【竹建筑•竹生活】工业竹材，应该真正提倡的生态型建筑用材——南京大学赵辰教授

我对竹的认知有相当一部分跟我的木构研究有关系。我强调木建筑的文化研究,跟很多研究中国建筑史的木构不太一样。第一是从材料,第二是从构造和结构。我认为所谓建构必须要这样讨论问题。也就是说,特定的材料应该有比较合适的构造,又有特定的结构形态,这是一种建构的美学。当然从建筑师的角度来讲,还要考虑造型问题——形式要有一定的道理。

材料→构造→单元体

我在这方面做过很多工作,比如木拱桥的研究、中西方的比较、跨度问题、高度问题……这是我的一些学术基础。今天来谈竹子是基于我对木构的了解。

竹的纤维

竹材是一种建筑用材,从建筑师的角度,我们可以通过木材来了解。我们一般认为木材跟混凝土和钢材不一样,它具有典型的各向异性,也就是方向性,这是它生长的纤维导致的,这一点很重要。竹材的各向异性比木材更强,竹材的优缺点都与之相关。因此编织就成为了它最基本的构造方式,使之形成面,所以建筑上经常会看到竹笆墙。但是原竹难以达到柱、梁所要求的结构性材料断面。

竹笆墙

建筑建成之后,它的存在比家具、装修都应该要长久。对于耐久性来讲,竹材会有一些问题。

与木材不同,我们很难让竹在建造之前干透,这就导致原竹在做成产品之后,在使用过程中不断干燥,导致变形。竹椅子、竹凳子,买来的时候很扎实,过一两年就开始浑身摇晃,吱嘎作响,就是这个原因,这个问题很难解决。它的水分递减,而密度递增,这使得在建筑上使用很麻烦。

竹材的含水率问题

还有一个问题就是所谓的纤维素,里面相当多的是糖份或者蛋白质,这导致在原竹使用过程当中非常容易发生虫蛀。

材料的特性使竹在构造上很难做原木所常用的榫卯结构。原竹的绑扎最常用的是铁丝、麻绳,其实木构也可以绑扎,叫做捆绑式结构,今天依然可以用。问题是这样产生的节点稳定性不够,比如傣族竹楼的耐久性就是个问题。所以原竹的这些特性导致它只能快速建造,快速拆除。

原竹的搭建

作为建筑师,要懂得基本的原理,在建筑物持久前提下,这些问题导致它的高度、跨度都会受到局限。我举两个用竹的反例:

这个建筑的竹子里面穿的全部是钢筋,有的地方还用了混凝土。

这是用竹片包的混凝土柱子。我非常反对这种建筑模式。建筑就要扎扎实实,持持久久。

有很多人在研究原竹的创意,在我看来是缘木求鱼,没有意义。你可以做一些特别好玩的东西,但要是临时性的。

反过来看,为什么我们现在热衷于使用竹材?其实是可持续发展的要求。作为地球上的一员,我们做的事情要跟社会发展有关,尽可能地使用可循环材料,排放少,能耗少。混凝土不可回收,所以不是很好的生态材料,生态标准不高;木材很好,所以我多年来一直提倡用木材。

用木材做比较,我们可以看到竹材的优势。一个是种植生态意义很大,竹材成材的周期很短,而木材很长,所以我们多使用竹材更有意义。

竹材基本上没有生态问题,不像木材,过度采伐会产生重大的生态问题,这是我们国家已经发生的,所以已经有几十年退耕还林的中央政策。中国竹材资源产量非常大,并且还可以拓展,根据农林部门的调研,中国还有很多山林是有可能发展成竹林的,这可以减少我们对木材的采伐,也可以减少对世界上其他地区木材的采伐。中国过度使用东南亚,甚至非洲的木材,已经遭到国际上很多环保组织的抗议。

从可持续发展最基本要求来讲,与木材相比,竹材的优势在于更符合就近取材原则。中国的南方竹子非常多,就近取材会减少能耗和排放,也会多使用当地的劳动力,这都符合可持续发展的标准。建筑形式的地域性应该做到合理性,我们要从社会、地球整体发展的角度看这个问题。

竹材作为建材使用,本身存在的问题是非常清楚的。我们今天要使用它,是因为可持续发展。中国的木构传统本身就有现代化发展的问题,这一点我本人有非常深刻的体会。我们的木构是非常优厚的传统,但它的发展是停滞的。唐宋之后,中国木构的跨度和高度没有发展,这是一个事实。梁思成为此痛心疾首,所以他把中国建筑历史的唐宋时期定义成最高峰,后面就不发展了。当然我不赞成这个看法,他是把这个道理作为一个核心问题阐述了。

那么为什么中国的木构那么发达,在历史上却不发展?反过来看,所谓中国的不发展,意味着西方的发展。欧洲的木构技术没有停止发展,尤其是在工业时代。木材的核心问题是尺寸,不应受制于树木本身,尤其是原木的断面。

欧洲在十六七世纪开始通过将材料分解再组合使结构形态的强度提高,这个方法很快应用到桁架。桁架有优势的根本原因就在于分层。

木桁架

分解合成不只是提高结构形态的强度,材料本身的结构强度也可以提高。我在瑞士看到一座木构桥,材料的断面没有改变,尺寸没有改变,但是强度大幅体高。看到这里,我就明白中国的木构为什么没有技术发展了。

现在的木材怎么样能脱离分解合成这件事情,我们今天还能离开分解合成的木材吗?我们还都用原木工作吗?分解合成的原理,就是今天工业竹材的潜力,工业竹材的哲学原理就在这里。这跟工业的木材是完全一样的道理,只是我觉得工业竹材更精彩,因为原竹根本达不到原木本身的建材使用率。在我看来,竹材在建材领域的唯一出路就是工业化。科学家已经做了那么多的工作,并且还在不断地研究,他们的阐述在工业角度不断地革新。我看出了其中各种参数可能性,对建筑商的可能性,比如说集成材,它的尺度、长度、连续度都在增长。

工业竹材

我认为建筑师要主动参加竹材的工业化。这是张齐生院士实验的竹建筑,没有建筑师很好地进行配合,所以在构造方面,我认为做得不够好,但是材料已经没有问题了。用最常见的工业化木材的方式可以改造它。我们做了实验,用了重组材、集成材两种材料,还将继续实验,开发很多金属件,模仿合成木材的做法,让它可以发挥自己的个性,但我不相信它能一步登天,要一点点来。

竹建筑实验

通过这种实验,我们也尝试了加工过程的问题,做了一些榫卯实验,重组材几乎使用不了,集成材也不是很好。

工业竹材实验

我们现在用竹材,是因为可持续发展,大家不要忘了这里面有一个词“发展”。邓小平说“发展是硬道理”,不能走回头路。竹文化曾经是我们的历史,我们可以为此骄傲。但是我们今天要的是具有发展的竹文化。我认为人类和社会走回头路是不行的,所以只能往前走,这才是思路。