新芽系統——新型輕鋼體系研究

【摘 要】新芽系統作為災后重建中出現的新型輕鋼體系，在廣大農村災區發揮了極大作用。本文通過對新芽輕鋼系統的緣起，建造速度，結構原則，模數設計，系統構件，建造過程等描述，探討其對于災后重建以及整個建筑工業化帶來的影響。

【關鍵詞】新芽系統；朱競翔；活動板房；輕鋼體系

1 新芽系統的概念

新芽輕鋼系統（簡稱新芽系統）是香港中文大學以朱競翔教授為首的團隊構想的一種全新的房屋系統。系統以常見的建筑材料，以及循環廢料的共同使用以達到高性能。系統采用了精確的平面模數結構，其復合結構由C型鋼框架和維護板材共同構造。C型鋼框架主要用于抵抗重力以及便于施工，而維護板材提供了很大的側向抵抗力，并且覆蓋所有的鋼構建，杜絕冷橋。

這個改良過的輕鋼維護結構及維護體系，一方面可以同普通鋼結構一樣工廠預制與快速安裝。另外，它還具有運輸量小，方便建造，建成的建筑室內通風，保溫，隔熱等方面的舒適型也更能滿足現代生活需求。

該系統在災后重建鄉村地區中發揮了重要作用。目前該系統已經完成了四川廣元下寺新芽小學(NBS1)，四川瀘沽湖新芽學堂(NBS2)，云南美水小學(NBS3)，四川崇州鞍子河保護區宣教中心(NBS4)，另外還有3所校舍也將于2012年完成投入使用。

2 新芽系統的緣起

新芽輕鋼系統的產生具有很多主觀及客觀的因素。在理論方面，其構想受到了20世紀現代主義設計先驅的啟迪。他們包括查爾斯.埃文斯，富勒，讓.普魯威等。這三位設計先驅設計領域不同，研究路徑，試驗方法以及設計策略更是差異巨大，但都關注承重結構，維護系統，空間效率等建筑本質問題；他們亦不斷尋求用輕鋼體系與工業化，現代化的結合，以幫助解決社會上出現的難題。另外，汶川地震農村地區的慘痛教訓以及臺灣建筑師謝英俊團隊為災后重建所做的努力，讓新芽團隊不斷思考如何用一種新的建造系統滿足盡量便宜的造價下，盡量快速的施工周期，使農村地區的建筑即舒適安全，也最大限度的減小對環境的破壞。他們發現，活動板房體系本身具有快速方便，經濟的優點，在災后重建中發揮了重要作用；但是，另一反面，救災后板房回收困難和泡沫造成的污染卻對生態造成了附加的破壞，2009年8月，大陸援助臺灣風災地區的活動板房因為膠結劑的揮發問題引發了兩岸政治問題。正是在這些復雜社會問題的影響下，新芽系統深入思考中國農村城市之間的社會矛盾以及建筑工業化后，在活動板房基礎上進行拓展，研發了一種新的輕鋼建造系統，應對當代社會的能源危機，信息技術以及經濟全球化等挑戰。

3 新芽系統建造研究

3.1 建造速度

建造速度是新芽系統發展中一直關注的重點，速度反映的是裝配的效率，更是經濟效益的直接體現。該系統采用工業化現場裝配方式，無需進行濕作業。整個周期均控制在2個月之內，建筑主體只需要6—7個工人和20個學生志愿者即能在2個星期內完工，最大限度的節約了人力資本。

3.2 結構原則

從受力系統看，新芽系統是一種復合受力體系，支撐結構由輕鋼框架和夾芯鋼板共同擔當，輕鋼框架相當于建筑的骨骼，板材相當于皮膚。

3.3 模數

新芽系統由一整套完整的模數和比例控制，該模數與活動板房的模數一致。之所以采用與活動板房一致的模數比例，主要是考慮到了裝配建筑的生產層面。該系統主要以板的尺寸作為建筑的基本模數。柱與 柱之間的進深以1820mm為基本模數，而墻面板材的寬度與高度均以300mm為基本模數，考慮到窗戶的影響，板材寬度有300mm，450mm，600mm，1800mm四種尺寸，高度則是采用600mm，1200m兩種尺寸。在采用這種模數的情況下，窗洞，門洞的位置可以與板材任意調換，最大限度的減少了板材的尺寸模數，增加了系統的適應性。

3.4 基本構件

3.4.1 基礎

基礎作為建筑中重要部分，對整個建筑的安全具有重要影響。另外，基礎類型與建造方式也決定了這個建筑建造的流程，針對不同的場地類型，基礎具有不同的適應方式。從建筑與場地的連接方式將其分為連接，懸挑與架空三種形式。新芽系統在不同場地中采用不同基礎形式，以滿足系統對于場地的適應性。

3.4.2 輕鋼骨架

新芽系統輕鋼骨架系統在幾何形態上是一種豎向優先形式的氣球系統（balloon system），也被稱為“芝加哥建筑”。這種形式指的是輕鋼骨架的柱直接從底端到達頂端而不被梁所打斷。其結構受力上提供了一種更為合理的受力途徑。其空間關系是一種殼體形式。（圖1）。

圖 1 氣球系統簡圖

圖片來源：作者自繪

3.4.3 墻板系統

墻板體系作為新芽系統的主要組成部分，一方面承擔者結構受力的作用，另外也要解決建筑物理性能，特別是杜絕活動板房中無法解決的輕鋼冷橋問題。因此其墻板共由結構板，維護板，外表皮板三層組成。他們共同構成了新芽系統的墻板體系(圖2)。

圖2 結構墻板分解圖

圖片來源：作者自繪

3.4.4 窗戶

窗戶在建筑中所體現的功能就像人的眼睛與鼻子一樣，一方面通過窗戶讓建筑內部與外部形成景觀交流，滿足室內的采光需求。另一方面則又起著室內外空氣流通的作用。而在物理性能方面，窗戶卻又是建筑的薄弱環節，夏天它需要形成空氣對流，降低室內溫度，冬天又要阻止熱量從室內向外傳遞。新芽系統在實踐中對窗戶的處理雖然各不相同，總體趨勢卻是逐漸將窗戶的采光和通風兩個功能分開，這樣不僅構造簡單，從室內來看，窗戶也更加通透。室內的通風則由窗戶上下的孔洞與屋頂天窗解決。在瀘沽湖新芽學堂中，窗戶則開創性的將功能拓展到室內家具功能，這座建筑窗戶厚度達到420mm，多出來的寬度伸進建筑內部，在窗戶豎板間設置四塊橫板連接，形成了教室中窗戶與窗戶之間的書架，窗洞板是建筑上構件，是屬于建筑的尺度，書架屬于人體尺度的范疇，在這里兩種不同層級的尺度達到了有機的組合。

3.5 建造流程

新芽系統作為工業全裝配化的系統，整個建造過程中始終大部分預制裝配的方式。從輕鋼骨架——板材——門窗均為干作業方式，只需將構建運送往工地進行統一裝配即可（圖3）。

圖3 新芽系統建造流程圖

圖片來源：作者自繪

4 新芽系統帶來的思考

“新芽”的名字來自第一座小學，它代表了一種“新的可能”，也恰巧取了捐資方“新亞”基金的諧音。新芽系統發展至今，包括學生，學者，建筑師，廠家等在內的多方人員的關注，也有更多的人投入到鄉村建設上。事實上，現在已經不斷有獨立的建筑師做出令人驚嘆的鄉土重建項目。但是與社會需求相比，這樣的活動仍不太夠。還有很多具有專業知識的建筑師、研究者和學生，因為缺乏進入系統的管道而錯失參與實踐的機會。他們具有相關的技術和足夠的能力，的確需要更多的機會把自己的想法實踐出來。現在缺乏的是一個更合理的系統，將正確的知識和技術運用在合適的地方，如果這個體系能夠建立起來，建筑師也許能在重建中發揮更大的力量。

在建筑設計領域，新芽系統作為建筑設計中新的嘗試，建筑師在其工作鏈條中扮演的角色已不再簡單的是僅僅建筑空間，功能，造型等方面，而是從系統級的思考：概念——物流——生產——施工。做一個簡單比喻，假如要做一件家具，我們可以去加工榫卯，將構件組裝起來，把它擺放得很漂亮，跟其他家具、裝飾尋找優雅的關系。我們也可以從砍伐樹木、選擇材料著手，甚至從育苗、種樹開始。我們也可以著眼后半程，去考慮如何修繕、循環再用。還可以去訓練學徒、傳播知識。這一系列步驟，不僅僅是產業鏈的各個環節，也是人類能繼續發展、積累與傳承的必要方面。新芽系統中建筑師的工作不像大多數設計師僅僅在擺放、搭配上下些功夫，而是去挑戰上述的諸多環節。從工業化角度去思考了更多的關于現在社會的問題。

參考文獻：

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