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[百家杂谈] 竹之桥|邵长专 一席第725位讲者

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发表于 2019-9-27 11:24 AM | 显示全部楼层 |阅读模式


本帖最后由 源济 于 2020-8-3 07:20 PM 编辑

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 | 邵长专 一席第725位讲者

原创: 邵长专  一席  2019-09-27


邵长专,香港中文大学建筑系博士生。

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。



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。

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▲ 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。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。
 楼主| 发表于 2019-10-4 12:44 AM | 显示全部楼层
邵长专《竹之桥》

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