在此处由狭窄而陡峭的奥登山（Odenwald），山谷流向莱茵河河谷，并与莱茵河在海德堡西北20千米处的曼海姆交汇，河流对于海德堡来说就是一种自然隔断，形成了城市的自然边界。著名的海德堡城堡位于高出内卡河海拔200米高的山上，俯视狭长的海德堡老城，城市内的哲学家小径等都是形成城市边界的人为因素。从空间结构来看，河流对于海德堡来说是一种自然隔断，而道路、绿化带等人为边界将古堡、圣灵教堂等标志物、广场、街区及其他公共空间连接起来，形成了海德堡城市的基本构架。这就是将基于自然要素的一个成功的城市设计。

【案例】浙江桐庐山水城市格局演变

桐庐城市形态的历史演进主要分为几大阶段：块状发展时期（公元225年-民国初年），镇区的起源为两江交汇处的荒村，古名为江口，唐开元二十六年（738年）县城由旧县迁此，荒村江口遂为市镇，城市主要集中分布在分水江与富春江呈块状发展，规模较小，城市内部交通主要依靠步行或舟楫；圈层式扩张时代（民国初年-1960年代末）城池依旧以分水江冲击平原为主，城市轮廓呈现圈层式扩张，是老城逐步形成和成熟的阶段；轴向延伸时期（1960年代末-1990年代末）随着经济的发展，1989年富春江大桥开始兴建，为城市跨江发展提供了契机，受低级承载力以及经济、交通等因素的影响，城市发展局限于南岸沿江地段；分散组团式扩张时代（1990年代末-至今）城市进入快速发展阶段，城镇范围逐渐向大奇山脉发展，是桐庐镇新城拓展和飞跃的阶段。

【案例】厦门钟宅湾地区“山－海－湾－城”发展规划设计

钟宅湾位于厦门本岛东北部，高崎国际机场南侧，以钟宅海湾为核心的地区，规划面积为9.32平方公里。规划从“山－海－湾－城”入手，包括三个层次：首先是把钟宅湾地区的发展纳入到厦门本岛城市建设框架中去，对其性质规模及发展目标进行探讨。其次从概念规划角度出发，以土地使用、交通组织、水系完善以及生态环境保护等诸多方面为核心确立钟宅湾地区的未来城市框架。再次对城市肌理、街道空间、天际线、开放空间、滨水地区等方面内容进行探讨，进一步明确城市意向，使之“血肉”进一步丰满，形象更加直观。

【案例】南京钟山风景区博爱园、天地科学园地区规划设计

规划设计秉承生态优先的原则，对坡度、坡向、植被、林相进行重点研究，开展建设承载力分析，最后形成规划设计，建成后将原本的驾校、丛林等改造成为了以市民休闲休憩为主的主题休闲公园，并成为了婚纱摄影的基地。其中天地科学园结合原有的南大太阳塔、地震观测所、陵园老邮局等，建成一处与基地历史相关的考察学习天文学、地质学等为主题的科学园。

五、结语

今天，我们已经走到了“生态文明”的历史关键点，中国明确提出“绿色化”和“绿色发展”的根本理念，中央政治局审议通过了《关于加快推进生态文明建设的意见》，党的十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，贵州省提出“生态文明建设与扶贫开发融合发展的“贵州样本”，而本届生态文明贵阳国际论坛2016年年会的主题也正是“走向生态文明新时代：绿色发展，知行合一”。

建筑设计的基本原则是“可持续诠释”，要求遵循适用、经济、美观、绿色四大原则。“适用”既可以指是全生命周期，是指所在环境及其生态系统的适应，“经济”是指以较少的资源消耗和环境代价满足使用者需求的性价比，少费多用的高效性；“美观”是指生态适建性指标成为评价城市和建筑设计可持续性品质优劣的基本尺度；“绿色”是指顺应自然之维，在视觉之美中融入自然之“真”、环境之“善”。

在城市和建筑设计的自然之维中，“形式追随气候”应像“形式追随功能”一样，应成为城市和建筑设计的重要原则。绿色城市设计应根植于地域性的生物气候条件和特定的山川地貌，遵循生态学的适应与补偿原理，不同城市因具体地理区位和气候条件不同而具有不同的形态、结构和建筑特征。这种多样性正是“发现城市之美”的基本内涵，是未来世界维系丰富多彩的城市风貌特色所需要的。

谢谢大家。 

王建国：中国工程院院士、东南大学城市设计研究所所长；

本文是在“2016·发现城市之美”主题论坛上的主旨演讲。

图文：赵晓旭

审核：蔡  峻