自从有了这些神仙的加持,我们这个桥的气质就完全不一样了

一席YiXi 2019-09-28 11:12:45

邵长专,香港中文大学建筑系博士生。一席第725位讲者。

一席·演讲 邵长专《竹之桥》_0926教育精选_腾讯视频

竹之桥

大家好,我是香港中文大学建筑系的博士生邵长专,今天主要给大家报告一下我们做的竹建筑方面一些的工作。因为跟工程相关,大家可能会比较烦躁,稍微忍受半个小时就差不多了。

我跟竹子结缘跟以下这几张片子有关系。因为我以前一直在做志愿者,给这些地方修便桥,类似于这样的石拱桥、小吊桥。

其中在云南省红河州的绿春县,有一个桥点给我留下了很深的印象。当时是有一座石拱桥被冲走了,在我们修桥之前,村民自己做了一座。我是工程背景出身,当时就被这座桥震惊了。

为什么呢?我给大家解释一下。一个是中间这组三角形的桁架,稳固性很好,大家可能在房梁上见过。再一个,右边这棵树利用得很好,他们用几根竹竿和铁丝,搞了个相当于斜拉桥一样的结构。别看简单,但这种结构是效率非常高的,因为它用短短几十根竹子就实现了20米的跨度。

我们专业上把这叫独塔斜拉桥,为了方便大家理解,我找了一张西班牙大师卡拉特拉瓦的作品,基本原理是一样的。

西班牙塞维利亚阿拉米略桥 源自图虫创意

近了一看,桥就是这个样子。有一个竹筐,里面放了石头,拉住了这个竹桥,让人走上去不那么晃,相当于锚碇。其实这座桥基本上凝聚了我们现在桥梁工程上的最高超的技术。

我对这座桥感兴趣,还有一个原因是它是用竹子做的。竹子其实是非常常见的一种材料,特别是南方就更多了,但是用它来做这种结构,对我来讲就很新奇了。如果利用一些现代的技术把村民自己设计的竹桥改良一下,是不是可以更安全一些、走上去晃得轻一点、用得更久一些呢?所以我就开始琢磨竹子了,大概是从2010年开始的。

我查了一下,全世界的竹子种类,有的说是1200多种,也有的说是1600多种,反正就是比较多,中国有700多种。全世界的竹林面积中国也占了比较多,大概在1/3左右。

一说竹子,大家可能最先想到的是熊猫。其实熊猫一天可以吃30多斤食物,排泄粪便20斤左右,所以它一天到晚基本上都是在吃,你到动物园看的时候,它除了睡觉就是在啃竹子。它吃的这种竹子叫箭竹,也没太有什么营养。我觉得可能是因为它不想到生物链上去竞争了,所以挑了一种大家都不吃的东西。

还有几种比较有特点的竹子。一个是云南沧源县有一种竹子叫巨龙竹,非常粗,直径可以达到35公分左右。当地人把它砍下来,砍一截可以洗脚,再砍一截就可以当水桶。

高原地区也有竹子,比如说西藏地区有一种实心的竹子,强度比较好,可以用来做自行车。

源自图虫创意

竹子的柔韧性比较好,把它做成几十米长的风力发电机的叶片,在上面一甩能甩十年。

大致总结一下,竹子有什么特点呢?一个是柔韧性比较好,我很少看到有竹子被风吹倒的。生长速度比较快,像一般的树30年左右才能成材,最快的速生林也得十多年,竹子一般三五年就差不多了。

但它也有一些缺点,比较容易开裂,耐久性差,放在户外一般管个一两年差不多就烂了。另外生长尺寸也不太统一,如果做工程的话,跟常规的材料比、特别是跟钢管比,均匀性也不太好。

我再在工程上介绍一下竹子应用的案例。这是我国的五大古桥之一,叫安澜桥,在四川都江堰地区。这是一座竹索桥,是清朝嘉庆年间一位何先生出资修造的。当时不知道为什么没装栏杆,结果一个醉汉晚上掉到河里淹死了,何先生因此被处死刑,何夫人为了给丈夫雪冤,又对它进行了加固和维修,所以当地老百姓也叫“夫妻桥”。70年代前后,这座桥被改成了钢桥。

我们国家在上个世纪五六十年代钢材比较匮乏,有一批前辈科学家和实践者做了大量的研究工作,那时的一些学校、厂房的都是用竹子造的。这张图上的大部分人,现在都是国内工程领域的泰斗,有一些是院士。我也跟着其中一位前辈学竹结构,陈肇元老师,现在已经八十多岁高龄了。他们当时都在研究竹子,或者有一部分是在研究竹子,所以我也研究竹子。

这也不完全是句玩笑话,为什么呢?因为从材料上说,竹结构是比混凝土难的。如果是用我们的专业的话来说的话,钢筋混凝土或者钢材的弹性参数只有两个。而竹子因为生长方向、环向和半径方向都不一样——我们叫各向异性,所以它有九个参数。你可以简单理解成研究竹子的难度系数要比混凝土难4.5倍。

既然要研究了,我就开始找资料,无意间在网上看到了这座桥,它在浙江省宁波市的奉化县。找到这座桥的时候我很惊讶,不亚于第一座桥的惊讶。你看它有个亭,右边有个廊,底下还有个拱。

我非常想找到造桥的人,最后在一家“农家乐”里找到了。我是通过114找到了村长,通过村长找到了他外甥,通过他外甥找到了他。他叫王如贤,从15岁就开始做竹子相关的事情,我找到他的时候他大概70多岁,也就是说他做了五六十年竹子的活。

我就跟他聊,聊来聊去发现他的工具太简单了,简单到就跟以前武侠小说上一样,高手都不会用太复杂的武器。大家看,就这六样。这意味着什么?意味着他的技艺太好了,因为他不需要非常复杂的工具就可以把竹工艺品、竹房做出来。对我来讲这意味着什么呢?意味着它不太有利于我开展研究工作,因为所有的功力都在他一个人身上,这就很难推广。

国外有没有呢?我也找到了一些。比如说在埃塞俄比亚,有一个区域大概当地75%的村民都住在这种洋葱似的房子里。这种传统民居表皮是用竹皮编的,内部是用竹骨架做的。里面是人畜混居的,其实卫生状况不太好。我们现在也跟那边的大学有一些合作,想办法让房子里面的通风好一点。

也有几个亚洲的例子,比如这是泰国一家贵族学校的篮球馆,很漂亮。

这是国际著名大师武重义的作品,精美,甚至可以说是艺术品。但是我觉得在农村地区可能不太合适,造价太高。

这些已有的方法和案例,好像都不是很合适。后来我去香港读建筑学的博士,导师吴恩融先生是做绿色建筑的,他很支持我的想法,我就用竹子做了一些工程和建筑上的尝试,下面我就以两座桥和一个馆跟大家简单地介绍一下。

第一座桥位于重庆的渝北区兴隆镇,距离重庆机场不太远,大概只有40分钟左右的车程。我当时为什么找这个地方呢?有两个原因。一个是我第一次做竹桥,心里其实还是有点打鼓,我就想找一个距离市区不太远的地方,最好离机场不太远,这样我回去可以时不时去看一眼,有问题的话及时发现,在被他们发现之前我先发现。

第二个,我在重庆出差的时候跟一个大巴司机聊天,司机正好聊起来说他老家那里有一条河出过一次事,冲走了一个老人,我一听准备去看一下,看完之后最终选择了这个地方。

桥点的位置大概给大家介绍一下,黄点是桥所在的位置,白色的线是主干道,两个白圈是村民主要居住区,绿色的线是这条河的主要流向。

我一去看,水也不大,怎么会冲走人呢?后来我才了解到,平时村民就是用个小石板过河,一下雨,特别是西南山区就完全不一样了,一下雨就变成这个样子。我猜当时那位老人可能是觉得自己能过去,趟着水然后就被冲走了。

我们就开始琢磨了,怎么样去修这个桥?先想一下用哪种竹子。前面提到了,竹子有一千多种,选哪种呢?长江以南有一种竹子,我们觉得比较合适,这种竹子有的地方叫楠竹,有的地方叫毛竹。长大概十米左右,直径十公分,去掉梢去掉根中间有六七米是比较直的,粗细也比较均匀。

源自图虫创意

这种竹子可不可靠呢?虽然《十面埋伏》里那些演员老是在竹子上面飞来飞去,也有佐证的文献,但不是自己去试的,总是不放心。所以我们想压一压看一看到底怎么样,就取了一些试件在实验室压了。

仔细看这个动图,这段竹子最后爆开了。多大的压力让它爆开了呢?15吨到20吨左右。

这意味着什么?工地上常见的工程车装满土大概是55吨,也就是说在它的轮子底下支四根竹子,这辆车就可以撑起来了。

有了这个实验,加上那些文献,再加上《十面埋伏》的电影,我们心里面就有底了。我就开始设计了,造了一个桥简单的样子,搞了个拱,因为看浙江那个老先生搞了一个拱,我们也搞个拱。怕它被雨淋到,又搞了个屋顶。

竹子跟木头一样,是一种有机材料,木头有一句话:“干千年,湿千年,不干不湿管半年”,也就是说最好不要让它反复被太阳晒到又被雨淋到,又晒又淋很快就会坏掉了,所以我们搞了个屋顶。

因为心里没底,我们就在实验室里反复地比对,折腾,也浪费了很多竹子,最后把这个桥造成一块一块的,一车就拉过来了。我们把它放在地上,跟玩具一样拼起来,搞成右下角这个骨架。

“咔”给它吊上去了,上上屋顶,就这个样子了,藏在草丛中。

里面是什么样子呢?里面是这个样子,宽2米9,比你家的床刚好宽半米。因为底下有水比较凉快,所以周围的村民在夏天的时候直接把被褥铺在上面睡觉,有时候躺一排。

我们也搞了个剪彩,一般的剪彩都是礼仪小姐,我们这是礼仪先生,以学弟为主。

这个桥造完了,不管三七二十一搞了一个出来,其实我心里还挺高兴的,我就请我香港的导师吃了个大餐,重庆小面。他很高兴,后面就更支持我了,所以以后搞商务接待,还得重庆小面。

我们走的前几天,村民跟我们说,你们搞的这个桥会不会只管个一年两年就坏掉了,竹子这个东西我们平时只能编筐筐篓篓的,这能行吗?

我说这个桥管个十多年肯定没事,有事你找我,后面可能要跟车一样,得保养,大概每两年刷刷漆、刷点清油就好了。他跟我说,你能不能回来给我刷刷清油?我想两年以后去哪儿我都不知道。但这总归还是个问题,也一直没想好怎么解决。

突然有一天,村子里有个“半仙”敏锐地发现了我们这座桥是个廊桥,带个顶,所以他希望我们能帮他造一个佛龛,把这些神仙请在上面。也比较全,从左边开始,财神、如来、观音、土地爷爷奶奶。

我当时其实是有点犹豫的,因为我怕放到上面以后,他们烧纸烧香,别把我的桥给烧了。后来我跑去跟老师商量,他说你把烧纸的那部分环节放在桥头就完了,然后我就给它搞上去了。

而且我第一个跟“半仙”及“半仙”的亲戚还有村书记认捐。他们为了感谢我,把我的名字放在了第一个,一百块钱。

有了这些神仙的加持,我们这个桥的气质就完全不一样了。这个桥也变成了一个社区中心,实际上它变成一个庙了。刚才说到的每两年要刷刷漆的钱也解决了,附近几十里范围的村民排队上桥,十元起步,起码未来十年的油漆钱是有了。

有了这个桥我也进行了一些反思,以前我是土木工程专业的,去了香港后才学建筑学,我理解的工程思维是比较单一的,就是一根筋,你让我搞个桥我就给你搞个桥,你过去就好,其他的不考虑。

但是建筑,我感觉他们想的有点多,它会考虑艺术、社区、精神这些听也听不太懂的东西,特别是当我们这个桥变成桥庙了以后,我想的就是下一座桥我要刻意地加一点听也听不太懂的东西。

第二座桥跟第一座桥在同一个镇上,离得不太远。村子的一个基本情况就是这样,其实西南片区这样的地方还是挺多的。

这个桥点平时就是一排小竹排,一下雨竹排就没了。水比较清,因为这是重庆市主城区的一个水源地,这个地方还有野生娃娃鱼。

第二座桥的跨度达到了二十多米,跨度大了难度也大,我们也想趁这次机会增加一些研究的内容,比如怎么让竹子用得更久一点、怎么连接能更稳固一些,哪些现代工具可以让操作更便捷等等。

其实竹子的耐久性不好,主要是这么几个原因。一是它里边有糖分,虫子喜欢吃。一般冬天砍的竹子还好,其他季节的竹子糖分含量很高。二是它有竹节,里面是个空心的腔体,放到外面一晒,空气一膨胀就容易开裂,爆竹爆竹嘛。再就是竹子里还有一些霉菌。

针对这几个问题,我们就尝试了一些工艺。比如说我们用火煮,把一些化学物质也加在里面,虫卵煮死了霉菌也处理了。还有高压浸泡,先把青竹里面的水抽出来,再用高压快速地把处理液灌注注进去。高温碳化也可以,因为在160度左右的时候,糖的化学键就断掉了,里面的虫卵当然也早就被高温杀死了。

我们也系统地梳理了一下各种各样的连接方法。左边这些大部分都是比较传统的做法,基本归为两类:一类是用竹签,一类是捆绑。其实这两种方式都不太可靠,捆绑时间长了会松动,竹签比较细,容易断。

我们就想用一些现代金属件,或者是其他的连接件来做。比如说,你看这么好的一个竹子就靠这一根小竹棍连起来,可靠性其实是不太好的。中间这个弧形的切口,看起来简单,没有十年的功力你也切不出来。

怎么改进呢?我们把一根钢管从中间劈成三瓣,切一小段放在底下这个竹子上;上面焊了个小方管,里面插了一根螺杆,螺杆里面套了个圈,大概是右边这个样子。

你可能没听懂,不过这不重要,反正你记着我们这个比它那个好就行了。

刚才我说了,王师傅那套工具很简单,太依赖于人的内力,我们就搞了一套新的,其实这些工具都是比较常见的,我们只不过是把它们系统地梳理了一下。

桥修出来了,大概是这个样子。刚才说过,第二座桥想有意加一些跟社区相关的东西,所以我在0.618这个黄金比例分割点起来了一块。

这部分是干吗的呢?我们搞了个竹子学堂,想推广一下竹文化。有培训,有研学,一期一期地搞,当地的村民也能参与进来。

在这个过程中我们也会培训师傅,也想让当地的师傅或周围的师傅,能够跟我们一起了解一下竹子。我们请了一些技艺比较好的师傅,比如说左边这位是安徽的吴师傅,右边是浙江的汪师傅,他俩功夫比较好,经常PK。吴师傅高空作业能力好,切复杂的断面技术高一点,汪师傅是力学概念相对好一点。后面这两位师傅就是我们在当地请的,授之以渔嘛。

我们一开始说的那位王师傅,他当然是水平非常高的,但是请不来了,因为儿子把他的身份证藏起来了——都70多了,还出来干啥呢。所以很可惜,我只能打电话向他请教了。

有了这座桥,我又做了点反思。我们以前做公益、搞扶贫,都会找类似大凉山这种地方,而我因为想找近的地方造桥,偶然发现距城市一小时车程范围内,竟然有一些地方比偏远地区也好不到哪里去。本来它们离城市近,应该有更多机会,但反而落进一个城乡夹心层里。

城市的虹吸能力太强,它的优势资源特别是年轻人,可以说是全部被吸到城市里了,留下的只有留守老人和儿童。我没有学过社会学,只是有一些朴素的感受,这种地方是不是也应该多关注关注。

另一方面和桥有关。我们以前在南方做过调研,想看看农村地区到底需要多少小便民桥。比如云南省普洱市的墨江县,它的小便桥的需求量大概有300多座。当时递上来的时候我们吓了一跳,因为整个中国有2851个县,南方水系发达的区域需求量更大,如果按照1/10的量来估的话,这种小便桥预计可能需要10万座左右。

而它的受益人群,可能只有三五户,甚至随着时间的推移,那三五户都已经搬出来了。所以对于这种只需要管个十年二十年的桥,是不是都修混凝土的桥、钢桥,是不是都要管五十年、一百年?我看也未必,竹子在这种区域也许是一种选择。

说完了农村的事情,其实在城市里我们也做了一点工作。比如说今年,北京世界园艺博览会里有一个跟竹有关系的组织,叫国际竹藤组织,他们想做一个展馆。一开始的方案是做成钢结构的,我们就建议搞成竹结构,因为是国际竹组织,你们不是国际钢组织。要自信。

我们就跟重庆大学、清华大学土木系,还有一位意大利的设计师一起做了一个现代的竹结构馆。这个馆有九个比较大的拱,跨度达到了35米。其实它是世界上跨度最大的竹结构馆,但甲方一直不让我们说。

当时因为工期比较短,去年的十月份开始建,今年四月份就要用了,冬天又有一个冬季施工的问题。而且它的位置都在长城以外了,工人在户外作业很辛苦,所以我们就想着能尽量缩短工期。

怎么缩短呢?我把重庆那两座桥的经验用上了:我们搞的拱全都是一样的,我把所有师傅叫在一起,先带着他们把第一片拱做上,剩余的九片拱分成九组,分别拼装,一下就搞起来了。你可以理解成在上面架了九座桥。

其实这种概念和模式,可以用在灾后重建的地方。就是用很简单的一种结构形式,告诉村民怎么做,他们就可以很简单地做出一个一个的拱,立起来,再盖上个雨蓬,就是一个临时避难馆。特别是在外面的大型机械、建筑材料没进来之前,可以自救。

今年6月17号,宜宾发生了地震,左边这张图是幼儿园,右边是他们当时自己做的临时避难棚,外观看没有大问题,但里面其实是有很多安全隐患的。我们现在也想着怎么样用北京这个馆的理念,在灾后应急重建方面做点事情。方案也做了,但是论文还没有发表,所以暂时就不公开了。

好,讲了这么多,其实超时了,我还是要总结一下。其实我觉得技术是中性的,它可以服务农村,也可以服务城市。竹子本身只是一种材料,它有很多优点,缺点毛病也不少。它不可能替代钢筋混凝土,我们只不过是用技术的手段帮它找到了一个合适的位置。无论材料还是技术,其实最终都是为使用它的人服务的。

谢谢大家。

一席YiXi
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