浅谈纸管建筑在地震区灾后重建之中的普适性──由雅安市芦山县太平镇苗苗幼儿园的重建引发的思考

陈先杰

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

3月31日，在快接近“4·20”芦山大地震过后一年之际，位于太平镇杨寺庙安置点的新型纸结构建筑“纸管幼儿园”成功举行了开园仪式。该纸管幼儿园是2014 年普利兹克奖获得者坂茂(图1)在中国设计的第二个纸管结构学校，它是由微笑彩虹项目组及多国志愿者(约30余人)共同援建及协助下，历时69天建造而成。

图1 坂茂和落成使用中的苗苗纸管幼儿园

苗苗幼儿园面积为126，采用的是纸管框架轻质结构，总共由20根纸管基柱和34根纸管横梁构成。地基的施工是按日本最高抗震级别设计，园舍墙体及窗户主要采用塑钢门窗及扣板。在设计施工上，它是一个可拆装的装配式建筑，纸管由木结构结点连接，而各部分木结点组合采用榫卯连接，再通过金属构件进行组合装配，充分利用工业化成品构件本身的连接功能(图2)。

图2 新苗苗幼儿园模型结构示意

1 纸管建筑

1.1 坂茂与纸管建筑

让纸成为环保坚韧的建筑材料，很多人可能都难以想象，然而，纸管建筑最先出现是在20世纪80年代。

1986年，设计大师坂茂第一次想到采用纸作为建筑材料。当时因为经费困难，他大胆地采用纸替代木材作为设计原材料，成功地建成了当年Alvar Aalto展馆的天花板、内墙及展示台。他欣喜地发现纸管的强度远超出了他的想象，从此便开始了他的纸管建筑设计之旅。

1.2 坚韧的纸管

“我不太明白为什么人们都在关注纸这个东西。现在每个人都关注纸，纸是木头做的。但是纸可以用作卷筒，很便宜，就像我说的，它很便宜，但是质地坚韧。但不管怎么说，纸就是纸而已[1]。”坂茂在谷德设计网对其访谈中说道。 苗苗幼儿园所用的纸管，是高密度牛皮纸一次成型的，抗压抗弯性能都很好，它质轻，建造速度快，便于维护，有着诸多的优点。

1.3 纸管建筑的普及应用情况

建筑界运用纸结构的建筑师不多，纸管的普及和应用与纸结构大师坂茂的的建筑历程紧密相关。坂茂所设计的建筑涵盖了的纸学校、纸教堂、纸住宅、纸博物馆等。此外，他还为灾后重建提供了实用、易于拆卸重组的临时建筑。目前，他的工作团队也是置身于无国界的灾后重建之中。

可以说纸管建筑在坂茂那里已经上升成为一种“普适美”的设计，纸质材料可以以任何形态和方式存在于建筑体系中，最可贵的是这种轻质建筑结构可以以一种独特的建筑美出现在不同的地震灾区之中，它带给人们不仅仅是一种技术美的享受，更是一种心灵的慰藉。

然而，纸管建筑技术不被大多数人所掌握。在坂茂的带动下，它目前的普及应用主要在地震灾区以及极少数公共建筑中，其服务对象也是比较小众。究其原因主要是：人们对纸管建筑认识比较匮乏；对于纸质建筑结构建筑的创新、研究及设计方面的人才力量薄弱；纸管建筑零部件、组装结构节点也需要单独设计生产，工业模数化程度低，大量生产使用的规模比较小；另外纸管的自身也有一些不可否认的局限性，如较大荷载可能使其产生破环性形变，防水防潮要求较高，这些负面因素使得其普适性程度在建筑范围上有所折扣。

2 纸管结构在灾后重建中的特性

众所周知地震区灾后重建是一项比较艰苦的过程。在灾后重建的建筑修建活动中遇到的困难比较多，而且错综复杂，归纳起来主要为：经济困难，人力匮乏，修建耗时，建筑技术落后，配套设施落后、不齐备，生活条件差等。

为了尽快恢复生活和生产，急需一些临时过渡性建筑的搭建来解决地震区的燃眉之急。纸管建筑在经过科学的生产加工，设计装配之后，能展现强大的结构魅力，它不但具有较高的抗震性能，给人们带来安全感，而且经过精心的装配和维护组合之后它能成为一种高品质的临时过渡建筑(图3)。坂茂曾经说过这样一番话：“决定建筑持久性的不是开发商或所使用的材料，而是能否得到人们的支持。简单以营利目的的建筑，即便它是混凝土构造，也是昙花一现，难逃被拆除的命运。如果得到人们的尊重和喜欢，即便是临时建筑，也可以像纸教堂一样获得永生[2]。”可见纸管建筑在灾后重建中的潜能是相当大的(图4)。

图 3 苗苗幼儿园的室内环境

图 4 坂茂与儿童合影

3 纸管结构在地震区灾后重建中的普适性探究

笔者亲身参与苗苗幼儿园的部分搭建工作，体会至深，对于纸管结构在灾后重建中的普适性探讨与探究，是整个建造过程中出发的。

这里所探讨的普适性是：纸管建筑设计技术比较普遍地适用于芦山地震区灾的后重建。在当时的灾后环境和灾后条件下，纸管建筑普适性主要决定因素在这一建造过程中主要体现为：设计技术的支持成熟度，施工工艺的难易及可操作性，材料的可靠性和经济性，施工工期时效性，使用舒适性以及建筑美观性这几个方面。

3.1 设计技术

应该说建造最开始要从设计开始，而纸管过渡性建筑是国际建筑设计大师坂茂在全球应用的一个成熟灾后应急建筑体系，有着诸多成功案例，经过了时间和规范的检验。长时间的纸管技术的积累和支持使得纸管建筑技术在灾后重建中越来越成熟(图5、图6)。各国志愿者之间的合作，使得这一技术更加普及、开敞。参与这样一个设计与实践相结合的建造，使我们有机会深入接触和掌握这套纸管建筑体系。学习是一种可贵的精神，研究和掌握坂茂的纸管建筑技术和经验能够使我们更好地在以后的灾后重建中做出贡献。

图5 纸管木节点分布

图6 屋檐搭接

3.2 施工工艺

在苗苗幼儿园的施工过程中，核心的施工工艺主要体现在主体骨架的准备，材料和构件前期的处理及主体骨架搭建这三个过程中。值得欣喜的是，在对纸管的处理，对木节点的修整，对金属构建的矫正都是比较方便的，这些材料都比较轻质灵巧的，处理工具都是一些比较常见的工具，如钳子，切割电锯，打孔电钻，电磨锯等，虽然都带有危险性但都是一学就会的，许多志愿者甚至女生都能很轻易的上手。在做这样的施工工艺前，并不需要掌握太多复杂的专业知识。可以说它是真正能做到民间建造，人人参与的，只要做到相互协作、相互配合就能很好的完成作业(图7、图8)。

图7 志愿者们在安装木节点上的角钢

图8 志愿者们在协作搭建主体纸管结构

3.3 材料的经济性

新苗苗幼儿园纸管建筑其主要使用的材料为纸管，其次为连接纸管的木节点及木节点之间的角钢，另外是拉结纸管框架的钢筋旋丝螺口拉杆。

这些材料都具有独特优势。首先，纸管本身并不是常规建筑材料，从而可以避开灾后建筑材料的缺乏和价格上涨问题；其次，纸管加工简易，除了一些特别的尺寸之外，一般的纸管生产商都能提供所需产品，而且制作时间极短。另外纸管相对较轻，长短灵活，便于组织运输,可以形成直接易行和灵活的搭建方式,借助木制、塑料或金属构件作为连结体结合就地取材的围合方式，可以构成更为灵活的空间形式和更为安全的弹性结构体系[3]。

对苗苗幼儿园纸管的花费来说，其实纸管本身成本不高，主要是在运输费用上，与其他建筑材料相比，其运费是不高的。单根纸管从浙江平湖到太平镇的运费只有320元。对于像这样一个靠公益集资修建的幼儿园来说，材料的经济性和可操作性为解决地震区经济困难提供了十分大的支持。

另外，所有材料都可再生和循环利用。过渡期完成后纸管拆除方便，可移至其它地点重新组装或改成其它设施再利用。虽然造价相比普通过渡板房贵出不少，但此类纸管建筑系统的循环利用特点，能很大程度减少建筑材料的浪费。

3.4 施工工期

在成熟的灾后应急建筑体系下，如果参与人员足够，材料完全齐备的条件下，搭建工作半个月就能完成。只是苗苗幼儿园的修建是属于坂茂在其纸管体系下的一个新的方案，在设计时，不同的场地，不同的使用对象，要充分考虑到中国地震区周边的建筑材料与纸管材料相结合的可能，如该幼儿园屋顶的桁架就采用了便于采购且便宜的货架角钢。在不同地域文化背景和机遇挑战环境下，我们必须在建造时多方面调节与磨合，这是无法回避的。而从材料本身而言，纸管是一种标准化可控的材料，为施工节省了大量的时间，缩短了工期。例如条件相对较好的成都华林小学修建就只用了一个多月，对恢复地震区的生产和生活来讲，时间就是相当宝贵的，施工工期短必将是它普及和推广的一个重要优势。

3.5 使用舒适性

如果说苗苗幼儿园是以灾后临时过渡房的名义存在的话，那么它的品质是相当高的了。在建造工程中，所有参与者都秉承人性化设计施工的目标，从纸管刷漆、反复修整到竹篱栅栏的每块竹片精心打磨都蕴藏了建造者对灾区人民的爱心和对儿童的关怀。建成后的幼儿园宽敞舒适，木棕色的纸管柱，温馨光滑，儿童可接触性强，亲和性远大于冷冰冰的混凝土柱。

在建筑热工性能方面，墙体夹层厚14 cm左右的塑料能充分起到隔热、防水、防潮效果。“三明治”结构做法的欧松板屋面，材料纯天然，充满安全感和人性化。木地板架空、通风的细节要求十分严格，大面积的开窗，宽敞明亮的教室为儿童提供了安全舒适的生活学习环境。

苗苗幼儿园的使用年限起初是按5年来设计，但是坂茂在现场验收查看之后，非常高兴地说，这个建筑如果维护得好，可以永久使用，它安全性和舒适性可见一斑 。

3.6 建筑美观性

从建筑风貌上来讲，苗苗幼儿园有点日式风格的感觉，隔远了看苗苗幼儿园简单灵动，双坡形式的屋顶和当地川西“人”字灰瓦屋顶相似。近观，纯白色墙面及白灰色彩钢瓦，配棕色纸管柱子，有点类似中国古典梁柱结构7开间2进深土木悬山民居。在经由新颖的现代材料和新的技术建造，加上建筑师的严格审美把关，它看起来就像一栋美丽的有灵魂的爱心小屋。

纸管建筑在通过新的建筑设计手法，在色彩、构成及呈现风貌上面会有各式各样的可能性，建筑的美学可塑性也变得比较强。这些原因使然，使得它在地震区灾后重建中的普适性自然而然就得到了提升。

4 结束语

造纸术作为中国四大发明之一，是我国古代科学文明的重要成就。然而，今天当人们开始用“纸”造建筑的时候，我们是否想过要延续这一古老文明，探究其普适性，让它以强大的力量屹立于地震区灾后重建之中?纸，源于大自然，也最终将回归大自然，但是它给我们留下的价值却是不可估量的，就像坂茂先生所说的一样，当它得到人们的喜欢和尊重的时候，即便是临时的，那它也会得到永生。

[1] gooood interview——Shigeru Ban[N/OL].谷德设计网.2014,(4)

[2] 宁蒙.日本建筑师坂茂:纸管也坚强[J]. 环境与生活,2013,(9) :86-91

[3] 殷弘,邓敬.由“过渡”而始——从坂茂的纸管校舍到过渡性建筑的探讨[J]. 时代建筑,2009,(1) :72-77