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鄉(xiāng)土營建中因地制宜的輕鋼結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用

2023-04-05 12:34張柏森
建材與裝飾 2023年7期
關(guān)鍵詞:輕鋼新芽建筑師

張柏森

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院,四川 成都 610031)

0 引言

所謂鄉(xiāng)土營建,是以城市化問題為主要切入點(diǎn),由建筑師指導(dǎo)、鄉(xiāng)土居民參與,從建筑學(xué)學(xué)科角度出發(fā)深入介入社會的建筑形式[1]。在國家的關(guān)注和政策的指引下,鄉(xiāng)村營建研究及實踐逐年成為社會持續(xù)討論的熱點(diǎn)話題。專業(yè)人士與技術(shù)力量開始投身到鄉(xiāng)村建設(shè)的前線之中。“規(guī)劃下鄉(xiāng)”“建筑下鄉(xiāng)”在此之中帶來豐富的實踐案例,呈現(xiàn)出工作的在地化、實踐的個性化和思考的多樣化[2]。其中以建筑師為主體的鄉(xiāng)土營建成果,與規(guī)劃成果需要較長時間呈現(xiàn)不同,建筑的建設(shè)周期更短,效果更為直觀,也因此更能體現(xiàn)設(shè)計者對鄉(xiāng)村建設(shè)的關(guān)注點(diǎn)及營建理念。

當(dāng)前傳統(tǒng)的建造形式已經(jīng)不能很好地滿足“美麗鄉(xiāng)村”的建設(shè)需要。2021年多部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快農(nóng)房和村莊建設(shè)現(xiàn)代化的指導(dǎo)意見》提出了加快農(nóng)房和村莊建設(shè)現(xiàn)代化的具體要求,其中就鼓勵裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代化農(nóng)房安全可靠的建造方式[3]。

1 鄉(xiāng)土營建中的輕鋼結(jié)構(gòu)體系

鄉(xiāng)土營建在實踐中的問題總體上可以歸納為3類:①建造效率凌駕于建筑效能之上,常常出現(xiàn)以降低舒適性為代價縮短工期的情況;②鄉(xiāng)村建設(shè)的核心問題并非通過單次單向的建筑輸入就可解決,不少建筑初時窗明幾凈,隨著鄉(xiāng)村“空心化”的不斷演進(jìn)很快就出現(xiàn)閑置破落;③片面地將鄉(xiāng)村建設(shè)邏輯等同于城市建設(shè),忽視二者在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面的巨大差異,照搬城市建設(shè)中的形式和材料等,呈現(xiàn)出“千村一貌”的趨勢,鄉(xiāng)村原有的、長年累月形成的獨(dú)特風(fēng)貌正在逐漸消散。

鄉(xiāng)土營建可分為“營”與“建”兩部分的內(nèi)涵,前者是指經(jīng)營層面的相關(guān)機(jī)制與模式,后者則是指材料組合、構(gòu)件研發(fā)等專業(yè)層面上的建造體系,后者為前者提供了物質(zhì)載體,前者影響了后者的表現(xiàn)形式[4]。

鄉(xiāng)村所處的地域環(huán)境往往也是生態(tài)敏感區(qū),選擇輕鋼作為結(jié)構(gòu)體系的材料,是出于滿足快速建造的同時減少對鄉(xiāng)村脆弱生態(tài)環(huán)境的壓力。輕鋼建造體系有著許多傳統(tǒng)建造體系不具備的優(yōu)點(diǎn):建筑穩(wěn)定性強(qiáng),抗風(fēng)抗震性能好;建造速度快捷;采用干式施工,建造環(huán)境健康;建筑材料可回收,對生態(tài)環(huán)境的壓力小等等。同時它也有著不可回避的難題:輕鋼建造體系在鄉(xiāng)村,作為外部引入的全新技術(shù)和材料,在場地中缺乏地域基因,村民們既沒有對于鋼鐵工藝的了解,也很難對著冰冷的鋼鐵產(chǎn)生以往的共鳴。如何保證工程質(zhì)量以及呼應(yīng)地方特色喚起居民歸屬是輕鋼體系的在地化難題。由于輕鋼體系較強(qiáng)的包容性和適應(yīng)性,盡管建筑師們均以輕鋼建造體系為框架,營建理念側(cè)重不一也孕育了不同的具體形態(tài)。

借助對現(xiàn)有案例的研究,可以分析建筑師們在面對地域條件、技術(shù)條件、資金條件、性能要求等現(xiàn)實問題時交出的答卷,挖掘建造體系背后蘊(yùn)含的鄉(xiāng)土營建理念。鄉(xiāng)村往往是自然災(zāi)害的易發(fā)地。而災(zāi)后的鄉(xiāng)村營建工作在舉國力量支持下,會出現(xiàn)一個小高潮,這樣大規(guī)模的營建活動對鄉(xiāng)村風(fēng)貌有著顯著影響[5],汶川地震后的西南地區(qū)便處于這種情況之下。這其中兩位建筑師將輕鋼結(jié)構(gòu)體系帶到他們的鄉(xiāng)土營建實踐之中,激起了廣泛的回響。

2 效能與效率并重——“新芽”建筑系統(tǒng)

“新芽”系統(tǒng)是朱競翔的第一個也是其應(yīng)用最為廣泛的輕量建筑系統(tǒng),其由冷軋C型鋼構(gòu)成的框架子系統(tǒng)和木基加強(qiáng)板材組成的圍合子系統(tǒng)所組成,前者主要承擔(dān)豎向重力,后者主要承擔(dān)側(cè)向的水平力。相較于常規(guī)的輕型結(jié)構(gòu),其最大的區(qū)別在于其構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和良好的熱工性能。“新芽”系統(tǒng)的構(gòu)件均在工廠完成標(biāo)準(zhǔn)化加工,在現(xiàn)場只需簡單的干法作業(yè),由此保障了項目的最終品質(zhì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)首先在木基板材的構(gòu)造上,采用保護(hù)層-保溫層-防潮層-保護(hù)層的層疊式構(gòu)造;然后在線性鋼框架表面完全包裹板材以隔絕冷、熱橋,營造良好的建筑熱環(huán)境[6]。

四川劍閣下寺新芽小學(xué)是朱競翔“新芽”輕量建筑系統(tǒng)的首次實踐。437m2的校園,4棟圍繞中庭布置的單層建筑,包含4間標(biāo)準(zhǔn)教室、1間多功能教室及教師辦公室,可供280名學(xué)生和5位教師開展教學(xué)活動。項目區(qū)別于其他輕鋼建筑,新芽小學(xué)更強(qiáng)調(diào)空間舒適度。因此項目選擇了預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場裝配的建造方法以保證工程質(zhì)量,預(yù)制工作交由3家深圳工廠和1家成都工廠來完成。房屋結(jié)構(gòu)的建造上花費(fèi)了14d的時間完成,這得益于建造上多使用螺栓等機(jī)械方式進(jìn)行裝嵌。朱競翔分析場地氣候條件,得出建筑對于保溫的考慮強(qiáng)過對于通風(fēng)的要求,而建筑物保溫性能的提升,有賴于新芽系統(tǒng)通過熱物理性能方面的學(xué)習(xí)和研究。其執(zhí)行了3個原則:①具有精細(xì)的熱工設(shè)計的維護(hù)體,追求“六面連續(xù)絕熱”的構(gòu)造。②利用蓄熱體穩(wěn)定室內(nèi)溫度波動。③設(shè)計具有高性能的窗[7]。14d的建造,實則凝聚了朱競翔及其團(tuán)隊7個月的科學(xué)分析模擬和設(shè)計。“新芽”系統(tǒng)首次亮相便體現(xiàn)了朱競翔對于鄉(xiāng)土營建尤其是平衡建筑效能與效率方面的獨(dú)到見解。

3 自力更生“協(xié)力造屋”——“開放建筑”系統(tǒng)

謝英俊口中的“開放建筑”是其“協(xié)力造屋,永續(xù)發(fā)展”理念下的產(chǎn)物,是指通過不可變的支撐體和可改變更新的填充體物兩部分,使建筑的空間配置可以通過填充體的變化彈性調(diào)整,以延長建筑的使用年限,適應(yīng)不同族群與社區(qū)的多樣性需求[8]。建筑師和村民同時作為營建項目中的主體,前者提供嚴(yán)謹(jǐn)可靠的支撐體,后者提供地域性的填充體。他將災(zāi)民轉(zhuǎn)化為勞動力,在降低成本的同時也希望通過勞動參與增加災(zāi)民對于作品的歸屬感。因此在提供結(jié)構(gòu)方案時,必須“簡化構(gòu)法”,讓營建不局限于專業(yè)的工匠,無經(jīng)驗者同樣可以理解和操作。為此謝英俊的“開放建筑”體系中,首先,并不十分強(qiáng)調(diào)圍合的材料,多是就地取材或是舊料回收;其次,在鋼材的組合方式上與傳統(tǒng)穿斗式木構(gòu)十分類似,這對村民來說較為熟悉;最后,村民自己作為營建主體進(jìn)行造房,成本控制更加有效。

茂縣太平鄉(xiāng)楊柳村原村落在地震中85%的農(nóng)房受到了嚴(yán)重的損壞,且有隨時發(fā)生伴生地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險,政府決定將整村從山上遷往山下岷江河畔的開闊地。政府和村民期望能夠?qū)⒋迓渲亟榍甲逦幕w驗旅游區(qū),并以此帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。謝英俊應(yīng)邀帶著將臺灣邵族部落重建的成功經(jīng)驗而來。楊柳村和邵族部落非常相似:都是地震后的重建項目;少數(shù)民族特征明顯———99%的村民都是羌族。謝英俊對傳統(tǒng)羌寨進(jìn)行了研究,決定選擇冷彎薄壁型輕鋼結(jié)構(gòu)作為框架,屋頂形式保留原有的坡屋頂形式,屋面材料可自行選擇,如石板、瓦片、彩鋼板等;一層墻體仍使用石材以表現(xiàn)羌族傳統(tǒng)的“疊石”技藝,二層墻體雙面采用熱浸鍍鋅免拆模網(wǎng)維護(hù)并澆灌混凝土;三層墻體為草土保溫木板。二層樓板采用3cm厚超薄鋼網(wǎng)混泥土,三樓采用木地板,大幅度減輕結(jié)構(gòu)體承重[9]。除了決定建筑是否穩(wěn)定可靠的輕鋼結(jié)構(gòu)框架,包括放樣、挖砌基礎(chǔ)、澆筑地圈梁、構(gòu)件搭建和墻體圍護(hù)等施工,均是村民依照圖紙親手操作。通過這樣的建造模式,在統(tǒng)一的建造體系下由于村民不同的材質(zhì)與色彩選擇,再加上不同的風(fēng)貌裝飾,使得村落外觀避免了千篇一律,而又具有整體性?!皡f(xié)力造屋”的建造過程,加強(qiáng)了村民之間的互幫互助,成為村落集體意識激增的契機(jī)。重建后的楊柳村也成為阿壩州震后重建及新農(nóng)村建設(shè)的典范。

4 不同營建理念驅(qū)使下的不同表達(dá)

上述二者中不難發(fā)現(xiàn)一些共性:①強(qiáng)調(diào)建筑的抗震性能,為建筑提供更高的安全性。②建造成本有限,在選材上考慮了當(dāng)?shù)夭牧虾驮ㄖ锪系幕厥绽?。③為了讓村民也參與到重建而降低建造難度,力求村民能夠快速理解建造工藝,縮短建造工期同時保證建造質(zhì)量。然而兩位最終呈現(xiàn)的作品卻大不相同。當(dāng)中建筑師個人喜好固然是一個重要的影響因素,但這實則也是二者營造理念之間差異的映射。

在學(xué)生時代,朱競翔對于建筑結(jié)構(gòu)與形式之間的關(guān)系就有了深入探討,其博士論文中論述了工程師的結(jié)構(gòu)觀念在其成熟過程中是如何對建筑師產(chǎn)生影響的,并歸納出結(jié)構(gòu)設(shè)計的理想是保證安全、講求效率和追求美觀[10]。朱競翔的輕量建筑實踐作品主要集中校園建筑。教學(xué)空間的使用人群主要為兒童,因此朱尤其重視其空間的舒適性、形態(tài)的美學(xué)追求以及使用者與建筑的互動關(guān)系。要達(dá)成這些目標(biāo),構(gòu)件的制作品質(zhì)要求較高,從鋼材到圍護(hù)材料均需要從周邊的主要城市建造再運(yùn)送過來,且預(yù)制程度較高,現(xiàn)場只需要簡單地拼裝;也由此其在建筑細(xì)節(jié)上把控也更為嚴(yán)格,例如,鋼鐵構(gòu)架和節(jié)點(diǎn)均出于隔絕冷熱橋的目的被覆蓋起來而非外露,但這使得外部很難對其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行感知或是解讀。在建筑與當(dāng)?shù)氐年P(guān)系上,盡管朱依然鼓勵當(dāng)?shù)鼐用窦尤虢ㄔ斓倪^程之中,但其實居民的參與程度并不深入,除了是因為工藝難度以外,也和朱對校園建筑的看法有關(guān)。他將鄉(xiāng)村校園中的建筑與支教老師做了對比,建筑不像支教老師,不跟學(xué)生有太多瓜葛,幾天之內(nèi)就建起房屋,對學(xué)生而言就像禮物一般,“這個禮物有新鮮的部分,也必須有融入的部分,因為只有融入,學(xué)生才覺得這是自己的學(xué)校[11]。”這似乎才是朱對于其鄉(xiāng)土營建實踐中歸屬感的理解。在建筑師扮演的角色上,朱強(qiáng)調(diào)在營建中體現(xiàn)知識技術(shù)和設(shè)計團(tuán)隊的核心價值,并參與到鄉(xiāng)土營建的各個環(huán)節(jié)之中,以專業(yè)技術(shù)和過程管理來對最終品質(zhì)進(jìn)行保障,因此其在鄉(xiāng)土營建中的主體角色較為突出。朱在成本上的控制集中于設(shè)計端和生產(chǎn)建造端的優(yōu)化,這得益于其在建筑全鏈條的理解十分深刻。

謝英俊一系列軍事工程和和現(xiàn)場施工的經(jīng)驗,讓其能夠精準(zhǔn)地掌握工程預(yù)算的同時,靈活地運(yùn)用各種各樣的工藝技法[12]。邵族部落重建項目中謝總結(jié)出了其鄉(xiāng)土營建的理念:“永續(xù)建筑,協(xié)力造屋?!敝x認(rèn)為鄉(xiāng)村建房是一種生產(chǎn)行為,如果將蓋房的決定權(quán)交給村民,造價將會是他們首要的考量。在效果相近的情況下,村民自建就會因為節(jié)約成本而接受使用回收磚或者草跟土作為材料,節(jié)能減排就在這個過程中實現(xiàn)了[13]。謝的營建項目均為村鎮(zhèn)尺度下的整體重建,是以更長一段時間內(nèi)的居住使用為目的。此前其對客家族群及建筑如何融入當(dāng)?shù)厣畹纳钊胙芯孔屍涫种匾暭ぐl(fā)村民集體意識來進(jìn)行社區(qū)營造。為此建造技術(shù)的簡單化十分關(guān)鍵,使得所有有勞動力的人都可以參與到建造當(dāng)中。謝英俊將建造體系看作“骨和皮的組合”:“骨”即為不可替換的支撐體,“皮”則是可以根據(jù)地域和喜好替換的圍護(hù)填充體,所以材料上僅預(yù)制結(jié)構(gòu)框架的鋼材,圍護(hù)等由村民決定取材。建筑中的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)均是裸露的,這是出于讓居民對結(jié)構(gòu)能有更清晰的認(rèn)識同時為日后使用中的維護(hù)提供便利的目的而有意為之。在形態(tài)上,謝并沒有表現(xiàn)出太多的追求,而是將這個任務(wù)交給村民,建起他們心目中的家。在他眼中,這是“有機(jī)生成的”美。謝在其鄉(xiāng)土營建的理念中強(qiáng)調(diào)與居民互為主體,弱化建筑師的角色,秉持“為—無為”,只做建筑師有限的事情,其他交給參與者。謝的鄉(xiāng)土營建理念可以說是建立在其豐富的現(xiàn)場施工管理經(jīng)驗以及對鄉(xiāng)村發(fā)展現(xiàn)狀非常深刻的認(rèn)識之上,公共性、開放性和平民化是其鄉(xiāng)土營建理念的核心。

5 結(jié)語

中國地域遼闊,鄉(xiāng)村分布的地形地貌及氣候類型各不相同,企圖找到一個建造體系的完美范本統(tǒng)一應(yīng)用于全國的想法是不現(xiàn)實的。本文以兩位優(yōu)秀建筑師在鄉(xiāng)土營建中的思考為引,啟發(fā)更多的建筑師參與到鄉(xiāng)土營建之中去并留下更多的優(yōu)秀實踐,豐富后來者對于鄉(xiāng)土營建的認(rèn)識,鼓勵他們正面地回應(yīng)場地現(xiàn)實問題,將技術(shù)與人文有機(jī)結(jié)合形成因地制宜的結(jié)構(gòu)體系,從而找到每塊場地鄉(xiāng)土營建的最優(yōu)解,以實現(xiàn)中國鄉(xiāng)村社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的目標(biāo)。

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