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1、秸秆材料的建筑空间建构研究(共3940字)秸秆材料的建筑空间建构研究 摘要:农作物秸秆具有良好的生态价值，在建筑领域有广泛的应用前景。针对秸秆材料和秸秆建筑发展的现状问题，研究基于设计视角，导入建构理论，采用两个主题实验，从概念和实践层面探索秸秆材料的表现潜力，研究材料如何与现代设计与建造技术结合，更好地实现秸秆材料推广，促进秸秆建筑的发展。关键词:秸秆材料，建筑空间，建构实验1材料实验的缘起秸秆(Straw)，是农作物成熟脱粒剩下的茎，又称农作物纤维。秸秆分两类:粮食作物秸秆(麦秸、稻秸、玉米秸秆和高粱秸秆等)与经济作物秸秆(棉杆、甘蔗杆、麻杆、芦苇杆、豆秸等)2。秸秆在收割时节通常以焚烧处
2、理，这引发了严重的环境污染问题。为了减少秸秆焚烧，多个领域对此开展了研究。秸秆很早就应用于建筑领域，国外草砖建筑使秸秆建材进入人们的视野。相较于国外，目前国内对秸秆的认知度不高。在倡导可持续发展的低碳时代，农业废弃物秸秆依靠现代加工技术可形成新型的生态建材，不仅可以替代部分木质板材，节约林业资源;还能凭借出色的保温隔热性减少建筑能耗，具有良好的生态价值。现有秸秆材料主要有草砖和秸秆人造板，人造板以OSSB定向结构麦秸板和压缩稻秸纤维板为代表。鉴于材料当前的应用问题，研究尝试采用设计实验的方式，探索秸秆材料和秸秆建筑的发展方向。2建构实验的目标与方法21实验的目标本次实验基于秸秆材料，目标是探索
3、材料的表达潜力和寻求秸秆建筑的发展方向。建构实验将开展两个概念化建筑设计，主题由小到大，从设计角度探讨秸秆材料的性能、表现和建筑应用的策略。22实验的方法实验以建构理论为指导，美国建筑理论家肯尼斯•弗兰姆普敦在建构文化研究一书中对建构解释为“诗意地建造”。建构关注形成空间的物质材料和建造技术。因此，本实验在掌握秸秆材料性能的基础上，按照材料设计建造的过程逐步推演，重点关注设计与技术问题，目标是实现秸秆建筑“诗意地建造”。3材料实验的课题与主题材料实验设定秸秆单元屋与青年公寓两个主题，两者具有相关性，前者是后者的基础。首先探讨秸秆材料如何应用于现代微型建筑，而后结合更多现实问题，探讨
4、秸秆材料如何与现代建造技术结合，形成大尺度、优质的生活空间，满足多元化的使用需求。31实验一:秸秆单元屋构建实验以微型盒体建筑为研究对象，视其为一个标准化生产的模块单元。实验设定单元屋尺度为3m3m3m，功能开放且有独立的支撑体系。基于OSSB板和草砖两种材料，使用轻钢结构、梁柱木结构和平台式木结构设计三个方案，前两种属于框架结构，后者为承重墙结构。以上三种都具备高度工业化、建造便捷和轻质的特点。秸秆屋以草砖或压缩稻秸纤维板作为填充材，以OSSB板作为覆面材。其中，在平台式木结构中，秸秆人造板替代木材，还充当单元体的结构龙骨材料，密肋排布生成建筑的框架系统，结构材之间使用金属连接片和螺纹圆钉连
5、接。需要指出的是，由于实验一未给空间设定功能和场地，仅研究材料与结构的关系，因此秸秆屋各立面不受太多限制且形态自由。32实验二:青年公寓设计与建造基于实验一的探索，实验二将融入更多现实考量，综合场地、功能、建造等多个因素，以南京高新技术产业园青年公寓为虚拟设计的对象。之所以选择住宅建筑类型来推广秸秆材料，一是基于国内青年人群严峻的住房问题。集合住宅因其高容积率、经济性而备受青睐，是推广秸秆材料的有效途径。它不仅能够消耗大量秸秆材料减少焚烧，还能提高材料在城市中的影响力。二是由于住宅与人关系密切，是人们感知材料的有效渠道。场地环境分析:该青年公寓坐落于南京浦口区高新技术产业园内。基地周边多为规整
6、的多层建筑，环境开阔。基地本身对青年公寓限制较少，这给建筑设计带来很大的自由度。设计概念确立:本次青年公寓以集合住宅设计为参考标准，借鉴国内外经典的集合住宅案例，如柯布西耶的马赛公寓、黑川纪章的中银舱体大楼。此外，标准化的集装箱建筑也为设计提供了启发。在分析与比较之后，本次实验确立了两个设计概念:一是采用生态材料与技术，二是模块化设计与建造体系。设计立足于现实，利用多样化空间组合、工业化建造手段，来实现紧凑并舒适的现代居住空间，满足多种使用需求，成为根植于场地的生态建筑。从而使建筑具有良好的环境和社会价值，促进秸秆材料在当代的推广。秸秆材料的选用:本次青年公寓设计基于秸秆材料，主要以OSSB定
7、向结构麦秸板为饰面材料、压缩稻秸纤维板和草砖作为填充材料。空间形态的生成:设计采用模块化手段，由多个独立的居住单元模块和附加构件组成集合住宅系统。居住模块以实验一中3m3m3m的盒体秸秆物为最基本的构形单元，进行双倍与四倍组合，生成四种小户型。在每个户型中嵌入预制的开放式厨房和26m2卫生间，其余空间可灵活分隔。公寓平面为横长的折线形，以此获得更多的光照。内部空间采用“内廊式”的线性组织方式，设置采光中庭和高侧窗，并列排布居住单元体，四种户型两两穿插。公寓中每层都设有公共空间，与楼梯、天桥共同构成内部集散区.结构形式的配置:居住单元为平台式木结构，以OSSB板为骨架。为了便于建造，统一设定了几
8、种带洞口的立面形式。公寓整体采用钢框架结构，支撑居住单元体和建筑的顶面、楼板部分。表皮覆层的围透:单元体和建筑表皮综合采用深色铝塑板、秸秆“条板”、塑料波纹板和玻璃四种形式，形成了从不透明到半透明的视觉层次。塑料波纹板和机器切割的秸秆条板可视为半透明表皮，用于居住单元体外覆层，满足视线和光线的穿透。铝塑板则用于整体建筑东西立面，包裹框架结构内填充的草砖。构造细部的处理:构造是构件间的连接，即节点细部。青年公寓由居住单元体组合而成，建筑构造包括单元体自身、建筑整体以及单元体与整体之间的连接。单元体木骨架包括组合柱与组合梁，由2片4片板材通过叠加和错位钉接而成。托梁以450mm间距紧密排列，顶部、
9、底部和转角处采用80mm斜钉连接。骨架内填充压缩稻秸纤维板起保温隔热的作用，外部覆盖麦秸板基层，最外侧表皮则采用塑料波纹板或秸秆条板。其中，以塑料波纹板为覆层的需要依靠Z形铝条与麦秸板连接。虚拟建造的流程:建造是本次建构实验的重要环节。青年公寓方案在实施建造的过程中，借鉴“模块化预制组装”的制造业生产方式，依次按部件、模块、建造的程序，将各居住单元体作为独立模块首先制造。居住单元体的结构可被拆分为多个部分，这些子模块在工厂组装，运抵现场后整体装配。建筑钢结构直接在现场搭建，工厂内仅完成草砖墙模块和玻璃幕墙的制作。现场施工中，由于单元和整体相互独立，因此两部分可以同时组装。建造中的难点是居住单元
10、与建筑整体钢结构的连接问题。在解决这一问题时，柯布西耶在马赛公寓设计之初所提出的模拟“酒瓶架”的插入式构想给本设计带来了启示。因此，青年公寓在建造过程中，参照马赛公寓建造模式，采用悬吊机械和平滑装置来实现居住单元体插入框架结构的构思。两者连接处予以加固，并做密封处理，加强整体牢固性，从而形成完整的建筑4材料实验的结果与分析本次建构实验共分为两个部分，实验一秸秆单元屋侧重于研究秸秆材料与轻型结构的组合;实验二青年公寓设计着眼于现实，更关注秸秆建筑设计的合理性与建设性。作为概念性设计方案，青年公寓设计突破了现有秸秆建筑的呈现方式，挖掘了秸秆材料作为表皮的表达潜力，探索了模块化与装配化建造模式运用于
11、秸秆建筑的可能性，提升了秸秆建筑空间的品质。两个实验共同推动秸秆材料的推广，促进未来秸秆建筑的发展，改善秸秆焚烧的现状。可以预见，未来秸秆材料将拥有更丰富的表现形式，秸秆建筑更能融入到绿色建筑营造体系，朝着量产、优质的方向不断迈进。参考文献:1德赫尔诺特•明克，弗里德曼•马尔克秸秆建筑M刘婷婷，余自若，杨雷，译北京:中国建筑工业出版社，20072周定国，张洋，徐永兰，等农作物秸秆人造板研究机理与工艺M北京:中国林业出版社，20083顾大庆，柏卫庭空间、建构与设计M北京:中国建筑工业出版社，20114瑞士安德烈•德普拉泽斯建构建筑手册:材料•过程•结构M任铮钺，袁海贝贝，李群，等译大连:大连理工大学出版社，20075史永高材料呈现19和20世纪西方建筑中材料的建造空间双重性研究M南京:东南大学出版社，20086美斯蒂芬•基兰，詹姆斯•廷伯莱克再造建筑如何用制造业的方法改造建筑业M何清华，祝迪飞，谢琳琳，等译北京:中国建筑工业出版社，2009第 7 页 共 7 页