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详解坂茂最爱的建筑材料“纸板”

详解坂茂最爱的建筑材料“纸板”
详解坂茂最爱的建筑材料“纸板”, © Bridgit Anderson
© Bridgit Anderson

筒状纸板被应用于我们生活中十分日常的场景中,以至于我们都忘记了它们的存在。事实上,它们简直出现在每一个角落:厕所卷纸、大学文凭的包装、烟花制作中以及所有纸业生产工厂。如今,它们还越来越频繁地出现在一些不寻常的地方,例如构成楼房建筑的墙。纸板这种材料是当代生活的一部分,被用于多种工业用途或消费品生产。最常见的用途就是作为卷绕过程中的支撑中心。纸、薄膜以及布料等产品在完成生产以后,都是直接卷绕在纸板卷筒上,形成一个稳固的卷状形态,可方便储藏及运输。

Cortesia de Voluntary Architects' Network © Michael Moran / OTTO © Michael Moran / OTTO © Bridgit Anderson + 8

虽然筒状纸板并不起眼,但它们其实是工程学的巧妙实践。工业应用中的卷筒,根据特殊的要求,它们的多种特性来自于不断的优化设计:例如适当的稳定性以及坚固性、表面的纹路以及黏着性等等。比如,有一些卷筒的设计既要能承受较大的重量,又要能在高速退卷时保持最低的震动。

在建筑界,纸卷管自1950年代起被广泛用于混凝土柱的浇注模板。而最近一段时间,它们被用作建筑结构材料。过去的20年间,纸卷管引起了建筑师的注意力,不仅因为它们是低价、100%可回收的可持续利用材料,也在于它们拥有的力学特性,足以满足建筑结构所要求的承重。

© Bridgit Anderson
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根据来自São Caetano do Sul 城市大学的建筑师Gabriela Barros的研究成果,该纸板材料的优势并不止于此。得益于其轻盈的特性,纸卷管的建筑无需巨大的地基,这减少了建造费用,并降低了建造时间。由于整个建造过程基于套装以及捆绑,所以能简便地实现拆建及重建。建造的工艺十分简单且快捷,这意味着建造的工作并不要求工人受过专业培训。此外,管状的外形提供了结合给排水和电气管道的可能性,管中的空气则能提供较好的隔热性和降噪性。

Cortesia de Voluntary Architects' Network
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在建筑中使用纸材料的先锋要数2014年获得普里兹克奖的日本建筑师坂茂了。1986年,他开始进行有关纸卷筒搭建临时或半临时建筑的实验。最初,他将该材料用于室内的分隔。到1989年,他第一次实现了用纸卷管搭建雨棚结构。在这次实践中,坂茂进行了实验室检测,并证实了纸卷管的承重特性,受压状态下10MPa,弯曲状态下15MPa。随着雨棚设计的复杂化,对结构的要求也变得更高,坂茂进行了更多新的实验,以达到一些特殊结构所要求完整性。六个月以后,该雨棚最终得以面世,接受自然环境的测试。尽管结构完全暴露于恶劣的天气环境,但得益于纸卷管生产过程中使用的胶水,在这种情况下变得更加坚硬,甚至加强了卷管的稳固性。

1994年,坂茂受联合国难民事务高级专员办事处任命建筑顾问,设计了一种由纸卷筒材料搭建而成的避难所。1995年坂神大地震发生后,共有310,000人一夜之间变得无家可归,坂茂设计的“纸管临时安置建筑”,使用纸卷筒作为墙体,由沙袋固定的啤酒纸箱作为基础。这种设计成为安置建筑的原型,既能满足经济舒适的要求,又为经历灾难的人们提供了一个美好的新家。接下来的几年内,坂茂使用同种建筑材料设计了大量临时住宅建筑,帮助了更多经历灾害的地区,例如海地、卢旺达和日本。

Cortesia de Voluntary Architects' Network
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坂茂也在2013年中国四川大地震之后为当地设计了一所临时学校。建筑地基大小为6米x12米,主要结构由纸卷筒、木结点、金属结点及钢索等材料构成。管状外形的特性可以实现较大的跨度,得以实现无柱子的宽敞的内部空间。该建筑的整个搭建过程由坂茂主导,由志愿者、当地居民以及京都设计专业的学生组成的团队参与实现。

© Michael Moran / OTTO
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此外,坂茂还使用该纸卷筒结构设计了一些临时的展览建筑。坂茂于2000年受邀在德国汉诺威设计一个可回收的纸材料展览馆,旨在提升公众对环境保护问题的关注度。该项目由坂茂与建筑师弗莱奥托合作完成,成为世界上建成的最复杂的纸管结构之一。由于展览馆的特殊要求,该设计还采用了一种无PVC的薄膜材料,一旦发生燃烧,也不会产生氧化物。

为了帮助日本2011年大海啸的灾民重建家园,坂茂为那些临时安置学校课室或体育馆的人们设计了更好地保护隐私的分隔结构。他使用纸卷筒、帆布以及别针,就可以在短短几个小时以内建起许多隔墙。同年,坂茂在新西兰 Christchurch 收到地震灾害以后,设计了纸卷筒教堂。当地最具代表性且最有价值的圣公会教堂,建于1864年,毁于此次地震,在重建工作完成以前,坂茂的纸教堂作为临时替代建筑,并将存在期限设计为50年。

Cortesia de Voluntary Architects' Network
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由坂茂设计了的纸卷筒结构,经过严谨的结构工程推敲,保证了稳定性、安全性以及持久性,还包括一些特殊的技术处理,例如防火处理以及内部水分的渗透。在中国建成的纸学校投入使用已有十年之久,之后还经历过多次余震考验,而在1995年日本建成的 Takatori 天主教堂,被捐赠到台湾某地,并一直伫立到今天。

Cortesia de Voluntary Architects' Network
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通过坂茂的建筑实践,我们看到了纸板材料的潜力所在,目前,这种材料在建筑结构方面的应用仍处在实验阶段,并需要通过更多的技术研究以及相关法则,来实现其更广泛的应用。毋庸置疑的是,坂茂将这种常见的材料转化为建筑作品的创新精神,为我们展示了什么是变革性建筑的力量。

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关于这位作者
引用: Souza, Eduardo. "详解坂茂最爱的建筑材料“纸板”" [O papelão como estrutura: da indústria às obras de Shigeru Ban] 08 5月 2019. ArchDaily. (Trans. 伍思慧) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/915612/zhi-ban-ru-he-cong-gong-ye-yong-cai-bian-wei-jian-zhu-shi-ban-mao-de-chuang-xin-cai-liao>

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