淺談紙管建筑在地震區(qū)災(zāi)后重建之中的普適性──由雅安市蘆山縣太平鎮(zhèn)苗苗幼兒園的重建引發(fā)的思考

陳先杰

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

3月31日，在快接近“4·20”蘆山大地震過后一年之際，位于太平鎮(zhèn)楊寺廟安置點(diǎn)的新型紙結(jié)構(gòu)建筑“紙管幼兒園”成功舉行了開園儀式。該紙管幼兒園是2014 年普利茲克獎(jiǎng)獲得者坂茂(圖1)在中國(guó)設(shè)計(jì)的第二個(gè)紙管結(jié)構(gòu)學(xué)校，它是由微笑彩虹項(xiàng)目組及多國(guó)志愿者(約30余人)共同援建及協(xié)助下，歷時(shí)69天建造而成。

圖1 坂茂和落成使用中的苗苗紙管幼兒園

苗苗幼兒園面積為126，采用的是紙管框架輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，總共由20根紙管基柱和34根紙管橫梁構(gòu)成。地基的施工是按日本最高抗震級(jí)別設(shè)計(jì)，園舍墻體及窗戶主要采用塑鋼門窗及扣板。在設(shè)計(jì)施工上，它是一個(gè)可拆裝的裝配式建筑，紙管由木結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)連接，而各部分木結(jié)點(diǎn)組合采用榫卯連接，再通過金屬構(gòu)件進(jìn)行組合裝配，充分利用工業(yè)化成品構(gòu)件本身的連接功能(圖2)。

圖2 新苗苗幼兒園模型結(jié)構(gòu)示意

1 紙管建筑

1.1 坂茂與紙管建筑

讓紙成為環(huán)保堅(jiān)韌的建筑材料，很多人可能都難以想象，然而，紙管建筑最先出現(xiàn)是在20世紀(jì)80年代。

1986年，設(shè)計(jì)大師坂茂第一次想到采用紙作為建筑材料。當(dāng)時(shí)因?yàn)榻?jīng)費(fèi)困難，他大膽地采用紙?zhí)娲静淖鳛樵O(shè)計(jì)原材料，成功地建成了當(dāng)年Alvar Aalto展館的天花板、內(nèi)墻及展示臺(tái)。他欣喜地發(fā)現(xiàn)紙管的強(qiáng)度遠(yuǎn)超出了他的想象，從此便開始了他的紙管建筑設(shè)計(jì)之旅。

1.2 堅(jiān)韌的紙管

“我不太明白為什么人們都在關(guān)注紙這個(gè)東西。現(xiàn)在每個(gè)人都關(guān)注紙，紙是木頭做的。但是紙可以用作卷筒，很便宜，就像我說的，它很便宜，但是質(zhì)地堅(jiān)韌。但不管怎么說，紙就是紙而已[1]。”坂茂在谷德設(shè)計(jì)網(wǎng)對(duì)其訪談中說道。 苗苗幼兒園所用的紙管，是高密度牛皮紙一次成型的，抗壓抗彎性能都很好，它質(zhì)輕，建造速度快，便于維護(hù)，有著諸多的優(yōu)點(diǎn)。

1.3 紙管建筑的普及應(yīng)用情況

建筑界運(yùn)用紙結(jié)構(gòu)的建筑師不多，紙管的普及和應(yīng)用與紙結(jié)構(gòu)大師坂茂的的建筑歷程緊密相關(guān)。坂茂所設(shè)計(jì)的建筑涵蓋了的紙學(xué)校、紙教堂、紙住宅、紙博物館等。此外，他還為災(zāi)后重建提供了實(shí)用、易于拆卸重組的臨時(shí)建筑。目前，他的工作團(tuán)隊(duì)也是置身于無國(guó)界的災(zāi)后重建之中。

可以說紙管建筑在坂茂那里已經(jīng)上升成為一種“普適美”的設(shè)計(jì)，紙質(zhì)材料可以以任何形態(tài)和方式存在于建筑體系中，最可貴的是這種輕質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)可以以一種獨(dú)特的建筑美出現(xiàn)在不同的地震災(zāi)區(qū)之中，它帶給人們不僅僅是一種技術(shù)美的享受，更是一種心靈的慰藉。

然而，紙管建筑技術(shù)不被大多數(shù)人所掌握。在坂茂的帶動(dòng)下，它目前的普及應(yīng)用主要在地震災(zāi)區(qū)以及極少數(shù)公共建筑中，其服務(wù)對(duì)象也是比較小眾。究其原因主要是：人們對(duì)紙管建筑認(rèn)識(shí)比較匱乏；對(duì)于紙質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)建筑的創(chuàng)新、研究及設(shè)計(jì)方面的人才力量薄弱；紙管建筑零部件、組裝結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)也需要單獨(dú)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，工業(yè)模數(shù)化程度低，大量生產(chǎn)使用的規(guī)模比較小；另外紙管的自身也有一些不可否認(rèn)的局限性，如較大荷載可能使其產(chǎn)生破環(huán)性形變，防水防潮要求較高，這些負(fù)面因素使得其普適性程度在建筑范圍上有所折扣。

2 紙管結(jié)構(gòu)在災(zāi)后重建中的特性

眾所周知地震區(qū)災(zāi)后重建是一項(xiàng)比較艱苦的過程。在災(zāi)后重建的建筑修建活動(dòng)中遇到的困難比較多，而且錯(cuò)綜復(fù)雜，歸納起來主要為：經(jīng)濟(jì)困難，人力匱乏，修建耗時(shí)，建筑技術(shù)落后，配套設(shè)施落后、不齊備，生活條件差等。

為了盡快恢復(fù)生活和生產(chǎn)，急需一些臨時(shí)過渡性建筑的搭建來解決地震區(qū)的燃眉之急。紙管建筑在經(jīng)過科學(xué)的生產(chǎn)加工，設(shè)計(jì)裝配之后，能展現(xiàn)強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)魅力，它不但具有較高的抗震性能，給人們帶來安全感，而且經(jīng)過精心的裝配和維護(hù)組合之后它能成為一種高品質(zhì)的臨時(shí)過渡建筑(圖3)。坂茂曾經(jīng)說過這樣一番話：“決定建筑持久性的不是開發(fā)商或所使用的材料，而是能否得到人們的支持。簡(jiǎn)單以營(yíng)利目的的建筑，即便它是混凝土構(gòu)造，也是曇花一現(xiàn)，難逃被拆除的命運(yùn)。如果得到人們的尊重和喜歡，即便是臨時(shí)建筑，也可以像紙教堂一樣獲得永生[2]。”可見紙管建筑在災(zāi)后重建中的潛能是相當(dāng)大的(圖4)。

圖 3 苗苗幼兒園的室內(nèi)環(huán)境

圖 4 坂茂與兒童合影

3 紙管結(jié)構(gòu)在地震區(qū)災(zāi)后重建中的普適性探究

筆者親身參與苗苗幼兒園的部分搭建工作，體會(huì)至深，對(duì)于紙管結(jié)構(gòu)在災(zāi)后重建中的普適性探討與探究，是整個(gè)建造過程中出發(fā)的。

這里所探討的普適性是：紙管建筑設(shè)計(jì)技術(shù)比較普遍地適用于蘆山地震區(qū)災(zāi)的后重建。在當(dāng)時(shí)的災(zāi)后環(huán)境和災(zāi)后條件下，紙管建筑普適性主要決定因素在這一建造過程中主要體現(xiàn)為：設(shè)計(jì)技術(shù)的支持成熟度，施工工藝的難易及可操作性，材料的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，施工工期時(shí)效性，使用舒適性以及建筑美觀性這幾個(gè)方面。

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)

應(yīng)該說建造最開始要從設(shè)計(jì)開始，而紙管過渡性建筑是國(guó)際建筑設(shè)計(jì)大師坂茂在全球應(yīng)用的一個(gè)成熟災(zāi)后應(yīng)急建筑體系，有著諸多成功案例，經(jīng)過了時(shí)間和規(guī)范的檢驗(yàn)。長(zhǎng)時(shí)間的紙管技術(shù)的積累和支持使得紙管建筑技術(shù)在災(zāi)后重建中越來越成熟(圖5、圖6)。各國(guó)志愿者之間的合作，使得這一技術(shù)更加普及、開敞。參與這樣一個(gè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐相結(jié)合的建造，使我們有機(jī)會(huì)深入接觸和掌握這套紙管建筑體系。學(xué)習(xí)是一種可貴的精神，研究和掌握坂茂的紙管建筑技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚴刮覀兏玫卦谝院蟮臑?zāi)后重建中做出貢獻(xiàn)。

圖5 紙管木節(jié)點(diǎn)分布

圖6 屋檐搭接

3.2 施工工藝

在苗苗幼兒園的施工過程中，核心的施工工藝主要體現(xiàn)在主體骨架的準(zhǔn)備，材料和構(gòu)件前期的處理及主體骨架搭建這三個(gè)過程中。值得欣喜的是，在對(duì)紙管的處理，對(duì)木節(jié)點(diǎn)的修整，對(duì)金屬構(gòu)建的矯正都是比較方便的，這些材料都比較輕質(zhì)靈巧的，處理工具都是一些比較常見的工具，如鉗子，切割電鋸，打孔電鉆，電磨鋸等，雖然都帶有危險(xiǎn)性但都是一學(xué)就會(huì)的，許多志愿者甚至女生都能很輕易的上手。在做這樣的施工工藝前，并不需要掌握太多復(fù)雜的專業(yè)知識(shí)。可以說它是真正能做到民間建造，人人參與的，只要做到相互協(xié)作、相互配合就能很好的完成作業(yè)(圖7、圖8)。

圖7 志愿者們?cè)诎惭b木節(jié)點(diǎn)上的角鋼

圖8 志愿者們?cè)趨f(xié)作搭建主體紙管結(jié)構(gòu)

3.3 材料的經(jīng)濟(jì)性

新苗苗幼兒園紙管建筑其主要使用的材料為紙管，其次為連接紙管的木節(jié)點(diǎn)及木節(jié)點(diǎn)之間的角鋼，另外是拉結(jié)紙管框架的鋼筋旋絲螺口拉桿。

這些材料都具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先，紙管本身并不是常規(guī)建筑材料，從而可以避開災(zāi)后建筑材料的缺乏和價(jià)格上漲問題；其次，紙管加工簡(jiǎn)易，除了一些特別的尺寸之外，一般的紙管生產(chǎn)商都能提供所需產(chǎn)品，而且制作時(shí)間極短。另外紙管相對(duì)較輕，長(zhǎng)短靈活，便于組織運(yùn)輸,可以形成直接易行和靈活的搭建方式,借助木制、塑料或金屬構(gòu)件作為連結(jié)體結(jié)合就地取材的圍合方式，可以構(gòu)成更為靈活的空間形式和更為安全的彈性結(jié)構(gòu)體系[3]。

對(duì)苗苗幼兒園紙管的花費(fèi)來說，其實(shí)紙管本身成本不高，主要是在運(yùn)輸費(fèi)用上，與其他建筑材料相比，其運(yùn)費(fèi)是不高的。單根紙管從浙江平湖到太平鎮(zhèn)的運(yùn)費(fèi)只有320元。對(duì)于像這樣一個(gè)靠公益集資修建的幼兒園來說，材料的經(jīng)濟(jì)性和可操作性為解決地震區(qū)經(jīng)濟(jì)困難提供了十分大的支持。

另外，所有材料都可再生和循環(huán)利用。過渡期完成后紙管拆除方便，可移至其它地點(diǎn)重新組裝或改成其它設(shè)施再利用。雖然造價(jià)相比普通過渡板房貴出不少，但此類紙管建筑系統(tǒng)的循環(huán)利用特點(diǎn)，能很大程度減少建筑材料的浪費(fèi)。

3.4 施工工期

在成熟的災(zāi)后應(yīng)急建筑體系下，如果參與人員足夠，材料完全齊備的條件下，搭建工作半個(gè)月就能完成。只是苗苗幼兒園的修建是屬于坂茂在其紙管體系下的一個(gè)新的方案，在設(shè)計(jì)時(shí)，不同的場(chǎng)地，不同的使用對(duì)象，要充分考慮到中國(guó)地震區(qū)周邊的建筑材料與紙管材料相結(jié)合的可能，如該幼兒園屋頂?shù)蔫旒芫筒捎昧吮阌诓少徢冶阋说呢浖芙卿摗Ｔ诓煌赜蛭幕尘昂蜋C(jī)遇挑戰(zhàn)環(huán)境下，我們必須在建造時(shí)多方面調(diào)節(jié)與磨合，這是無法回避的。而從材料本身而言，紙管是一種標(biāo)準(zhǔn)化可控的材料，為施工節(jié)省了大量的時(shí)間，縮短了工期。例如條件相對(duì)較好的成都華林小學(xué)修建就只用了一個(gè)多月，對(duì)恢復(fù)地震區(qū)的生產(chǎn)和生活來講，時(shí)間就是相當(dāng)寶貴的，施工工期短必將是它普及和推廣的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。

3.5 使用舒適性

如果說苗苗幼兒園是以災(zāi)后臨時(shí)過渡房的名義存在的話，那么它的品質(zhì)是相當(dāng)高的了。在建造工程中，所有參與者都秉承人性化設(shè)計(jì)施工的目標(biāo)，從紙管刷漆、反復(fù)修整到竹籬柵欄的每塊竹片精心打磨都蘊(yùn)藏了建造者對(duì)災(zāi)區(qū)人民的愛心和對(duì)兒童的關(guān)懷。建成后的幼兒園寬敞舒適，木棕色的紙管柱，溫馨光滑，兒童可接觸性強(qiáng)，親和性遠(yuǎn)大于冷冰冰的混凝土柱。

在建筑熱工性能方面，墻體夾層厚14 cm左右的塑料能充分起到隔熱、防水、防潮效果。“三明治”結(jié)構(gòu)做法的歐松板屋面，材料純天然，充滿安全感和人性化。木地板架空、通風(fēng)的細(xì)節(jié)要求十分嚴(yán)格，大面積的開窗，寬敞明亮的教室為兒童提供了安全舒適的生活學(xué)習(xí)環(huán)境。

苗苗幼兒園的使用年限起初是按5年來設(shè)計(jì)，但是坂茂在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收查看之后，非常高興地說，這個(gè)建筑如果維護(hù)得好，可以永久使用，它安全性和舒適性可見一斑 。

3.6 建筑美觀性

從建筑風(fēng)貌上來講，苗苗幼兒園有點(diǎn)日式風(fēng)格的感覺，隔遠(yuǎn)了看苗苗幼兒園簡(jiǎn)單靈動(dòng)，雙坡形式的屋頂和當(dāng)?shù)卮ㄎ鳌叭恕弊只彝呶蓓斚嗨啤＝^，純白色墻面及白灰色彩鋼瓦，配棕色紙管柱子，有點(diǎn)類似中國(guó)古典梁柱結(jié)構(gòu)7開間2進(jìn)深土木懸山民居。在經(jīng)由新穎的現(xiàn)代材料和新的技術(shù)建造，加上建筑師的嚴(yán)格審美把關(guān)，它看起來就像一棟美麗的有靈魂的愛心小屋。

紙管建筑在通過新的建筑設(shè)計(jì)手法，在色彩、構(gòu)成及呈現(xiàn)風(fēng)貌上面會(huì)有各式各樣的可能性，建筑的美學(xué)可塑性也變得比較強(qiáng)。這些原因使然，使得它在地震區(qū)災(zāi)后重建中的普適性自然而然就得到了提升。

4 結(jié)束語

造紙術(shù)作為中國(guó)四大發(fā)明之一，是我國(guó)古代科學(xué)文明的重要成就。然而，今天當(dāng)人們開始用“紙”造建筑的時(shí)候，我們是否想過要延續(xù)這一古老文明，探究其普適性，讓它以強(qiáng)大的力量屹立于地震區(qū)災(zāi)后重建之中?紙，源于大自然，也最終將回歸大自然，但是它給我們留下的價(jià)值卻是不可估量的，就像坂茂先生所說的一樣，當(dāng)它得到人們的喜歡和尊重的時(shí)候，即便是臨時(shí)的，那它也會(huì)得到永生。

[1] gooood interview——Shigeru Ban[N/OL].谷德設(shè)計(jì)網(wǎng).2014,(4)

[2] 寧蒙.日本建筑師坂茂:紙管也堅(jiān)強(qiáng)[J]. 環(huán)境與生活,2013,(9) :86-91

[3] 殷弘,鄧敬.由“過渡”而始——從坂茂的紙管校舍到過渡性建筑的探討[J]. 時(shí)代建筑,2009,(1) :72-77