坂茂纸建筑研究

纸建筑Acompanyisanassociationorcollectionofindividuals.引言01纸建筑与坂茂2014年又一位日本建筑师获得有建筑界“诺贝尔奖”之称的“普利茨克建筑奖”，成为日本第7个获得此殊荣的建筑师。坂茂是当今国际上最受关注的中生代建筑师之一，他对自然材料的运用取得了令人瞩目的成就，尤其是将纸筒应用于抗震救灾临时性建筑中，体现了一个建筑师对于材料语言的创新能力和高度的社会责任感与使命感。纸建筑与坂茂坂茂开始纸在建筑中应用的实践，开始于1986年一次为著名建筑师阿尔瓦·阿尔托作品的展览布置，坂茂本打算将展览空间布置成“阿尔托式的室内”，但是有限的预算让他放弃了大量使用木头，转而使用可回收纸制作的不同尺寸的传真纸筒，通过纸筒的排列组合制造天花板、展台、隔墙，这不仅可以避免大量浪费而且使用后可以方便地拆除和再利用，坂茂由此认识到纸筒的美感和其作为绿色建材的潜力。新基督城大教堂——纸之灵魂庇护所纸板教堂”由98个同样大小的硬纸管斜斜堆栈着，构成三角形轮廓，并在建筑立面镶上原本教堂的玫瑰窗，彩色的三角玻璃窗在白天光照之下，隐约可见如水印般的基督图像；当夜晚室内开灯时，从外观看起来更有一股神圣庄严之美。拉奎拉纸音乐厅——废墟上的歌唱坂茂采取了与纸管住宅相似的思路，将一座闲置的钢结构车站建筑用纸管等材料围合，形成了音乐厅的室内空间。由于在结构上借用现有建筑，纸管的生产和运输又十分快速，这座建筑的工期只需要三个月左右。3000平方米的建筑内部包括教室和表演空间，可以进行演奏、讲话、集会等等公众活动。德国汉诺威世博会日本馆纸之画廊IE商学院纸质阁楼（IEPaperPavilion）1995年，坂茂为阪神地震灾民搭建的纸木宅。2001年印度地震后搭建的纸木宅纸建筑的优缺点•(1)生态性:纸具有回收吋循环性能，可以把废纸回收加以处理做成相应的建筑材料。纸本身所具备的特点符合可持续性发展的所有指标。•(2)经济性:纸建筑的优点是成本低廉但不降低建筑质量，占用空间少。•(3)灵活性:纸建筑的设计和建造更具灵活性，能够通过更换损坏部分得到经常性的维护，属于易替换构件和维修的建筑。•(4)低技术:纸建筑的技术要求不髙。大多数纸建筑的建造萃于当地的技术水平，无?岛技术的指导,属于低技术设。计另外，纸建筑比较容易与先进技术结合使用。•(5)安全性：由于质最轻、弹性好，纸建筑的抗震功能较为突出。纸建筑与木建筑的抗震性能相似。例如，在日本阪神地震吋，钢混结构的建筑大多倒塌而旁边很多木材建造的住宅却没多少损坏。这说明材料的强弱和建筑结构体系的强弱并无必然联系。另外，纸张像传统的纸伞和现代的壁纸一样，经过简单的处理就吋以解决防水和耐火的问题。纸材料02纸材料纸材料的结构形式——坂茂认为纸建筑与采用石头建造的古希腊建筑一样，都是通过材料的累积来承载荷载，纸被做成筒状来增强力量，石头被砌成增加厚度的墙体和圆柱来承载，这些都是遵循了材料的本性。纸材料的各种性能方面的提升——从1991年在诗人书库这一建筑的技术研究中，我们可以看出一些技术研究方面的情况，该建筑的实验目的是纸筒在恒定荷载长期影响下的变形，试验中，承受恒定荷载的5根纸筒放在室内，每根直径100mm，厚度12.5mm，长度400mm，恒定荷载是1000kN(取值为小于纸筒1/3抗压强度)，每隔一星期测量一次，检测纸筒的长度变化以及周围环境温度湿度的变化，为期一年．由实验的结果来看，大部分的尺寸变化是由相对湿度引起的．结构工程师GergoMatsuide与坂茂还测试了在不同条件下和环境中纸筒的张力、挠度、压缩、伸缩等。纸材料热工等物理方面的改善——中国的传统工艺或许给了坂茂一个纸防水方面的启示，明朝《天工开物》提到:“凡糊雨伞与油扇，皆用小皮纸”，除了选用特殊的纸外，还需要浸泡桐油．纸管作为主要的结构构件，安装前通过内外清漆浸泡以及表面涂抹聚亚安酯的工序来达到防水防潮的作用。经过性能提升的纸筒作为建材具有以下的特点:保留了纸源自木材的自然本性，温和优雅，经过处理具有一定的强度能够作为承重结构，是“进化的木材”;纸筒中空质量轻，便于搬运与组装，而且适合工业化生产需要的批量生产;纸材料绿色环保，可回收性好，纸筒可以拆除异地拼装，也可以回归纸浆，循环使用。纸连接033.1阵列式在坂茂的纸建筑作品中，以阵列形式展现的有1989年明古屋博览会建造的“水琴窟的东屋”、三宅一生作品展廊、自宅、PaperDome等．第一次实现纸建筑是在“水琴窟的东屋”中，以48根直径325mm，厚15mm，高4m的纸筒阵列环绕，屋顶由悬挂在拉紧的电线上的隆起织品组成．环绕的纸筒间隔30mm空隙，阳光透过间隙射在纸筒上形成强烈的韵律感使人体会静谧与安静，纸筒阵列的形式据说是坂茂参考了古希腊神庙的柱廊空间.水琴窟的东屋新西兰硬纸板教堂(左)上海世博日本产业馆(右)3.2曲面格栅式纸建筑的另一种形式是栅格曲面，采用这种形式的有2000汉诺威世博会的日本馆、PaperDome。2004年蓬皮杜中心临时工作室等。在该馆的方案中，坂茂采用隧道拱的形式，尺寸是74m×25m×16m，整个结构体系是一个柔性连接的体系，因为经费的限制和理念的坚持，没有采用预制的昂贵的木节点，而是采用了传统建造中常用到的绑扎法，整体采用绑扎和钢索拉结的方法形成了柔性体系，绑扎所用材料为反复试验的带玻璃纤维加固的防水纸和聚乙烯的碾压防火带．由于纸筒可以预制成任意长度，在绑扎条件下不同长度的纸管可以形成三维的栅格曲面，成了一个没有接点的建筑．。3.2曲面格栅式纸桥建在法国南部一段宽约10m的河上，桥呈弧形，类似石拱桥，两端分别固定在略高于水面的沙石堆中，周身呈原木颜色，由281个类似扶杆的纸筒相互连接而成．每个纸筒直径约11.5cm，厚度为1.19cm．桥梁的台阶由纸和塑料做成，桥基则是装满沙子的木盒子，整座桥梁总重量约7.5t．据一位结构工程师介绍，纸筒受压能力远大于受拉能力，因此纸桥上受拉的下弦杆均使用拉索，由纸筒承受压力，纸筒连接均是由钢节点实现，解决了承重问题。坂茂的实践中还有一类作品也是栅格曲面类的，但是严格来说这类作品并不算建筑，而是构筑物，有纸桥和纸塔等。3.3框架式纸建筑的屋顶框架这种形式离我们比较近，坂茂的四川成都华林小学采用了这种连接形式．纸筒作为柱子和梁承重构件，承受竖向和水平荷载，纸筒预制成2～3m长度，由预制的十字木节点连接固定，然后再用钢索拉结，保持稳定性和整体刚度，形成一榀框架，再通过纵向纸筒的连接形成整个屋子的框架。这种仿人字木屋架的支承框架，并未采用我们熟悉的榫卯连接方式，而是充分利用了工业化构件本身的连接，例如可调节的金属拉杆、基础钢板板件、膨胀螺丝、拉结铆钉、旋口螺丝等，既操作方便易于维护又有一定的伸缩度。实例详解04Part1Paper-loghouse基础维护体系屋架屋面1、基础1）选择相对平整地面2）30个塑料啤酒箱（横7纵8）组成“田”字形。以此作为基础垫底，抬高基础底面3）在组合的啤酒箱上安放室内地坪。地坪的做法是：据“田”字轮廓尺寸，形成上下木夹板中间纸管的夹心层组合。值得注间的是“田”字中间的一竖啤酒箱正好解决木夹板跨度尺寸不足的问题（需要约4m的跨度而木夹板长边最大2440），而内部的纸管（作为地坪龙骨）与木夹板的夹心组合则使室内地坪具有良好的整体性的抗弯性。4）最后用木夹板封闭其外轮廓，外轮廓的封闭需结合围护体系纸管排布为其制作的十字卡口节点。1、基础1）平整场地2）“田”字形基础3）放置木夹板4）放置纸管5）叠放木夹板6）收边并安置十字卡口1）纸管为预制（d=108mm/管壁=4mm,长度根据设计已在工厂切割好），在施工现场无需再加工。建造时直接插入卡口节点（为了卡接牢固，需在管外用自攻螺钉将纸管和十字卡口钉合）。2）纸管并排形成墙体围合（纸管并排难免间距较大，需填入防水海绵胶带（waterproofspongetape）、自粘剂（self-adhesives））并预留出门洞和窗洞。3）门窗皆由木夹板结合木方龙骨制作。由于是自承重结构，必须保持墙体整体的稳定性：为此在并排的纸管内植入了拉接的螺杆，螺杆的拉接收紧也有利于纸管并排的空隙。2、自承重的纸管维护体系十字卡口2、自承重的纸管维护体系十字卡口与墙体纸管的连接方式螺杆将纸管紧紧拉结在一起2、自承重的纸管维护体系自承重的纸管维护体系十字卡口细部关系图2、自承重的纸管维护体系剖面20根三种不同长度的纸管（尺寸同围护体系纸管）作为结构杆件，与木夹板制成的节点相互卡接，同样在管外钉入螺钉与卡口钉合，以此纸管与木夹板节点的组合形成空间屋架。3、纸管屋架3、纸管屋架节点细部1节点细部2节点细部双层屋顶，分为屋面和天花。它们均采用白色的pvc薄膜（PVCtentmembrane）覆盖。阪神大地震发生在初夏，为了加强室内的透气性，屋顶薄膜可根据天气情况随时调节闭合，以保证室内的温度和空气的新鲜。Paper-loghouse4、屋顶图片来源：坂茂官网一、建造简易，适合（普通人：灾民、志愿者）快速自建paper-loghouse的优点制作工艺简单易学，普通民众（灾民、志愿者）用普通工具（圆锯、手钻）就可以自行加工，不需要复杂机械介入搭建简单轻易：纸管为轻质材料，普通人力的尺度就可以将房屋建筑成型，不需要大型起重设备制作与搭建的“简易”更意味着建造的快速。对于灾后的临时安置，有时候没有什么比快速更重要。啤酒箱做房子的基础，应急住宅的轻质结构构件可由非熟练工人轻易地加以安装，一个家庭单元16㎡，只需6小时即可完工并抵抗十二级大风。二、造价便宜paper-loghouse的优点原材料易于获得且普遍存在。纸管对于全球大部分地区都实现工业化来说是易于获得的；木夹板是传统的建筑材料；啤酒箱可以租取，也可以用其它物件替代，如油漆桶；而填充的砂石则是随处可见的。就价格规律而言，作为主要材料的纸管是非传统意义上的建筑材料，所以它的价格不会因为灾后物资缺乏而（供不应求）上涨迅速。三、建筑具有一定的可持续性paper-loghouse的优点“重复”使用的可持续性。连接方式均是可逆的。如：卡接、自攻螺钉、螺栓锚固、捆绑等方式均方便拆装，方便损坏后替换，更方便异地重建使用。环境友好可持续性：作为临时建筑，对于环境友好更多取决于基建造材料是否具有可持续性。A、paper-loghouse以纸管和木夹板为主，均为可循环再生材料，其废料也可以被自然降解。B、用塑料啤酒箱架空的室内地坪的舒适度，更为重要的是避免了在临时性建筑中用“湿加工”敷设混凝土地面，对建造场地没有破坏。这或许就是对临时性最好的回应。四、美观，兼顾了灾民特殊的心理需求坂茂的设计在力图快速，低成本兼顾可持续的同时也没有放弃美学述求。paper-loghouse的优点谢谢观看THANKYOU