竹管垅茶青市场 / 清华大学建筑设计研究院素朴建筑工作室

2024.02.27　|　2021年, 中国, 可持续, 在地性, 宁德, 福建, 竹子, 素朴建筑工作室, 编拱结构

ArchitectureDaily

作者：清华大学建筑设计研究院素朴建筑工作室
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项目源起
竹管垅茶青市场位于福建省寿宁县的竹管垅乡，深藏于闽北山区，产竹产茶。计划以竹子为主要材料，用有限的经费建造一个多功能的茶青市场，带动当地茶青产业的升级，同时改善村里的公共活动空间，成为一处村民们分享交易信息、打开商业渠道，以及日常休闲的场所。我们希望这个项目的文化底色、建构语言是周边熟悉的历史文化传承和地方技艺；希望建造的材料能尽可能地就地取材、就近获取，参与的工匠主体是附近的乡邻。

可持续建造的在地性破题
竹管垅作为闽北乡村的缩影，周边竹林遍布。民居小院清一色的毛石础，木柱梁，夯土墙。寿宁县是编木拱桥技术的传承地之一，全县有19 座遗留的木拱桥，且编木拱的搭建方式在建国后仍在使用。这种用小单元换取大跨度的结构原型，以及用工匠智慧替代大型机械的施工工艺，对我们而言是一个可以发掘的宝藏。所以破题点集中于——寿宁虹桥的编拱结构，以及竹管垅民居留下的匠作与材料。最大的挑战是利用原竹，实现大跨度的多功能空间；同时最大限度的回收当地的废弃材料，二次加工充分利用，借助本地建造工艺完成服务当地的公共建筑。

以竹代木，编竹成拱
在深入研究了编木拱建造的结构原型和传统工艺后，在师法传统的基础上，借用编拱的建造原理，用比木材尺度更小更轻便的竹材，编竹成拱，通过单元的重复，借助当地熟悉的施工技艺，实现了整体跨度18m 的编竹拱建筑屋顶。需要说明的是，同样的跨度，不上人屋面比桥的结构荷载小，所以借助桥的结构原型来处理屋面问题就更加容易。在结构工程师的指导下，工作室和竹建筑厂家一起进行了编竹拱足尺模型的荷载试验，通过各节点上的水桶荷载实验来确定结构的承载力极限，最终确定了跨度18m 的编拱竹结构的设计和施工方案。编竹拱单元的设计细节如下：整体设计经历了定跨度、定高度、定杆件的推演过程。从18m 的拱跨反推合理的拱高大约在4m-4.5m 之间，拱脚高度控制在2.5m 左右，这样整体室内空间尺度大概控制在最高点7m 左右，最低点在2.5-3m 左右，既能比较人性化、尺度亲切；又能满足茶青运输、装卸等功能需求。考虑到竹杆件越长越容易产生形变，且自然状态下的竹材首尾两端的直径差异较大；但从结构材料的稳定角度，则是希望材料两端的尺寸越接近越好；所以选定的竹材单元越长，对原竹材料的选择要求就越苛刻；故在与结构专家和竹构厂家讨论后，建议单根竹材长度不宜超过4.5m，两端的直径差异不得超过2cm。确定了编竹拱的几何原型和杆件尺寸要求后，我们进一步确认了节点处的搭接要求，并做了针对性的改良设计。首先，考虑到竹材和木材的性能差异，在榫卯节点的加工上竹不如木，故本项目的编竹节点采用杆件的穿插搭接，不做榫卯。第二，为加强节点强度，我们增加了穿插的横杆数量。每个拱节处穿插的横杆从常规的1 根加到2 根，同时端头延长后的外角区域也添加了一根横杆，来分摊整体的受力。第三，每个拱节部位，交叉顶部外侧设2 根横杆，作为屋架二次结构的竖向支撑受力点。编拱结构的杆件繁密，不利于透光，为了调节这一矛盾，我们对传统编木拱廊桥的原型做了两处调整：1）挤压南侧、拓宽北侧的杆间距，形成编拱两端一宽一窄的梯形平面投影。2）编拱上的屋架( 类似廊桥的桥面）设置成架高的单坡曲面，既与编拱之间留出空气间层，又让屋面的形态不受圆拱约束，更为自由，镜像拼接后可形成动态的屋面轮廓。架高屋面的二次结构与编拱的底部结构以及之间的斜撑形成了一个类似空间桁架的整体受力体系，加强了屋面的结构整体性。这两处调整前者为整体屋面留出了透光单元间隙，后者则为建筑顶部空间留出了自然通风廊道，既是造型与建构的设计，也包含了整体可持续策略的考虑。在整体屋面的设计中，借助单元重复将复杂问题简单化是一个非常重要的策略。虽然单个来看，无论是编竹拱单元还是二次架高的曲面屋顶，施工现场的几何找形和安装都比较复杂，但一旦工匠团队解锁了第一次，后续再重复施工就能事半功倍。典型实例是，第一品竹拱搭建用了20 天，工人师傅们研究怎么定位、找形、安排施工策略，但第二品和第三品竹拱只用了10 天就完成了，平均5 天完成一品，最后一品更快，仅用三天。在施工第一个单元时，类似足尺放样，同时也是在积累经验和试错，一旦完成，后续的工程就变成了技能的重复，效率和完成度都会高很多。这一策略对于需要依赖工匠经验的手工建造很有意义。

夯土成墙，植木于土
为了保障茶青市场北侧屏蔽客运站的嘈杂干扰，又能与前广场空间联通，我们在建筑的北侧设置了夯土墙，在保护编竹拱脚基础的同时，适当的防护遮蔽。夯土墙的做法参考了村子里的夯土老宅。墙底部的基础用毛石垒砌以防水。墙顶部用混凝土浇筑压顶，即保证墙体结构安全，又保护夯土最薄弱的顶部不被雨水侵蚀。有趣的是，当我们以为周边民居的传统夯土工艺已经失传，研究整理了一套现代版的夯土工法，准备发给现场施工队学习参考时，对方表示他们在附近村里找到了家传技艺的夯土匠人，一人一把木杵，加上两个运土和搭模板的帮手，两三周左右就把北侧的7 道夯土墙全部完成。这个项目里的夯土墙不是屋顶的承重结构，而是包裹在混凝土拱脚柱外侧的围护墙体，只需解决墙体自重即可，如此我们便不必纠结于传统夯土与现代夯土的受力和性能差异问题，反倒给了工匠们施展的余地。当然，在这个传统夯土技法里，我们也稍稍做了现代版的处理。考虑到实体墙在后续使用中的模式，比如挂照片挂海报挂画、安装置物搁板或衣帽钩等，而夯土墙是不便直接打钉固定的，故在工匠师傅的夯土过程中，我们预埋了一些小木砖，既不妨碍夯土墙的整体性，又为后续的使用提供便利。

材料回收，物尽其用
这场在地实验中，我们尝试了一次彻底的逆向设计模式。从探寻材料开始，就地取材，废料回用，以善待资源的环形模式，尝试减碳创新。除了竹构和夯土是设计阶段敲定的以外，其他部位都只明确性能需求，设计到现场后，先寻找可用的回收材料，根据找到的材料的性能与施工方讨论合适的加工工艺，同步现场尝试多方案比较，制作试验小样，样品出来后再敲定设计。这次物尽其用的建造过程，细节记录如下：首先是乡野调查。村政府提供了附近危房正在拆除的信息，施工总包提供了附近石材加工厂的信息。于是我们从这两条线索入手就近寻找废料：收获包括从危房拆除废墟里回收的基础毛石；危房拆迁队回收的各类结构木料；石材加工厂里切割石板的边角料；某个工地上废弃的铺地用的寿宁石板边角料等。之后拿着这些废料样品和当地工匠讨论如何利用它们，试验如何二次加工和建造。确定了回收材料的加工和用法，也就能敲定它们在建筑中的使用范围，估算用量，再由当地总包团队按量备料，加工准备。这一过程对当地施工团队也是具有挑战的，初期他们对完成效果、实施过程、工程量的结算，充满疑惑。但当我们将回收材料的来源落实，加工流程实验出足尺小样，明确工法，看到了成品时，师傅们心里就踏实了，甚至很骄傲自己手工的再创造。
1)对周边石材加工厂大量的边角废料进行搜集与回用。将石板废料切成等宽石条，长度不限，用于地面铺装。更小的废料用于地面水磨石。
2）从周边正在拆除的危房现场回收要被清理的毛石基础，用于新建夯土墙的墙基。工程前期曾用新石料仿毛石砌筑做过样品段，但因为是开采粗料，体块大多棱角，很难咬合紧密。于是搜集危房拆除中的废弃毛石，用于夯土墙基，整体更和谐。新石料被分解成小块后混入老石料，用在景观挡墙的砌筑里。
3）从危房拆除中回收的结构木料，被整理分类后堆在路边，我们在它被清运之前，低价回购了一部分，作为施工备料。其中一些木料被加工成木砖，楔入夯土墙；余下的则用来做公共景观家具，成为共享的日常资源。现场竹构施工的剩余料，被竹匠们巧手做成了好几张3m长的竹凳，成为拿不走的室内活动家具。

细部建构，美且有用
整体排水的细部设计：屋面的雨水排水借助屋面的整体造型，路径明确清晰，所以我们将关注点集中在汇集之后的屋面雨水如何优雅地排入到整体场地里。这里涉及两个环节，一是屋面末端的天沟和水舌的细部设计，另一个环节是把水导入地面景观的细部设计。特殊的屋面造型，让北侧屋顶只有两处低点，故设置水舌导水，下方的地面是生态湿地。南侧屋檐则是整个屋面的最低处，因此我们设置了通长的金属天沟，且对应每根柱子都设有方钢引流管。金属天沟体系既排雨水也是屋面尽端收口构造。工业化高精度的金属天沟和粗糙简陋的混凝土、手工匠作的竹构屋顶，形成视觉上的反差。屋顶雨水由天沟导入结构柱上的水槽，槽口既是排水路径，也让粗糙的乡建混凝土有了更耐看的细部。水槽往下，汇入广场暗沟最终排入山谷。暗沟的构造形成地面的铺装肌理，便于地面石板的收边处理。在处理一系列雨水问题的同时，借工匠之手，实现了一些有趣耐看的建构细部。大跨空间除了关注结构问题，还要关注空间里的采光问题。引入自然光既能丰富空间光影，还能节省照明。故设计中在 “编拱桥”之间留下了数道缝隙，用竹篾编制成网，覆以有机玻璃，让编竹拱被置于太阳的光影下，工艺之美得以展现。自然通风也是借了屋面的态势。编竹拱屋面有上下两层，而整体建筑外围，南侧开阔通透，北侧借夯土墙而封闭，借此挡住冬季的北风侵扰。但架高的北侧屋面又提供了南北通透的风路，保证了茶青市场内有效的风环境。

在地性与可持续的反思
低成本的材料获取、本地工匠的参与、当地建造经验的借鉴，使得这个项目就像是从土地里长出的树一样，扎根在这里。村民被调动积极性后，不仅能发挥他们的特长，还能从劳动中获益。开敞屋顶良好的通风和自然采光，让建筑的日常使用成本很低，在茶青交易以外，还用做村民集会、体育比赛、青少年活动；更是成为高山马拉松和音乐节等文化推广活动的阵地，作为竹管垅的名片，吸引更多的公众关注和参与。茶青市场依托本地居民、本土技术、本土材料，用较少的环境和资源代价，让乡邻们获得最大的文化、社会、经济的公共利益。精细化的善待资源，尤其是本地的物料资源和社会人力资源，实践了一次用方法导向结果的可持续建造。