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高校校园竹结构景观建筑应用探析

2014-04-06樊茂琴钟志芳邱仁建

山西建筑 2014年16期
关键词:竹材竹子构件

樊茂琴 张 聪 钟志芳 邱仁建

(江西财经大学,江西南昌 330013)

近年来,钢材、水泥、混凝土等建筑材料的局限性日益突显,生态环保、低碳经济的竹材成为了建筑行业的新宠,成为景观建筑学发展的前沿思潮。纵观高校校园里的多数景观建筑,大多是有实无意、单调、冷漠和千篇一律,突显不了校园的场所精神与对环境的友好态度。因此,各大高校越来越注重景观建筑的价值体现与优秀文化的延续和更新。

1 竹材与高校校园景观建筑

1.1 竹材特性

从古至今,人们从未停止过把竹子作为建筑材料来使用,竹子作为建筑材料其物理特性有三个方面:1)抗拉强度。沿径向分片竹材的顺纹抗拉实验结果表明,竹材的顺纹抗拉强度和弹性模量与竹纤维含量成正比关系。竹材的顺纹抗拉强度较高,平均约为木材的2倍,单位重量的抗拉强度约为钢材的3倍~4倍,强度从竹秆基部向上逐渐提高,并因竹种、年龄和立地条件而异;2)抗弯程度。通过日常观察,我们可以看到竹材的抗弯水平是远高于一般木材与建筑材料,同时,根据相关实验材料表明,竹子竹节并没有导致竹材的抗弯强度降低,竹材具有的良好韧性是竹子运用于建筑的一大优势;3)抗压程度。竹材在承受轴向压缩载荷时,其承载的主体是竹纤维,竹纤维在受到与自身纵向平行的压力时,在竹材内部起承受载荷的作用。同时,在竹子几千万年的不断繁衍中,竹子符合生物材料的功能适应性进行的择优演化,使竹节局部组织增大,对天然竹子的抗破坏能力起到了增强作用,竹材对建筑的可应用性更是得到了增强。

1.2 高校校园景观建筑

在相同的技术背景与时代风格下,结合现代高校生的普遍需求和基本审美,各高校校园景观建筑有其相似性:1)分散性。单纯的景观建筑设计建造不符合人本需求,设计者通常会将景观建筑分散建造到不同地点;2)整体性。在校园景观建筑设计建造中设计者往往会寻求整个景观建筑的整体性或将景观建筑与基础设施融合,将其二者由于可利用资源有限而产生的冲突加以协调;3)时代融合性。高校校园的历史年代一定程度上已经决定了它的景观建筑具有将过去时代与当代融合的共同特点(风格上、技术上等)。同时,即使是需要一个全新的设计,建设者也会愿意将时代因素融合起来,建设一批包含丰富文化的景观建筑。

2 设计原则

我国古代就有将竹子作为主要材料构建建筑物的先例,并留下了丰富的建筑经验。随着现代建筑产业快速发展,对竹子性能的不断探索,建造者们关于竹子新的设计理念和设计方法不断涌现,在总结当代建筑的设计思潮以及对国内外著名竹建筑作品分析的基础上,归纳总结现代竹建筑设计的四项原则,对竹建筑建设和推广起到了良好的指导作用,所以现代竹建筑设计的四项原则也适用于高校校园竹结构景观建筑。

1)普适性原则。竹结构景观建筑对建筑环境的要求较低,不像钢筋混凝土结构对地基、施工技术等有较高要求,所以竹结构景观建筑普遍适用于不同条件下的建造环境,有利于竹结构景观建筑的进一步推广;2)可持续原则。竹子本身就是一种廉价建筑材料,况且我国的竹林种植面积较大,竹子不同于其他树木,生长速度极快,在合理的设想下,竹子是一种取之不尽用之不竭的建筑资源,可持续开采并利用;3)可逆性原则。竹子虽然是一种韧性很强的材料,但相对于钢筋混凝土来说还是具有一定的局限,比如使用寿命略短,不过竹结构建筑可拆卸修补,通过更新和维护使得设计的后续阶段得以延续,使建筑物在其全寿命周期内发挥最大的价值;4)兼容性原则。竹材料因为其本身的特性在建构时有其独到之处,但使用时如果一味使用单一的材料,可能会降低建筑物本身的欣赏性,吸取效率更高的材料与竹材料配合使用将提高使用效率,带来竹结构的多样性。

3 建造要素选择

3.1 建造类型

第一种是功能性竹结构景观建筑。功能性竹结构景观建筑可做成休憩凉亭,在高校校园里可设计建造的休憩凉亭造型多样,生态环保,一般为敞开式结构,有单层也有双层,美观自然,不仅是供人憩息乘凉学习的场所,也是高校校园里独特的景观建筑。传统的休憩凉亭多为穿斗式结构,结构形式简单,而现代休憩凉亭多辅以钢构件连接件,结构形式变化多样,但两者都保留了竹子自然质朴的特征,以其别致雅观的独特格调,为高校校园增添了新的亮点。功能性竹结构景观建筑亦可做成校园文化廊,文化廊具有遮阳、防雨、小憩、观赏等功能,可架空,可曲折,造型灵活多样,一般根据具体的地形条件、使用功能及美学风格进行设计,既可用于点缀学校各景观区,作为通过性走廊使用,又能作为标识的景观建筑或作为其他建筑的门面,具有很高的艺术和文化价值。第二种是观赏性竹结构景观建筑。中国人一直都有以竹为主材创作艺术品的传统,竹艺术品的历史甚至可以追溯到几千年前。竹结构景观小品在景观设计中作为点睛之笔,是设计理念和本土文化的物质载体,有不可替代的作用。它是一座城市或者一个地域精神的表达,因此竹结构景观小品要在空间、尺度、比例、材质乃至外观上都要考虑细致。在学术氛围浓厚的高校校园内,适当点缀竹结构景观小品,可形成清丽高洁的雅趣,使师生在经过一天繁忙的学习之后能得到视觉上与精神上的放松。

3.2 建造方式

高校校园中的竹结构景观建筑,最重要的就是能够进行快速简单地安装,以及后期方便经济地管理维护,而装配式制作安装就很好地解决了这个问题,既能提高生产效率、节约能源,又能发展绿色环保建筑,还有利于保证和提高建筑工程质量。其布置方式灵活机动,给高校校园里竹结构景观建筑的多样性提供了选择;装配简单快速,正好适合高校实践课程中学生操作;其构件可拆卸,可替换,为维护提供了便利;降低对校园环境的负面影响,不必在校园里进行构件前期制作,简单的后期安装能减少环境污染、降低噪声、减少场地干扰、防止扬尘、节约水、电、材料等资源和能源;对于安装,只需运送构件至高校校园,减少了进入高校校园的工程机械种类和数量,满足了绿色施工的要求。

装配式竹结构景观建筑的制作安装主要分为两个部分,第一部分是前期工厂制作,第二部分则是后期现场安装。工厂制作流程包括:1)所需材料的收集、整理、分类;2)对原材料进行基础的粗加工;3)根据设计图纸对材料进行划线和下料,并根据图纸将划线后所得的材料加工成构件;4)对构件进行后期美化处理。现场安装流程包括:1)详细阅读安装步骤与设计图纸;2)对构件进行清点,并根据设计图纸将构件放在相应位置;3)连接构件并进行临时固定;4)调整构件位置,使其定位更加精确,并进行最后固定;5)对建筑进行后期美化处理。

3.3 连接节点

竹结构景观建筑的建造最重要也是最关键的一点就是连接节点的选择。为了实现装配式制作安装中可拆卸、可替换的价值,粘贴、焊接等刚性连接方式已经不再适用,转而采用柔性连接方式,保证竹构件拆卸替换的方便性。主要有以下几种:1)螺栓型节点。为了加强节点,螺栓连接可与竹材端头的石膏或者水泥砂浆结合使用;2)捆绑式节点。可采用钢丝、铜片、钢片等高强度工业材料来进行捆绑,以达到提高其抗弯矩能力和增强其竖向受力强度的目的,具体方法可参考竹脚手架的搭建;3)钢构件节点。竹材通过螺栓、预埋件与钢筋混凝土的力学连接或不同的标准化钢构件来连接节点;4)穿斗式节点。由于竹材壁单薄内中空,纤维细长,耐冲击能力极低,因此可采用槽口固定、插杆固定等穿斗式手法;5)套筒式节点。连接手法根据嵌套方式的不同,分为内嵌套和外嵌套两种。嵌套方式能满足各个方向上竹材的连接,使竹结构景观建筑的样式更加丰富。现有一种用PVC塑料管制作的嵌套方式,通过两箍之间的轴紧密连接和调节角度,可满足多角度结构的需求。

3.4 维护管理

在竹结构景观建筑的维护和后期管理上,虽然竹材本身具有很多的局限,但只要在耐久性方面加以处理便可提高其使用寿命,通过拆卸替换便可使竹结构景观建筑整体在时间上加以延续,且不会影响整体的使用和美观。拆卸替换的思想在之前的竹产品中就有了一定的体现,在中国常见的竹制生产生活用具中,大多采用编织和穿插的方式,这样的制作方式,使得产品在局部破损后对其正常使用影响不大,并且可以进行损坏部分的修复和替换。传统的物理和化学维护方法虽然也能解决其耐久性的问题,但也造成了经济、美观和环境等问题。因此在竹结构景观建筑的维护和后期管理上采用更换老化损坏部分将比采用复杂的处理方式更为恰当,这种方式给校园管理者对其后期维护管理减少了很多麻烦。

4 价值分析

1)生态价值。a.材料来源的生态性。竹结构景观建筑主要材料为竹子,竹子四季常绿,生长繁殖快,在稳固土壤,保持水土、涵养水源、净化空气等生态环境保护方面具有突出作用。科学合理有序的竹林开发具有促进竹林系统的更新,控制竹林的扩张,同时保护森林系统生物多样性,促进自然生态可持续发展的作用。b.建筑材料的环保性。竹结构建筑的材料以竹子竹茎为主,竹茎组成的化学成分以纤维素、半纤维素和一定数量木素为主,均不会对周围环境以及人身造成危害。废弃的竹材腐烂会形成腐殖质,转化为土壤肥力成分。竹子以其繁殖更新能力优于树木,竹结构景观建筑的推广在一定程度上可以减少建筑材料对木材资源的需求,缓解森林资源紧张局面,保护自然资源。2)教学价值。在国内,诸多例如建筑学、城市规划、工程管理、隧道与桥梁、园林设计、景观设计等专业均开设有与建筑结构以及建筑景观相关的实践课程。在高校校园里修建竹结构景观建筑,可以为专业学生的实践学习提供生动的教材与研究对象。为了培养学生的动手实践能力,可采用装配式安装校园里的竹结构景观建筑,在工厂完成构件制作并运送至学校后,由老师或技术人员作为顾问,学生亲自动手安装,让学生在实践中进行学习,也增加了课堂的趣味性与学生的积极主动性。3)文化价值。景以文成,文因景名。以文点睛,更增人文气息。竹,以其婀娜多姿、潇洒自然的姿态以及清静素雅之美,让人心向而往之。此外,竹,自古以来在古代文人心中都有着独特地位,素来都是清风高洁、坚贞不屈的象征,所以有用竹喻德的传统。唐张九龄的《和黄门卢侍郎咏竹》中,称“高节人相重,虚心世所知”,正是高风亮节的寓意。元杨载《题墨竹》:“风味既淡泊,颜色不斌媚。孤生崖谷间,有此凌云气。”则体现了竹子那“淡泊以名利,宁静而致远”的象征意义。因此,竹结构景观建筑出现在高校校园,也是一种继承与弘扬中华民族优秀传统文化的表现。4)经济价值。竹子作为来源广、数量多、获取易的建筑材料,相比其他建筑材料具有明显的经济优势。具体体现在其种植难度、生长速度、采伐难度、运输成本、加工成本等多个方面。从建筑材料的使用方面来看,竹结构景观建筑由于其竹子材料获取成本较低,因此整个建筑成本低;从其外部性价值来看,竹结构景观建筑有利于环境的保护,相对于钢筋混凝土建筑对环境的危害,具有明显的正外部性经济价值。因此,在高校校园里建造竹结构景观建筑是很经济的,可以减轻学校的经济负荷。5)社会价值。竹结构景观建筑因竹子的天然色彩、质感、形态等,给人一种回归自然的舒适感受,与周围环境具有很好的协调性,因此不仅适合在高校校园建造,也适合在公园、旅游区等公共景观区进行推广。竹结构景观建筑在钢筋混凝土结构建筑盛行的当下是一种回归,一种尊重文化,崇尚自然,发展生态的回归。竹结构景观建筑在公共区域的推广,有利于生态环保理念在全社会的宣传,推动社会的绿色可持续发展。6)美学价值。a.观赏性。竹结构景观建筑的原材料——竹子,取自自然,其色泽以青绿为主,给人视觉一种舒适之感,调节了个人心情,以及结构虚实有致,具有相对的美观优势,因此具有一定的欣赏价值。b.结构美学。结构美学饱含承重结构和人文意义上的结构美,它既涉及建筑美学,又涉及技术美学。竹结构景观建筑作为结构方面极具代表性的建筑结构自然具有极强的结构艺术表现力。不管何种思潮的兴起,都离不开对结构美学的关注,而竹结构景观建筑就能很好地体现其美学价值。

5 结语

高校是一个充满文化气息与时代气息的场所,每个景观建筑都应尊重校园本身具有的文化,在呼应这种独一无二文化的同时,为这份珍贵的文化注入新的内容。竹子作为对环境最为友好的材料之一,完美地体现了环保、可持续和保护资源的主题。竹结构景观建筑的提倡,不仅仅是对一种古老建筑形式、材料和建筑技术的传承,也是对中国悠久的竹文化、竹精神的弘扬。在了解高校校园景观建筑设计建造特点后,结合竹子拥有建筑材料相关特性,对其类型、制作安装方式、连接节点以及维护管理的选择,完成竹结构景观建筑的建造,体现其在高校校园里所具有经济、社会、生态、文化、美学、教学方面的六大价值。通过传统文化与现代文化的深入融合,自然与人工的完美结合,将竹子转变为代替钢材、水泥、混凝土等成为在大学校园里新的、绿色、环保、经济、生态以及时尚的景观建筑生态材料,对建设生态校园、促进建筑材料可持续发展是十分重要的。

[1]陈安斐.竹子运用于环境[D].上海:同济大学,2008:1-2.

[2]叶志敏,张小开.竹子在现代城市景观设计中的应用[J].世界竹藤通讯,2009(8):23.

[3]李 鹏.竹材园林建筑与小品的调查与研究[D].临安:浙江农林大学,2012:17-32.

[4]叶志敏,张小开.竹子在现代城市景观设计中的应用及对策研究[J].珠江现代建设,2010(8):13-14.

[5]胡敏君.竹子价值的设计开发[D].上海:同济大学,2006:61-62.

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