乡土营建中因地制宜的轻钢结构体系应用

张柏森

（西南交通大学建筑学院，四川 成都 610031）

0 引言

所谓乡土营建，是以城市化问题为主要切入点，由建筑师指导、乡土居民参与，从建筑学学科角度出发深入介入社会的建筑形式[1]。在国家的关注和政策的指引下，乡村营建研究及实践逐年成为社会持续讨论的热点话题。专业人士与技术力量开始投身到乡村建设的前线之中。“规划下乡”“建筑下乡”在此之中带来丰富的实践案例，呈现出工作的在地化、实践的个性化和思考的多样化[2]。其中以建筑师为主体的乡土营建成果，与规划成果需要较长时间呈现不同，建筑的建设周期更短，效果更为直观，也因此更能体现设计者对乡村建设的关注点及营建理念。

当前传统的建造形式已经不能很好地满足“美丽乡村”的建设需要。2021年多部委联合印发《关于加快农房和村庄建设现代化的指导意见》提出了加快农房和村庄建设现代化的具体要求，其中就鼓励装配式轻钢结构作为现代化农房安全可靠的建造方式[3]。

1 乡土营建中的轻钢结构体系

乡土营建在实践中的问题总体上可以归纳为3类：①建造效率凌驾于建筑效能之上，常常出现以降低舒适性为代价缩短工期的情况；②乡村建设的核心问题并非通过单次单向的建筑输入就可解决，不少建筑初时窗明几净，随着乡村“空心化”的不断演进很快就出现闲置破落；③片面地将乡村建设逻辑等同于城市建设，忽视二者在环境、经济等方面的巨大差异，照搬城市建设中的形式和材料等，呈现出“千村一貌”的趋势，乡村原有的、长年累月形成的独特风貌正在逐渐消散。

乡土营建可分为“营”与“建”两部分的内涵，前者是指经营层面的相关机制与模式，后者则是指材料组合、构件研发等专业层面上的建造体系，后者为前者提供了物质载体，前者影响了后者的表现形式[4]。

乡村所处的地域环境往往也是生态敏感区，选择轻钢作为结构体系的材料，是出于满足快速建造的同时减少对乡村脆弱生态环境的压力。轻钢建造体系有着许多传统建造体系不具备的优点：建筑稳定性强，抗风抗震性能好；建造速度快捷；采用干式施工，建造环境健康；建筑材料可回收，对生态环境的压力小等等。同时它也有着不可回避的难题：轻钢建造体系在乡村，作为外部引入的全新技术和材料，在场地中缺乏地域基因，村民们既没有对于钢铁工艺的了解，也很难对着冰冷的钢铁产生以往的共鸣。如何保证工程质量以及呼应地方特色唤起居民归属是轻钢体系的在地化难题。由于轻钢体系较强的包容性和适应性，尽管建筑师们均以轻钢建造体系为框架，营建理念侧重不一也孕育了不同的具体形态。

借助对现有案例的研究，可以分析建筑师们在面对地域条件、技术条件、资金条件、性能要求等现实问题时交出的答卷，挖掘建造体系背后蕴含的乡土营建理念。乡村往往是自然灾害的易发地。而灾后的乡村营建工作在举国力量支持下，会出现一个小高潮，这样大规模的营建活动对乡村风貌有着显著影响[5]，汶川地震后的西南地区便处于这种情况之下。这其中两位建筑师将轻钢结构体系带到他们的乡土营建实践之中，激起了广泛的回响。

2 效能与效率并重——“新芽”建筑系统

“新芽”系统是朱竞翔的第一个也是其应用最为广泛的轻量建筑系统，其由冷轧C型钢构成的框架子系统和木基加强板材组成的围合子系统所组成，前者主要承担竖向重力，后者主要承担侧向的水平力。相较于常规的轻型结构，其最大的区别在于其构件的标准化和良好的热工性能。“新芽”系统的构件均在工厂完成标准化加工，在现场只需简单的干法作业，由此保障了项目的最终品质。围护结构首先在木基板材的构造上，采用保护层-保温层-防潮层-保护层的层叠式构造；然后在线性钢框架表面完全包裹板材以隔绝冷、热桥，营造良好的建筑热环境[6]。

四川剑阁下寺新芽小学是朱竞翔“新芽”轻量建筑系统的首次实践。437m2的校园，4栋围绕中庭布置的单层建筑，包含4间标准教室、1间多功能教室及教师办公室，可供280名学生和5位教师开展教学活动。项目区别于其他轻钢建筑，新芽小学更强调空间舒适度。因此项目选择了预制构件现场装配的建造方法以保证工程质量，预制工作交由3家深圳工厂和1家成都工厂来完成。房屋结构的建造上花费了14d的时间完成，这得益于建造上多使用螺栓等机械方式进行装嵌。朱竞翔分析场地气候条件，得出建筑对于保温的考虑强过对于通风的要求，而建筑物保温性能的提升，有赖于新芽系统通过热物理性能方面的学习和研究。其执行了3个原则：①具有精细的热工设计的维护体，追求“六面连续绝热”的构造。②利用蓄热体稳定室内温度波动。③设计具有高性能的窗[7]。14d的建造，实则凝聚了朱竞翔及其团队7个月的科学分析模拟和设计。“新芽”系统首次亮相便体现了朱竞翔对于乡土营建尤其是平衡建筑效能与效率方面的独到见解。

3 自力更生“协力造屋”——“开放建筑”系统

谢英俊口中的“开放建筑”是其“协力造屋，永续发展”理念下的产物，是指通过不可变的支撑体和可改变更新的填充体物两部分，使建筑的空间配置可以通过填充体的变化弹性调整，以延长建筑的使用年限，适应不同族群与社区的多样性需求[8]。建筑师和村民同时作为营建项目中的主体，前者提供严谨可靠的支撑体，后者提供地域性的填充体。他将灾民转化为劳动力，在降低成本的同时也希望通过劳动参与增加灾民对于作品的归属感。因此在提供结构方案时，必须“简化构法”，让营建不局限于专业的工匠，无经验者同样可以理解和操作。为此谢英俊的“开放建筑”体系中，首先，并不十分强调围合的材料，多是就地取材或是旧料回收；其次，在钢材的组合方式上与传统穿斗式木构十分类似，这对村民来说较为熟悉；最后，村民自己作为营建主体进行造房，成本控制更加有效。

茂县太平乡杨柳村原村落在地震中85%的农房受到了严重的损坏，且有随时发生伴生地质灾害的风险，政府决定将整村从山上迁往山下岷江河畔的开阔地。政府和村民期望能够将村落重建为羌族文化体验旅游区，并以此带动经济发展。谢英俊应邀带着将台湾邵族部落重建的成功经验而来。杨柳村和邵族部落非常相似：都是地震后的重建项目；少数民族特征明显———99%的村民都是羌族。谢英俊对传统羌寨进行了研究，决定选择冷弯薄壁型轻钢结构作为框架，屋顶形式保留原有的坡屋顶形式，屋面材料可自行选择，如石板、瓦片、彩钢板等；一层墙体仍使用石材以表现羌族传统的“叠石”技艺，二层墙体双面采用热浸镀锌免拆模网维护并浇灌混凝土；三层墙体为草土保温木板。二层楼板采用3cm厚超薄钢网混泥土，三楼采用木地板，大幅度减轻结构体承重[9]。除了决定建筑是否稳定可靠的轻钢结构框架，包括放样、挖砌基础、浇筑地圈梁、构件搭建和墙体围护等施工，均是村民依照图纸亲手操作。通过这样的建造模式，在统一的建造体系下由于村民不同的材质与色彩选择，再加上不同的风貌装饰，使得村落外观避免了千篇一律，而又具有整体性。“协力造屋”的建造过程，加强了村民之间的互帮互助，成为村落集体意识激增的契机。重建后的杨柳村也成为阿坝州震后重建及新农村建设的典范。

4 不同营建理念驱使下的不同表达

上述二者中不难发现一些共性：①强调建筑的抗震性能，为建筑提供更高的安全性。②建造成本有限，在选材上考虑了当地材料和原建筑物料的回收利用。③为了让村民也参与到重建而降低建造难度，力求村民能够快速理解建造工艺，缩短建造工期同时保证建造质量。然而两位最终呈现的作品却大不相同。当中建筑师个人喜好固然是一个重要的影响因素，但这实则也是二者营造理念之间差异的映射。

在学生时代，朱竞翔对于建筑结构与形式之间的关系就有了深入探讨，其博士论文中论述了工程师的结构观念在其成熟过程中是如何对建筑师产生影响的，并归纳出结构设计的理想是保证安全、讲求效率和追求美观[10]。朱竞翔的轻量建筑实践作品主要集中校园建筑。教学空间的使用人群主要为儿童，因此朱尤其重视其空间的舒适性、形态的美学追求以及使用者与建筑的互动关系。要达成这些目标，构件的制作品质要求较高，从钢材到围护材料均需要从周边的主要城市建造再运送过来，且预制程度较高，现场只需要简单地拼装；也由此其在建筑细节上把控也更为严格，例如，钢铁构架和节点均出于隔绝冷热桥的目的被覆盖起来而非外露，但这使得外部很难对其内部的结构关系进行感知或是解读。在建筑与当地的关系上，尽管朱依然鼓励当地居民加入建造的过程之中，但其实居民的参与程度并不深入，除了是因为工艺难度以外，也和朱对校园建筑的看法有关。他将乡村校园中的建筑与支教老师做了对比，建筑不像支教老师，不跟学生有太多瓜葛，几天之内就建起房屋，对学生而言就像礼物一般，“这个礼物有新鲜的部分，也必须有融入的部分，因为只有融入，学生才觉得这是自己的学校[11]。”这似乎才是朱对于其乡土营建实践中归属感的理解。在建筑师扮演的角色上，朱强调在营建中体现知识技术和设计团队的核心价值，并参与到乡土营建的各个环节之中，以专业技术和过程管理来对最终品质进行保障，因此其在乡土营建中的主体角色较为突出。朱在成本上的控制集中于设计端和生产建造端的优化，这得益于其在建筑全链条的理解十分深刻。

谢英俊一系列军事工程和和现场施工的经验，让其能够精准地掌握工程预算的同时，灵活地运用各种各样的工艺技法[12]。邵族部落重建项目中谢总结出了其乡土营建的理念：“永续建筑，协力造屋。”谢认为乡村建房是一种生产行为，如果将盖房的决定权交给村民，造价将会是他们首要的考量。在效果相近的情况下，村民自建就会因为节约成本而接受使用回收砖或者草跟土作为材料，节能减排就在这个过程中实现了[13]。谢的营建项目均为村镇尺度下的整体重建，是以更长一段时间内的居住使用为目的。此前其对客家族群及建筑如何融入当地生活的深入研究让其十分重视激发村民集体意识来进行社区营造。为此建造技术的简单化十分关键，使得所有有劳动力的人都可以参与到建造当中。谢英俊将建造体系看作“骨和皮的组合”：“骨”即为不可替换的支撑体，“皮”则是可以根据地域和喜好替换的围护填充体，所以材料上仅预制结构框架的钢材，围护等由村民决定取材。建筑中的结构节点均是裸露的，这是出于让居民对结构能有更清晰的认识同时为日后使用中的维护提供便利的目的而有意为之。在形态上，谢并没有表现出太多的追求，而是将这个任务交给村民，建起他们心目中的家。在他眼中，这是“有机生成的”美。谢在其乡土营建的理念中强调与居民互为主体，弱化建筑师的角色，秉持“为—无为”，只做建筑师有限的事情，其他交给参与者。谢的乡土营建理念可以说是建立在其丰富的现场施工管理经验以及对乡村发展现状非常深刻的认识之上，公共性、开放性和平民化是其乡土营建理念的核心。

5 结语

中国地域辽阔，乡村分布的地形地貌及气候类型各不相同，企图找到一个建造体系的完美范本统一应用于全国的想法是不现实的。本文以两位优秀建筑师在乡土营建中的思考为引，启发更多的建筑师参与到乡土营建之中去并留下更多的优秀实践，丰富后来者对于乡土营建的认识，鼓励他们正面地回应场地现实问题，将技术与人文有机结合形成因地制宜的结构体系，从而找到每块场地乡土营建的最优解，以实现中国乡村社会主义现代化建设的目标。