輕型復合建筑系統(tǒng)與木結(jié)構(gòu)

張潔

朱競翔

香港中文大學建筑學院副教授。目前作為全職終身教授專注于研究新型的空間結(jié)構(gòu)、輕型建筑系統(tǒng)和可持續(xù)建筑技術。2008年以來，他及其團隊發(fā)展了6種新型的建筑系統(tǒng)，并成功應用在超過7個內(nèi)地省份和非洲地區(qū)，包括學校、保護工作站及辦公建筑項目，這些工作獲得了許多專業(yè)獎項。

導語：從最初的三所“新芽小學”（2008～2011），到鞍子河/白水河自然保護區(qū)宣教中心（2011/2012）、栗子坪自然保護區(qū)熊貓監(jiān)測站（2012），再到南匯東灘濕地鳥類禁獵區(qū)工作站（2013）等一系列項目中，朱競翔及其團隊研發(fā)的“輕型復合建筑系統(tǒng)”在實踐中不斷成熟和擴展。從2015年為偏遠鄉(xiāng)村學前教育開發(fā)的房屋產(chǎn)品——西部陽光鄉(xiāng)村幼兒園活動室，到2016年參加第15屆威尼斯國際建筑雙年展中國國家館展覽的“斗室”，沒有采用通常的輕鋼骨架結(jié)構(gòu)做法，而是以輕木格子為基本單元組裝而成。本采訪主要圍繞鄉(xiāng)村幼兒園活動室、“斗室”這兩個項目來探討輕型復合建筑系統(tǒng)與木結(jié)構(gòu)，以及其所具有的社會意義與價值。

AT：在鄉(xiāng)村幼兒園活動室中，為何沒有采用通常的輕鋼骨架結(jié)構(gòu)做法，而是采用了木材料和木結(jié)構(gòu)來建造？又為何采用木格子為基本單元來組裝建造？

朱競翔：在我們的工作里，第一優(yōu)先考慮的不是材料，而是建筑體系。每個體系是可以做很多變化的，比如可以做成輕鋼龍骨加木板材圍護結(jié)構(gòu)體系，也可以變成木龍骨加木板材圍護結(jié)構(gòu)體系。至于鄉(xiāng)村幼兒園活動室為何選用木材，原因有以下三點：1）當?shù)貤l件和造價的限制，讓我們沒有太多的選擇，木材是當時所能找到的廉價、易得且適用的材料；2）鋼材強度高，但是自重比較大，對于這類小型房子來講，很多時候不一定需要用鋼材，用木材反而更加輕便和易于建造；3）木材的天然親和性特別適合兒童空間。

對于又為何采用木格子為基本單元來組裝建造，原因也有以下三點：1）基本的格子單元形成的高低凹凸，能夠變化出無窮的游戲，將戶外的兒童游戲引入室內(nèi)，給孩子探索的自由；2）1.2m×1.2m的木格子切板是完全沒有任何材料損失的，而且采用標準模塊預制裝配的建造方式能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、易建造、易搬運的目的；3）這樣的設計能夠很好地融合氣候、結(jié)構(gòu)、家具、制造、建造、運輸、維修的多重考慮，能幫助公益機構(gòu)在偏遠鄉(xiāng)村高效地自我建立村級學前活動站點。

AT：您一直堅持從“建筑系統(tǒng)”出發(fā)的設計方式，將“建筑”當作“產(chǎn)品”來研發(fā)，請結(jié)合實際項目來談談你們的工作方式、方法及其優(yōu)勢，以及在設計與建造過程中經(jīng)常遇到的主要問題。

朱競翔：我們能夠持續(xù)地進行“輕型復合建筑系統(tǒng)”實踐，說明這種設計方法是可行的而且是可重復的，這與通?！蔼氁粺o二”的設計方式不太一樣，因而需要一套不一樣的設計方法：1）首先要從全流程來看問題，得到一個基本的框架，然后不斷琢磨其中的前后關系，從中逐步發(fā)展出來完整的體系；2）從非常實際的問題出發(fā)，比如如何減少工人的工作量、如何減少材料加工時的損耗、如何降低造價、如何讓運輸更集約、如何應對當?shù)氐臍夂颍鹊龋?）在解決上述問題的過程中，我們會不斷嘗試和尋找新的解決方法和策略。面對“不兼容”的情況（比如解決了熱物理問題但造價上去了，把造價壓下來而品質(zhì)又下降）我們會根據(jù)實際情況從全局綜合權衡利弊來做取舍，比如什么時候技術優(yōu)先，什么時候使用優(yōu)先，什么時候建造優(yōu)先等。

這種設計方式的優(yōu)勢主要在于它的“整體性”，能夠“平衡”美觀、舒適、品質(zhì)、成本、工期等各方面的因素。對于所有項目，遇到的最大問題永遠是“時間”，因為在所有的資源里面最重要的是時間資源，只有時間資源是不可以再生的，其他資源都是可以用其他方式來彌補的，比如錢不夠時，可以找贊助；人力不夠時，可以投入更多的人力。這還與設計師自身的年紀和經(jīng)驗、投入的注意力和精力多少有關，往往我們要同時進行好幾個項目，需要在很短的時間內(nèi)聚焦在一個項目里，把該解決的問題都解決了。

AT：“斗室”的建筑原型源自鄉(xiāng)村幼兒園活動室，面對功能與用途、地域與場地的不同，以及運輸與建造、造價與成本等問題，都做了哪些調(diào)整和改變？

朱競翔：我們在接到威尼斯雙年展的邀請時，距離辦展的時間很近了，不可能再有時間圍繞展覽進行一個全新的設計，并完成一個1：1的實體模型。因此，我們決定通過變化我們已有的系統(tǒng)來產(chǎn)生一種新的適應性，主要體現(xiàn)在以下方面：1）“斗室”需要考慮跨越大洋的長時間運輸，以及現(xiàn)場重新搭建的操作和成本，因此要充分考量預制構(gòu)件的加工、運輸、體積、組裝、拆卸；2）歐洲夏季的氣溫較高，但比較干爽，因而“斗室”的邊界相對不需太過嚴密；歐洲夏季光線強烈而低平，需要對大洞口進來的強烈光線加以控制，否則從小間隙進來的光線效果就會大打折扣；3）“斗室”是一個面向公眾的展覽構(gòu)筑物，不再是單一為鄉(xiāng)村小孩服務的活動空間，因而需要具備一定的開放性、展示性和互動性，需要考慮如何吸引人們進來參觀并停留。

AT：請談談“鄉(xiāng)村幼兒園活動室”、“斗室”采用的輕型木結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)，與您最初在“新芽小學”實踐中采用的輕型鋼木復合建筑系統(tǒng)的相同點和不同點，以及各自的優(yōu)勢和劣勢。

朱競翔：從用戶端的角度來講，新芽輕型鋼木復合建筑系統(tǒng)的機制會更復雜，它用到了兩種材料，跨度、強度和靈活度也會更高。機制復雜通常意味著適應性會更多一些，但也意味著建造會稍微麻煩一些，需要更恰當?shù)氖┕そM織和建造組織?！班l(xiāng)村幼兒園活動室”、“斗室”這種全木的輕型建筑系統(tǒng)則高度集成了建筑與家具，其預制程度也會更高一些，因此現(xiàn)場的施工時間也會更短，可以說把室內(nèi)裝修也統(tǒng)一做了。

此外，我曾在一篇論文《木建筑系統(tǒng)的當代分類與原則》中介紹和探討了木建筑系統(tǒng)的當代分類，不論是新芽輕型鋼木復合建筑系統(tǒng)的系列應用，使用結(jié)構(gòu)保溫板（SIP）的四川栗子坪自然保護區(qū)工作站，或者是使用了近似木框架建造系統(tǒng)的上海南匯東灘鳥類禁獵區(qū)工作站，其設計都通過木建造系統(tǒng)分類的研究而尋找到獨特的創(chuàng)新點。

AT：請談談“鄉(xiāng)村幼兒園活動室”、“斗室”都采用了哪些設計和技術策略來解決建筑室內(nèi)的舒適性問題，如采光、通風、保溫、隔熱、防潮、防水等。

朱競翔：提升建筑室內(nèi)的物理性能也是個系統(tǒng)問題、系統(tǒng)工程，大概有以下幾個大的設計策略：1）圍護要完整；2）保溫層要有一定的厚度；3）不可以有冷橋、熱橋，金屬構(gòu)件不能外露；4）要有隔熱空腔，不能簡單地使用三明治板，因為傳熱會吸收很多能量進去；5）房屋內(nèi)部要有一定的熱容，需要使用一些熱容較高的重質(zhì)材料（比如混凝土、磚等），因為木頭隔熱很好，但是不存熱；6）窗的設計要很講究，因為窗的構(gòu)造是一般建筑保溫、隔熱中普遍的弱點。

AT：如果按地域劃分的話，木建筑體系可以分為北歐、日本、北美、中國木建筑，請談談你對于這四大地域的木建筑體系的一些認識和見解。

朱競翔：北美輕型木建筑體系在中國的推廣工作做得比較好，其背后有非常強大的商會力量，但是北美的木構(gòu)和歐洲的木構(gòu)是有差別的?？傮w上來講，北美輕型木建筑系統(tǒng)是比較符合北美森林廣袤、木材供應量大且便宜的現(xiàn)實，其建造工序比較簡單直接、易操作，其中木構(gòu)只是作為結(jié)構(gòu)支撐，很多房子外圍通常做很多裝飾，甚至全部貼上石材。另外，北美的人工比較貴，講究建造的快速，北美木材屬于快速消費供應的商用木材，規(guī)格通常是2×4、2×6、2×8（以英寸為單位），依次類推，最大大概在16英寸左右，而寬度一般都是5cm左右。

而在歐洲，人們認為房屋是百年大計，不會特意追求廉價快速，所以會采用一些大尺寸的木料，或者尺寸不一致的木料，因而歐洲的木構(gòu)會有更強的設計議題在背后，其表現(xiàn)方式更純粹、更建構(gòu)，更接近建筑本體。日本的輕型木建筑體系很有意思，其用料大小會比北美的小，很多時候還會與板材有一定的聯(lián)合，而且建造尺寸通常來自于榻榻米1.8m×0.9m的模數(shù)。而中國傳統(tǒng)的以抬梁、穿斗為主的木結(jié)構(gòu)體系在歷史上是非常先進的，但由于設計和研究力量不足，一直沒有得到很好地發(fā)展和傳承。

AT：“斗”在古代是一種度量單位，也是一種日常器物，甚至在中國古代木建筑中還涉及“斗栱”、“穿斗”等構(gòu)件和構(gòu)造做法。我們也能感覺到“斗室”本身所帶有的中國古代木建筑的影子和韻味，比如穿斗、挑檐、基座、梁柱檁椽等。請談談您對于木建筑在中國的過去、現(xiàn)在和未來的思考和看法。

朱競翔：中國古代木構(gòu)是非常有意思的，但是沒有被一種活的方式或者生動的方式繼承下來。同時，我們也需要反思下這些精湛的木構(gòu)技藝為什么現(xiàn)在不再使用？這說明它一定有些方面不符合現(xiàn)代社會發(fā)展的需求。因此，我們需要先把什么是符合現(xiàn)代需求的、什么是不符合現(xiàn)代需求的分辨出來，這正是我想做的一部分工作。

這也是我們?yōu)槭裁床粫苯雍唵蔚厝ナ褂瞄久脑颉：芏嗳苏f榫卯這種技藝很偉大，其實榫卯對結(jié)構(gòu)的傷害是很大的。當代木構(gòu)里面榫卯只有在很特殊的情況下才會被使用，多數(shù)情況下還是會使用金屬機械連接的，而不會去使用純粹的木構(gòu)連接。因為榫卯節(jié)點對木材做了或多或少的切削，加之天然木材的內(nèi)部組織不均勻（比如木結(jié)疤、木裂紋），其受力是很難計算的；盡管現(xiàn)在有很多科技手段來應對木頭的防火、防腐問題，但其強度還是會隨著時間發(fā)生變化的，這種不穩(wěn)定性不太受結(jié)構(gòu)工程師的信任。

這也是為何要發(fā)展膠合木材的原因之一。比如，坂茂設計的瑞士蘇黎世Tamedia辦公大樓的木結(jié)構(gòu)，其背后是有很多技術和研究支撐的：其所用的膠合木是經(jīng)過嚴格工藝處理的，機械加工工藝也非常強大，是直接三維切割出來的，而且構(gòu)件的斷面尺寸比較大，是經(jīng)過嚴格計算的。這也是一個強烈的信號，預示著木結(jié)構(gòu)在復興，有新的發(fā)展空間。

木材實際上是一種很敏感的材料，但是由于我們對木材、木構(gòu)的研究和教育不足，現(xiàn)在很多時候?qū)⑵渥兂闪思兇獾奈幕枴Ｋ袀鹘y(tǒng)的技藝在被現(xiàn)代化的時候都是需要被不斷分析、不斷檢驗、不斷重新探討的。我們要用研究的方式對待它，將其放在一個更大的世界歷史語境里面——從古至今全球的木建筑有多少種不一樣的系統(tǒng)，在古代歐洲、日本是怎么樣的，又是如何演化至今的，其與我們中國的木建筑有什么不同。

AT：請談談您所做的輕型復合建筑系統(tǒng)與建筑師謝英俊所倡導的輕型開放建筑系統(tǒng)之間的相同點和不同點。

朱競翔：建筑師謝英俊在輕型建筑及其鄉(xiāng)村建造應用方面做了“先驅(qū)”的工作。他著眼于使用輕鋼框架替代傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，然后發(fā)動當?shù)氐淖暨M行自主填充或者選擇設計者建議的幾種不同圍合來包裹結(jié)構(gòu)。我們之間最大的不同點是，他的重點在于骨架結(jié)構(gòu)，其余的交給使用者去做；而我的重點是建筑圍護體，以及圍護體和承重結(jié)構(gòu)之間的關系。對于小型建筑，結(jié)構(gòu)體反而不是最重要的、最難解決的部分，而圍護體在建筑中占最大的表面積，很大程度上影響造價成本、材料消耗、施工效率以及物理性能，甚至對整個建筑內(nèi)外觀也有很大的影響。

因此，我會盡量避免由用戶去直接控制，用戶可以參與控制表面那一層材料的選擇及平面布局，圍護體完全由我的團隊控制與負責。這種方式可以帶來以下好處：舒適性較為優(yōu)越、工藝品質(zhì)會較高、整體造價較低、施工速度較快。

另外，我們工作的社會立足點也有所差異：建筑師謝英俊更多是著眼于手工藝及建造組織；我對機器工藝、預制建造的興趣更多些，也希望工人可以利用機械輕巧地工作。這些差異與我們所在的地域氣候有關，建筑師謝英俊一直在臺灣這樣夏熱冬暖地區(qū)工作，建筑有無圍護是差不了太多的；但是在夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)，建筑不做好圍護的話，舒適度是無法保證的，那樣的房子就是不合格品。

AT：今年第15屆威尼斯國際建筑雙年展的總主題為“前線報告”，中國國家館展覽主題為“平民設計，日用即道”，都在關注建筑與社會大眾的關系。您和團隊也一直堅持在偏遠鄉(xiāng)村及受災地區(qū)開展了很多公益項目，幫助普通民眾及弱勢群體建造安全舒適的房屋。請結(jié)合自身實踐以及當代建筑師實踐，談談如何讓我們的設計更好地服務于大多數(shù)人？

朱競翔：今年威尼斯國際建筑雙年展總策展人亞力杭德羅·阿拉維納來自發(fā)展中國家，其立場會有別于傳統(tǒng)占主導的歐美策展人的情形，尤其會涵蓋一系列平民化的主題，如“可負擔得起”、“沖突”、“改變”等，展覽會更加直面建筑所承載的社會性問題，包括一些資本方和管理方不愿去觸碰的現(xiàn)實。這或許在某種程度上也代表了一個議題或者一個風向，原來那種強調(diào)奢華、強調(diào)資本的設計會越來越失去公眾價值。

如何讓我們的設計更好地服務于大多數(shù)人，我覺得“平民設計、日用即道”應該是一個出口和方向吧。在中國飛速發(fā)展的過程中，一直在不停地發(fā)展新的科技和新的建筑，卻較少關注與思考傳統(tǒng)文化、日常生活、自然環(huán)境、鄉(xiāng)村建設等，這種無節(jié)制的物質(zhì)欲望造成了很多社會和環(huán)境問題。如今是時候該回歸了，建筑師需要放下自我的形象標簽及設計態(tài)度，回到日常生活與傳統(tǒng)中去，以專業(yè)技能實現(xiàn)高質(zhì)量的設計。

另外，只有在最貧困的地方，你才會明白“本真”是什么。在繁華的城市中，很多設計是過度裝飾的，是可有可無的；但在貧困鄉(xiāng)村中，做任何事情的出發(fā)點都是來自于生產(chǎn)、生活等最基本的訴求。這或許是建筑大師勒·柯布西耶、路易斯·康等人為什么晚年都要到貧困地區(qū)工作的原因之一吧。

西部陽光鄉(xiāng)村幼兒園活動室之一：會寧縣童趣園

項目地點：甘肅會寧厙去村

建筑師：朱競翔 項目經(jīng)理：吳程輝

設計團隊：韓國日、Tibor Franek

技術支持：程兵，方學兵

制造機構(gòu)：三家深圳加工廠

施工建造：厙去村村民、小學教師、西部陽光義工

建造時間：2015.4

西部陽光鄉(xiāng)村幼兒園活動室之一：會寧縣童趣園

項目地點：甘肅會寧厙去村

建筑師：朱競翔 項目經(jīng)理：吳程輝

設計團隊：韓國日、Tibor Franek

技術支持：程兵，方學兵

制造機構(gòu)：三家深圳加工廠

施工建造：厙去村村民、小學教師、西部陽光義工

建造時間：2015.4