第1章 土木工程再生利用基础
1.1 基本概念
1. 土木工程
土木工程英文为Civil Engineering，它是由18世纪末英国人斯米顿提出的土木工程师(Civil Engineer)一词而得来的。Civil Engineering直译为民用工程，*初主要用以区别军事工程(Military Engineering)，后来逐渐成为生活和生产所需的各类工程设施的总称，并发展为一个学科。土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称。土木工程既可指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也可指工程建设所应用的材料、设备以及相关的勘测、设计、施工、保养、维修等技术。
土木工程涉及的领域十分宽广，从建造的对象看，土木工程包括建筑工程、道路工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、市政工程、港口工程、海洋工程、水利工程，甚至航天领域的发射塔架和航天基地等，也都属于土木工程范畴。图1-1为建筑工程、桥梁工程、隧道工程和水利工程。
此外，从使用的材料看，土木工程可分为金属结构、混凝土结构、高分子材料结构、木结构、石结构、土结构等。从技术性质看，土木工程涉及勘测、设计、施工、管理、养护、维修等。从职业分工看，有从事土木工程的工程技术人员、工程管理人员、研究人员和教师等。
土木工程是人类文明*重要的标志之一，是人类文明形成及社会进化过程中必须解决的民生问题，是关系国计民生的重要行业和关键行业。土木工程为人们的衣、食、住、行提供了基本的物质条件，只要有人类生存就需要土木工程。
图1-1 常见土木工程类别
2. 再生利用
再生利用起初主要用于旧工业建筑方面，指在非全部拆除的前提下，对旧工业建筑重新赋予新的使用功能的过程，在功能转换的基础上，起到节约资源、改善环境以及传承文化的作用。随着再生利用理念的深入和发展，目前再生利用不仅用于旧工业建筑，也逐步用于城市住宅、农村民居、历史保护建筑、构筑物等老旧建(构)筑物的保护与利用领域。图1-2是再生利用项目。
图1-2 再生利用项目
此处将相关概念进行比较，见表1-1。从功能转换的角度来看，再生利用是一个较为宽泛的概念，包括的范围更大、涉及的领域更广、涵盖的意义更全面。
表1-1 再生利用相关概念比较
3. 土木工程再生利用
土木工程再生利用是指利用特定的技术手段，对废弃或闲置的既有土木工程重新赋予新的生机和活力的过程，既能充分利用既有土木工程的自身价值，也能保护环境并传承历史文化。其核心思想在于在符合社会、经济、文化、环境等整体发展目标的基础上为既有土木工程注入新的活力。这种新型的建设模式是土木工程发展到一定阶段后的必然产物，更是满足当前可持续发展方向与生态文明建设理念下的必然趋势。
随着社会的发展和经济的增长，大量具有时代特色或者历史记忆的老旧建筑、车站码头、道路桥梁等已不能满足当前生活生产的需要，因此再生利用就成为处理这些问题的有效途径，土木工程再生利用必然会成为热门的学科方向。
1.2 基础理论
1. 韧性城市理论
1)韧性城市的内涵
韧性一词起源于拉丁语resilio，其本意是回复到原始状态。19世纪中期，随着西方工业的发展，韧性一词被广泛应用于机械学领域。1973年，加拿大生态学家霍林初次将韧性思想应用到系统生态学的研究范畴，用以描述自然生态系统稳定状态的特性。韧性理论代表观点见表1-2。
表1-2 韧性理论代表观点
韧性城市理论是指城市能够凭自身的能力抵御灾害，减轻灾害损失，并合理地调配资源以从灾害中快速恢复过来。韧性的概念自提出以来，以霍林、福尔克等为代表的研究者开启了对韧性概念的多领域研究，从工程韧性到生态韧性，再到演进韧性，每一次修正都使韧性概念不断得到完善与深化。韧性城市强调吸收外界冲击和扰动的能力，以及通过学习和再组织恢复原状态或达到新平衡态的能力，如图1-3所示。
图1-3 韧性城市的内涵
2)韧性城市的特征
韧性城市是人类作为命运共同体，以综合系统的视角，应对风险和危机的新思路。韧性城市具有自控制、自组织、自适应的特征，如图1-4所示。
图1-4 韧性城市的特征
(1)自控制。城市系统在遭受重创和改变的情形下，依然能在一定时期内维持基本功能的运转。
(2)自组织。城市是由人类集聚产生的复杂系统，具备自组织能力是系统韧性的重要特征。
(3)自适应。韧性城市具备从经验中学习、总结、增强自适应能力的特征。
3)韧性城市的维度
韧性城市具备四个方面的维度，分别是技术(technical)、组织(organization)、社会(society)、经济(economic)，简称TOSE，如图1-5所示。
图1-5 韧性城市的维度与特性
2. 城市更新理论
1)主要内涵
1958年，城市更新研讨会在荷兰召开，会上第一次对城市更新的理论概念进行了阐述，将城市更新定义为：生活在城市中的人，对于自己所居住的建筑物、周围的环境，或出行、购物、娱乐及其他生活活动有各种不同的期望和不满；对于自己所居住的房屋的修理改造，对于街道、公园、绿地和不良住宅区等环境的改善，以形成舒适的生活环境和美丽的市容。包括上述内容的城市建设活动都是城市更新。
1992年，伦敦规划顾问委员会的利歇菲尔德在《为了90年代的城市复兴》中将城市复兴一词定义为：用全面及融合的观点与行动为导向来解决城市问题，以寻求对一个地区在经济、物质环境、社会及自然环境条件上的持续改善。
根据《英国大百科全书》的界定，城市更新是一个综合计划，是对各种复杂城市问题予以全面的重新调整。《现代地理科学词典》提出，城市在其发展过程中，经常不断地进行改造，呈现新的面貌。一般情况下，城市更新所追求的是对中心城区予以振兴、对社会活力予以增强、对城市环境予以优化。
《中国大百科全书》提出：由于社会环境、经济发展、科技进步等诸多因素的推动，旧城区需要改建和优化。根据《现代城市更新》的论述，针对城市更新进行政策制定时，需要具体问题具体分析。具体问题指的是本国的具体国情、本地区的具体条件，基于此针对城市更新所确立的计划才更符合实际，推行起来才更为高效。
综上所述，城市更新就是通过保护、修复、重建等各种物质更新手段以及社会和经济各方面有关的其他非物质更新手段的综合应用，*终实现优化城市环境、改善城市功能和增强城市活力。
2)发展历程
第二次世界大战后，西方国家开始了城市更新的历程，并经历了不同的发展阶段。
(1)城市重建(urban reconstruction)。
第二次世界大战后，欧洲国家开始大规模地推倒重建与清理贫民窟，各国政府都拟定了雄心勃勃的城市建设计划。*初目的是恢复遭到20世纪30年代经济萧条打击和两次世界大战破坏的城市，特别是解决住宅匮乏的问题。
(2)城市更新(urban renewal)。
进入20世纪70年代以来，人们越发感到城市问题的复杂性，城市衰退不仅源自经济、社会和政治关系中的结构性原因，而且源于区域、国家乃至国际经济格局的变化。这一时期城市开发战略转向更加务实的内涵式城市更新政策，力求从根本上解决内城衰退问题，更加强调地方层次的问题。这一时期典型的城市更新实践有英国的内城更新、美国的邻里复兴和社区规划。
(3)城市再开发(urban redevelopment)。
20世纪80年代的城市再开发，部分延续了20世纪70年代的政策，但更多地表现为对前期政策的修补，以一批大规模的“旗舰(flagship)”工程为标志，突出特点是强调私人部门和一些特殊部门参与，寻找合作伙伴，以私人投资为主，社区自助式开发，政府有选择地介入，空间开发集中在地方的重点项目上，大部分为置换开发项目，对环境问题的关注更加广泛。
(4)城市复兴(urban regeneration)。
城市复兴理论思潮是在可持续发展思想的影响下形成的。面对经济结构调整造成城市经济不景气、城市人口持续减少、社会问题不断增加的困境，为了重振城市活力，恢复城市在国家或区域社会经济发展中的牵引作用而提出了城市复兴。有关衰退、结构重组的理论、政策和实践*早出现在英国，它是城市复兴的先驱。20世纪70年代《英国大都市计划》提出城市复兴的概念，以求回应出现的种种复杂的城市社会问题。城市复兴涉及经济活力的再生和振兴，恢复部分失效的社会功能，处理未被关注的社会问题，以及恢复受损的环境质量或改善生态平衡等，城市复兴更着眼于对现有城区的管理和规划，而不是对新城市化运动的规划和开发。
(5)城市文艺复兴(urban renaissance)。
城市文艺复兴理论强调，建筑必须满足人们两个方面的基本需求，即人与自然融合交流的需求和人与人之间沟通交流的需求，文化规划(cultural planning)与城市设计及经济再生的结合，成功地使一些经济衰退的城市重获发展，是城市文艺复兴的典型途径。
3)面临的挑战
我国城市更新面临的挑战主要有以下三个方面。
(1)城市更新主体的单一化问题。现代的城市更新主导者是地方政府以及房地产商，出现了城市居民在城市更新中集体失语的现象。城市居民未能主动参与到城市更新中，可能导致社会福利水平*优化和资源配置*优化之间的矛盾，引起拆迁难、拆迁抵制等推进城市更新难等问题。
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