北京|传统市场改造设计|竹管垅茶青市场改造

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经过对编织木拱建筑结构原型和传统工艺的深入研究,在学习传统的基础上,借用编织拱的建造原理,采用比木材更小更轻的竹材,将竹子编织成拱门,通过单元的重复,借助当地熟悉的建造手法,实现了整体跨度18m的编织竹拱建筑屋顶。需要说明的是,同样的跨度,不可行走的屋顶结构荷载比桥梁要小,因此借助桥梁的结构原型更容易处理屋顶问题。在结构工程师的指导下,工作室与竹建筑厂家对编织竹拱的全尺寸模型进行了荷载试验,并通过对各节点进行斗式荷载试验确定了结构的承载力极限,最终确定了跨度18m的编织竹拱结构设计与施工方案。编织竹拱单元设计细节如下:整体设计经历了定跨、定高、定杆的推演过程,由拱跨18m得出合理的拱高约4m-4.5m,拱脚高控制在2.5m左右。这样整体室内空间尺度控制在最高处7m左右,最低处2.5-3m左右,既更加人性化友好;又能满足茶叶运输、装卸等功能需求。考虑到竹竿越长越容易变形,自然状态下两端竹子的直径差别较大;但从结构材料稳定性角度考虑,希望材料两端尺寸尽可能接近;因此所选竹单元越长,对原竹材料的选用要求越严格;因此,经与结构专家、竹结构厂家探讨,建议单根竹子长度不超过4.5m,两端直径差不超过2cm。在确定编织竹拱的几何原型和杆件尺寸要求后,进一步确认节点处的搭接要求,并做出针对性的改进设计。首先,考虑到竹子与木材的性能差异,竹子在榫卯结构的加工上不如木材,所以本项目的编织竹节点采用杆件交错搭接,不采用榫卯结构。其次,为加强节点强度,增加了交错横杆的数量,每个拱节点处的交错横杆数量由常规的1根增加到2根,并在端部延长后外角区域也增加了横杆,分担整体受力。第三,在每个拱节点处,在横顶外侧设置2根横杆,作为屋架二次结构的竖向支撑受力点。编织拱结构杆件密集,不利于透光,为了调整这一矛盾,我们对传统编织木拱廊桥原型做了两处调整:1)挤压南侧、加宽北侧杆件间距,使编织拱两端形成一宽一窄的梯形平面投影。2)拱上的屋架(类似廊桥桥面)设置为架空单坡曲面,不仅在拱与屋面间留有空气层,而且使屋面造型摆脱了拱的束缚,镜像后能形成动态的屋顶轮廓。架空屋顶的二次结构、拱门底部结构以及它们之间的斜撑,构成了类似空间桁架的整体受力体系,强化了屋顶的结构整体性。这两项调整中的前者为整体屋顶留出了透光单元缝隙,后者为建筑顶部空间留出了自然通风通廊。这不仅仅是一个形体与建造的设计,也包含了整体可持续策略的考量。在整体屋顶的设计中,借助单元重复将复杂的问题简单化是一个非常重要的策略。虽然施工现场的几何找形与安装相对复杂,但无论是竹拱单元,还是二次架空曲面屋顶,一旦工匠团队第一次解锁,后续的重复施工就会更加高效。一个典型的例子是,第一座竹拱花了20天才建成。工人们研究如何定位、找形、安排施工策略,但第二、第三座竹拱仅用了10天就完成了,平均5天完成一座拱。最后一座拱更快,仅用了3天。建造第一座拱时,与全尺寸放样类似,也是在积累经验和反复试验。一旦完成,后续工程就成为技能的重复,效率和完成度就会高很多。这种策略对于依靠工匠经验的手工建造非常有意义。
夯土墙,植根于土壤中为了确保茶青市场北侧不受客运站的噪音干扰,并与前广场空间相连,我们在建筑北侧设置了夯土墙,在保护编织竹拱脚基础的同时,并提供适当的保护和遮挡。夯土墙的做法参考了村里夯土老房子的做法,墙体底部的地基用毛石砌成,防止水进入,墙顶浇筑混凝土压顶,既保证了墙体结构的安全,又保护了最薄弱的夯土顶部不被雨水侵蚀。有意思的是,当我们以为周围民居的传统夯土工艺已经失传,研究整理了一套现代夯土施工方法,准备发给现场施工队参考时,对方说在附近一个村子里找到了有家传技艺的夯土工匠,每人都带着木杵,加上两个帮手运土、搭模板,大概用了两三周的时间就把北侧的7堵夯土墙全部修建完成了。本项目中的夯土墙并非屋顶承重结构,而是包裹在混凝土拱脚柱外侧的围护墙,只需要解决墙体的自重即可。这样一来,我们就不用担心传统夯土和现代夯土在受力、性能上的差异,反而给了工匠施展的空间。当然,在这种传统的夯土手法上,我们也做了一点现代版。考虑到实体墙体的后续使用,比如悬挂照片、海报、挂画,安装储物架或者衣帽钩等,而夯土墙又不方便直接用钉子固定,所以在工匠夯筑过程中,我们预先埋设了一些小木砖,既不妨碍夯土墙的完整性,也不妨碍后续的使用。
材料回收,物尽其用在这次局部实验中,我们尝试了彻底的逆向设计模式。从材料的探索开始,就地取材、废旧再利用,在善待资源的循环模式下尝试减碳创新。除了竹结构和夯土在设计阶段就已敲定外,其余部分都只有明确的性能要求。设计到现场后,我们先寻找可用的再生材料,根据找到的材料性能与施工方讨论合适的加工工艺,同时在现场尝试多种方案,制作试验样品,样品出来后最终确定设计。这次物尽其用的建造过程细节记录如下:首先进行乡村调查。村政府提供附近危房正在拆迁的信息,而总包方提供了附近石材加工厂的信息,于是我们开始从这两条线索出发,在附近寻找废料:收获的有从被拆除的危房废墟中回收的地基毛坯;危房拆迁队回收的各种结构木料;石材加工厂切割的板材下脚料;被遗弃在工地上的用于铺装的寿宁板材下脚料等等。之后我们带着这些废料样品,和当地的工匠们讨论如何使用,并试验如何加工建造。确定了回收材料的加工用途后,我们也能敲定它们在建筑中的使用范围,并估算出数量,然后当地的总包方再根据数量进行备料、加工。这个过程对于当地的施工方来说也是一次挑战,前期对竣工效果、实施流程、工程量结算等都充满了疑虑。但当确认了回收料的来源、试验加工工艺制作全尺寸样品、明确了施工方法、看到成品后,师傅们心里踏实了,甚至为自己的手工再创造感到自豪。1)大量收集并再利用周边石材加工厂的边角料。将板材废料切割成等宽、长度不限的石条,用于地面铺装,较小的废料用于地面的水磨石。2)回收附近拆除危房清理出的毛石基础,用于新建夯土墙基础。项目前期曾使用新石料模仿毛石砌筑制作样板段,但因为是粗糙材料,大部分块料棱角分明,难以紧密贴合。于是将拆除危房废弃的毛石收集起来,用于夯土墙基础,使整体结构更加和谐。新石料被打碎成小块与旧石料混合,用于景观挡土墙的砌筑。3)危房拆除回收的结构木料经过分类后堆放在路边,拆除前低价回购一部分作为建筑材料,一部分加工成木砖楔入夯土墙内;剩余的部分则用来制作公共景观家具,成为共享的日常资源。现场竹子搭建剩余的材料,被竹艺师巧手做成数把3m长的竹凳,成为无法带走的室内可移动家具。
细部施工,美观实用整体排水细节设计:屋面雨水的排出借助屋面整体造型清晰分明,所以我们把重点放在如何将屋面雨水汇聚后优雅地排入整体场地。这里涉及到两个环节,一是屋面末端天沟、水舌的细部设计,二是水流入地面景观的细部设计。特殊的屋面造型,屋面只在北侧留出两个低点,因此设置水舌导水,下方地面为生态湿地。南侧的屋檐是整个屋面的最低点,因此我们设置了全长金属天沟,每根柱子上都安装有方形钢排水管。金属天沟系统不仅起到排出雨水的作用,还起到屋面末端收口结构的作用。工业化的高精度金属天沟与粗犷朴素的混凝土、手工竹制屋顶形成视觉上的对比。屋面的雨水由天沟引入结构柱上的天沟。缺口既是排水路径,也让粗糙的乡村混凝土变得更有魅力。天沟流淌而下,汇入方沟,最终排入山谷。方沟的结构形成了地面的铺装肌理,便于地面石板的边缘处理。在处理一系列雨水问题的同时,在工匠的帮助下,一些有趣又吸引人的施工细节得以实现。大跨度空间除了结构问题,还需要注意空间的采光问题。引入自然光,不仅可以丰富空间的光影,还可以节省照明。因此,在设计中,在“拱桥”之间留出几道缝隙,用竹条编织成网,上面覆盖有机玻璃,让编织的竹拱置于阳光的光影之下,工艺之美得以展现。自然通风也借用了屋顶的姿态。编织竹子的拱形屋顶共有两层,整个建筑外围南侧开放通透,北侧用夯土墙封闭,阻挡冬季北风的侵袭。但架空的北侧屋顶提供了南北通透的风路,保证了茶市内有效的风环境。
对本土化与可持续的思考低成本材料的获取、当地工匠的参与、对当地建造经验的借鉴,让这个项目像一棵树从土地里长出来,在这里生根发芽。村民发动起来后,不仅可以充分发挥他们的专长,还可以从他们的劳动中获益。开放的屋顶提供了良好的通风和自然采光,使得建筑日常使用成本非常低廉,除了茶叶交易,还用于村民聚会、体育比赛、青少年活动,还成为高山马拉松、音乐节等文化推广活动的基地,作为竹关陇的一张名片,吸引更多民众关注和参与。茶市依托当地居民、当地技术、当地材料,用较少的环境和资源成本,让村民获得最大的文化、社会和经济公共效益。对资源尤其是当地物质资源和社会人力资源的精细化处理,实现了用方法引导结果的可持续建设。
Design Unit: Tsinghua University Architectural Design Institute Simple Architecture Studio
Area: 460 m²
Project Time: 2021
Photographer: Chu Yingnan, Sun Jingfen, Wang Wenwu Lead Design Unit: Song Yehao, Sun Jingfen Design Team: Chu Yingnan, Wang Wenwu, Liu Mengjia, He Xinran, Jie Dan, Chen Xiaojuan Structural Consultant: Chen Nan Braided Wood Arch Consultant: Liu Yan Bamboo Structure Construction Party: Zhujingyuanzhu Architecture Owner Unit: Zhuguanlong Township Government, Shouning County, Ningde City, Fujian Province Lighting Design: Tsinghua University Architectural Design Institute Tongyuan Lighting Studio City: Ningde Country: China
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