淺談紙管建筑在地震區(qū)災后重建之中的普適性──由雅安市蘆山縣太平鎮(zhèn)苗苗幼兒園的重建引發(fā)的思考

陳先杰

(西南交通大學建筑學院，四川成都610031)

3月31日，在快接近“4·20”蘆山大地震過后一年之際，位于太平鎮(zhèn)楊寺廟安置點的新型紙結構建筑“紙管幼兒園”成功舉行了開園儀式。該紙管幼兒園是2014 年普利茲克獎獲得者坂茂(圖1)在中國設計的第二個紙管結構學校，它是由微笑彩虹項目組及多國志愿者(約30余人)共同援建及協助下，歷時69天建造而成。

圖1 坂茂和落成使用中的苗苗紙管幼兒園

苗苗幼兒園面積為126，采用的是紙管框架輕質結構，總共由20根紙管基柱和34根紙管橫梁構成。地基的施工是按日本最高抗震級別設計，園舍墻體及窗戶主要采用塑鋼門窗及扣板。在設計施工上，它是一個可拆裝的裝配式建筑，紙管由木結構結點連接，而各部分木結點組合采用榫卯連接，再通過金屬構件進行組合裝配，充分利用工業(yè)化成品構件本身的連接功能(圖2)。

圖2 新苗苗幼兒園模型結構示意

1 紙管建筑

1.1 坂茂與紙管建筑

讓紙成為環(huán)保堅韌的建筑材料，很多人可能都難以想象，然而，紙管建筑最先出現是在20世紀80年代。

1986年，設計大師坂茂第一次想到采用紙作為建筑材料。當時因為經費困難，他大膽地采用紙?zhí)娲静淖鳛樵O計原材料，成功地建成了當年Alvar Aalto展館的天花板、內墻及展示臺。他欣喜地發(fā)現紙管的強度遠超出了他的想象，從此便開始了他的紙管建筑設計之旅。

1.2 堅韌的紙管

“我不太明白為什么人們都在關注紙這個東西?，F在每個人都關注紙，紙是木頭做的。但是紙可以用作卷筒，很便宜，就像我說的，它很便宜，但是質地堅韌。但不管怎么說，紙就是紙而已[1]?！臂嗝诠鹊略O計網對其訪談中說道。 苗苗幼兒園所用的紙管，是高密度牛皮紙一次成型的，抗壓抗彎性能都很好，它質輕，建造速度快，便于維護，有著諸多的優(yōu)點。

1.3 紙管建筑的普及應用情況

建筑界運用紙結構的建筑師不多，紙管的普及和應用與紙結構大師坂茂的的建筑歷程緊密相關。坂茂所設計的建筑涵蓋了的紙學校、紙教堂、紙住宅、紙博物館等。此外，他還為災后重建提供了實用、易于拆卸重組的臨時建筑。目前，他的工作團隊也是置身于無國界的災后重建之中。

可以說紙管建筑在坂茂那里已經上升成為一種“普適美”的設計，紙質材料可以以任何形態(tài)和方式存在于建筑體系中，最可貴的是這種輕質建筑結構可以以一種獨特的建筑美出現在不同的地震災區(qū)之中，它帶給人們不僅僅是一種技術美的享受，更是一種心靈的慰藉。

然而，紙管建筑技術不被大多數人所掌握。在坂茂的帶動下，它目前的普及應用主要在地震災區(qū)以及極少數公共建筑中，其服務對象也是比較小眾。究其原因主要是：人們對紙管建筑認識比較匱乏；對于紙質建筑結構建筑的創(chuàng)新、研究及設計方面的人才力量薄弱；紙管建筑零部件、組裝結構節(jié)點也需要單獨設計生產，工業(yè)模數化程度低，大量生產使用的規(guī)模比較小；另外紙管的自身也有一些不可否認的局限性，如較大荷載可能使其產生破環(huán)性形變，防水防潮要求較高，這些負面因素使得其普適性程度在建筑范圍上有所折扣。

2 紙管結構在災后重建中的特性

眾所周知地震區(qū)災后重建是一項比較艱苦的過程。在災后重建的建筑修建活動中遇到的困難比較多，而且錯綜復雜，歸納起來主要為：經濟困難，人力匱乏，修建耗時，建筑技術落后，配套設施落后、不齊備，生活條件差等。

為了盡快恢復生活和生產，急需一些臨時過渡性建筑的搭建來解決地震區(qū)的燃眉之急。紙管建筑在經過科學的生產加工，設計裝配之后，能展現強大的結構魅力，它不但具有較高的抗震性能，給人們帶來安全感，而且經過精心的裝配和維護組合之后它能成為一種高品質的臨時過渡建筑(圖3)。坂茂曾經說過這樣一番話：“決定建筑持久性的不是開發(fā)商或所使用的材料，而是能否得到人們的支持。簡單以營利目的的建筑，即便它是混凝土構造，也是曇花一現，難逃被拆除的命運。如果得到人們的尊重和喜歡，即便是臨時建筑，也可以像紙教堂一樣獲得永生[2]。”可見紙管建筑在災后重建中的潛能是相當大的(圖4)。

圖 3 苗苗幼兒園的室內環(huán)境

圖 4 坂茂與兒童合影

3 紙管結構在地震區(qū)災后重建中的普適性探究

筆者親身參與苗苗幼兒園的部分搭建工作，體會至深，對于紙管結構在災后重建中的普適性探討與探究，是整個建造過程中出發(fā)的。

這里所探討的普適性是：紙管建筑設計技術比較普遍地適用于蘆山地震區(qū)災的后重建。在當時的災后環(huán)境和災后條件下，紙管建筑普適性主要決定因素在這一建造過程中主要體現為：設計技術的支持成熟度，施工工藝的難易及可操作性，材料的可靠性和經濟性，施工工期時效性，使用舒適性以及建筑美觀性這幾個方面。

3.1 設計技術

應該說建造最開始要從設計開始，而紙管過渡性建筑是國際建筑設計大師坂茂在全球應用的一個成熟災后應急建筑體系，有著諸多成功案例，經過了時間和規(guī)范的檢驗。長時間的紙管技術的積累和支持使得紙管建筑技術在災后重建中越來越成熟(圖5、圖6)。各國志愿者之間的合作，使得這一技術更加普及、開敞。參與這樣一個設計與實踐相結合的建造，使我們有機會深入接觸和掌握這套紙管建筑體系。學習是一種可貴的精神，研究和掌握坂茂的紙管建筑技術和經驗能夠使我們更好地在以后的災后重建中做出貢獻。

圖5 紙管木節(jié)點分布

圖6 屋檐搭接

3.2 施工工藝

在苗苗幼兒園的施工過程中，核心的施工工藝主要體現在主體骨架的準備，材料和構件前期的處理及主體骨架搭建這三個過程中。值得欣喜的是，在對紙管的處理，對木節(jié)點的修整，對金屬構建的矯正都是比較方便的，這些材料都比較輕質靈巧的，處理工具都是一些比較常見的工具，如鉗子，切割電鋸，打孔電鉆，電磨鋸等，雖然都帶有危險性但都是一學就會的，許多志愿者甚至女生都能很輕易的上手。在做這樣的施工工藝前，并不需要掌握太多復雜的專業(yè)知識?？梢哉f它是真正能做到民間建造，人人參與的，只要做到相互協作、相互配合就能很好的完成作業(yè)(圖7、圖8)。

圖7 志愿者們在安裝木節(jié)點上的角鋼

圖8 志愿者們在協作搭建主體紙管結構

3.3 材料的經濟性

新苗苗幼兒園紙管建筑其主要使用的材料為紙管，其次為連接紙管的木節(jié)點及木節(jié)點之間的角鋼，另外是拉結紙管框架的鋼筋旋絲螺口拉桿。

這些材料都具有獨特優(yōu)勢。首先，紙管本身并不是常規(guī)建筑材料，從而可以避開災后建筑材料的缺乏和價格上漲問題；其次，紙管加工簡易，除了一些特別的尺寸之外，一般的紙管生產商都能提供所需產品，而且制作時間極短。另外紙管相對較輕，長短靈活，便于組織運輸,可以形成直接易行和靈活的搭建方式,借助木制、塑料或金屬構件作為連結體結合就地取材的圍合方式，可以構成更為靈活的空間形式和更為安全的彈性結構體系[3]。

對苗苗幼兒園紙管的花費來說，其實紙管本身成本不高，主要是在運輸費用上，與其他建筑材料相比，其運費是不高的。單根紙管從浙江平湖到太平鎮(zhèn)的運費只有320元。對于像這樣一個靠公益集資修建的幼兒園來說，材料的經濟性和可操作性為解決地震區(qū)經濟困難提供了十分大的支持。

另外，所有材料都可再生和循環(huán)利用。過渡期完成后紙管拆除方便，可移至其它地點重新組裝或改成其它設施再利用。雖然造價相比普通過渡板房貴出不少，但此類紙管建筑系統的循環(huán)利用特點，能很大程度減少建筑材料的浪費。

3.4 施工工期

在成熟的災后應急建筑體系下，如果參與人員足夠，材料完全齊備的條件下，搭建工作半個月就能完成。只是苗苗幼兒園的修建是屬于坂茂在其紙管體系下的一個新的方案，在設計時，不同的場地，不同的使用對象，要充分考慮到中國地震區(qū)周邊的建筑材料與紙管材料相結合的可能，如該幼兒園屋頂的桁架就采用了便于采購且便宜的貨架角鋼。在不同地域文化背景和機遇挑戰(zhàn)環(huán)境下，我們必須在建造時多方面調節(jié)與磨合，這是無法回避的。而從材料本身而言，紙管是一種標準化可控的材料，為施工節(jié)省了大量的時間，縮短了工期。例如條件相對較好的成都華林小學修建就只用了一個多月，對恢復地震區(qū)的生產和生活來講，時間就是相當寶貴的，施工工期短必將是它普及和推廣的一個重要優(yōu)勢。

3.5 使用舒適性

如果說苗苗幼兒園是以災后臨時過渡房的名義存在的話，那么它的品質是相當高的了。在建造工程中，所有參與者都秉承人性化設計施工的目標，從紙管刷漆、反復修整到竹籬柵欄的每塊竹片精心打磨都蘊藏了建造者對災區(qū)人民的愛心和對兒童的關懷。建成后的幼兒園寬敞舒適，木棕色的紙管柱，溫馨光滑，兒童可接觸性強，親和性遠大于冷冰冰的混凝土柱。

在建筑熱工性能方面，墻體夾層厚14 cm左右的塑料能充分起到隔熱、防水、防潮效果?！叭髦巍苯Y構做法的歐松板屋面，材料純天然，充滿安全感和人性化。木地板架空、通風的細節(jié)要求十分嚴格，大面積的開窗，寬敞明亮的教室為兒童提供了安全舒適的生活學習環(huán)境。

苗苗幼兒園的使用年限起初是按5年來設計，但是坂茂在現場驗收查看之后，非常高興地說，這個建筑如果維護得好，可以永久使用，它安全性和舒適性可見一斑 。

3.6 建筑美觀性

從建筑風貌上來講，苗苗幼兒園有點日式風格的感覺，隔遠了看苗苗幼兒園簡單靈動，雙坡形式的屋頂和當地川西“人”字灰瓦屋頂相似。近觀，純白色墻面及白灰色彩鋼瓦，配棕色紙管柱子，有點類似中國古典梁柱結構7開間2進深土木懸山民居。在經由新穎的現代材料和新的技術建造，加上建筑師的嚴格審美把關，它看起來就像一棟美麗的有靈魂的愛心小屋。

紙管建筑在通過新的建筑設計手法，在色彩、構成及呈現風貌上面會有各式各樣的可能性，建筑的美學可塑性也變得比較強。這些原因使然，使得它在地震區(qū)災后重建中的普適性自然而然就得到了提升。

4 結束語

造紙術作為中國四大發(fā)明之一，是我國古代科學文明的重要成就。然而，今天當人們開始用“紙”造建筑的時候，我們是否想過要延續(xù)這一古老文明，探究其普適性，讓它以強大的力量屹立于地震區(qū)災后重建之中?紙，源于大自然，也最終將回歸大自然，但是它給我們留下的價值卻是不可估量的，就像坂茂先生所說的一樣，當它得到人們的喜歡和尊重的時候，即便是臨時的，那它也會得到永生。

[1] gooood interview——Shigeru Ban[N/OL].谷德設計網.2014,(4)

[2] 寧蒙.日本建筑師坂茂:紙管也堅強[J]. 環(huán)境與生活,2013,(9) :86-91

[3] 殷弘,鄧敬.由“過渡”而始——從坂茂的紙管校舍到過渡性建筑的探討[J]. 時代建筑,2009,(1) :72-77