新型竹材空間設(shè)計(jì)研究

欒文杰 譚睿光 曹明遠(yuǎn) （華東理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)與傳媒學(xué)院 上海 200237）

新型竹材空間設(shè)計(jì)研究

欒文杰 譚睿光 曹明遠(yuǎn) （華東理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)與傳媒學(xué)院 上海 200237）

面對(duì)木材資源的匱乏，竹質(zhì)材料將有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＶ癫氖亲罹咧腥A民族特色的自然材料之一，也是一種可快速再生的綠色建材。文章通過客觀分析竹材的性能、結(jié)構(gòu)、工藝及文化特征，對(duì)用竹材構(gòu)筑新型空間設(shè)計(jì)的可行性、設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行深入研究探討。

竹文化；竹材料；室內(nèi)設(shè)計(jì)；環(huán)保；可持續(xù)設(shè)計(jì)

本論文受到2012年度“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目的支持，項(xiàng)目編號(hào)S12107，指導(dǎo)教師譚睿光。

我國(guó)竹資源豐富，位居世界前列，素有“竹子王國(guó)”之稱。自古以來都不難發(fā)現(xiàn)中國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的竹文化痕跡，然而竹子能提供的不僅僅是竹文化，它還能滿足很多物質(zhì)需求，竹子有廣泛的用途，其利用涉及衣、食、住、行等各個(gè)方面。隨著人們逐漸注重居住環(huán)境與身心健康，環(huán)保材料的需求量日益增大，然而竹材就是很好的綠色低碳環(huán)保材料，它易降解可再生，相對(duì)于木材而言，其生長(zhǎng)速度是木材的3倍。良好的運(yùn)用竹材，不僅可以緩解木材資源的匱乏，也可以為綠色室內(nèi)設(shè)計(jì)提供另一種可行之路。

一、竹材的可行性

隨著現(xiàn)代材料不斷被大眾接受并廣泛應(yīng)用，人們反而忽視了竹材這種傳統(tǒng)材料，人們對(duì)其安全性、耐久性等方面不了解，認(rèn)為其相對(duì)玻璃、木材、鋼材等材料不具備運(yùn)用于現(xiàn)代建筑及室內(nèi)空間中的可行性，且竹材在傳統(tǒng)的應(yīng)用大多是鄉(xiāng)村的簡(jiǎn)易建筑與家具，使很多人聯(lián)想到一個(gè)字——“土”，竹材是否可以在當(dāng)代的城市有大規(guī)模的應(yīng)用，我們就從竹材的種類、竹文化、力學(xué)特性等方面全方位探討并了解竹材。

1.竹的種類

中國(guó)及東南亞是主要的竹子種植地區(qū)，根據(jù)生長(zhǎng)形態(tài)，竹子主要有散生、叢生、混生三個(gè)種類。

叢生竹是指新竹從老竹的稈根莖側(cè)芽生長(zhǎng)出來，形態(tài)上聚在一起，因此曰叢。叢生竹主要有麻竹、慈竹、硬頭簧、蓬萊竹、長(zhǎng)枝竹、刺竹等。散生竹是由竹鞭上的芽繁殖出新竹，新竹會(huì)長(zhǎng)在老竹的邊上，形態(tài)上像是獨(dú)立生長(zhǎng)。散生竹主要有斑竹、墨竹、紫竹、人面竹、毛竹、唐竹、四方竹、孟宗竹、日本紅竹等。混生竹既能從母竹根部的芽繁殖，又能從竹鞭根上的芽繁殖。如方竹箭竹、苦竹、棕竹等。

大部分竹子喜歡溫暖濕潤(rùn)的氣候，竹子對(duì)水分的要求較高，因此主要長(zhǎng)在亞熱帶及溫帶。散生竹的適應(yīng)性較強(qiáng)，能應(yīng)付干旱和寒冷等惡劣氣候條件，適應(yīng)能力較強(qiáng)，對(duì)土壤的要求也較不像其他種類那么高。叢生、混生竹地下莖入土不深，對(duì)寒冷和干旱的抵御能力較弱，因此在北方難以生長(zhǎng)。

2.竹文化

中國(guó)竹文化歷史悠久，可以追溯到商周時(shí)期。竹簡(jiǎn)和木簡(jiǎn)為我們保存了東漢以前的大批珍貴文獻(xiàn)，如《尚書》、《禮記》和《論語》等都是寫在竹簡(jiǎn)和木簡(jiǎn)上的。竹文化與文字文學(xué)、音樂繪畫、建筑制造等方面聯(lián)系緊密，古代的詩文畫作中也大量出現(xiàn)文人墨客對(duì)竹贊嘆，我國(guó)出土文物中，有眾多的竹籮、竹籃等，這證明竹在我國(guó) 具有悠久歷史。另外，竹子在竹筍、竹筷、水利、交通、軍事、造紙等領(lǐng)域高度融入了先民們的生活。這說明我國(guó)有非常深厚的竹歷史、竹文化，竹和人民的生活息息相關(guān)，給人民留下深刻的歷史記憶。由于竹子堅(jiān)韌、抗壓、抗腐蝕，它歷來是很理想的建筑材料。竹家具、竹編、竹雕、竹日用品等既是實(shí)用品，也是工藝品，具備較特殊的地域文化藝術(shù)價(jià)值。在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的文化史上，松、竹、梅被譽(yù)為“歲寒三友”，而梅、蘭、竹、菊被稱為“四君子”，竹子均并列其中，可見竹子在我國(guó)人民心中占有重要地位，這是因?yàn)橹穸捦Π涡沱?、竹葉瀟灑多姿、形千奇百態(tài)；它四季常青，姿態(tài)優(yōu)美，獨(dú)具韻味，情趣盎然。正如蘇軾說過：寧可食無肉，不可居竹子。無肉令人瘦，無竹令人俗。

3.竹的力學(xué)特征

竹材具備三大力學(xué)特征，這是它成為優(yōu)秀的建筑材料的基礎(chǔ)。

（1）體輕質(zhì)堅(jiān)，抗拉力強(qiáng)

對(duì)竹材的力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，竹材的不易收縮，且但韌性和彈性很高，豎紋抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度和分別為80MPa和180MPa，分別為杉木的1.5倍和2.5倍。尤其是浙江石門地區(qū)種植的剛竹，其豎紋抗拉強(qiáng)度竟達(dá)到驚人的280MPa，接近普通鋼材的一半。普通竹材的密度為（0.6～0.8）×103kg/m3，而鋼材的密度為7.8×103kg/m3左右。所以，即使鋼材的抗拉強(qiáng)度為普通竹材的2.5～3倍，如按單位重量計(jì)算抗拉能力，竹材要比鋼材強(qiáng)2～3倍，因此竹材被稱為植物中的鋼鐵。

（2）皮厚腹空，抗彎力強(qiáng)

竹子“皮厚腹空”，可以抵擋強(qiáng)烈颶風(fēng)，顯示出強(qiáng)大的抗彎能力。竹子每隔一段距離就有一個(gè)竹節(jié)，竹節(jié)的橫截面上有一薄片，該薄片橫截面是實(shí)心的，它可起“補(bǔ)強(qiáng)作用”，使竹子受理均衡。實(shí)驗(yàn)表明，有節(jié)整竹比無節(jié)竹段，其抗彎強(qiáng)度高20%。由于這個(gè)薄竹片，竹子在反復(fù)彎曲變形下的疲勞壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于木材。大毛竹的空心度為0.85 ，抗彎能力卻比同等重量的實(shí)心桿大兩倍多。機(jī)械工程師從中受到啟發(fā)，研發(fā)出很有價(jià)值的空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在保證承載能力的條件下可節(jié)省約一半的鋼材。

二、竹建材的主要類型

隨著人們生活水平的提高，人們開始追求綠色健康生活。自然和諧，綠色環(huán)保的材料需求日益增大，然而我國(guó)的森林面積雖然有增加的趨勢(shì)，但是由于急速大規(guī)模城市化的進(jìn)程，對(duì)木材也急劇增長(zhǎng)，為了保護(hù)國(guó)內(nèi)森林，不得不大規(guī)模進(jìn)口木材。而竹材是可以快速再生的材料，有些竹材的生長(zhǎng)周期只要3-4年，而木材成長(zhǎng)周期常常要十倍于竹子，因此竹子是非常好的木材補(bǔ)充品。加工技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使竹材可以廣泛使用到各個(gè)領(lǐng)域中。現(xiàn)在，竹材正在以極快的速度進(jìn)入建筑及室內(nèi)材料的領(lǐng)域，其低碳環(huán)保、生長(zhǎng)周期短等特性必將使其成為受歡迎的建筑材料。

1.原竹

原竹就是以竹稈為主的竹材，但是竹稈經(jīng)過加工可成竹筒、竹半筒或竹片。一般用作建筑承重結(jié)構(gòu)的竹稈必須粗大挺拔且尖削度小例如毛竹。用作建筑及室內(nèi)空間圍合裝飾用的竹稈最好細(xì)一點(diǎn)，直徑在3公分到8公分之間比較合適。不論是作為建筑結(jié)構(gòu)還是建筑裝飾，竹稈的線條感非常重要，且竹節(jié)之間的距離適宜選用大一些的，在視覺上比例會(huì)舒適很多。

2.竹材人造板

竹材人造板是以竹子或部分竹子為原材料，經(jīng)過切削加工、干燥、施膠、組坯、壓縮膠合等一系列的工序制造而成的人造板材。竹材人造板的種類眾多，主要依據(jù)基本單元及其組合的形式進(jìn)行分類，主要基本單元有竹絲、竹條、竹片、竹篾、竹碎料等?；締卧?jīng)過簡(jiǎn)單加工可成半成品人造板或成品人造板，例如竹篾交錯(cuò)編織而成竹席，竹篾或竹片編織可成竹簾，竹篾如經(jīng)順紋方向?qū)訅簞t成竹篾層積材（視厚度而分為層積方材或?qū)臃e板，又叫積成板或?qū)訅喊澹?，竹片?jīng)過側(cè)壓或平壓膠粘組合可成竹集成材（又分為竹集成板或竹集成方材），竹集成材刨切或鋸制可成竹單板，竹碎料經(jīng)過膠粘加工可成竹碎料板（或叫竹刨花板），竹束按照順紋方向組合膠壓可成重組竹（又分板材和方材）。這些半成品再次以不同的方式組合膠壓，就可變?yōu)槌善分癫娜嗽彀濉＠缰窦刹慕?jīng)過橫豎紋交錯(cuò)組合膠壓而成竹片膠合板，竹篾經(jīng)過多層膠壓而成竹篾膠合板，竹簾經(jīng)過多層膠壓而成竹簾膠合板，以上三者合稱竹材膠合板。復(fù)合竹材膠合板則是竹集成材（或竹單板）、竹篾、竹簾經(jīng)過一定比例的混合膠壓而成的竹材膠合板。此外竹材也可與木材復(fù)合而成膠合板，簡(jiǎn)稱竹木復(fù)合人造板。

竹地板是竹材人造板的一種重要類型，它以竹材膠合板為基本材料，經(jīng)過特別的企口設(shè)計(jì)，可以一定的規(guī)格拼接組合在一起。竹地板如按色彩來分類，主要有三大類：一是本色竹地板，竹子經(jīng)過干燥一般呈淺黃色，本色竹地板的色差比木地板小，因?yàn)橹癫牡纳L(zhǎng)半徑比木材要小得多，受日照影響不大，不會(huì)有明顯的陰陽面，所以由毛竹加工而成的竹地板有豐富的竹紋，且色澤勻稱。二是碳化竹地板，碳化竹地板是竹子經(jīng)過烘焙碳化后形成的形態(tài)，色彩偏向于褐色，依碳化的程度顏色有深淺，大體上接近胡桃木色。前兩種竹地板的紋路清晰可見，具有較特殊的質(zhì)感。三是上漆竹地板的，在原色竹地板上加以各種繽紛的色彩就可以制造出彩色竹地板，不過竹紋已經(jīng)不太明顯，竹子所具備的人文氣息會(huì)有所減弱，在表現(xiàn)具有現(xiàn)代感的空間中有特殊效果。竹地板依照表面的紋理質(zhì)感還可以分為平壓竹地板、側(cè)壓竹地板和重組竹地板、人工木紋竹地板。平壓竹地板是采用竹片的弦面朝上的竹材人造板，側(cè)壓竹地板則是采用徑面朝上的竹材人造板，重組竹地板是采用重組竹人造板制作而成，因此這幾種竹地板的竹節(jié)最明顯的是平壓竹地板，其次是側(cè)壓竹地板，重組竹地板則幾乎感知不到竹節(jié)的存在了，但是竹子的線條感強(qiáng)烈。人工木紋竹地板是為了彌補(bǔ)竹子線條感單一的形態(tài)，通過機(jī)器在竹地板的表面進(jìn)行木紋雕刻而產(chǎn)生木地板的感覺。

三、新型竹材空間設(shè)計(jì)研究

竹材是很好的建筑與室內(nèi)空間設(shè)計(jì)材料，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中合理的運(yùn)用竹材，不僅可以增添人文韻味，也可以一定程度上改善居住環(huán)境。以往竹材的應(yīng)用大多是村舍空間，讓人聯(lián)想到“土”字，眾多農(nóng)家樂就是用竹材搭建，但是如今竹藤材料以及其制作的復(fù)合材料的種類有很多，不同的材料運(yùn)用在不同的建筑及室內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮的作用和效果也不一樣，對(duì)其充分了解后才能設(shè)計(jì)新型竹材空間，符合都市生活與環(huán)境。只有竹材大規(guī)模在城市里得到推廣，才能凸顯其環(huán)保的意義。運(yùn)用竹材構(gòu)筑新型空間，關(guān)鍵在于“現(xiàn)代”二字。而現(xiàn)代感有別于傳統(tǒng)的形式審美，到底怎樣的形式是“現(xiàn)代”的？怎樣的形式又是“土”的？這之間有微妙的區(qū)別。舉例來說，傳統(tǒng)的手工竹椅給人感覺很“土”，而竹材膠合板的新型家具給人感覺“現(xiàn)代”；傳統(tǒng)的竹屋給人感覺“土”，而由隈研吾設(shè)計(jì)的竹材空間一樣是使用竹稈進(jìn)行空間的圍合，但是隈研吾的設(shè)計(jì)讓人感覺“現(xiàn)代”；這種區(qū)別到底在哪里？其一，速度感，不論是傳統(tǒng)的手工竹椅還是傳統(tǒng)的竹屋，其構(gòu)造的方式比較復(fù)雜，縱橫交錯(cuò)，而且竹節(jié)看起來很明顯，在視覺上很穩(wěn)定和均衡；而給人現(xiàn)代感的竹家具或空間，在視覺上顯得非常的明快，具有速度感。而速度感正是社會(huì)由傳統(tǒng)邁向現(xiàn)代的一大特征。具備速度感的形體其本身應(yīng)該盡量的簡(jiǎn)潔（竹節(jié)的感覺要減弱），其構(gòu)成應(yīng)該有相對(duì)單一的方向。其二，工業(yè)感，工業(yè)感是由于采用工業(yè)的器械進(jìn)行精致化加工而帶來的感覺，硬直的線條感、不銹鋼玻璃等光滑材料都能暗示工業(yè)感。下面列舉幾組案例佐證以上的判斷。

在美國(guó)印第安納州有一個(gè)梅森農(nóng)舍建筑（Mason Lane Farm Operation Facility），由美國(guó) De Leon & Primmer 建筑工作室設(shè)計(jì)，入圍了2013年世界建筑設(shè)計(jì)節(jié)的生產(chǎn)、能源和可回收利用單元大獎(jiǎng)。這個(gè)項(xiàng)目作為一個(gè)全新的農(nóng)業(yè)用具、維修、燃料供給和儲(chǔ)藏用房，坐落于一塊面積達(dá)2000英畝的的基地上。建筑被分成兩個(gè)倉庫，其中竹子作為大型倉庫（B農(nóng)舍）的主要材料，這個(gè)建筑作為谷類和干草的季節(jié)性儲(chǔ)藏庫，也可以存放農(nóng)業(yè)設(shè)備。這些竹子以網(wǎng)格狀排列，創(chuàng)造了一個(gè)通透的建筑表皮并保證了干草的通風(fēng)和干燥。表皮是由三層疊加在一起的竹子網(wǎng)格組成的，這些竹子被鍍鋅鋼索固定在一起。盡管是一個(gè)農(nóng)舍，其建筑給人很現(xiàn)代的印象。這和我們傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村竹子建筑的區(qū)別在哪里呢？梅森農(nóng)舍的竹子建筑通過五金材料、金屬繩索和其他設(shè)計(jì)元素材料的多樣化運(yùn)用，建筑及室內(nèi)體現(xiàn)出現(xiàn)代、簡(jiǎn)潔和建筑愉悅感。雖然并未利用速度感來體現(xiàn)“現(xiàn)代感”，但是三層疊加的竹子網(wǎng)格只有橫豎兩個(gè)方向，感覺有層次爽朗而明快。最關(guān)鍵的一個(gè)細(xì)節(jié)是，竹子都是筆直的，線條感很強(qiáng)，且竹子粗細(xì)有不規(guī)則的變化，創(chuàng)造了一種“動(dòng)態(tài)頻閃”的視覺效應(yīng)，建筑整體呈簡(jiǎn)潔的方塊狀，幾何感較強(qiáng)。相比之下傳統(tǒng)的竹子建筑不具備這些特征。另外一個(gè)較好的案例是由隈研吾設(shè)計(jì)的系列竹材空間。比較有代表性的是北京長(zhǎng)城腳下的公社之竹屋、巴黎JYUGETSUDO茶葉店、英國(guó)倫敦喳喳月亮、大阪的華都飯店、倫敦SAKENOHANA餐廳、東京竹林壽月堂Jugetsudo Kabukiza餐廳等。其中長(zhǎng)城腳下的竹屋的手法與印第安納州梅森農(nóng)舍有異曲同工之趣，建筑空間也是由簡(jiǎn)單的幾何形體組成，均由橫豎兩個(gè)方向的筆直竹稈構(gòu)成空間，抬頭時(shí)可看到橫豎線條交錯(cuò)在一起，空間的深度與奇妙的光影交織在一起，具有強(qiáng)烈的現(xiàn)代氣息。壽月堂餐廳的竹子線條也是用粗細(xì)不一的筆直竹稈通過簡(jiǎn)單的形體和線條排列成翻折的空間，竹子線條把視線引向室外的花園，深色的墻面地面背景襯托竹子的暖黃色調(diào)，充滿現(xiàn)代動(dòng)感，也頗具東方韻味。隈研吾其他竹子建筑多是這種手法，用竹稈構(gòu)成干脆利落、現(xiàn)代感十足的空間，而且對(duì)材料進(jìn)行安裝時(shí)采用的方式是弱化工業(yè)感，強(qiáng)化材料的線條感及質(zhì)感。德國(guó)人海因斯多夫則把竹子看做一個(gè)高科技材料，他策劃及設(shè)計(jì)的“德中同行之家”全部用竹子建造建筑結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的家具，但是他與隈研吾的典型區(qū)別在于，他強(qiáng)調(diào)工業(yè)感、強(qiáng)調(diào)技術(shù)感，是一種比較西方式的審美——由人類的智慧征服自然。海因斯多夫采用技術(shù)的手法改進(jìn)了竹子容易開裂的特征，在竹子的兩端注入水泥，再用閃亮的不銹鋼圈及鏈接構(gòu)件加固和連接其他部件。室內(nèi)的家具則采用竹子層壓板，利用竹子的良好彈性，設(shè)計(jì)了非常動(dòng)感簡(jiǎn)潔的家具。位于西班牙馬德里的巴拉哈斯機(jī)場(chǎng)新航站樓由理查德.羅杰斯設(shè)計(jì)，它的屋頂面積達(dá)23萬平方米全部采用新型復(fù)合竹材多層板，負(fù)責(zé)解決這個(gè)屋頂?shù)囊彩堑聡?guó)人。這種多層竹板是采用竹篾多層層壓，再加上防火防霉處理最終形成優(yōu)美的建材。張永和同樣應(yīng)用多層竹板構(gòu)筑了位于杭州的唐宮海鮮坊的網(wǎng)狀編織屋頂，他的手法使人想起傳統(tǒng)的竹編工藝，但是放大的尺度及波浪外形使其充滿了現(xiàn)代感。

四、結(jié)語

由以上案例證明，竹材完全可以構(gòu)造出具備現(xiàn)代審美趣味的建筑空間及家具，關(guān)鍵的在于設(shè)計(jì)的研究。國(guó)內(nèi)有不少大型的項(xiàng)目在利用新型的竹材人造板，比如萬科大梅沙總部、無錫大劇院等，全部的內(nèi)部裝修都使用竹材替代木材，取得了非?，F(xiàn)代的效果。唯有推廣普及用竹材進(jìn)行現(xiàn)代空間的設(shè)計(jì)及建造，才能在占市場(chǎng)絕對(duì)份額的城市里推廣竹材的使用。而竹材的推廣使用可以減弱對(duì)木材進(jìn)口的依賴，對(duì)保護(hù)森林，生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有現(xiàn)實(shí)意義。

欒文杰、曹明遠(yuǎn)、譚睿光：華東理工大學(xué)，藝術(shù)設(shè)計(jì)與傳媒學(xué)院。