曹 昊， 许 放

(合肥工业大学 建筑与艺术学院，合肥 230009)

竹材在建筑创作中的运用手法探究

曹 昊， 许 放

(合肥工业大学 建筑与艺术学院，合肥 230009)

竹材建筑的研究是 “绿色建筑”理念的重要组成部分。文章从空间形态、表皮肌理和结构营造三个角度研究了竹建筑的设计手法，对著名的竹建筑案例进行建筑学、构造学、社会学及美学层面的梳理与分析，以期构建较为完善的竹建筑设计理念。

竹建筑；空间形态；表皮设计；结构营造

在历史上竹子是一种全世界范围内被广泛运用的建筑材料，当下建筑科技的发展和低碳环保的社会需求再一次把竹子这种传统建材拉到世人面前。如何能超越前人，梳理出竹建筑设计手法的合理架构，以设计出新时代的竹建筑，是本文的宗旨所在。

一、竹建筑空间形态的营造手法

(1) 化整为零的设计手法 传统竹木建筑的固有缺点在于建材长度的限制，大尺度的建筑往往无法实现，设计师对此的解决之道在于：化整为零，把一个大建筑化解为数个较小单元。在缅泰交界的一个村庄，国际慈善机构设计建造的孤儿院创造性地由一个个独立的小棚屋组成，每个棚屋居住五六个儿童，这就解决了传统竹造方式不善于营造大空间的弊端，同时小空间形成学生宿舍的感觉，反而增大了孩子们的私人空间，孩子们拥有自己的室友，也可以到邻近的棚屋串门。每个棚屋都是一个简易的活动桁架系统，有出檐很深的遮阳系统，钢制结构主体，屋顶和墙面覆盖当地蔑工编织的竹篾软屉。小棚屋可以折叠伸缩适应气候寒暑，可以灵活调整布局，还能拆散异地组装，把袖珍建筑的临时性特征和地域特点及功能需求完美地结合了起来(下页图1)。

相对于孤儿院的纯然的分散布局，设计师班吉(Benjaw)设计的母亲宅倾向于分而不离的布局手法。设计师将一个单体住宅分成了两个孪生的角锥形屋顶的竹亭，分别成为起居和卧室的功能区间，主立面由斜拉钢索悬挂一个狭长竹制篱笆，将分离的竹亭在视觉上统一起来。竹篱、气窗和隔断都由填充大量短竹筒的竹制框架制成，竹筒形成了大小不一的圆圈形肌理，视觉效果十分新颖，使这座别墅呈现出乡土而现代的设计风格(图2)。

(2) 聚焦视线的设计手法 竹建筑由于尺度的制约，难以宏伟规模和浑厚体块对观者产生心灵震撼，设计师必须从别的角度展现建筑的魅力。针对竹构造的特点，营造开放的空间和具有导向感的建筑轴线有利于建筑的自我表现。集中式建筑布局是具有强烈导向感的构造。位于委内瑞拉的一座竹亭和海地的一座民俗博物馆都以原生态的构造方式呈现出集中式形态，前者以平缓的坡屋顶覆盖向中心聚拢的开放式两层构架，后者以浑圆的果壳状茅草屋顶覆盖一个竹帘饰面的圆室，并筑起图腾柱围合的空廊柱，其质朴的气质使建筑像一朵盛开的鲜花或是植物的果实般具有生命的活力和均匀的美感，两者都拥有圆形的平面和向内拥簇的锥状轴向，这种鲜明的集中性和凝聚力也使风景区内的游人的视线可以迅速地搜索到它们的身影。

(3) 灰空间的设计手法 竹材纤细瘦长的自然形态不适宜于营造密实钝重的空间气质，因此许多建筑师将竹材组织成各种网状或茏状结构，使其成为建筑物的附属部分，以围合和界定一部分空间，这些区域的透明程度由竹材的疏密所决定。作为一个提倡低碳生活的设计酒店，英国 HWCD 事务所的建筑师孙琰设计的江南竹院茶馆别具特色，细径竹组成的纵向隔栅提供了一种诗意想象，让人的行为成为空间中的表演，而这些竹隔栅则成为演出的布景和道具。

这种将空间视为灵活可分割、组合之物的概念特别适宜于竹材的表达，它们不会像人工造物一样引起反感，相反，它纤细优美的身影会产生一种引导，诱惑人们来到它所围合的虚拟区域，享受这片竹影婆娑的优美意境，这种空间处理手法类似于古典园林中设置的影壁、假山和漏窗，透过竹屏看去，所有景观都被纵向割裂产生抽象化色彩，有隔而不断，别有洞天之感。竹隔栅正逐渐演变为符号化的灰空间，框住了被城市化侵蚀了的脆弱景观。

二、竹建筑表皮肌理的设计手法

(1) 序列式肌理的塑造手法 传统竹建筑的设计都具有规整而理想的模数体系，竹网格体系所具有的理性和诗意，特别适宜于东方美学理念的表达。日本建筑师隈研吾设计的长城脚下的“竹屋”就是这种设计的典型：设计师在建筑外围使用疏疏落落的细径竹隔栅体系和落地的玻璃窗使建筑如同镜面般融入周围的山谷，竹子的牙白色和深色阴影交替出现的条纹效果带有诗意的虚幻色彩，再加上阳光透过竹隔栅造成室内的网格光影，更使建筑呈现出浓厚的诗意氛围。

如果说“竹屋”的设计风格偏向密斯式建筑的轻灵和虚幻，而中国美院象山校区的教学楼群则带有勒·柯布西埃式建筑的坚实和沉稳，同样是竹材装饰的外墙，中国建筑师王澍似乎要改变竹材脆弱不耐风雨的传统形象，他大胆地以宽阔致密的竹集成材形成密不透风的竹墙，使竹材意外地获得了沉着和明亮的视觉效果，位于其上的疏疏落落的窄条窗营造出江南民居的意象。美国建筑师斯蒂芬·霍尔追求更为严谨的现代主义风格，他设计的万科深圳总部改变了竹建筑常有的乡土气息和不规则感，使用了切割规整的板状碳化竹集成材形成外墙饰面，并在其上均匀分布着工业化气息浓厚的网点，使这种深棕色竹材墙面既有悦目的摩登外观又能够经受风雨的侵蚀。

(2) 自由式肌理的塑造手法 在后现代建筑思潮的影响之下，有机形态开始对大型公共建筑的外观产生影响，英国建筑师理查德·罗杰斯设计的马德里巴拉加斯机场的顶棚天花和办公区创造性地使用了密集排列的窄条状竹刨切板，成为竹材大面积运用于公共建筑的重要实例。设计师充分利用竹材富于韧性的特点，利用沿波浪状轴线巧妙布置的轻质弯曲钢骨，使固定于其上的竹片也自然弯曲成优美的形态，犹如大片翻滚的云彩，很好地提供了关于飞行的想象；又如同置身于巨大的芭蕉叶荫之下，由于竹材具有粗大的吸水纤维，当它大面积用于室内装饰时，可以产生调节空气温湿度的作用，营造良好的室内气候，在马德里这样一个炎热干燥的城市，犹如芭蕉树阴的竹材天花会缓慢释放它所吸收的水分，达到阴凉室内温度的效果，实现了视觉和功能的统一。从环保角度去看，这一片覆盖23万平方米的竹刨切板天花不仅节约了大量木材，也因为较为简单的加工程序，减少了有害气体的排放(甲醛排放量达到E1标准)。经过阻燃加工的竹材性质十分安全稳定，防火达到欧洲最高标准M1级。

三、竹建筑结构营造的设计手法

(1) 框架式竹结构 竹框架体系的基本单位是圆竹杆纵横交错形成的矩形框架，这是竹建筑最为简单有效的构造形式，通过把大型空间分割成多个小型立方体开间，以增加纵向支撑，使建筑的荷载更好地传导入地面。我国西南傣、苗各族的竹楼，正是这种结构的最佳体现。中南美洲的人民创造出一种以竹骨矩形框架填充土质墙体的建筑样式，竹骨刚劲规整的框架露明，和批涂白漆的土墙形成鲜明对照，富于乡土气息，和古代欧洲的露明木骨房屋极为相似。

竹框架结构的优势在于技术简单、施工快捷、方便拆散异地组建，可以建造全竹结构而不依赖其他材料，特别适宜于建筑材料匮乏的地区和不宜设置人工造物的自然保护区；其缺点在于早先对竹材的运用过于简单，未能完全发挥竹材优异的物理性能，建筑过于单薄细弱，结构通过开间增多维持受力体系的合理运行，但必然阻碍了宽裕空间的营造。设计师至今仍在使用这种结构建造一些小型建筑和临时性建筑，如公园中的开放式凉亭，上方覆盖防水材料制成的张拉膜等。

(2) 桁架式竹结构 桁架式结构通过三角形力线的设置增加受力点和受力折线，以构成一个受力均匀和恒定的几何体系，它的优势在于加强结构外围的强度，而相应减少中心的支撑柱，从而营造无障碍的纵向空间。在传统建筑中它往往和矩形框架结合使用，在现代的路桥工程中三角桁架常被用来制造深长的钢制过梁和桥体。

运用竹材模仿钢筋混凝土三角形桁架体系是德国结构工程师马库斯·海因斯多夫的创造。他发明了一种竹材加工办法，将竹竿的两端几节横隔打通，预埋螺栓并灌注水泥，外围用钢圈加固以防竹筒开裂，这样就形成两端有螺栓接头的竹预制件。这种竹预制件根据需要设有多种规格，用中国西南出产的巨龙竹制造，这种横截面直径达到20cm的粗大竹筒构件主要用于建筑的受力结构，它有效地利用了竹材抗压抗拉的特性，但把最为脆弱的受力节点换做了结实的钢制构件(下页图3)。由于竹材中空，节点处无法使用榫接和铁钉，在传统竹建筑的节点常使用绳索捆绑的方式固定，极易脱落和开裂，成为竹建筑无法回避的硬伤，马库斯的创造有效地解决了这个问题，为竹建筑的发展和推广指出了崭新的方向。

这种竹材和钢节点的结合必须搭配桁架体系，因为三角桁架的优势在于加强纵向力线的抗压能力，也间接地减少了与横轴交叉产生的节点问题，节点的减少不仅加强了结构的合理和完善，也减少了节点处崩溃带来的风险(下页图4)。事实证明桁架体系不仅可用于铺路搭桥，对于复杂造型也具有极强的适应性和诠释能力，在马库斯为上海世博会设计的“德中同行”的展览场地，他使用这种桁架设计出好像花瓣、钻石、帐篷和分子结构的小房子，墙体结构由新型材料ETFE膜和竹材复合构成，到了夜晚，内置光源把建筑打造的五彩缤纷，魅力十足(下页图5)。

(3) 穹窿式竹结构 利用竹材的韧性制造穹窿式结构的做法古已有之，古印度人把数杆圆竹的基部埋入土中形成多边形的建筑平面，在圆竹顶部用绳索束拢，为防止竹竿的回弹力使顶部崩裂，往往在顶部置一块圆石。这种建筑形态就是最为原始的竹制穹窿，后来逐渐演化成为印度北部的“毗马那”建筑风格。穹窿式竹结构利用竹竿的韧性统一墙面和屋顶，营造一个支撑物和障碍物极少的均质空间。穹窿式竹结构大体可分为两种：碗状穹窿和甬道穹窿。

碗状穹窿就是整个建筑单体为一个穹窿顶所笼罩，在内部形成一个碗形空间，它适宜于营造会堂和教室，其圆形的平面利于声音的均匀传输，集中式布局有利于视线的集聚。设计师在地面设置混凝土桩柱，竹竿由桩柱起拱，形成纵向的半圆拱状结构，再由横向的圆圈状经线如同捅箍般由上至下将整个结构箍牢，半圆穹窿所具有的力学性质使下压力转化为穹窿基部的水平推力，可以将整个结构的自重从顶部逐渐传导入地面的混凝土桩柱(图6)。

甬道状穹窿可以用于营造教堂、市场和集会场所的室内空间，其做法是通过纵向排列竹制束柱桁架围合成一个深长的甬道空间，这些桁架在建筑上方弯曲合龙形成尖券，这种结构和哥特式教堂的尖券十分相似，所不同的是哥特式教堂的尖券由高高的粗壮的石柱阵列垫起，而竹结构直接起拱于埋于地基的混凝土桩柱，由于竹材具有石材无法比拟的整体性，所以能够独立形成极为高和陡的尖券骨架，无须柱列的抬升。甬道状穹窿的顶部是结构中较为薄弱之处，在施工中需要金属构件的加固，建筑师西蒙·威仁(Simon Veiez)设计的哥伦比亚佩雷拉竹子大教堂就是这种结构的最佳代表，建筑的庄严和材质的卑微天衣无缝地交织在一起，正好体现出基督教悲天悯人的救世情怀(图7)。

[1] 马库斯.海因斯多夫. 竹子建筑[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，2010:36.

[2] 梁思成. 图像中国建筑史[M].北京：三联书店，2011:56.

[3] Marvin.Trachtenberg .西方建筑史[M].北京：机械工业出版社，2011：34-36.

[4] 沈理源，编译.西洋建筑史[M].北京：知识产权出版社，2008：23-24.

[5] 萧默.天竺建筑行纪[M].北京：三联书店，2007:50.

(责任编辑 刘 翠)

On Application Methods of Bamboo in Architectural Creation

CAO Hao, XU Fang

(School of Architecture and Art, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

The research on bamboo building is an important part of “green architecture” concept. This paper studies the design methods of bamboo buildings from the perspectives of spatial form, surface texture and structural design, and conducts the case study of famous bamboo buildings in view of architecture, tectonics, sociology and aesthetics, trying to construct a more complete theory about the design of bamboo building.

bamboo building; spatial form; surface design; structural design

2016-06-17

2015年教育部人文社科研究青年基金项目(15YJC60003)

曹 昊(1978-)，男，安徽滁州人，副教授。

TU531.3

A

1008-3634(2017)01-0098-04