黃獻明 李濤 / HUANG Xianming, LI Tao

2005年，颶風卡特里娜（Hurricane Katrina）重創(chuàng)美國路易斯安那、密西西比和亞拉巴馬等3個州，因建筑倒塌或市政設施破壞帶來的經(jīng)濟損失達10億美元（Burton et al.，2005）。

2012年，颶風桑迪（Hurricane Sandy）襲擊美國東海岸，超過100萬間房屋被損壞（Rice et al.，2013）。

2017年8 月，臺風“天鴿”共造成廣東、廣西、云南、貴州、福建、湖南6省區(qū)245.9萬人受災，32人死亡或失蹤，直接經(jīng)濟損失289.1億人民幣（中國氣象局科技與氣候變化司，2018）。

相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，未來20年內(nèi)全球氣象災害出現(xiàn)的頻率將增至目前的4倍，世界氣象組織已多次提醒各國積極采取應對措施，將災害損失降到最低程度（郭沖 等，2012）。與此相對應，作為人類活動的重要形式之一——建筑和土木工程，如何更好地應對氣候變化導致的災害性氣候事件？或者如何從另一個更為積極的角度，通過更科學的建造，有效降低區(qū)域發(fā)生自然災害的風險？對此，目前我國所開展的相關研究和實踐還處于起步階段。本文旨在從“災害彈性”（Disaster Resilience）的內(nèi)涵演化、影響維度、設計策略及其與綠色建筑的關系等角度，初步建立有關建筑災害彈性設計的認知體系。

1 建筑環(huán)境（Built Environment）下“災害彈性”內(nèi)涵的演化

經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（Organization for Economic Co-operation and Development，簡稱OECD）將“災害彈性”定義為“物體或系統(tǒng)在遭遇擾動時，保持其完整性的能力或趨勢”（Levina et al.，2006）。

近年來，“災害彈性”在建筑環(huán)境領域被提及得愈加頻繁，首先是城市和社區(qū)層面（詳細討論可以參見李彤玥、蔡建明、景天奕等人的研究），進而延伸至更為微觀的建筑層面。人們對其關注度的提升，與日益為人們體驗和感受到的氣候變化，以及由此帶來的極端氣象事件頻發(fā)，密切相關。“災害彈性”最早是與“災害防控”緊密聯(lián)系的，例如，英國國際發(fā)展部（Department for International Development，DFID）在《災害彈性的含義》（Defining Disaster Resilience：A DFID Approach Paper）中，將“災害彈性”定義為“系統(tǒng)（包括設施設備、建筑和土木工程）、社區(qū)或社會，在面對自然災害（hazards）時所展現(xiàn)的及時、高效地抵御、吸納、處置災害的能力及自我恢復能力”。

隨著人們對氣候災害問題本質的認識不斷深化，“災害彈性”的內(nèi)涵也逐漸擴大。越來越多的研究（Lisa Federica，2010）表明：全球自然災害的分布呈現(xiàn)明顯的地區(qū)差異性——每年超過80%的自然災害（特別是洪水、颶風和干旱）發(fā)生在亞洲地區(qū)，該地區(qū)同時也是過去30年人類活動絕對強度最大的區(qū)域。因而，人們開始傾向于認同這樣的假設：對資源的無序開發(fā)、人類活動的強度（包括密度與力度）等因素，與自然災害爆發(fā)的次數(shù)與強度，存在強烈的相關性。

聯(lián)合國秘書處（UNCSD Secretariat，2012）發(fā)布的一份報告提出：氣候災害的防控是一個有關如何通過對災害偶發(fā)因素的分析與管控，實現(xiàn)降低災害風險目標的系統(tǒng)工程，包括回避高風險區(qū)域的建設、降低人員和財產(chǎn)的脆弱性、對土地和環(huán)境的精明管理，以及防災預案等措施。通過跨部門的整合，在公共基礎設施、可持續(xù)農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、教育、可持續(xù)城市化等人類活動的各個維度，全方位提高人類建筑及土木工程應對自然災害的韌性，這是實現(xiàn)人類文明可持續(xù)發(fā)展目標的重要內(nèi)容。

因此，建筑環(huán)境“災害彈性”的內(nèi)涵已經(jīng)不再是對災害的抵御能力及自我恢復能力——韌性，而是在深度和廣度兩個方向實現(xiàn)了拓展，深度上包括如何通過建筑環(huán)境的優(yōu)化，減少氣候災害發(fā)生頻率，廣度上則不僅包括目標物質空間環(huán)境的優(yōu)化，還包括與之相關的更大范圍的設施，以及與價值觀相關的理念傳播、管理與維護等內(nèi)容。

2 建筑環(huán)境“災害彈性”的影響因子與設計策略構架

2.1 建筑環(huán)境“災害彈性”的影響因子（圖1）

影響建筑環(huán)境“災害彈性”的外部要素主要來自建筑所處的自然環(huán)境和建筑的使用者群體（社會環(huán)境）兩個方面，其中，自然環(huán)境中的氣候變化風險是建筑環(huán)境“災害彈性”設計策略的分類依據(jù)，而諸如使用者的生理適應性、區(qū)域社會文化特質、社會組織能力、生活方式及其對自然資源的依賴度等社會環(huán)境因子，則成為建筑災害彈性設計策略面對特定對象時的適宜性評價依據(jù)。

影響建筑環(huán)境“災害彈性”的內(nèi)在要素則主要包括建筑或土木工程的物理表現(xiàn)和功能特征兩個方面，其中物理表現(xiàn)通常聚焦于實體的形態(tài)（朝向、規(guī)模、高度）、材料、空間靈活性（通用空間占比）、空間可變性（升級裕度）等方面，而功能特征則包括實體所具有的空間使用功能、結構安全、耐久性/耐候性、熱工舒適性、聲光性能要求、可再生能源需求等內(nèi)容。

2.2 建筑“災害彈性”設計策略框架

圍繞以上影響建筑環(huán)境“災害彈性”的4個維度要素，本文嘗試從氣候變化風險與物質空間技術系統(tǒng)兩個方向，構建建筑和土木工程“災害彈性”設計策略的矩陣框架（表1）。

2.3 建筑“災害彈性”設計策略的強度分層

從對不同氣候變化風險破壞強度的應對視角看，建筑與土木工程的“災害彈性”設計策略可分為抵御性策略、恢復性策略和轉換性策略等3個層級（圖2）。

（1）抵御性策略主要指在較為輕度（或強度在預期范圍內(nèi)）的風險或擾動發(fā)生并作用于建筑時，建筑對風險/擾動的抵御措施，包括建筑防洪設計、防風設計、節(jié)水設計以及極端氣候生存空間設計等，其目的是確保建筑的形態(tài)和功能不因災害而受到大面積的破壞。

（2）恢復性策略則指在風險或擾動發(fā)生并作用于建筑后，建筑為快速修復所遭到的破壞、恢復增長功能所采用的若干措施，一般針對破壞性超出預期一定范圍內(nèi)的災害。策略包括空間可變性/通用性、結構裝配化率、本地材料利用率、機電系統(tǒng)安全性、分布式可再生能源供給系統(tǒng)等。

（3）轉換性策略則指在風險或擾動超出了建筑的預設防御或轉換極限后，為使建筑被盡可能地重新修復和利用，而預先采取的措施，通常包括重復利用材料、構件的完整性、系統(tǒng)的模塊化等。

2.4 建筑“災害彈性”設計策略的地域性

由于氣候災害具有鮮明的地域性特征，這意味著對于特定區(qū)域的“災害彈性”設計，需要對其氣候變化的趨勢做出預判，識別出可能遇到的氣候災害風險后，再進行策略排序和重組，而不需要統(tǒng)一構建面面俱到的完整體系。以美國為例，其不同地區(qū)“災害彈性”設計策略由災害趨勢特征和風險優(yōu)先級兩部分構成（表2、3）。

3 “災害彈性”與“可持續(xù)發(fā)展”/“綠色”的關系

作為可持續(xù)發(fā)展在建筑領域的“代言人”，從1990年代開始，國際綠色建筑運動在各國陸續(xù)展開，以各種綠色建筑評價標準為代表，就如何通過資源節(jié)約、環(huán)境友好的技術與措施，實現(xiàn)建筑領域的可持續(xù)發(fā)展目標，在物質空間層面做了較為充分的探討。盡管綠色建筑的實施效果仍然差強人意，但至少略顯抽象的“可持續(xù)理念”，經(jīng)由綠色建筑變得具象化，從而使相關研究更具有現(xiàn)實意義。

圖1 建筑災害彈性的影響因素

圖2 建筑災害彈性設計策略的3個層級

圖3 “災害彈性”建筑與綠色建筑的關系示意

在有關綠色建筑的諸多論述中，建筑的氣候適應性是一個重要的分支，由此產(chǎn)生的被動式設計、氣候應變設計等理論，一直是綠色建筑的經(jīng)典理論支柱。長久以來，人們更多依據(jù)研究目標所在地域的歷史氣候信息，進行相應的朝向、布局、表皮等“適應性”設計，但是，隨著全球氣候步入急劇變化時期，未來的氣候特征也許與歷史記錄存在較大差異，如何更好地適應“未來”的氣候而非“歷史”的氣候？這一問題成為“災害彈性”設計和綠色設計在建筑領域的一個潛在交集，也使得“災害彈性”設計有可能對綠色建筑的理論架構做出某種深化或拓展性貢獻。

在既有綠色建筑評價體系中，雖然尚無關于建筑“災害彈性”性能的單獨評價板塊，但從漸成共識的資源節(jié)約、環(huán)境友好、以人為本的“三位一體”評價框架中，可以看到其面對氣候變化風險所做出的部分回應，如節(jié)地板塊的雨洪災害回避的選址、雨水回滲、場地遮蔭策略等；節(jié)能板塊的低能耗建筑設計要求、可再生能源的利用策略等；節(jié)水板塊的節(jié)水系統(tǒng)、中水回用要求等；節(jié)材板塊的裝配式部件、靈活隔斷、可回收再利用材料等。

由于“災害彈性”的目標更為聚焦，因此大約一半左右的設計策略仍然游離于綠色建筑的評價體系之外，包括要求更為具體的防風設計、基于未來而非歷史氣候判斷的被動式設計和機電系統(tǒng)選型、結構或系統(tǒng)的標準化與易替換性、建筑空間的通用性與可變性、社區(qū)層面公共避難空間的設計、山火與蟲害防治策略，等等。

因此，盡管“災害彈性”和綠色建筑均指向構建一個更可持續(xù)的人居環(huán)境，但由于兩者具體的關注點不同，也不存在明顯的相互包含關系，因而在未來的發(fā)展中，兩者更趨向于是一種相互補充和相互促進的關系（圖3）。

表1 建筑“災害彈性”設計策略矩陣

表2 美國不同地區(qū)氣候災害趨勢（Champagne et al.，2016）

表3 美國不同地區(qū)氣候災害風險優(yōu)先級評價（Champagne et al.，2016）

通過以上的橫向比對，本文擬提出兩條建議。

（1）對于既有的綠色建筑評價體系而言，可借鑒“災害彈性”的最新研究成果，在有關氣候考量方面，做出必要的修正：一方面，應在氣候適應性設計方面更多考慮氣候變化的因素，使其更好地應對未來實際的氣候狀況；另一方面，強化建筑從空間到結構再到機電系統(tǒng)的整體建筑體系的彈性和通用性，以提高建筑在應對突發(fā)災害時的迅速恢復能力。

（2）對于“災害彈性”設計而言，應借鑒綠色建筑評價在體系構建方面的成功經(jīng)驗與教訓，結合工程實踐，將“災害彈性”設計策略體系化、規(guī)范化，從而有利于在實際操作層面，將氣候適應性設計的理念盡快予以落實。