生态修筑案例分析

生态建筑实例分析日本爱知世博会政府馆

竹材的生态设计

——日本爱知世博会政府馆的生态体验

概述：作为这次世博会的举办国，日本对于自己政府展馆的修建相当重视，除了给予充足的资金支持外，从建筑室内设计和施工以及展品选择上都下了很大功夫。由于没有标准展示单元的限制，展馆在建筑设计上可发挥的空间比其他国家展馆都大。其建造理念表达了重新连接渐渐疏远的人类与自然的关系。

（爱知世博会长久手主会场的日本馆）

一、细节设计体现——原生材料，生态材料的灵活运用。

长久手日本馆的外观犹如一个蚕茧状的巨大竹笼，这是受蛹、茧和地球大气层的启发而设计的。“竹笼”长90米、宽70米、高19米，构架是用竹子做的，外面的屋顶和墙体是纸做的，它可以使

阳光变得柔和，保持展馆通风、凉爽怡人。竹子经过特殊的烟熏处理，克服了发霉、龟裂、虫害等弱点，重量轻，再利用性能优异;竹纤维的吸音性能和隔热性能优越;把竹子编成六股使用，则使整个建筑既美观大方，又坚韧牢固。

“竹笼”材料全部可以再生利用，最后就作为学生教科书的用纸。这里应用了各种各样的新技术，包括采用最尖端技术的新能源系统、降低空调负荷的竹笼、超亲水性光触媒钛钢板流水降温屋顶、通过植物叶子蒸腾给周围带来清凉的绿化墙和可重归土壤的外墙和砖。长久手会场的日本馆是日本政府馆的主展馆，位于日本展区内鲤鱼池的西侧，占地面积8029m2建筑基础面积4147m2,楼面面积5947.05m2。由日本设计株式会社负责建筑施工图设计，熊谷组建筑公司施工，建筑总造价15亿日元（约合人民币1.17亿元）。

除利用了大量地原生建材之外，长久手日本馆也使用了一些采用高科技技术的新型绿色建材。如内层建筑的北墙采用了一种新型外墙体，它是由聚乙烯酸塑料（Poly Lactic Acid Plastic）、发泡缓冲材和空气泡（Air-Cap）构成。由于这种外墙体材料均为淀粉和食品废弃物制成，所以在废弃之后，经粉碎发酵，在不到4个星期里就会在微生物的作用下还原为原生土壤。同时，内层建筑的屋面采用了一种光触媒金属表面涂了一层氧化钛薄膜，在太阳紫外线的作用下，会产生活性氧，进而分解有机物，在雨水的冲刷之下，达到自己洗净作用。而这里采用光触媒金属板更重要的目的，从而减少夏季的空间负荷。此外，该馆的地面采用节能的低温烧制的铺地砖。这些铺地砖经特殊处理后，不仅可以保证展览会期间有充分的强度，而且在移动室外约2年左右后，会还原成土壤。

(日本馆的节能铺地砖)

（日本馆的新型外墙体）

长久日本馆是才用了天然材料级新环境技术的实验型展示馆。这个展示馆采用以淀粉及食品废弃物为原料的生物分解性塑料外壁板，利用新能源的电力供应等，是一个考虑环保的技术宝库。

二、“自然地睿智”的生态设计理念。

为表现此届世博会“自然地睿智”这一主题，工程设计总负责人彦本裕认为日本馆的设计理念应该是：“……在这里（日本馆设计），主语是日本，对地球环境的思考是内容“。

爱知世博会的日本长久手主题馆的建造，它整体“竹茧”的造型以及所运用的“竹尺”给人留下特别的印象：“长久手会场日本政府馆用100％的新能源供电，采用了光触媒钢板房檐以及灌水冷却效果、通过使用竹栏减少日光照射量，成为一个可以感受到新材料和新环境技术“茧”的形象作为建筑的造型。在这个展馆的设计中，主体

结构基本为全竹结构，而且竹并不仅仅作为结构而存在，竹材料同时以各异的方式组合而应用于各种场合，如顶棚、屋檐、隔墙等等，这充分展示了利用竹材料多变的方式。

长久手日本馆把日本的竹文化演绎的十分到位，紧扣展览会的主题“自然的睿智”，一方面把竹子作为显自然的载体，另一方面通过独特的构筑方式展示着设计师们的“睿智”单独的每一片竹尺，十分自然平常，而被组合在这样的一个巨型结中，便展现出竹材料的特殊意义。

根据他的设计，展馆由内外两层组成（被称之为二重膜）。外层是一个巨大的、像蝉茧一样的竹笼子是地球表面的大气层，用以进行环境调整的装置。因为世博会主要横跨名古屋的炎热夏季（5月中旬到9月），竹笼可以帮助建筑物内层的通风遮阳。竹笼最长处

93.5m，最宽处73.5m，高19.47m，共用了日本九州及关东地区产的真竹2万3千根，是目前世界上最大的竹建筑。所用的这些竹子都经过特殊加工，克服了易裂易腐的弱点。竹笼子的制作类似编大竹筐，分为骨（构造层）、筋（连接层）、皮（表层）三个部分。竹子与竹子之间连接不用金属，而是依靠自身相互缠绕，或用强度大且经过防腐处理过的麻绳绑在一起。

(日本馆南立面及纵断面—Double Cover)

（日本馆平面及细部剖面）

展馆的内层是一个双坡屋面、屋顶部高低错开的二层木结构建筑。其南侧外墙采用了一种与竹子同属一科的植物Kokumazaza来绿化，由于植物叶子表面的蒸发作用，不仅起到了冷却建筑外墙的效果，而且降低了建筑整体周围的温度。在与无绿化外墙的‘比较试验

‘显示，有无此绿化的气温竟相差7℃。

（日本馆的竹笼子）

三、传统民居做法的融合

为让参观者亲身感知如何利用现代科技或古老的睿智，来帮助人类与自然和谐共存，体现减少环境负荷与可持续发展，长久手日本馆使用了大量有革新技术的自然建材。如内层建筑的屋顶上覆盖了竹片作的瓦。这种竹瓦是借鉴日本大分县玖珠丁地区一些民居房屋的做法。

（日本馆的竹瓦利用）

此外，还有用竹纤维为基本原料，外加30%的聚酯纤维制成的吸音隔热材料。它被广泛使用在填充墙、顶棚和空调送风管的隔热材料上。同时，为了减少金属连接物，竹子还被加工成直径18mm，长15~30mm的连接材料（一种筒状物，可以承受1.2t的剪力）。配合黏结剂，可作为材料与材料之间连接的暗榫使用。

为了保护山林，必要的间伐是不可少的。而间伐材由于是木材短、直径小且木节多等缺点，很少被作为建材使用，但这次却把它制成束柱、组合柱、编成材以及箱型梁用在构架上。

(传统的编竹样式的应用)

束柱是把9根间伐材（中间一根直径170mm，周围8根直径100mm）用竹制的暗榫连接在一起，做成断面像花一样的柱子。而组合柱是用4根束柱组合在一起，构成了一个高18m的框体柱子。

（日本馆的束柱）（日本馆的暗榫）

（日本馆的组合柱）此外，这些间伐材也可以被黏接集合成一种叫做编成材的大断面柱子（300mmx300mm）。箱型梁是把断面为105mmx105mm 的间伐材组装成梯子形状，两侧用12mm厚的木板夹住，形成的一种高强度的轻质箱型梁。这些创新设计不仅为使用间伐材提供了一个有效利用的方法，并为室内创造了一个特殊的装饰效果。

（日本馆的箱型梁）

结语：竹材的本身是一种具有极强生态意义的材料。但仅仅在设计中使用生态材料并不是生态设计的全部。爱知世博会长久手日本馆在构思的过程中选取竹作为生态构筑材料并不是偶然的。爱知县所处的大分市(Oita）是日本盛产竹子的地方，在当地有制造竹建筑，加工产品的传统；竹材料本身具有不可回避的耐久性问题在博览会建筑中好被取长补短了，因为竹子的生长迅速并且也极易腐蚀，但博览会建并没有对材料的永久性提出很高要求，而且正是由于这样的因素使其用在用过就拆的博览会建筑上，更能体现生态材料的意义。

经济的高速发展，我们面临着越来越严重的环境危机和能源危机。探索一种人类与自然和谐相处的可持续发展模式，探索“自然的睿智”是每个建筑人必然的发展方向。