北京大学人居环境中心

“智能、绿色建筑”，类似人类有生命的建筑，也可称为仿生建筑。“智能”指的是思维，“绿色”指的是可再生无污染或可重复使用的天然物质，把这些物质通过高新技术的处理转变成可持续发展的绿色建筑。这种以人为本的建筑，才能称得上智能绿色建筑。
“以人为本”的科学发展观思想应该贯穿小康社会建设的全过程，重点应解决百姓居住问题。事实证明“存在的”就是合理的。在哺乳动物中，人类发展得最快。因为人类自身的构造有它的合理性，他不但具备了与其它哺乳动物相似的躯体，更重要的是人类有智慧，他能用智慧来战胜大自然。因此，研究智能、绿色建筑整体设计理论应该从人体结构的理论开始。

1.智能、绿色建筑发展的最新动态
中国几千年的秦砖汉瓦建筑工艺应到改革创新的时候了，落后的工艺与当代新时期发展产生了矛盾，解决这些矛盾只能进行一次科技创新—采用新结构建筑体系—MB建筑体系，也就是智能绿色建筑技术，使长期存在的影响人类居住的矛盾都可迎刃而解。

1.1发展和生存
中国人口占世界1/3，自然资源贫乏。按全国房改及房地产工作座谈会传出的统计数据。十五期间，全国城乡住宅计划竣工面积达到57亿平方米，其中城镇住宅竣工面积27亿平方米，农村住宅竣工面积30亿平方米。十五期末，城镇人均住宅建筑面积达到23m2，农村人均建筑面积达25m2。全国要达到小康社会水平，人均还需增加10m2，即130亿m2的建筑。按此计算，中国最近几年将存在180亿平方米的市场需求，砖混结构比重高达80％。
新建大规模住宅，水泥需求量约15.75亿吨，耗煤3.15亿吨，而全国每年产煤只有0.5亿吨。建筑占的比重过高，必然造成煤的供量不足。需要粘土砖约58320亿块，耗用粘土折算成耕地约100万亩，中国人均占田0.75亩，大大低于联合国颁布的0.8亩警戒线，土地是不可再生资源，大量耗用耕地将直接威胁到人们的生存。本届政府加以宏观调控，把一场即将爆发的基本建设高速发展对人生存造成的“威胁”消灭在萌芽状态。中国政府早已颁布禁止和限制使用粘土砖管理暂行办法，但执行无力。大多数开发商情愿罚款，继续使用粘土砖，至今还没有一种新的建筑材料来完全代替传统建筑材料。从新中国成立起，政府计划改变秦砖汉瓦的传统材料。　　1958年采用大模板，内浇外灌，利用粉煤灰生产大砌块，积极推进工业化建房，都没有获得成功。1982年起改革开放前夕，又兴起大力推广轻质新型建筑材料高潮。全国成立新型建筑材料总公司。大量引进国外先进设备和理念，由于新材料的价格高于传统材料，又遭到全军覆没。从此，中国新材料的推广应用一直处在徘徊之中。发展还是生存，这对矛盾已成为中国建筑业的困惑。目前正处于十字街头。何去何从？人们采用可再生资源代替和节约不可再生资源，进行住宅设计，发展智能绿色建筑已势在必行。
要改善中国的城市建设，必须采用新的建筑体系和新的建筑材料以及新的技术来完成。国务院办公厅早在1999年就转发给各省、自治区、直辖市人民政府国务院各部委直属机构72号文件《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》，但执行的如何呢？目前只停留在口头上，没有落实到具体实践上，这是能否解决中国城市矛盾的关键思想问题。目前在改，但改得很慢，受到整个中国经济体制改革的限制，只能慢慢地等待，到时机成熟，这是阻碍中国推进智能绿色建筑速度的结症；一旦解决了，中国的城市发展一定瞩目于世界。

1.2建筑市场需求与建筑体系
人们生活的提高表现在想要有一个适合于自己生活的环境。中国人是把一辈子劳动的成果累积在居室中，这也是家庭投资最大的固定资产，千方百计地精心设计和策划成自己的一个温馨家园。因此设计院设计的平面布局总是不能满足每个用户的要求。可以说，中国买房实际上是买一个居室空间都要进行二次设计和装饰。混凝土建筑所提供给百姓的是一个受梁柱限制、墙体实心、不能自由走线的、受阻碍的小空间居室，不能满足个性化设计的要求。新建住宅竣工后重新变成了一个建设工地，到处敲洞、砸墙，甚至把结构剪力墙也打掉，严重威胁了建筑物的安全，事实上已逼着建设科技人员加快研究一种新的智能绿色建筑体系适应中国市场需求的时候了。因此，智能、绿色建筑已到达进入市场的前夕了。

1.3能源与现代生活
地球上的石油、煤等能源都是有限的，而我国的能源也是紧缺的。随着社会现代化、电气化，实际生活用在城市居民消耗的能源份额已占很大比例。在过去，每个家庭耗电只有5～10度，一般仅用于照明，家庭选用3A的电流表已足够了；而目前每个家庭至少要用15～30A，用电量增了10倍，用电量急剧上升的主要因素是建筑物的门窗保温性能和墙体材料导热性能差。传统建筑达不到保温、绝热的要求。墙体和门窗挡不住能量的流失，造成大量浪费能源。如果采用智能、绿色建筑，可节约能源70％以上，需要解决这对矛盾非改变传统建筑结构形式不可。其次采用节能灯、节能的水加热器等有效的先进技术，节约能源已成为开源节流中的关键工作。政府提出节能的有效措施和目标，传统建筑技术已到了非改不可的地步。目前还没有一个成熟的能普遍适用民用住宅的新建筑体系来取代传统建筑体系。积极推广智能、绿色建筑已具备了成功的条件。

1.4土地资源与住宅需求
中国的土地资源有限，要解决吃饭问题，又要解决人口增长的住宅问题。国家已十分重视保护耕地，严禁毁地建房，不能拿生存去换住房的政策，怎么解决这一矛盾呢？有效的办法是拆村建镇、拆镇建市，把人口相对集中起来，把耕地和工厂集中起来，提高劳动生产率。旧城改造必须提高建筑层数，要严格控制低层和多层住宅的建设，大力发展小高层和高层住宅，才能做到不增加土地用量的条件下改善居民的居住条件和提高居住质量，这是一条必经之路。
我们不能只顾眼前利益，智能绿色建筑的发展已经是刻不容缓了！这也是理想和最新的动态，是中国经济发展的必然趋势，是中国解决居民居住问题的唯一方式。

2.设计方法和理论
就单体的建筑来讲，必须把智能和绿色建筑整体设计统一起来，建筑物的构造类似于人体的构造，人体结构的构造是哺乳动物中最合理的一种。因此，按人体结构理论的设计，智能、绿色建筑是一种可行的方案。

2.1设计与基础材料
中国人早已习惯用砂、石、水泥、砖、玻璃，采用手工作业的办法建造居室。事实证明：无机材料的使用寿命长，几千年的秦砖汉瓦保留到现在，经久耐用，但人民忽视了采用这些材料，从材质上来看是耐用材料，从性能上看已达不到现代人生活质量的要求了。砖能承重，但建不高，抗震差，粘土砖寿命长，但吸水量大，造成室内潮湿，不利于人体健康；实心的墙体不能布置各种管线，不利于智能化实施。设备的安装就像人体的构造，必须要有腹腔、胸腔的存在，可以容纳心、肺、肝等内脏；肌肉里面有动脉血管和静脉血管，血液循环才使人健康成长。人体都有一张皮，能防水、防细菌，砖墙没有防水功能。因此室内潮湿，人体有脂肪层、肌肉层，能够防寒、保温。过去的砖混结构房子不保温，只有储能，造成冬冷夏热，室内温度类似于人体，发烧和低热都不能正常工作。人正常体温要保持在36.5～37℃。因此现代居室的设计必须是恒温的。人具备那么多适应自然环境和生活生存的功能，基本上都是有机材料的组成，所以现代建筑材料的选择不应局限于无机材料，可以发展有机和无机的复合材料。这符合社会科学发展。

2.2设计与思维
中国由于经济不发达的原因,没有用科学的发展眼光认识居住的重要性,总是片面地强调造价,用最简单的材料造出供人居住的空间即可,满足中国那么多人的生息,根本不考虑建筑艺术、质量和功能，以人为本的城市规划。为了提高住宅建设的劳动生产力，解决13亿人口的居住问题，我们的建筑师犯了弱智病—机械地执行规范，同时又把住宅又看得太简单了，只是6块板的组合，结果建造了一些不伦不类如鸽子笼、火柴盒般的高层建筑，没有个性、特性，只是为了解决“住”的空间，根本没有考虑到以人为本的设施配套。事实上，建筑是社会的重要组成部分，像社会中的人具有丰富多彩的体型和个性。
人是千姿百态的，高、矮、胖、瘦，城市中众多的建筑应该是个性化、多样化的。大生产住宅要求标准化设计和模数化制作。标准化与多样化的统一，犹如人体构造，每个人的骨头数量和形状基本相似。这就是建筑支承体标准化设计的原理，每个人都由肌肉、皮肤组成，这就是建筑物的功能材料，是类同的材质。人有不同的姿态，这是多样化建筑的造型设计。因此，智能绿色建筑的创新设计和标准设计，为了缩短施工工期，降低成本，提高劳动生产率，要把住宅设计的标准化、多样化、工业化和提高住宅的工程质量，环境质量紧密结合起来，应模仿人体结构一样建造我们的住宅。

2.3设计与使用功能
设计首先要考虑建筑物的安全性，能抵抗自然灾害对人类的危害，如****、风灾，又要考虑到使用时材料与设施造成对人生命安全的威胁。如有毒有害气体的产生，消防安全问题，防盗报警、医疗急救问题等；其次，还要考虑到室内要保持新鲜空气，提高氧指数问题，光通量问题。有足够的日照时间消灭病菌，以人为本满足人的日常生活要求，如饮用水，热水，饮料等供给问题，节约能源，降低运行费用问题，不影响他人安全和生活私密性。光污染、噪音问题，生活垃圾处理问题，家庭电器遥控设备、能源节约降低费用问题、健身、人与人之间交流问题，环境绿化的维护和休闲娱乐设施问题。设备的维护保养，公共设施及外窗保结问题，凡能涉及到人的日常起居生息问题，都要考虑到绿色建筑设计的范畴，这样才能满足21世纪中国小康社会以人为本的需求。

2.4设计与施工
设计是意图，传统建筑设计都是由施工企业在现场加以实施，困难很大，劳动生产率低，工地生产的条件很差。只能用原始的双手操作简单又粗糙的工具，这是手工作业的基本劳动。智能绿色建筑像人们大脑监管人的行为一样，是精制高级的产品，只能在工厂生产，现场组装。传统的设计构思要转移到现场组装的方案上来，尤其是建筑施工的安全问题，建筑工地上的死亡率已远远超过其他行业，设计时必须要考虑到建筑物完成过程中每一步工人的可操作性、安全性和先后操作顺序。
工地上多次发生脚手架倒塌事故，因此要提倡不用脚手架，以靠主体结构的支承体解决墙体外作业问题，这是必要的设计思路。因此，采用永久性模板作为现浇混凝土的底板，在未浇前作为工人安全作业的楼承板，工人就会有安全感，工作效益也会大幅度提高。
主体结构的外墙圈梁设计既可以提高主体结构的整体性（在1米处安装一条圈梁），解决施工现场工人高空作业的安全性，还能解决外墙板安全的承重构造，增加了建筑物的立体感。智能绿色建筑从结构的可靠性、生产的可行性、施工的安全性统一设计，完成各种构配件的协调和一致施工安装，从而达到预期的施工安全目标。

2.5设计与生产
建筑物生产一般的概念认为是建造或营造，是在工地上生产，要想达到智能绿色建筑的要求必须是工厂生产，实际上是工业化的大生产，只有这样才能提高劳动生产力。但制造人是最简单的，婴儿的诞生是在腹腔内整体形成，也叫做复制，只有复制才能达到大生产的目的。世界上人体构造是最复杂的，到目前为止，世界上再也寻找不到比人构造更为复杂的物体了。很复杂的构造用简单的方式生产出来，这就是建筑师要思考的智能绿色建筑设计与生产的原理。按目前的工业化工艺来讲，如梁、柱构件，要达到标准化大生产，只有采用冷弯型钢的办法实施。只有连续不断地生产标准化构件及连接件，只有用冲制地办法才能达到标准尺寸复制成型；构造装饰线采用挤压冲击成型；绿色保温材料采用挤压冲击成型；防水卷材采用高温流平法生产，所有这些都能形成大规模生产。因此设计时采用的各种建筑材料必须考虑到规模生产的可行性。众多的功能性材料中只要其中有一种材料不能连续不断地大生产，就会制约这个建筑物的工业化大生产的实现。
因此，研究建筑的设计思路，不单从造型、平面布置、抗震抗风性能等安全考虑，更重要还需考虑到是否能够在工厂内大规模连续不断的生产。现场高速度组装与施工质量、工程质量、环境质量联系起来，一并解决。

2.6设计与市场
每个国家和地区的建房资源不同，采用的建筑基础材料和生产产品技术也是不同的，最终确定如何利用当地所有资源来设计人们所需要的适用建筑。关键在于资源的可持续发展和提高效率生产住宅。
目前，我国正在全面进行小康社会建设，小康社会涉及到的普通商品房的建设。用什么材料和技术去建造这些商品房是我们这一代人苦思冥想的问题。努力使住房价格与大多数居民家庭住房的支付能力相适应，才能取得广阔的市场。市场需要的产品才是商品，市场不需要的产品就是废品。因此设计智能、绿色建筑必须与广大的普通商品房相结合。只有这样，设计才有价值和前途。这不仅是平面布置、建筑立面造型、规划是否合理的问题，而是一个系统工程。既然要设计智能绿色建筑，必须从设计建筑原始材料起，要利用当地的可再生资源，通过机械化连续不断地生产，提高劳动生产力，工厂生产现场组装，提高效率，降低投资成本，这样住宅价格与大多数居民家庭的住房支付能力就适应了。这个问题实质上就是生产和分配的问题，目前大多数人去生产，只能满足少数人居住，才会导致房价过高，只有少数人买的起。如何少数人去生产就能解决大多数人的居住问题。那时候必定住宅价格与大多数居民家庭支付能力相适应。关键还是在于怎么提高建筑行业的劳动生产力问题，传统的建筑体系肯定不行，劳动生产率低，资源缺乏，才会出现目前城市改建动迁难、建筑成本高的问题。只有创新才是出路。上海现代房地产实业有限公司经过十多年研究国家重点技术创新项目—MB新结构建筑体系就是一种智能绿色建筑技术成果。因此大力发展智能绿色建筑落实到实处，就是大力推广MB建筑体系，它解决了建筑建设现代化大生产的可能性，解决了建设资源的可持续发展，解决了工厂生产，也就是像造人一样十月怀胎，现场装配，这是一朝分娩的简单生育哲理。

3.设计集成软件开发应用
3.1现状
目前中国的智能、绿色建筑技术市场上只处在零星的材料和局部构件的工业化生产，还没有形成一个成熟的建筑体系，以“房屋”为最终产品。房屋的材料、设备、构件和配件都是标准化、模数化、个性化、多样化的零部件，但房屋比汽车设计复杂，它是多样化的，每栋大楼的造型和立体的设计都是各式各样的，不能像汽车一样有某种型号的标准造型。建筑是千变万化的，居住人的空间也是个性化的，受到地形地貌的限制，需要按每栋房子的要求进行单独设计。因此目前谈集成软件的开发应用为时过早。首先还是要建筑体系满足使用要求，形成大规模的生产，那时候必定会解决建筑体系的软件开发应用问题。

　　3.2软件开发的方向
智能、绿色建筑的集成软件将分成两类。一类是主承体结构设计，主要是安全性计算软件。根据不同地区的抗震要求、地质状况、楼层高度和平面布置、楼层荷载状况，输入到计算程序中，就能确定所有的平面构造、柱子布置、断面及钢板厚度、支撑的布置、负弯矩的配筋等所有构配件的设计尺寸，以满足****和风荷载作用下的住房使用要求，以及柱子及楼面板的承载要求。
另一类为室内装饰软件开发，把国内市场上与MB建筑体系相关的产品构件或部件都收入到硬盘中。根据不同用户的要求，选择不同规格、价格的产品，进行室内平面布置，直至用户满意。一旦对六个面的设计及设备、智能设施确认后即可打出一份设计平面图和室内六个面的装饰效果图，以及总造价清单。这是非常实用的，满足居民参与设计的家庭装饰设计软件。

(www.pkucshs.org.cn)

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