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“大自然赋予的韧性”:地震中屹立不倒的竹建筑

京港台:2025-10-30 23:27| 来源:BBC中文网 | 我来说几句


“大自然赋予的韧性”:地震中屹立不倒的竹建筑

来源:倍可亲(backchina.com)

  

  图像来源,BASE BAHAY,在菲律宾的一个竹子处理中心,一名工人正在摆放一根绿色的竹茎。

  除了价格低廉,竹子还具有卓越的抗震性能。如今,它正被用来保护人们免受地震侵害。

  2016年4月,一场芮氏(里氏)规模7.8的地震袭击厄瓜多尔,沿海城市曼塔(Manta)受创严重。该市充满活力的中央商业区塔尔基(Tarqui)被夷为平地,街道出现深深的裂缝,吞噬了砖石与混凝土建筑的瓦砾。

  如今,曼塔已大致重建,但那场地震留下的一些意想不到的遗产仍清晰可见。

  在当年地震的震央区域,海岸边仍矗立一座竹制凉亭下的鱼市场。当地的旅游资讯中心、一间餐厅和一座消防站也都是以竹子建造。

  事实上,在整个城市及周边的马纳比省(Manabí),数百栋传统竹屋依然屹立不摇。

  “这些建筑都是在地震前建造的,”国际竹藤组织(International Bamboo and Rattan Organization, INBAR)拉丁美洲及加勒比地区总监巴布罗·哈科梅·埃斯特雷拉(Pablo Jácome Estrella)表示,“它们都安然无恙。”

  竹子作为建材,在南美、非洲与亚洲已有数千年历史,并在这些地区的许多国家大量生长。

  但直到近年,随着研究与实验室震动测试的增加,其抗震能力才逐渐受到重视。

  这些研究显示,竹子卓越的天然特性可能使其成为抵御地震的理想材料。

  如今,从菲律宾到巴基斯坦再到厄瓜多尔,世界各地的建筑项目正尝试利用这种被工程师与建筑师与钢铁相提并论的天然材料。

  可弯曲的建筑物

  哈科梅·埃斯特雷拉表示,厄瓜多尔沿海居民过去会等到弦月(半月)时才砍伐竹子,然后将其浸入海水中清洗与保存。他说,“我们自称拥有一万年的竹子历史。”其他文化也长期使用竹子建造天花板或其他室内构件。

  尽管有这样的历史,竹子的潜力在马纳比省并不总是受到重视。

  哈科梅·埃斯特雷拉指出,2000年代时,一名曼塔当地建筑系教授发现,该市消防局禁止使用竹子建筑,认为竹子易燃(虽然竹子本身确实易燃,但可透过防火处理降低风险)。于是他开始担任义务消防员。

  “他说服他们用竹子建造一座消防站。”哈科梅·埃斯特雷拉说。

  这座消防站拥有宽阔的拱形屋顶,可容纳多辆云梯车与水车,在2016年地震中安然无恙。

  美国南加州大学副教授巴夫娜·夏尔玛(Bhavna Sharma)表示:“大自然赋予它韧性。”她的研究专注于竹材在建筑中的应用。

  

  图像来源,NICK ASPINWALL,马纳比的消防局是众多在2016年地震中存活下来的竹制建筑之一。

  竹子的茎干(竹杆,中空直立的部分)重量轻,可减轻建筑物的总质量。

  研究显示,竹子的延展性不仅能抵御强风,也能吸收地震冲击。

  夏尔玛表示:“建筑物在地震中会移动,我们只是希望能控制它移动的程度。”

  英国建筑顾问公司奥雅纳(Arup)结构工程师塞巴斯蒂安·卡明斯基(Sebastian Kaminski)表示,地震后对马纳比省1,200多栋建筑的调查发现,整体而言,钢筋混凝土建筑的损坏程度高于木造与竹造建筑。

  他有份参与相关调查,并指出某些城镇则呈相反趋势,地震后的数据仍需谨慎解读。

  以此次为例,数据是在地震发生数周后才收集,当时已有许多建筑被拆除。

  目前,由国际竹藤组织与西班牙国际发展合作署于2021年启动的一项计划,已在曼塔所在的马纳比省建造了数百栋新的竹屋,并指导马纳比大学约200名学生竹建筑技术,包括竹材处理与面板组装等。

  哈科梅·埃斯特雷拉表示,建造一栋两房住宅的成本不到2万美元(约14,900英镑),与传统建材建造的房屋成本相当。

  他说:“我们有句话:这是智者的木材。”

  他形容竹子“可再生、永续,对市场的冲击也小。”

  这些新建筑灵感来自一种名为巴哈雷克(bahareque)的传统建筑法,即以竹编网为骨架,再覆以湿润的壤土层,英文称为“wattle and daub”(编竹夹泥墙)。

  改变游戏规则

  研究人员从本世纪初开始认真研究竹子。

  1999年,哥伦比亚中西部咖啡产区发生芮氏规模6.2地震,观察人士注意到,传统巴哈雷克建筑的保存率似乎高于以砖块与水泥等砌体材料建造的建筑。

  “那场地震改变了一切。”菲律宾马尼拉“Base Bahay基金会”总经理路易斯·费利佩·洛佩兹(Luis Felipe Lopez)说。

  该基金会致力于开发与建造竹制住宅。“政府很清楚地看到,这些巴哈雷克房屋救了很多人。”

  出生于受灾地区的洛佩兹当时正撰写结构工程学论文,他发现关于竹子结构特性的研究极为稀少。

  他指出,全球建筑法规多半是根据美国与欧洲工程师数百年的研究制定的,而这些工程师“一辈子可能都没见过竹子”。

  而全球南方国家则“直接复制了北方的建筑法规”。

  

  图像来源,BASE BAHAY,菲律宾八打雁省(Batangas) 一座用竹子建造的办公大楼

  这场地震促使哥伦比亚政府邀请包括洛佩兹在内的专家,研究用于巴哈雷克建筑的本地竹种——瓜多竹(Guadua)的特性。

  根据2002年的研究成果,哥伦比亚成为全球首个制定竹建筑专属建筑法规的国家。

  洛佩兹后来加入2014年成立的“Base Bahay基金会”,该机构致力于建立实验室,研究竹材的结构表现。

  经常遭遇台风与地震的菲律宾成为理想的研究与建筑地点。

  此时,美国与欧洲的研究人员也开始对主要集中于拉丁美洲的竹材产生浓厚兴趣。

  “全球北方的大学开始说,等等,这种材料看起来非常有趣,”洛佩兹说,“因为那正是气候变迁开始成为热门议题的时候。”

  竹林生长迅速,具备碳汇功能,吸收的碳量高于排放量,因此以竹子取代混凝土与钢铁等材料建屋,可大幅降低建筑的隐含碳排放。竹子价格低廉,且在许多国家当地就能取得。

  “这正是竹子的卖点之一,”夏尔玛说,“不仅有再生林业的优势,也体现了经济与社会公平层面的永续理念。”

  自2014年以来,“Base Bahay基金会”已在菲律宾10个社区建造超过800栋住宅,最初从每年遭受台风侵袭的比科尔(Bicol)地区开始。

  这些住宅采用复合式竹制剪力墙建造,该系统直接取材自巴哈雷克建筑法,将竹制面板以金属网连接,再以水泥或石灰涂覆。

  洛佩兹表示,这些住宅尚未经历大地震考验,但已成功抵御多次台风。

  竹制面板的三角形结构在面对地震时提供稳定性,因为地震主要产生水平移动;而剪力墙内部的连接系统也能像吸收地震能量一样,吸收台风带来的风力。

  “它对地震来说够轻,对气旋来说又够重。”国际竹藤组织工程师刘可伟(Liu Kewei,音译)说,她曾参与这项技术的开发。

  “建筑师总说,天然竹子是上天的恩赐,因为大自然创造这种植物时,其内部是空心的。”他补充道。

  全球推动

  2025年2月,记者造访位于菲律宾首都马尼拉市中心的“Base Bahay基金会”实验室时,与洛佩兹一同悠闲地四处参观。

  我们看到来自菲律宾与英国大学的研究人员,他们正在对收割的天然竹材与加工后的标准化竹制品进行测试。

  这些加工竹材被制成如木材般的标准形状与尺寸。

  

  图像来源,NICK ASPINWALL,厄瓜多尔马纳比省的一栋竹制房屋

  多年来,洛佩兹与同事已发表多篇关于竹材抗震性能的研究论文。

  除了在哥伦比亚与菲律宾的工作外,他也持续推动全球竹建筑法规标准化。

  然而,要将竹子纳入标准建筑法规仍具挑战。

  虽然其结构特性相似,但与工业制造的木材产品不同,未经工程处理的天然竹材因尺寸与形状不一,难以标准化。

  洛佩兹说:“你只需要处理它,就可以使用了。你得接受大自然给你的东西。”

  尽管如此,自1999年哥伦比亚地震以来,国际标准化组织(ISO)已将竹建筑纳入全球认可的建筑法规。

  参与该法规制定的卡明斯基表示,2021年发布的最新版本“仍是目前最先进的标准”。

  他补充说,秘鲁、厄瓜多尔、孟加拉、印度与墨西哥等国已制定国家级竹建筑法规,菲律宾与尼泊尔也正在制定中。

  此外,美国东南部温暖的气候也适合种植可供商业与建筑用途的竹子,这一点已引起部分材料研究人员的关注。

  卡明斯基指出,与所有建材一样,竹建筑在地震中的表现取决于设计、施工与维护的品质。

  “如果这些环节做得不好,竹建筑在地震中也可能和其他材料一样脆弱。”他说。

  他补充,传统竹建筑的优势在于重量轻,能减少地震力的影响,具备一定的能量吸收能力,且竹竿之间通常有绑紮结构。“关键在于,它们通常很轻,即使倒塌,对住户的生命安全风险也较低。”

  卡明斯基表示,根据他的经验,许多社区虽相信竹子能抗震,但对其耐久性存疑,因为他们熟悉的传统竹屋未经妥善处理,无法有效防止虫害与渗水。

  “关键在于,竹子必须经过处理,并保持干燥,”他说,“我们常用的比喻是:建筑需要一顶好帽子和一双好靴子。”

  竹子可用硼砂进行防虫处理,与木造住宅类似,表现良好的竹建筑通常设有挑高屋簷与防水墙体,以确保竹材保持干燥。

  

  图像来源,BASE BAHAY,在菲律宾八打雁省,一个用弯曲的竹竿搭建的编织中心,赋予了这座建筑曲线。当地人在这里制作手工制品。

  当然,吸引人们使用竹子的原因不仅是其抗震能力。

  全球各地的建筑师已开始以竹子打造宏伟且永续的建筑,从越南的大型凉亭到印度班加罗尔坎贝高达国际机场的竹园皆是例证。

  然而,在欧洲与美国,竹子的应用仍不普遍。

  当地唯一的原生竹种是生长于美国南部的木质草类。

  不过,美国东南部温暖的气候适合种植可供商业与建筑用途的竹子,这一点已引起部分研究人员的关注。

  灾后救援的竹子

  卡明斯基表示,竹子在灾后救援中也极具价值。

  他曾于2018年撰写指南,介绍竹材在孟加拉罗兴亚难民营救援建筑中的应用。

  巴基斯坦建筑师雅丝敏·拉里(Yasmeen Lari)也率先推动以竹子建造灾后救援住宅,包括她在2015年阿富汗北部地震后所建的房屋。

  拉里表示:“我们在地基中嵌入钢筋,增加其强度。所有结构都紧密连接,因此它们能摇晃。”

  随后,拉里开始在巴基斯坦设计极低成本的竹屋,采用泥砖墙、竹制屋顶,并在墙体中嵌入竹材,完全使用当地可取得的材料,无需钢材。

  这些建筑在2022年巴基斯坦三分之一国土遭洪水淹没后,被用作防洪灾后庇护所。

  2023年,拉里因其在人道建筑领域的贡献,获得英国皇家建筑师学会颁发的皇家金奖。

  拉里表示,她与巴基斯坦NED工程与科技大学的研究人员,曾在2021年对这些建筑的半比例模型进行震动台测试,模拟1995年日本神户芮氏规模7.2地震的强度。

  模型在100%强度下毫发无伤,接着承受200%、250%的强度仍未受损。

  “什么事都没发生。”拉里回忆说。

  直至670%强度时,建筑才开始出现变形。

  拉里的住宅设计灵感来自传统的“Dhajji”木构拼接建筑法,每栋造价仅需88美元(约65英镑)。她指出,这仅为世界银行建造一栋救援住宅成本的十分之一。世界银行则向BBC表示,在巴基斯坦重建一间单房住宅的成本约为1,400至1,600美元(约1,050至1,200英镑)。

  

  图像来源,BASE BAHAY,“Base Bahay”利用其水泥竹框架技术,在菲律宾塔克洛班市(Tacloban)帕拉诺格(Palanog)社区建造约20栋房屋。

  拉里表示,2022年巴基斯坦洪灾后,世界银行坚持重建工作必须使用砖与混凝土。“传统建筑技术从未有机会延续或发展。”她说。

  不过,世界银行发言人告诉BBC,在重建工作中广泛使用竹材等技术,往往受限于实验室测试与当地建筑法规的不足。他们表示:“许多地方法规未纳入传统建筑技术的抗灾条款,限制竹材等材料的广泛应用。”

  他们补充,在巴基斯坦,竹子的使用受多项因素限制,包括社区接受程度不高、当地工匠缺乏完整的竹建筑技能与训练,以及当地缺乏成熟的竹材处理与测试设施。

  不过,世界银行表示,他们“认可在地化建筑技术的价值,包括竹材,这些技术在许多情境下能提供具成本效益、永续且具韧性的解决方案”。

  他们举例指出,1999年地震后,哥伦比亚咖啡产区的重建工作中,一份由哥伦比亚工程师协会采纳的官方指引,明确说明如何安全有效地使用竹材建筑。

  拉里表示,在巴基斯坦,如同在菲律宾与厄瓜多尔一样,竹子仍被视为“穷人的材料”。

  然而,如今这种观念正受到前所未有的挑战。

  尽管目前大多数竹建筑仅限于一至两层楼,但建筑师们已开始尝试兴建多层甚至高层竹建筑,这或许能证明竹子在大规模、高密度结构中的可行性。

  刘可伟表示,许多首次接触竹建筑的人往往会被其稳固且具抗灾能力所吸引,同时还可以让他们感到与大自然更紧密的连结。

  “当你身处竹屋中,我想你会被那种氛围感动,”她说,“当你进入一个自然环境时,你会感到更舒适。”

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