鄉(xiāng)土營建中因地制宜的輕鋼結構體系應用

張柏森

（西南交通大學建筑學院，四川 成都 610031）

0 引言

所謂鄉(xiāng)土營建，是以城市化問題為主要切入點，由建筑師指導、鄉(xiāng)土居民參與，從建筑學學科角度出發(fā)深入介入社會的建筑形式[1]。在國家的關注和政策的指引下，鄉(xiāng)村營建研究及實踐逐年成為社會持續(xù)討論的熱點話題。專業(yè)人士與技術力量開始投身到鄉(xiāng)村建設的前線之中?！耙?guī)劃下鄉(xiāng)”“建筑下鄉(xiāng)”在此之中帶來豐富的實踐案例，呈現(xiàn)出工作的在地化、實踐的個性化和思考的多樣化[2]。其中以建筑師為主體的鄉(xiāng)土營建成果，與規(guī)劃成果需要較長時間呈現(xiàn)不同，建筑的建設周期更短，效果更為直觀，也因此更能體現(xiàn)設計者對鄉(xiāng)村建設的關注點及營建理念。

當前傳統(tǒng)的建造形式已經(jīng)不能很好地滿足“美麗鄉(xiāng)村”的建設需要。2021年多部委聯(lián)合印發(fā)《關于加快農房和村莊建設現(xiàn)代化的指導意見》提出了加快農房和村莊建設現(xiàn)代化的具體要求，其中就鼓勵裝配式輕鋼結構作為現(xiàn)代化農房安全可靠的建造方式[3]。

1 鄉(xiāng)土營建中的輕鋼結構體系

鄉(xiāng)土營建在實踐中的問題總體上可以歸納為3類：①建造效率凌駕于建筑效能之上，常常出現(xiàn)以降低舒適性為代價縮短工期的情況；②鄉(xiāng)村建設的核心問題并非通過單次單向的建筑輸入就可解決，不少建筑初時窗明幾凈，隨著鄉(xiāng)村“空心化”的不斷演進很快就出現(xiàn)閑置破落；③片面地將鄉(xiāng)村建設邏輯等同于城市建設，忽視二者在環(huán)境、經(jīng)濟等方面的巨大差異，照搬城市建設中的形式和材料等，呈現(xiàn)出“千村一貌”的趨勢，鄉(xiāng)村原有的、長年累月形成的獨特風貌正在逐漸消散。

鄉(xiāng)土營建可分為“營”與“建”兩部分的內涵，前者是指經(jīng)營層面的相關機制與模式，后者則是指材料組合、構件研發(fā)等專業(yè)層面上的建造體系，后者為前者提供了物質載體，前者影響了后者的表現(xiàn)形式[4]。

鄉(xiāng)村所處的地域環(huán)境往往也是生態(tài)敏感區(qū)，選擇輕鋼作為結構體系的材料，是出于滿足快速建造的同時減少對鄉(xiāng)村脆弱生態(tài)環(huán)境的壓力。輕鋼建造體系有著許多傳統(tǒng)建造體系不具備的優(yōu)點：建筑穩(wěn)定性強，抗風抗震性能好；建造速度快捷；采用干式施工，建造環(huán)境健康；建筑材料可回收，對生態(tài)環(huán)境的壓力小等等。同時它也有著不可回避的難題：輕鋼建造體系在鄉(xiāng)村，作為外部引入的全新技術和材料，在場地中缺乏地域基因，村民們既沒有對于鋼鐵工藝的了解，也很難對著冰冷的鋼鐵產(chǎn)生以往的共鳴。如何保證工程質量以及呼應地方特色喚起居民歸屬是輕鋼體系的在地化難題。由于輕鋼體系較強的包容性和適應性，盡管建筑師們均以輕鋼建造體系為框架，營建理念側重不一也孕育了不同的具體形態(tài)。

借助對現(xiàn)有案例的研究，可以分析建筑師們在面對地域條件、技術條件、資金條件、性能要求等現(xiàn)實問題時交出的答卷，挖掘建造體系背后蘊含的鄉(xiāng)土營建理念。鄉(xiāng)村往往是自然災害的易發(fā)地。而災后的鄉(xiāng)村營建工作在舉國力量支持下，會出現(xiàn)一個小高潮，這樣大規(guī)模的營建活動對鄉(xiāng)村風貌有著顯著影響[5]，汶川地震后的西南地區(qū)便處于這種情況之下。這其中兩位建筑師將輕鋼結構體系帶到他們的鄉(xiāng)土營建實踐之中，激起了廣泛的回響。

2 效能與效率并重——“新芽”建筑系統(tǒng)

“新芽”系統(tǒng)是朱競翔的第一個也是其應用最為廣泛的輕量建筑系統(tǒng)，其由冷軋C型鋼構成的框架子系統(tǒng)和木基加強板材組成的圍合子系統(tǒng)所組成，前者主要承擔豎向重力，后者主要承擔側向的水平力。相較于常規(guī)的輕型結構，其最大的區(qū)別在于其構件的標準化和良好的熱工性能?！靶卵俊毕到y(tǒng)的構件均在工廠完成標準化加工，在現(xiàn)場只需簡單的干法作業(yè)，由此保障了項目的最終品質。圍護結構首先在木基板材的構造上，采用保護層-保溫層-防潮層-保護層的層疊式構造；然后在線性鋼框架表面完全包裹板材以隔絕冷、熱橋，營造良好的建筑熱環(huán)境[6]。

四川劍閣下寺新芽小學是朱競翔“新芽”輕量建筑系統(tǒng)的首次實踐。437m2的校園，4棟圍繞中庭布置的單層建筑，包含4間標準教室、1間多功能教室及教師辦公室，可供280名學生和5位教師開展教學活動。項目區(qū)別于其他輕鋼建筑，新芽小學更強調空間舒適度。因此項目選擇了預制構件現(xiàn)場裝配的建造方法以保證工程質量，預制工作交由3家深圳工廠和1家成都工廠來完成。房屋結構的建造上花費了14d的時間完成，這得益于建造上多使用螺栓等機械方式進行裝嵌。朱競翔分析場地氣候條件，得出建筑對于保溫的考慮強過對于通風的要求，而建筑物保溫性能的提升，有賴于新芽系統(tǒng)通過熱物理性能方面的學習和研究。其執(zhí)行了3個原則：①具有精細的熱工設計的維護體，追求“六面連續(xù)絕熱”的構造。②利用蓄熱體穩(wěn)定室內溫度波動。③設計具有高性能的窗[7]。14d的建造，實則凝聚了朱競翔及其團隊7個月的科學分析模擬和設計。“新芽”系統(tǒng)首次亮相便體現(xiàn)了朱競翔對于鄉(xiāng)土營建尤其是平衡建筑效能與效率方面的獨到見解。

3 自力更生“協(xié)力造屋”——“開放建筑”系統(tǒng)

謝英俊口中的“開放建筑”是其“協(xié)力造屋，永續(xù)發(fā)展”理念下的產(chǎn)物，是指通過不可變的支撐體和可改變更新的填充體物兩部分，使建筑的空間配置可以通過填充體的變化彈性調整，以延長建筑的使用年限，適應不同族群與社區(qū)的多樣性需求[8]。建筑師和村民同時作為營建項目中的主體，前者提供嚴謹可靠的支撐體，后者提供地域性的填充體。他將災民轉化為勞動力，在降低成本的同時也希望通過勞動參與增加災民對于作品的歸屬感。因此在提供結構方案時，必須“簡化構法”，讓營建不局限于專業(yè)的工匠，無經(jīng)驗者同樣可以理解和操作。為此謝英俊的“開放建筑”體系中，首先，并不十分強調圍合的材料，多是就地取材或是舊料回收；其次，在鋼材的組合方式上與傳統(tǒng)穿斗式木構十分類似，這對村民來說較為熟悉；最后，村民自己作為營建主體進行造房，成本控制更加有效。

茂縣太平鄉(xiāng)楊柳村原村落在地震中85%的農房受到了嚴重的損壞，且有隨時發(fā)生伴生地質災害的風險，政府決定將整村從山上遷往山下岷江河畔的開闊地。政府和村民期望能夠將村落重建為羌族文化體驗旅游區(qū)，并以此帶動經(jīng)濟發(fā)展。謝英俊應邀帶著將臺灣邵族部落重建的成功經(jīng)驗而來。楊柳村和邵族部落非常相似：都是地震后的重建項目；少數(shù)民族特征明顯———99%的村民都是羌族。謝英俊對傳統(tǒng)羌寨進行了研究，決定選擇冷彎薄壁型輕鋼結構作為框架，屋頂形式保留原有的坡屋頂形式，屋面材料可自行選擇，如石板、瓦片、彩鋼板等；一層墻體仍使用石材以表現(xiàn)羌族傳統(tǒng)的“疊石”技藝，二層墻體雙面采用熱浸鍍鋅免拆模網(wǎng)維護并澆灌混凝土；三層墻體為草土保溫木板。二層樓板采用3cm厚超薄鋼網(wǎng)混泥土，三樓采用木地板，大幅度減輕結構體承重[9]。除了決定建筑是否穩(wěn)定可靠的輕鋼結構框架，包括放樣、挖砌基礎、澆筑地圈梁、構件搭建和墻體圍護等施工，均是村民依照圖紙親手操作。通過這樣的建造模式，在統(tǒng)一的建造體系下由于村民不同的材質與色彩選擇，再加上不同的風貌裝飾，使得村落外觀避免了千篇一律，而又具有整體性。“協(xié)力造屋”的建造過程，加強了村民之間的互幫互助，成為村落集體意識激增的契機。重建后的楊柳村也成為阿壩州震后重建及新農村建設的典范。

4 不同營建理念驅使下的不同表達

上述二者中不難發(fā)現(xiàn)一些共性：①強調建筑的抗震性能，為建筑提供更高的安全性。②建造成本有限，在選材上考慮了當?shù)夭牧虾驮ㄖ锪系幕厥绽?。③為了讓村民也參與到重建而降低建造難度，力求村民能夠快速理解建造工藝，縮短建造工期同時保證建造質量。然而兩位最終呈現(xiàn)的作品卻大不相同。當中建筑師個人喜好固然是一個重要的影響因素，但這實則也是二者營造理念之間差異的映射。

在學生時代，朱競翔對于建筑結構與形式之間的關系就有了深入探討，其博士論文中論述了工程師的結構觀念在其成熟過程中是如何對建筑師產(chǎn)生影響的，并歸納出結構設計的理想是保證安全、講求效率和追求美觀[10]。朱競翔的輕量建筑實踐作品主要集中校園建筑。教學空間的使用人群主要為兒童，因此朱尤其重視其空間的舒適性、形態(tài)的美學追求以及使用者與建筑的互動關系。要達成這些目標，構件的制作品質要求較高，從鋼材到圍護材料均需要從周邊的主要城市建造再運送過來，且預制程度較高，現(xiàn)場只需要簡單地拼裝；也由此其在建筑細節(jié)上把控也更為嚴格，例如，鋼鐵構架和節(jié)點均出于隔絕冷熱橋的目的被覆蓋起來而非外露，但這使得外部很難對其內部的結構關系進行感知或是解讀。在建筑與當?shù)氐年P系上，盡管朱依然鼓勵當?shù)鼐用窦尤虢ㄔ斓倪^程之中，但其實居民的參與程度并不深入，除了是因為工藝難度以外，也和朱對校園建筑的看法有關。他將鄉(xiāng)村校園中的建筑與支教老師做了對比，建筑不像支教老師，不跟學生有太多瓜葛，幾天之內就建起房屋，對學生而言就像禮物一般，“這個禮物有新鮮的部分，也必須有融入的部分，因為只有融入，學生才覺得這是自己的學校[11]。”這似乎才是朱對于其鄉(xiāng)土營建實踐中歸屬感的理解。在建筑師扮演的角色上，朱強調在營建中體現(xiàn)知識技術和設計團隊的核心價值，并參與到鄉(xiāng)土營建的各個環(huán)節(jié)之中，以專業(yè)技術和過程管理來對最終品質進行保障，因此其在鄉(xiāng)土營建中的主體角色較為突出。朱在成本上的控制集中于設計端和生產(chǎn)建造端的優(yōu)化，這得益于其在建筑全鏈條的理解十分深刻。

謝英俊一系列軍事工程和和現(xiàn)場施工的經(jīng)驗，讓其能夠精準地掌握工程預算的同時，靈活地運用各種各樣的工藝技法[12]。邵族部落重建項目中謝總結出了其鄉(xiāng)土營建的理念：“永續(xù)建筑，協(xié)力造屋。”謝認為鄉(xiāng)村建房是一種生產(chǎn)行為，如果將蓋房的決定權交給村民，造價將會是他們首要的考量。在效果相近的情況下，村民自建就會因為節(jié)約成本而接受使用回收磚或者草跟土作為材料，節(jié)能減排就在這個過程中實現(xiàn)了[13]。謝的營建項目均為村鎮(zhèn)尺度下的整體重建，是以更長一段時間內的居住使用為目的。此前其對客家族群及建筑如何融入當?shù)厣畹纳钊胙芯孔屍涫种匾暭ぐl(fā)村民集體意識來進行社區(qū)營造。為此建造技術的簡單化十分關鍵，使得所有有勞動力的人都可以參與到建造當中。謝英俊將建造體系看作“骨和皮的組合”：“骨”即為不可替換的支撐體，“皮”則是可以根據(jù)地域和喜好替換的圍護填充體，所以材料上僅預制結構框架的鋼材，圍護等由村民決定取材。建筑中的結構節(jié)點均是裸露的，這是出于讓居民對結構能有更清晰的認識同時為日后使用中的維護提供便利的目的而有意為之。在形態(tài)上，謝并沒有表現(xiàn)出太多的追求，而是將這個任務交給村民，建起他們心目中的家。在他眼中，這是“有機生成的”美。謝在其鄉(xiāng)土營建的理念中強調與居民互為主體，弱化建筑師的角色，秉持“為—無為”，只做建筑師有限的事情，其他交給參與者。謝的鄉(xiāng)土營建理念可以說是建立在其豐富的現(xiàn)場施工管理經(jīng)驗以及對鄉(xiāng)村發(fā)展現(xiàn)狀非常深刻的認識之上，公共性、開放性和平民化是其鄉(xiāng)土營建理念的核心。

5 結語

中國地域遼闊，鄉(xiāng)村分布的地形地貌及氣候類型各不相同，企圖找到一個建造體系的完美范本統(tǒng)一應用于全國的想法是不現(xiàn)實的。本文以兩位優(yōu)秀建筑師在鄉(xiāng)土營建中的思考為引，啟發(fā)更多的建筑師參與到鄉(xiāng)土營建之中去并留下更多的優(yōu)秀實踐，豐富后來者對于鄉(xiāng)土營建的認識，鼓勵他們正面地回應場地現(xiàn)實問題，將技術與人文有機結合形成因地制宜的結構體系，從而找到每塊場地鄉(xiāng)土營建的最優(yōu)解，以實現(xiàn)中國鄉(xiāng)村社會主義現(xiàn)代化建設的目標。