强化“轻”表达的当代编织竹建筑的建构策略*

徐洪澎，陈思妮，吴健梅

引言

“轻”作为一种品质、美学和价值取向存在于文化的各个领域[1]28。近现代以来，社会更迭迅速，以自由、不受约束为特征的“轻”正成为人们的追求，建筑设计逐渐背离旧有的沉重秩序，开始将“轻”作为一种文化倾向融入之中[2]93。与此同时，人们对于环境的担忧达到空前高度，对于建造过程中使用传统可再生材料以及手工建造技术的兴趣再次高涨[3]1。而传统和当代的发展并非对立，传统应在一定制约下不断地适应迅速变化的环境和价值观。因此，从传统中寻求灵感并创新，形成满足当代语境要求的混合系统，是具有前瞻性和可持续性的。

脱胎于传统生态建筑材料和手工艺的编织竹建筑，无论是从材料的轻质、生态，还是编织的低技、通透上，都表现出“轻”的特点，继而在全球低纬度地区盛行，成为一种独特的建筑语言。因此，基于编织竹建筑的传统特质，研究其如何结合现代材料、技术更好地表达出“轻”这一时代命题是具有意义的。同时，建构学作为回归建筑本体的理论，强调结构、构造、材料与表现形式的逻辑关系[4]。而编织源于手工艺，本身具有极强的动作生成性，涵盖材料排布方式、穿插连接，收边定型等要素，是直接呈现受力逻辑关系的建造表达。因而，从建构的视角研究编织竹建筑，是与编织工艺的本质相契合的。

目前，国内外关于轻建筑的研究较为基础，主要探讨建筑语境中轻的概念[1，5]、轻建筑流行的原因[6]、轻建筑的视觉特征和设计手法[2]以及建构层面的发展趋向[7]，尚缺乏结合特定材料和技术表达“轻”特质的针对性研究。本文将依托建构学理论，结合案例分析法，从建筑“轻”表达的多个维度出发，通过解析编织竹建筑的材料特性、编织织理、结构形态以及节点处理，得出建构视角下的强化“轻”特质的表达策略，为当代编织竹建筑的设计者与建造者提供理论依据和实践参考。

1 编织竹建筑和“轻”的相关概念解析

1.1 编织竹建筑

编织，作为动词，特指运用抗拉性能强的细长材料进行交叉排布组织的“制作过程”[8]。作为名词，意为材料间彼此经纬交错、叠加，形成的具有韵律性，孔隙性的肌理形式[9]。本文所讨论的编织竹建筑更多的是强调的视觉上的编织形式，而非方法上的编织。

编织竹建筑，是指建筑的主体结构（支撑、屋面、墙体）利用细长的竹材（或竹材与其他柔性材料如绳）进行交叉叠置组织，形成具有韵律性线构重复织理的自承重面或体。编织竹结构的本质是由线成面，且构成杆件具有视觉上的连续性。

1.2 “轻”表达

“轻”，从建筑学本体的角度，意味着结构、空间秩序、建造体系和材料等，主要指向创造空间容积时的材料与结构效率，是建筑整体对环境尽可能少的影响[10]。从建筑学的外延来看，“轻”又可以延伸到社会性和文化意义，诸如透明与开放性、民主、禁忌的破除、技术的大众普及性、图像与消费等[1]29。

“轻”与时代的精神文化、技术发展以及社会环境密切相关。“轻”的原始意义为重量小、数量少，技术发展带来了轻型结构和材料的应用，使建筑从物质层面实现轻质化；文化意义上，“轻”是“沉重”的反面，意味着人们对沉重、困苦生活的逃离，这种精神上对自由、公开的追求常常表现在建筑外在形体的轻巧和表皮的透明性上，即建筑的视觉“轻”；同时，在环境与能源问题日益严重的当下，“轻”意味着建筑的“轻姿态”，对环境的“轻负荷”，并常常表现为建筑的生态节能和建筑材料的重复使用上，即环境“轻”；而在流动性和变化性极强的社会里，临时和快速逐渐成为“轻”的代名词，易安装拆卸、便于移动成为主要特征，即建造“轻”。因此本研究将根据“轻”在不同层面的表达——物质、视觉、环境和建造层面来分析编织竹建筑的“轻”建构，两者关系如下（图1）。

图1 “轻”的表达与编织竹建筑的建构关系

1.3 编织竹建筑的“轻”表达优势

与其他常见材料（钢、木、混凝土）相比，编织竹建筑具有显著的轻表达优势（表1）。竹材中空的结构使其轻质高强，强重比只比钢材略低，刚重比显著优于混凝土、钢材和木材[11]，而编织结构的最终形态取决于节点弯矩系统的平衡，是一个力学上“有机”的整体系统[12]，易于形成轻量结构。且竹材生长迅速，相同面积的竹建筑耗能更少，是木建筑的1/3，混凝土的1/8，钢铁的1/50[13]，具有显著的生态优势。再者，编织竹建筑多是低技建造且建造周期短，如香港盂兰胜会期间建造的临时竹戏棚，一队工人(5～10人)可在4～10天完成所有竹结构的搭建，而拆除仅需1～2天[14]，是传统编织竹结构在民间应用中发挥其“轻”优势的典型。编织形式除了可通过巧妙的组织行为利用最少的物质材料创造灵活、经济的内部空间，其具有间隙的织理也在表达韵律美感之余使竹建筑更为通透轻盈，达到建造之上审美层面的“轻”效果。当代也有利用改性竹材（如重组竹）并采用井干式垒叠编织的重型竹建筑，属于对竹材的开拓性尝试，但绝大多数编织竹建筑仍呈现出符合其性格的“轻”特征。故针对已具有诸多“轻”表达优势的编织竹建筑，本研究将根据其在不同层面的“轻”表达来提出强化策略，以充分发挥优势，实现顺应材料本性的建构表达。

表1 竹材主要性能与其他建材对比

2 物质层面的“轻”表达

克服重力，弱化厚实沉重的实体感，现代建筑从未中止对“轻质”状态的追求[6]138。竹材作为轻质高强的传统轻型材料，编织的形式使得更轻的小径竹材（≤5cm）得以充分利用，而编织产生的空隙也有效减轻竹结构体的整体自重。在此基础上，轻质材料与“轻技”结构的使用，使得编织竹建筑的结构受力更为合理，自重也得以减轻。

2.1 搭配轻质材料

除竹材本身的轻质性外，编织竹建筑整体的轻量化主要体现在搭配材料和节点材料的选择上。搭配材料既有常见的传统轻型材料如草、藤类植物材料，也有新型轻型材料如纸、织物和薄膜等。草、稻杆类传统材料常用作屋面围护使用，雨天吸水膨胀防雨，干燥时又可收缩通风，有效减轻了编织竹建筑的屋面载荷。新型的轻型围护材料如薄膜、纸通常呈现半透明质感，利用光来增加轻盈感，而小片的柔性织物更是可以在风吹过时形成飘动的姿态，同时，织物的弹性能够吸收竹构件连接时的几何偏差，有助于准确地建造[15]。此外，还有一些材料与竹材相结合可以提升竹材的性能，如隈研吾（Kengo Kuma）在2019年伦敦设计节上作品“竹环”，将竹片和碳纤维结合编织（碳纤维粘在竹片内侧），增强强度的同时保持了材料的轻巧性，且弹性高出竹子数倍（图2）。

图2 竹环细部

由于编织产生的节点众多，因此，节点的连接材料必然影响整体结构的重量。竹构件之间常采用的连接方式是柔性材料绑扎和销连接。柔性材料包括天然柔性材料（竹蔑、藤条、麻绳、棕榈）、合成纤维和金属柔性材料（金属丝）。柔性材料自重较轻，可以大大降低编织竹结构的重量。但传统的绳绑扎承载力有限，使用过程易断裂，因此，强度更高的金属丝和塑料绑扎带应运而生，得到了广泛应用。销连接是利用附加长零件（竹钉、木钉、铁钉、螺栓）对原竹进行穿透连接的方式。通常，为降低成本和减轻节点自重，建筑师选择尽量减少金属构件的使用，常采用竹销结合绑扎的连接方式，减轻自重的同时保证了连接节点的强度（图3）。此外，还有回归编织最为原始的穿插连接，通过材料间的摩擦力成型，如大卫加西亚（David A.Garcia）建造的“编织亭”（图4），无需钉子、螺丝和胶水，通过“纯编织”实现结构的轻巧。

图3 绑扎和销连接结合

图4 编织亭（4a：整体形态；4b：细部节点）

2.2 优化轻型结构

优化竹建筑的结构形态，顺应竹材特性进行编织，可以产生更轻薄的编织竹结构体。竹材有较好的顺纹抗压抗拉特性，且受压后易于弯曲、韧性极好[16]（表2），易于形成以拱为主要单元的结构。一些传统编织竹木建筑即是采用拱交叉形成整体受力体系（图5）。在此基础上为突出结构的轻巧，一种方式是削弱结构的体积感（厚度），产生轻薄感，如采用竹材接长的单侧起翘拱编织成穹窿型（图6）增大建筑空间；另一种是采取轻落地的方式，由于编织结构体的自重轻，使得巨大的编织结构体能够汇聚成点与地面接触，从而产生轻盈感，如墨西哥Luum寺采用的五面悬链结构（图7）。

表2 竹材力学性能

图5 北美东部印第安人鸟笼式民居

图6 越南钻石岛社区

图7 墨西哥Luum寺

3 视觉层面的“轻”表达

编织竹建筑的结构与表皮统一，可充分展现编织织理和材料。因此，编织竹建筑视觉层面的“轻”与其织理和结构形态密不可分，除前文提及的轻触地的轻型结构形态外，还体现在形体的动感和表皮的通透感上。

3.1 非线性形体设计增强动感

建筑的形体之“轻”与“动感”的关系古而有之，如传统中式屋顶传递出的“如鸟斯革，如翚斯飞”的轻盈观感[2]93。动势的创造使建筑充满表现张力，通过扭曲、变形等方式赋予建筑更加有机的形态，让观者产生飘逸的联想。在计算机辅助制造技术的发展下，基于竹材具备的极强柔韧性，使得非线性形态编织竹建筑的设计和建造成为一件易事，利用非线性形体产生的失衡感引发运动感，使建筑产生轻盈灵动的视觉形象。

编织竹体的本质是由线成面，其最终的形体表达与织理构成密不可分。编织织理从形态上主要分为网状和线状两类（表3）。其中线状编织是最为简单的编织竹结构的形象表达，具有显著的方向性。传统的线状织理常见形象为类凉席的平面形态，如南美洲公元前300年开始普遍使用一的名叫Quincha的墙体技术[17]，在大径竹或木制框架两侧固定编织竹面形成墙体，该形式具有一定方向性，但灵动感不足。一种方式是通过转向编织以产生更强的动感，甚至旋转感。如印度建筑师帕蒂尔（Vinay Pateel）在印度冲浪节上编织的螺旋状竹结构体，描绘出了波浪的翻滚感（图8），强化了“轻”表达的空间效果。再者，利用错位编织产生体积的变化，可形成一种轻重失衡的动态感受，从而实现轻盈的空间体验，如采用倒锥形编织竹结构体的越南崑嵩省咖啡馆（图9）。此外，将编织竹构件进行弯曲处理，形成波动的表面肌理，亦可以使其变得轻盈灵动（图10）。网状织理是更为常见的编织竹建筑的形象表达，可分为有序和无序两种，有序织理可增强空间形态的构成感，从而突出形体。其中，菱形织理形成的直纹曲面类非线性形体的动感尤其强烈，且在结构上具有极大的刚度和稳定性，如单叶双曲面和双曲抛物面结构（图11、12）。

图8 竹波隧道（8a：织理示意图；8b：编织竹结构外观）

图9 越南崑嵩省的咖啡馆（9a：织理示意图；9b：编织竹结构外观）

图10 上海世博会越南馆（10a：织理示意图；10b：编织竹表皮外观）

表3 编织竹的主要织理形态

图11 直纹曲面（11a：单叶双曲面；11b：双曲抛物面）

3.2 利用光和织理空隙弱化形体

编织形式强调织理的空隙，使建筑呈现出“半透明”性，阳光、空气透过编织网格渗透建筑，丰富的光影关系营造出与自然和谐共生的氛围，建筑体量得以弱化，表达出“无物”、“无形”之轻。编织竹建筑的形体弱化通常有两类——局部弱化和整体弱化。局部如支撑结构，采用有空隙的编织柱体支撑，并通过柱顶的采光使得整个编织竹柱更显通透，抑或通过与巨大实体屋顶的对比产生漂浮感。如Joerg stamm设计的位于巴厘塞兰安岛的三山楼，利用竹杆斜交形成单叶双曲面形中心柱，一方面镂空的菱形编织织理消解了柱的形体，另一方面，柱顶部的开洞造成光的倾泄，弱化柱与顶部的连接，从而产生分离感（图13）。而纳缦豪华度假村酒吧，通过底部的支撑围护一体化编织结构形成的虚界面，与实屋顶嵌套，形成下虚上实的对比，产生漂浮感（图14）。此外，无序的编织织理对于建筑屋面的弱化有着更加独特的优势，无序织理削弱了空间形体的构成感，竹材的自然感与无序织理的结合使人犹如置身竹林，生发出与自然和谐共生的忘形感，从而达到精神层面的“轻”感觉，如艺术家王文志的众多竹编装置艺术作品（图15）。而当编织竹作为建筑的整体结构并采用通透织理时，空间的内外界限被打破，产生开放、连续的流动空间，从而削弱建筑的体量感。如nARCHITECTS设计建造的竹构“天幕”，编织竹结构系统将天空与地面缝合在一起，天空、编织结构、织理投影形成了连续景观，消除了界限（图16）。

图13 三山楼编织竹柱

图14 越南纳缦豪华度假村酒吧

图15 浴火凤凰

图16 竹构“天幕”

4 环境层面的“轻”表达

在环境问题日益凸显的今天，人们对绿色生态的人居环境的诉求促进建筑开始向轻介入、轻姿态、轻负荷的方向发展。竹材作为传统的生态材料，在新工艺和新理念的支持下，可以从资源（材料）利用和能源利用两方面加以控制，强化环境层面的“轻”表达。

4.1 循环利用直材

建筑活动是对环境的索取与改变，索取意味着资源的消耗。在资源的利用方式上可以显现出轻与重的意义差别。对于竹材而言，其易降解性使得其在临时建筑中得到大量应用，但往往许多临时展馆在一地只存在最多几个月，而即使是未经处理的竹材都有1～3年的使用寿命，处理得当的竹材寿命更是可达30年。因此，如何充分地物尽其用，是发挥材料更大的生态效益的关键。对于编织竹建筑，已有建筑师通过装配化体系实现了资源的转移与循环；或是通过减少对材料的变形处理、采用绑扎节点而非销连接，减少对竹材的破坏，实现资源的循环利用。又或是依据各竹种弯曲性能和硬度的差异，应用在编织竹建筑的不同部位，减少不必要的竹材处理工序从而有效减少能耗，并实现顺应竹材特性的建构，如建筑师武重义常将易弯竹材形成曲率较大的竹拱，将硬度较大的竹材作为曲率稍小的弧形肋，对于容易断裂的竹材，则会径向切为竹片用于围合穹顶结构[18]。再如BambuBuild团队为越南国际旅游市场设计的火烈鸟竹馆（图17），采用最高的竹种之一——麻竹，从而满足空间使用高度而无需接长处理，减少了建造工序；又由于弯曲竹竿在单独放置时趋向于伸直，用于准确地快速建造具有一定困难，因此，团队采用弧形钢材代替，作为准线，直竹竿则组成主体结构的4个直纹面。该结构充分利用了材料的优势搭配，可在1天内快速搭建完成，同时不损害材料性能，现已被4次重复使用。此外，可回收结构体系在很大程度上受编织竹建筑的接地方式的影响。常见接地方式有三类：直接放置、钢构件连接、水泥砂浆固定连接。其中，利用绑扎收束竹竿，并直接放置对环境的破坏性最小，稳定性稍弱，但便于替换，是常见的传统环保连接方式。还有一些新型的节点构造形式，如建筑师Pouya Khazaeli Parsa曾采用煤气管道作为竹材基座（图18），并不固定于地面上，可随意移动，同时具有装拆方便、易于回收的优点[19]。

图17 越南火烈鸟竹馆

图18 煤气管道连接节点

4.2 适宜的形体与开口有效组织通风

编织竹产生的大量空隙有利于建筑的自然通风，在此基础上，结合环境的微气候设计，利用编织竹建筑的形体及开洞设计形成良好的通风系统，可大大减少对空调等能耗设备的依赖，有效减轻环境负荷。根据热压通风原理和文丘里效应，尽可能增加垂直风道的距离，且气流通道截面呈收缩状时，可加强通风效果，由于编织竹结构利于创造完形整体空间，故常作锥形形体设计，结合顶部收边处作开洞，以形成良好通风。越南建筑师武重义（VTN Architects）设计的风和水酒吧就是依据该原理，建造在人工湖上，屋顶中央直径1.5m的天窗同时也是通风口，结合湖水对底部风的冷却和逐渐缩小的通风截面，利用空间上下的温度差和压力差，使室内热量可随空气流通从天窗排出（图19），保证了即使室外35℃，室内仍维持25℃的舒适气候，从而实现建筑的节能。

图19 越南风和水酒吧空气循环系统

5 建造层面的“轻”表达

英国哲学家鲍曼（Zygmunt Bauman）把当前社会状况描述为“流动的现代性”，也将其称之为“轻巧的现代性”[20]。轻、快的建造体系可使建筑更快地建成和移动，顺应这个高效、变化的时代。编织竹建筑的低技建造极大地降低了建造门槛，无经验者也可通过简单的培训参与到建造中，有利于发动当地居民快速建造，尤其是灾后重建工作。然而，手工建造易存在精确性较低的问题。针对编织竹建筑繁多的节点连接工作，可通过计算机辅助节点定位和预制编织模块的方式，提高建造的准确性从而提高现场施工的效率，实现“轻”建造。

5.1 计算机辅助节点定位

编织竹建筑形态的精确性施工离不开计算机技术的发展，许多复杂形态编织竹建筑的设计和建造都有计算机的参与，前期通过计算机进行参数化设计和受力分析，模拟非线性曲面形态，确定每根竹材的曲度、位置及受力状态等信息，建造时则根据定位图上的精确数据来实现，当实际人工建造过程中产生误差时，再回到计算机中进行实时监控模拟反馈，可视化过程弥补了手工低技建造的不足，二者相互协调逐渐生成编织竹建筑非线性曲面。这种计算机辅助节点定位的方式有效提高了建造的准确性，从而实现高效率的复杂形态的轻型编织竹结构的建造。如香港的零碳竹亭，通过Grasshopper中的物理力学模拟引擎Kangaroo模拟找形，进行力学分析达到节点弯矩系统的平衡。并为应对弯曲竹杆交接时出现的滑移偏差，从数字模型中获取更为精密的交点坐标区间定位至直的竹构件上[21]（图20）。

图20 从数字模型中提取交点坐标区间

5.2 预制编织竹模块

轻型的建造体系，与通常以湿作业为特征的重型建筑相比，以基于预制-组装的干作业为主。对于编织竹建筑而言，利用预制编织竹模块进行建造可更好地避免现场施工的误差，同时保证建筑各组成单元的一致性，从而有效提高建造速度，第16届威尼斯国际建筑双年展上，武重义建筑事务所设计搭建的竹钟乳石展亭即是采用11个预制编织模块，每个模块由2个双曲壳结构组合而成，仅由8名工人在25天内建造完成[22]（图21）。

图21 竹钟乳石展亭结构分解图

结语

编织竹建筑常用于用过就拆的临时展览类建筑、高楼层的改造项目、廉价的实用房屋和休闲旅游建筑设计中。竹材生长迅速虽耐久性较差，但对于用过就拆的临时展览类建筑而言，这些特性更能体现生态意义；而其轻巧易于运输、不增加额外支撑结构即可进行竹结构的安装，也为不便运输的高楼层改造项目减轻负担；再加上廉价的材料来源和低技、多功能的编织竹构件的使用与建造方式都使得其成为解决东南亚和南美的贫困地区居住问题的首选。对于旅游休闲类建筑而言，编织竹所具备的人文内涵和自然气息，也是人们对精神美的追求象征。因此，编织竹建筑的“轻”建构无论是从实用主义抑或是精神追求上都有着难以替代的存在必要。尽管竹材在耐久性和稳定性方面存在弱势，以及不规则导致的节点连接等问题，竹材研发机构和建筑师也在积极寻求各种手段，如物理与化学手法相结合，甚至是纳米技术进行竹材加工；以及新型连接节点的发明，如防止竹材打孔处开裂的FRP（纤维增强塑料）-螺栓连接节点[23]和可增加强度的螺栓垫片节点[24]等，都使得编织竹建筑的整体性能大幅度提高。

当代编织竹建筑与适宜的设计手法与技术相结合，既满足了可持续的发展观和人们追求变化的价值取向，又保留了传统的自然感受和工艺美，同时提高了建造的效率，增加了更加轻量化、更加多样的形体表达。强化编织竹建筑的“轻”表达可重点通过以下设计策略实现：（1）搭配材料的轻质化和透明化；（2）不破坏竹材的绑扎类节点的应用升级；（3）结构形体的非线性设计结合适宜的开洞优化通风系统；（4）利用光强化织理的通透性；（5）建造设计的参数化和预制装配化。也有学者指出，当代先进的轻建筑应表现出一种层叠性、复合性和系统性，实现集成多种效益的综合性能上的提升，这也许是之后编织竹建筑的“轻表达”的重要方向。

图、表来源

表1：参考文献[11]；

表2：参考文献[16]；图2：隈研吾建筑都市设计事务所：竹わ[EB/OL]．[2020-05-26].https://kkaa.co.jp/works/architecture/takewa/；

图3：根据参考文献中的图片绘制（参考来源：吴松霖．原竹建筑结构性节点研究及其设计表达[D]．南京：南京大学，2018：23）；

图4：MAP ARCHITECTS．WEAVING PROJECT[EB/OL]．[2020-05-26]．http://www.maparchitects.dk/portfolio/item/weavingproject/；图5：荆其敏，张丽安．中外传统民居[M]．天津：百花文艺出版社，2003；

图6、9（b）、10（b）、14：VTN建 筑 事 务 所．VO TRONG NGHIA ARCHITECTS[EB/OL]．[2020-05-26]．https://www.vtnarchitects.net/bamboo-properties；

图7：CO-LAB Design Office．Luum Temple[EB/OL]．ArchDaily,(2019-06-18) [2020-05-26]．https://www.archdaily.com/919129/luum-temple-co-lab-design-office/；图8（b）：Vinay Pateel．the tunnel:a barreling bamboo wave[EB/OL]．Designboom,(2013-04-02) [2020-05-26]．https://www.designboom.com/art/the-tunnel/；

图12：Amy Frearson．Amazon Science Centre by Marks Barfield Architects[EB/OL]．Dezeen,(2012-02-01) [2020-05-26]．https://www.dezeen.com/2012/02/01/amazonscience-centre-by-marks-barfield-architects/；

图12 亚马逊科学中心观测塔

图13：Krawczuk K．Bamboo as a sustainable material for future building industry[D]．KEA-Københavns Erhversakademi,2013；

图15：王文志．浴火凤凰[EB/OL]．[2020-05-26]．https://tcaaarchive.org/artwork/%e6%b5%b4%e7%81%ab%e9%b3%b3%e5%87%b0/?lang=ch；

图16：项琳斐．天幕：现代艺术博物馆/P.S.1青年建筑师活动，纽约[J]．世界建筑，2007(1)：112-115；

图17：BambuBuild．Flamingo Bamboo Pavilion[EB/OL]．ArchDaily,(2019-02-28)[2020-05-26]．https://www.archdaily.com/911819/flamingo-bamboo-pavilionbambubuild/；

图18：Pouya Khazaeli Parsa．Bamboo Structure Project[EB/OL]．ArchDaily,(2010-12-07) [2020-09-04]．https://www.archdaily.com/93922/bamboo-structure-project-pouyakhazaeli-parsa/；

图19：根据参考文献中的图片绘制（参考来源：VTN Architects．wNw Bar[EB/OL]．ArchDaily,(2012-03-30)[2020-05-26]．https://www.archdaily.com/220071/wnw-bar-votrong-nghia/）；

图20：参考文献[21]；

图21：参考文献[22]；其余图、表均由作者绘制。