红 岭 秋 领 刘睿静 张嘉伟 姚利宏
(1.内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院,内蒙古 呼和浩特 010018;2.国家林业和草原局管理干部学院,北京 102600)
随着社会的不断进步和可持续发展理念的深化,绿色建筑概念在现代生活中广泛普及。绿色建筑系指在不破坏生态环境的前提下可实现于景观中的建筑[1],其不仅具有循环利用、节能、节水等功能,同时为人们提供舒适健康环保的休憩空间,尽显人与自然和谐相处的建筑特色。
原竹作为我国建筑不可或缺的原材料,具有生长周期短、可循环、无污染等特点[2]。据世界竹藤组织中心统计,至2018 年,世界上共有竹类植物70 多属 1 200 余种[3];在我国分布有竹类植物约400 多种,总面积达540 万hm2,每年可使用的毛竹达4 亿多根[4]。原竹造型优美,四季葱茏,通常分布在海拔800 m以下的平原和丘陵地带,被誉为世界上最环保的植物[5]。每公顷原竹每年吸收约47 t二氧化碳,是碳的储存库。原竹生长速度极快,最快每晚可生长150~200 cm。原竹不仅具有较强的生态优势,其力学性能和保温隔热性能同样优越[6]。与钢材相比,竹纤维材料具有轻质量、高弹性、小密度等特性,且拉伸强度和压力强度较高,约为钢材的3~4 倍[7]。竹子断面呈环状,外凸面拉伸,内凸面受压,具有很强的弯曲刚性[8]。竹节是竹子为适应生存环境而经过长期演化形成的特殊构造,其外部环和内部横隔壁可以增加承载面积,同时提高竹筒的横向承载能力[9]。竹节对提高竹子的刚度与稳定性至关重要[10]。此外,不同于其他人工材料,竹子自身较为紧实,不会因为时间过久而变得松散,由于原竹上述特性,因此竹建筑质量高、经久耐用,经过防腐等处理的竹材寿命可达30 年之久。
竹子在各个时期发挥了重要作用,为我国的建筑业发展作出了突出贡献[11],本文对竹建筑在景观建设中的应用类别进行综合分析,并总结其独有的应用特色,以期为我国建筑行业可持续发展提供有益参考。
我国在竹建筑应用方面,具有代表性的有1984年以我国为施工方在苏黎世建造的一幢完全以竹为材料的竹楼,在欧洲范围内首先引入了竹建筑的概念[12]。国外对竹建筑的研究代表人物有哥伦比亚的西蒙·维列[13]及意大利的建筑设计师马儒骁·卡德纳斯[14]等。马儒骁在建筑实践与建筑设计中曾运用原竹设计出多种新的竹节点连接方式,并以其独特的设计理念和建筑艺术,赋予原竹建筑现代美气息,改变了人们对于竹建筑的传统观念。目前国内外对于竹建筑的应用类型较为丰富,主要有游憩类竹建筑、小品建筑类竹建筑、服务类竹建筑、文教类竹建筑等[15]。
游憩类竹建筑是景观中不可或缺的重要组成部分,主要分为竹亭、竹廊、竹榭、竹屋等类型,其中竹亭最为常见[16]。
早在唐代,已广泛流行使用竹子作为凉亭原材料。诗人独孤及有《卢郎中浔阳竹亭记》:“伐竹为亭,其高,出于林表”,更有“亭者,停也,乃停憩游行也”。园林景观中的竹亭大多为敞开式结构,精巧玲珑,一般分为单层和双层。竹亭建造大多与山、水、绿地等相融合,有供游客休息、观景、避雨等功能。
景观小品在景观建筑中具有重要作用,其种类繁多,如竹桥、雕塑、竹门、竹架等[17]。竹桥在园林景观中独具艺术气息,通常是以原竹或复合竹材为构造的桥梁,用于跨越河流、湖泊、山谷、峡谷,装饰并连接不同景区。按照结构,竹桥可分为梁桥、浮桥、索桥、拱桥等;按照用途又可分为人行桥和车行桥。竹门和竹架是用来分隔封闭空间和引导游客的一些景观建筑小品,有框景的作用,且造型丰富,具有曲径通幽之感[18]。
服务类竹建筑通常指具有提供餐饮、游客服务等功能的建筑或是别墅,通常建于游客比较集中且环境幽静的区域[19],如湖边、中心绿地或入口出口处等,其中必不可少的综合性服务建筑多包含餐厅、茶室、小型超市等。传统的竹餐厅造型简单,建造方便,在国内比较常见。而国外现代化服务类竹建筑较为多见,且通常规模较大,如墨西哥的库埃纳瓦卡山顶餐厅和越南的咖啡厅,建筑坐落在山顶或是庭院内,与自然环境和谐地融为一体,充分体现出竹建筑的自然优势。
以竹材料为主要原料建造的学校、图书馆、展览馆等建筑均属于文教类竹建筑。展览馆是用于展示临时陈列品的公共型文化建筑,包括博物馆、纪念馆、名人馆等,其建筑本身也可视为展品。展览馆通常建于人员流动大、城市交通便利的区域或者空旷的郊区,可根据使用时间分为临时性展馆和永久性展馆,其中临时展馆应用较多,更能体现低碳环保。例如日本在爱知世博会中建造的“竹茧”国家馆,在世博会结束后被再次循环利用,最终回归于自然[20]。
2.1.1 无锡大剧院
无锡大剧院是无锡太湖新城的特色建筑,也是目前世界上使用竹材面积最大的建筑,建筑占地面积为6.67 万m2,历时3 年完工,设计师佩卡·萨米宁来自芬兰[21]。该建筑融合了中国和芬兰的文化特色,是中外合作的典型建筑案例。大剧院8 片巨大“树叶”构筑起的屋顶犹如一双振翅高飞鸟的翅膀,形成建筑的主要形象[22]。在剧院主礼堂的歌剧厅和音乐厅的设计和建造过程中,使用15 000 块实心竹材将整个观众厅和建筑包裹起来,成功解决了噪声问题[23]。该建筑设计遵循了绿色设计的理念,并隐含绿色思考。
2.1.2 2010 上海世博会马德里馆
上海世博会马德里馆位于城市实践区,造型亮点是通体附满竹子的“竹屋”以及名为“空气树”的奇特建筑[24]。“空气树”建筑采用风能为主,配备小型发电机用于发电,环保节能;“竹屋”保留各种户型的居住单元,展示出马德里市民对生活的热情,让每一位参观者都有宾至如归的体验。
2.1.3 绿色学校
巴厘岛是风景优美的旅游胜地,一座纯天然、无围墙的绿色学校就坐落于岛上的密林中。学校有鱼塘、稻田、花园、厨房,且所有建筑和基础设施均以“就地取材”为原则,使用当地最为常见的竹材和茅草搭建完成。
该学校的设计师秉承释放孩子自然天性的教育理念,将竹子的特点利用到了极致。例如公共建筑的校园之心,整栋建筑分为3 层,由多根高达16~18 m的竹子交织组成。值得一提的是,该项目在建设中的丈量操作,均由当地木工们使用竹尺子测量完成。
2.2.1 成都“竹园”
成都“竹园”是一家奶牛牧场中以“竹”为核心元素的亲子园。设计师将传统竹建筑制作工艺与现代竹建筑元素相结合以满足人们回归自然的精神需求。
2.2.2 傣族竹楼
傣族竹楼具有悠久的历史,是一种以竹子为建筑原料的双层建筑[25]。竹楼一般为正方形,无围墙,底层为空,常用于供养牲畜或存放杂物。傣族生活在亚热带地区,竹楼多依山傍水,通风良好,冬暖夏凉,竹楼的底层架空不设墙壁,恰好可以将住所与地面隔离开来,以躲避毒虫和猛兽的攻击[26]。
竹子可天然降解,在建筑中的耗能远低于其他建筑材料,且生长周期短,可节约更多森林资源,缓解全球变暖[27]。竹建筑在景观中运用,不仅可实现低碳环保,更能体现景观与自然相结合的美景。当今绿色低碳已成为潮流,天然、绿色、可再生的竹材已经成为一种具备许多优越性的新型建筑材料。节间生长是竹子的特点之一。相较于木材,竹材的组织更为简单,竹竿间平行排列,抗劈性能较高,可弯曲加工[28]。从力学强度角度看,竹子的竹竿上部比竹竿下部的力学强度更大,竹壁外侧力学强度比竹壁内侧大,是自然界中性价比最高的材料。
竹材属于可再生有机资源,在景观中的竹建筑施工使用过程中不会产生大量建筑垃圾,低碳环保,符合新型可持续性生态建筑材料使用趋势。竹建筑采用的竹结构可充分利用当地丰富的竹子资源,易就地取材,方便运输和建设。景观建筑采用竹构造进行设计时可融入当地特色文化元素,增加景观的区域特性和地方特色,在深挖竹材作为建筑材料而不只是装饰材料所能创造的潜在价值的同时,为游客提供自然、舒适、富有文化底蕴的旅游环境。
随着生态环境的不断恶化,可持续发展理念成为建筑等行业的核心思想,性能优良且绿色环保的建筑材料成为国内外建筑设计师们关注的重点之一。竹子以其特有的力学性能、良好的生态特性和丰富的资源储藏,成为我国园林与城市景观建筑不可或缺的重要组成部分。将承载悠久繁荣竹文化的竹材料巧妙而又深刻地融入到建筑中,以丰富的形式创造富含深意的园林和城市景观,不仅对于人与自然的和谐统一具有重要意义,而且也为未来建筑领域的发展注入了生机与活力。