经王建国院士团队保护改造后的古南街许昊浩摄

科技大奖中的“民生”关键词②

上下5000年，中华大地上，留下了无数饱经沧桑、多姿多彩的建筑。在城市发展突飞猛进的今天，如何为这些古老的建筑遗存“延年益寿”，又能让生活在其中的人们诗意地栖居、延续文脉，是对当下建筑师和规划师的一大考验。

近20年光阴中，中国工程院院士、东南大学教授王建国团队，专注地与一件事“死磕”：让中国城镇建筑遗产在过去与未来的交汇穿梭中生生不息。

在前不久举行的2020年度国家科学技术奖励大会中，由中国工程院院士王建国、崔愷领衔，东南大学、中国建筑设计研究院、中国城市规划设计研究院、故宫博物院、中国科学院遥感与数字地球所等单位共同完成的“中国城镇建筑遗产多尺度保护理论、关键技术及应用”荣获国家科技进步奖一等奖，这是我国建筑学领域第一项国家科技进步一等奖。

项目团队首次揭示了城镇建筑遗产多尺度保护的内在机理，突破了城镇建筑遗产“多尺度”保护的关键技术瓶颈，相关成果在31个省级行政单位的工程实践中得到应用，涉及300余项城镇建筑遗产，曾助力中国城镇建筑遗产保护实现重大跨越，支撑了2项世界文化遗产的成功申报，并应用于北京、南京、杭州等16个国家历史文化名城、43个世界文化遗产和全国重点文物保护单位、78个历史街区以及11个遗址保护建筑项目。

渐进式改造，让古街区永保生机

东依蜀山，西临蠡河，粉墙黛瓦，青石曲径。形成于宋代之前的江苏省无锡宜兴市丁蜀古南街，是中国重要的紫砂文化发源地和传承地。行走于如今的古南街，那些古朴的商铺、作坊、茶舍、名人故居虽然被修葺一新，但细细咂摸，还能看得见时代的肌理。

多年前，古南街的房屋年久失修、设施缺失、风貌杂乱，大量原住民生活其中。“此类历史街区绝不可以一体化整治或大面积拆建，对建筑单体来说，要奉行最小干预原则，通过研究建筑的结构和建筑材料的退化机理，让它延年益寿，治小病防大病。对于街区来说，还要考虑与居民的社区生活紧紧联系在一起。”王建国告诉科技日报记者。

如何用创新技术对古南街的风貌、建筑进行保护、整治和改造，古南街南入口的张家老宅可见一斑。

张家老宅是居民和游客进入古南街的主要门户，老宅原先沿街有三开间的门面房，后面为居住的院落。

“房子是木结构，围护用砖砌筑，梁柱和墙体与相邻开间共用，所以维修的过程中，如果其中一间的梁倒了，就会影响其它间。”对此，王建国团队设计了一种“联体—共生”结构，先踏勘测绘和分析原有的建筑性能和结构，又研制出加固补强技术和防止连续倒塌的柱间加固结构及方法，确保了保护改造的安全和三开间日后改造的整体性。同时，团队通过屋面、墙体保温构造层的设计，改善了既有建筑的隔热保温性能。

这样的改造在古南街比比皆是，近20年间，团队先后研发了针对街区风貌整体性的性能化规划设计方法，民居建筑的联体—共生结构保护技术、物理环境改善、砖木建筑与设备系统一体化设计等系列创新技术；制定了古南街传统民居建筑的改造导则供居民自主的建筑环境改造参考，成为中国历史街区中物质遗产与非物质文化遗产保护相得益彰、历史保护与社会发展共赢的典型范例。

“小规模的渐进整治和改造的‘古南街模式’，规避了当前我国对于传统古建聚落普遍采用的大规模、商业化改造存在的突出问题，避免了大拆大建带来的浪费，强调技术的适宜性和合理性，也有助于保护街区风貌，彰显内在历史文化价值，稳定原住民并为合理开发利用奠定基础。”王建国说。

为老城量高限高，看得到过去望得见未来

如果说，对于单体建筑和街区的保护可以让其适应时代发展进行再利用。那么，扩大到城镇层面，还要考虑古典、近现代和现代多元一体的相互观照。

“对这些建筑不能做孤岛式的保护，要把它们置身于城市发展的脉络中。例如，现在的大城市不可能不盖高层建筑。我们要处理好保护、传承、扬弃、发展之间的关系。”王建国说，对于像云南大理、平遥、同里、乌镇等这样面积不太大、一般在5平方公里以内、适合步行和慢行交通的城镇，可以进行整体的保护留存，甚至可以做到“原汁原味”。

但大城市就不一样了，例如南京仅明城墙内老城就42平方公里，北京二环内62平方公里。对于这样的历史文化名城，就要注重保护传承历史文化，对优秀的遗产做到“应保尽保”，同时又必须兼顾现代大城市必须具有的较高密度的集聚功能。

城市历史风貌保护中，如何管控建筑高度，一直是个突出的科学难题。为此，项目团队在近20年的探索中，反复尝试、实验并最后成功运用了基于城市用地属性数字化分析的设计手段。

王建国介绍，2003年，团队在国内首次使用地理信息系统，基于用地的区位、交通可达性、景

观敏感度、地价等属性，做了南京老城的建筑高度管控研究。这让城市规划管理第一次有了高层建筑管控的底线思维方式和数据库成果。

2015年，王建国院士团队再次应邀研究南京老城的建筑高度管控，通过对5569个产权地块的地块性质、地块规模、轨道交通、历史风貌、绿地和地价因子综合分析，并基于相似性的迭代计算，粗算出每个地块建议的建筑高度。

同时，团队将计算结果与常规城市设计的社会、人文、美学要求相互验证和校核，最后联合南京市规划设计研究院团队，形成了高精度的南京老城建筑高度的管控指引的数据库成果。这一方法后来运用在广州、沈阳、镇江、常州等总体城市设计建筑高度规划中，并获得国家发明专利。

“城市作为一个生命体，其人居环境聚落总是一直发展的，规模越长越大、建筑越长越高、功能越来越复杂，这是历史的宿命。我们应该在城市中，阅读那些随着岁月或流逝、或凝冻的建筑遗产见证物。历史传承与现代化交相辉映，既要传承文化，做好今天，也要拥抱未来。”王建国说。

以“观”控“景”，用山水城林拼出一城锦绣

在当下的城市，水体对城市景观的意义变得越来越大。站在水边，视野开阔，人们可以“全景式”地观赏、解读城市。因此，如何协调处理城市与水体的景观、空间关系成为城市规划和建设的重要课题。

素有“三面云山一面城”之称的杭州，以“西湖十景”名世。在西湖申报世界文化遗产的前夕，王建国院士团队参与了西湖东岸景观提升相关的规划设计工作。

如何让人们在泛舟西湖时看到西湖最美的一面？王建国团队创造性地将GPS技术与风景观览艺术相结合，通过概率趋近原理，把西湖的湖面视点跟东岸城市建筑景观的关系作了一次诊断，初步解决了西湖观览城市的景色分级概率分布问题。

“我们将西湖地图打上了方格网，把每个交叉点都用GPS定位。然后租船‘泛舟西湖’，在每个交叉点上拍西湖城市界面的全景照片，再将几千张照片的观感评级打分，并用很好、好、一般、差、很差的五个形容词级差将所有照片分级，把获得相同评价的点连起来形成线，这就是‘等视线’。”王建国说，接下来，团队又研究了西湖的游船路线，发现先前游线中能看到景色很好的地方，但也有少数景色一般、甚至比较差的地方，于是，建议有关部门按照“等视线”研究成果重新规划游船线路。

在调研时，王建国团队获悉，天气晴好的时候，在西湖能看到10公里之外钱江新城的高层建筑，而团队几次调研时并没有看到，王建国突然想到，这是否与空气能见度有关。

团队购买了过去3年杭州市的空气能见度资料研究后发现，3年内平均每年大约只有57天能从西湖看到6公里之外的建筑，年均可视率16%，这是一个小概率情况。

在此基础上，王建国团队画出一个杭州市高层建筑和西湖能见度关系的分析图，为西湖的景观提升和杭州城市建设提供参考，成果获得两项国家发明专利。

从“观”的角度，对“景”进行选取和布局，并为城市天际线的“美颜”提供参考，这为打破城市面貌的千篇一律提供了技术支撑。

“城市大多是拼贴、渐进生长的。拼贴城市像一幅油画一样，要一笔一笔按照理想人居的目标不断叠加、修改，一直都是进行时，永远没有完成态。”王建国说。

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