谈低技术生态建筑的技术策略

结构理性主义者认为进行建筑实践的首要条件是对于材料特性的掌握[1]。当今，随着社会对绿色、可持续概念的关注，人们开始探索新型可再生材料。作为建筑的一个重要元素，使用新型材料是生态建筑创造的一种方式。低技和高技是相对的，一般来说，低技术主要是指手工艺或是简单的机械技术，往往与日常生活保持密切的关联[2]。西蒙•维列作为低技术生态建筑师的代表，在建筑设计中非常注重使用成本低廉并且适合就地取材的建筑材料，他的竹构建筑为他赢得了很高的声誉。在技术策略方面，西蒙通过自己的建筑实践，摸索出了一整套适合于竹构建筑的建造策略，在此基础上，还不断地探索混凝土、竹材以及金属构件之间协同工作的新型构造模式。武重义作为亚裔建筑师，受到当地人文社会因素的影响，在设计时也常选用当地天然的材料，以便在将来改建或者拆除建筑物时，对环境的影响能降到最低。在建筑材料被钢筋、混凝土、玻璃等主导的今天，城市热岛效应无法得到改善。而使用竹子这种新型的建筑材料，既符合当地建设的技术要求，也是对环境的一种关怀。同时，新材料创造了独具特色的建筑结构和建筑美学。这两位建筑师背景不同，研究兴趣相近，对他们进行对比分析和研究，能够发现值得我们参考学习的内容。1竹结构建筑体系随着工业革命到来，包括混泥土、钢结构、玻璃在内的建筑材料取得了前所未有的进步。与此同时，社会经济文化的不断发展使得社会越来越关注生态环境问题，现代建筑材料的大量使用，带来了环境的严重污染和资源的大量消耗，因此，一些先锋建筑师开始思考运用绿色建筑材料来进行建筑实践活动。作为绿色可再生资源的竹材是一种比较理想的建筑材料，它具有较高的抗弯性能和抗拉硬度。并且经过处理以后，竹材的物理性能完全不比钢材与混凝土差（表1）。2西蒙维列的低技生态建筑技术策略2.1背景研究西蒙诞生于哥伦比亚，受到建筑师父亲的影响，他于1968年进入波哥大安第斯大学学习建筑。在这个时期，现代主义的建筑思潮深刻影响着安第斯，学校的学习崇尚现代主义建筑风格，但西蒙并未受限于国际式建筑风格，他逐渐开始接触自然材料。西蒙的建造体系的形成可以分为两个阶段。第一阶段，他使用的材料主要是木材，以自己特有的空间观点去进行建筑实践，这个阶段的建筑空间复杂，但平面简单；第二阶段开始使用哥伦比亚特有的瓜多竹进行建造，其代表作有：梅赛德斯住宅（图2）、ZERI展馆（图3）、中国广东南昆山森林保护区的十字水度假村（图4）等。2.2竹建筑的结构设计与连接方式在竹材的处理上，则在竹材上钻洞，用柴油浸泡一到三天，从而解决竹子的防腐问题。处理之后通过控制竹材砍伐时间，以及竹材保存放置位置，使得竹材的水分含量尽量减少。最后用烟熏的方式达到防虫的目的。在结构设计方面，想要使竹材应用在大型建筑的建造上，必然需要在链接方式上创新，以满足大型建筑的跨度和受力需求。传统的竹子连接方式分为榫卯、捆绑和搭接（图5-7），这些连接方式的技术过于简单，建筑的耐久性和坚固性都容易出现问题。为了解决这种情况，西蒙根据自己多年的建筑实践经验，创造出一套特有的连接方式——水泥螺栓连接（图8）。这种方式的第一步，是在中空的竹子中间灌满水泥，使得连接部位强度加强，然后再通过螺钉、垫圈和螺栓等金属构件连接。这样一来大大弥补了竹子在单纯搭配金属连接件时容易出现破损的情况，使得竹材的受力性能大大增强。在成组出现的竹材承重构建中，一般中间的竹子灌满水泥，而后再与其他竹材通过金属连接件相连（图9），一起形成承重结构。西蒙采用这种技术手段成功建造了自己第一个全竹的建筑——梅赛德斯住宅，住宅中竹结构悬挑可以做到8.1米，跨度达到18.6米，内部空间十分的开阔。西蒙建筑美学的思想是基于材料的，在他选择竹材作为建筑材料时，就意味着需要进行竹构构件的功能二重性或功能多重性设计。功能多重性的意思是一种构件能同时承担两种及以上的功能，这需要建筑师的超高智慧和高度整合设计的能力。西蒙的竹构件除了作为承重结构外，用作外墙的呈现形式也有很多种。可以把竹茎直接竖直排列形成具有节奏与韵律的阵列（图10）；或者将竹材撕开成纵横交织的构件元素；还有用本身的结构形式形成内部富有装饰效果的室内天花（图11）。3武重义的低技生态建筑技术策略3.1背景研究武重义出生在越南广平省一个盛产竹子的村落。1996年，从河内建筑大学毕业之后，他得到了日本政府的奖学金，前往日本留学，此后于2002进入东京大学攻读硕士。在东京大学的学习期间，受到了老师内藤广（HiroshiNaito）建筑思想的影响，强调建筑的“原生形态”。从日本毕业以后，武重义回到越南，运用自己所学的空气动力学、结构学以及材料学知识，在越南推广绿色建筑。3.2竹建筑的结构构造与绿色技术策略竹文化在越南历史悠久，影响着越南人民生活的方方面面。武重义受到日本人善于利用自然资源的影响，以环保绿色作为自己的设计理念，利用竹子的独特性能创造出了新的结构做法。在竹材处理上，武重义在竹子使用前，浸泡到泥浆里面数月，这也是越南当地解决的子的防腐问题传统方法。在再此基础上采用烟熏的方法来使竹材达到防虫的性能。在结构设计方面，为了使竹结构能满足大型复杂建筑的要求，武重义先是积极研究越南比较高超的传统连接技法，接着运用传统的竹绳栓和竹楔捆扎来代替金属钉，以此来降低建筑的成本，并且这样的低技术可以到达自己的生态目的。在“风和水”酒吧的设计中，武重义为整个酒吧设计了一个高10米、跨度15米的竹构穹顶。酒吧主体结构由48个预制结构单元组成，每个结构单元又分别由数个竹结构构件组成。在建过程中，整个建筑不可避免地会出现大量节点，如果采用金属连接件，则如此大的数量会消弱竹构建筑的有机原生性，同时增加建筑成本和资源消耗，因此，在建造“风和水”酒吧时没有使用一颗金属钉（图12-13）。武重义利用竹子具有很好的抗弯性能、具有各种规格等特点，在曲线型结构中最大限度的发挥了竹子的潜力，设计了一个纯粹的竹构建筑——“竹子的翅膀”，作品中展现出优雅的弧线。该建筑独特的结构形态就像鸟儿挥动的翅膀，因而得名“竹子的翅膀”，建筑整体呈现为半弧形，采用越南传统的高超捆扎的技法，形成了一个跨度为12米，无垂直支撑的自承重的体系，内部空间十分开阔（图14-15）。绿色技术策略方面，武重义在日本攻读硕士时选择的空气动力、风和水等研究方向，为他在生态建筑上取得成功奠定了基础。在“风和水”咖啡馆及酒吧中，武重义将之前设计的风冷却和水冷却系统变为了现实，把它们融入到竹结构建筑中。咖啡馆的屋顶平面角度，是根据空气动力学原理，用计算分析生成的，经设计后的造型可以使得周围水面凉爽的风尽可能多地进入到酒吧里来（图16）。建筑的周边是一个人工湖，凉爽的湖水上吹来的自然风为建筑提供了良好的通风系统（图17），屋顶正中区域有一个通风口，酒吧内部热量可以随着自然空气的流动排到室外去。4西蒙•维列和武重义的比较研究通过对前文的梳理，可以总结出两位建筑师在低技术生态建筑策略上的一些异同。两位建筑师虽然成长背景不相同——一位在美洲，一位在亚洲，但他们都处于发展中国家，对于低技术的探索符合当地特征。当地气候都十分湿热且雨水充足，条件都非常适合竹子的生长，所以共同选择了竹材作为建筑材料来实现自己的生态目标。在结构设计和连接选择上，作为承重构件的竹子，对于它们要成组出现所采用的连接方式，西蒙和武重义都积极进行了探索。西蒙的结构构造使用了包括混凝土、金属构件、竹材在内的多种材料，而在连接手法上，向竹材内灌满水泥后，用螺栓连接其他竹构件的操作手法也比较粗放，类似于柯布西耶的运用混凝土的“粗野主义”；武重义则使用较为纯粹的竹材进行建筑实践，积极地研究了越南当地高超的传统连接技法，运用传统的竹绳栓和竹楔捆扎来代替金属钉，并以此来降低建筑的成本，同时也使得建筑更加“自然”，让建筑看起来更加纯粹、统一，类似于安藤忠雄的混凝土运用技法。在技术策略的探索上，虽然两位建筑师都受到了日本文化的影响，但西蒙认为日本建筑之所以能够有机地融合到自然环境中，在于他们在矿物元素（金属、石材）和植物元素（木材、竹子）之前的平衡[3]，所以西蒙并没有受到传统竹构建造方式的束缚，而是在不断地探索混凝土、竹材以及金属构件之间协同工作的新型构造模式。武重义认为过多的金属连接链会消弱竹构建筑的有机原生性，也会增加建筑成本和资源消耗。他们在探索低技术生态建筑的道路上，结合自己的优势对于绿色技术方向探索较多，并且都取得了非常瞩目的成绩。5通过研究获得的启发通过对两位建筑师的研究，我们不难发现两位建筑师都是非常注重低技术生态建筑策略的建筑师，但与此同时他们却并不愿意被贴上“竹子建筑师”的标签。生态建筑是当代建筑的一个发展趋势，运用新型的材料来建造生态建筑只是生态建筑创造的一种手法。建筑师并不会只用一种材料，而竹材也只是作为他们生态建筑策略的一种选择。我们应该更多关注的是建筑材料背后所包含的建筑思想，以及针对于这种思想所采取的技术手段，两位建筑师的作品都通过低技术服务于大众。西蒙最开始进行竹构建筑的探索，就是为了给挣扎于贫困线边缘的人们和普通的民众建造简易住宅，提供生活保障。武重义的理想也是为普通人甚至贫困阶层设计出他们能够负担的房屋。面对有着环境和能源双重危机的发展中国家国情，两位建筑不约而同的选择了新型材料来建造生态建筑，对于构建可持续发展的、绿色的建筑系统是意义深远的。更多关于建筑行业独家信息，敬请实时关注鲁班乐标微信号。关注手机鲁班乐标（m./），实时了解建筑行业最新动态。