竹子是一种自带中国人文气息的速生型天然材料, 受制于竹子的防腐处理和受力特性, 过去对它的应用主要集中在家具、手工艺品和装饰层面, 而较少用于建筑结构。但中国作为世界最大的竹产地, 竹子是廉价而环保的资源, 经过深度防腐、热压、胶合等工艺处理后的胶合竹材, 性能与胶合木相当, 硬度甚至为后者的3～4倍, 并且具有很高的户外耐候性。利用这些特性, 工作室在一系列小型公共建筑中进行实践, 将胶合竹逐渐从户外装饰板材运用到建筑结构上。

一株毛竹从出笋到成竹只需两个月左右的时间, 若用作竹材原料, 也只需3～6年的加固生长就可砍伐利用。我国的人均占有森林面积和蓄积量分别只有世界人均水平的15%和12%, 森林覆盖率只有世界平均水平的一半多 (世界平均为25%) 。但中国同时又是世界上竹类资源最丰富、竹林面积最大、产量最多的国家, 是世界竹子中心产区之一, 我国的竹产地主要分布在安徽、浙江、福建、江西、湖南等地, 竹林面积约700万ha, 占全世界竹林面积的1/3左右, 竹林每6～8年收割一次, 每公顷可产出14t可用的竹材。

古人云:宁可食无肉, 不可居无竹。竹, 这种一出场就自带“中国人文气质”光环的材料在建筑材料领域也颇有建树, 很多优秀的原竹建筑将竹的秀丽、挺拔的材料特点和质感转化为空间的张力, 给人留下了深刻的印象。

但是, 原竹在市场应用中遇到了一些问题:1) 因为原竹产品的天然性, 无结构设计规范可以套用, 给出图带来一定阻碍;2) 原竹结构更偏重手工感, 难以具备工业化的大规模推广性;3) 地域气候对原竹材料会产生影响, 南方地域环境下生长的竹子, 在北方气候或室内外冷热交替的环境中容易发生开裂。竹子的开裂会严重影响原竹的力学性能, 因此很多原竹结构是利用麻绳捆扎的方式, 以呈束的形态来应对。

LVB全称为Laminated Veneer Bamboo, 俗称胶合竹, 是将原竹片通过特殊工艺胶合热压至型材, 以获得稳定的力学性能, 它已经被加入到ASTM (美国材料试验协会) 的结构型复合木材 (SCL) 类目下, 成为ASTM-D5456目录下被正式承认的建筑材料之一。

从材料性能表中我们可以看到, 胶合竹与我们熟知的胶合木性能较为接近, 具有抗拉/抗压性能好、弹性模量较大的特点, 而在强度这一指标上, 胶合竹则是胶合木的近4倍。并且胶合竹的吸水率较低, 可适用于潮湿的环境。

原竹作为自带人文光环的材料, 通过自身自然、亲和的表现力, 以阵列、渐变等形式营造出禅意的感觉。鉴于户外用竹材的耐候性特点, 所用原竹通常需经过脱糖、防腐等处理工艺。根据空间尺度的需要, 40～50cm直径的原竹较为常用。考虑到施工工效, 原竹竿在实际工程中通常采用打孔后用螺栓连接钢构件的构造方式, 对于破拆后的竹片来说此固定方法较为可靠, 因为竹竿的应力已经释放, 但对于一些户外安装或室内因空调使用造成昼夜温差较大的环境, 原竹竿仍有一定的开裂率, 尤其是对于吊挂的装饰构件, 螺栓孔洞处的开裂会增加脱落风险, 因此建议增加捆扎的加固构造措施。

因为胶合竹采用工业化的加工制作流程, 因此可以实现配套的固定件连接方式, 既避免了因为胶合板材硬度较高、木工钉枪难以钉入, 又使得板材表面无钉痕, 材料的可切割特性使其能够应对现代、仿古等各种建筑风格, 同时高硬度和高耐候性也使得户外造型得以长久保持。

近几年工作室在一系列小型公共建筑中利用胶合竹结构的材料特点进行了一些实践, 其中既有胶合竹结构+钢节点, 也有钢+胶合竹复合结构, 主要是发挥其工业化、装配式、自重轻等特点, 在快速建造、对环境干扰小、建成效果可控等方面进行了一些有益的尝试。

2017年工作室接到来自南京紫东国际创意园的一个设计项目, 在园区东侧的景观绿化带里修建一座公共厕所, 项目给出了诸多的条件限制:施工工期紧张、场地中大量的回填土、降低对环境的破坏、建筑与林木相融合等。这些外部条件的劣势, 恰好是LVB胶合竹结构的优势。工业化的制造、装配式的现场快速吊装满足了工期的要求, 降低了对环境的干扰;而结构自重轻则在场地承载力低的条件下降低了对基础的要求;同时胶合竹的材质表现力也与自然环境更加贴近。

最终一条跨越林边洼地的动线被以廊桥的形式呈现出来, 廊桥上布置了男女、第三卫生间、母婴室及相关配套用房, 廊桥最终来到树林另一端的坡顶开阔地, 坡下是“土城头遗址公园”, 为了让使用者在这个尽端获得一个远眺和静思的空间, 地面升起成台阶座席区, 下方空间用于自动售卖等设施的摆放。

廊桥的形态根据面对景致的不同, 结合功能的需求, 时而打开、时而闭合, 闭合之处被镜面不锈钢覆盖, 呈现出一种全反射的消失感;而打开之处, 则完全以温暖的胶合竹材质呈现, 胶合竹的柱子、梁、椽子仅以简单、韵律的阵列排布, 以此营造出一种“身处林外、心置林中”的宁静氛围。

最终建筑结构采用了2 0 0 m m×2 0 0 m m的胶合竹柱, 支撑200mm×300mm的人字形胶合木梁, 跨度为6.9m, 柱间联系梁采用150mm×300mm胶合竹梁, 结构的总长度为39.8m, 节点采用12mm厚的钢板和螺栓连接各个木结构构件。在屋面结构处理上借鉴了中国屋面的做法, 即胶合竹梁上铺设截面为100mm×100mm的胶合竹椽子, 椽子顶部铺设18mm厚的胶合竹望板。特别是在檐口的细部处理上, 为了挡住保温防水等构造层, 同时暴露出胶合竹结构, 特别设计了一种“轻薄”的钢板檐口, 将屋檐逐渐收窄到5mm的钢板厚度, 并可通过校平在将近40m的长度上维持水平。

由于建筑很多结构和构件都采用了装配式结构, 因此在施工时序上有别于一般钢筋混凝土现浇建筑, 如在施工基础过程中, 上部竹结构就进场在场边组装, 一旦基础施工完成即可进行竹结构的吊装和固定;再比如, 因为大量内墙隔板采用了大块面的清水混凝土挂板 (最大2m×3m) , 因此需要在主梁架设好之后、椽子铺设之前, 由吊机吊装至室内安装。

完成后的室内效果, 不做额外修饰, 而是着眼于比例、对缝、收边这些细部处理上, 利用材料自身的质感与肌理, 在适当的灯光和自然光的渲染下, 形成一幅幅静谧的画面。

受制于国内建筑防火规范对胶合木类结构的严苛规定, 工程竹结构难以在大型项目中施展拳脚, 但在风景区、景观绿地、乡村等较为宽敞环境下的小型建筑, 特别是小型公共建筑中, 将工厂预制的结构构件在现场进行装配式组装, 降低对传统粗犷式施工方式的依赖。这种自信的暴露结构的方式, 将胶合竹结构本身的受力性能通过构造传递给使用者, 使之感受到材料和结构自身的美, 同时也省去了对结构二次装修的资金投入。在充分利用有限的建设资金的基础上, 着力提高建造效率和建筑的完成度, 让工业化、产品化的技术提升公众的日常出行品质。相信这种环保可再生的材料, 将在未来的乡村建筑、景观建筑中逐渐崭露头角。