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纸建筑，顾名思义是以纸材为主要材料的建筑形式。纸材，并不是一种常见通用的建筑材料，传统印象中纸材轻薄、易破，似乎和建筑材料的坚固耐久没有联系。随着建筑技术的发展，纸材的形式趋于多样化，有着特殊结构、形式的纸质材料，具有了建筑材料基本的强度性能，再加之纸材可循环利用，加工快捷、结构轻型，也成为建筑大家庭中的一员，展现了其独具特色的一面。

一种新的建筑思路出现在了我们面前——纸做的建筑。它的出现给我们带来了一个新的视野，给建筑思想之河注入了一股清澈的泉水。

历史上用纸进行过一些结构试验的例子为纸建筑提供了理论上的支持。比如世界著名的构造大师巴特明斯克·富勒曾于1952年用纸造了一个三角形多面体构成的穹隆。富勒把纸作为面型材料运用，而日本建筑师坂茂的纸管是线性材料。和其他建筑材料相比，纸管具有质轻、易加工、易搬运、易装配、循环再生等优点，用坂茂的话说，“纸是进化了的木头”。在早稻田大学松井源吾教授的帮助下，经过一系列的抗压、抗拉、抗弯、抗衰老以及接点强度试验，解决了相关的构造问题，终于使纸管结构日臻成熟。

早在1985年，从美国留学归国的坂茂，首次提出“纸建筑”的概念。他在为阿尔瓦·阿尔托的家具展进行会场设计时，以纸管作为展馆的内墙、天花板及展示台，不但减少了因展览时间短而造成的材料浪费，而且意外发现了纸管的强度远超过想象，进而孕育了“纸建筑”的创作原点。选用再生纸制造的纸管成为坂茂纸建筑的主要武器。

1989年名古屋设计博览会，坂茂首次实现了“纸建筑”，他以48根直径330毫米、厚度15毫米、高度4米，表面经过蜡纸防水加工的纸管，建造了一个陈列江户时代造园名家作品的小建筑，名为“水琴窟的东屋”(如图1.43(a)、(b)所示)。这座“纸建筑”的墙壁，由纸管排列而成，其间留出30毫米的空隙。白天时，一束束屋外的光线透过纸管间的空隙照射到屋内，入夜之后，建筑物本身就像一座大型灯具，朝向四面八方射出48条灿烂的光束，使建筑在昼夜都有很好的光影效果。其后，在坂茂这位建筑大师的创新和带动下，一系列纸建筑走入人们的视野。无论展厅还是抗震小屋，都体现了纸建筑的优越性。

作为快速、轻型、环保的建筑类型，纸建筑才起步不久，未来还有更广阔的发展空间，期待一代代的建筑师们的不辍耕耘。

按纸形成的基本结构形式，纸建筑的结构体系主要有纸管阵列和栅格壳体。

纸管作为结构的基本构件材料，以阵列形式构建结构体系。实例有三宅一生作品展廊、自宅、鹰取教堂、日本大地震后的“paper log house”等。

这些纸管不仅形成了有韵律感的墙体，而且因为建筑功能的相对简单，它们还形成了一些古典的空间形态。譬如坂茂为日本著名服装设计师三宅一生设计的作品展廊(如图1.44所示)的空间设计据说就是参考了古希腊神殿的柱廊空间，南面是一排13根纸管的列柱，北面是由43根纸管组成的一道弧形墙，从而产生了精妙的光影效果。而鹰取教堂(如图1.45所示)，这座在1995年日本坂神大地震的灾民安置活动中建造的教堂也有着空间方面的考虑。教堂建在10米×15米的用地上，由外围的方形玻璃立窗围合结构和内部的椭圆形教堂礼堂部分构成。椭圆形空间由58根纸管构成，每根纸管高5米，直径330毫米，厚15毫米。屋面部分由牵拉在环梁上的钢丝和其上的中心立柱撑起的薄膜结构组成，室内因此具有了均匀的照度。椭圆形排布的纸管从教友一侧向牧师一侧由疏渐密，在教坛后密实成实墙，空间因此有了较强的轴向感。

用纸管形成的另一种建筑结构形式就是栅格壳体了。纸管相互交接形成栅格，栅格之间的节点有无节点的直接连接和铝节点、木节点的作法。除了著名的2000年汉诺威日本馆之外，还有“paper dome”和“boathouse”，2004年建造的法国巴黎新蓬皮杜中心临时工作室，2006年建造的法国的瓦萨雷利馆，也是这种结构形式的代表实例。

纸材用于建筑的技术基础，要求其作为建筑材料应满足保温、隔热、隔声、防水、防火等要求。而复合化的纸制材料已经解决了这个问题。它就像“三明治”一样，由多层构造组成，透明乙烯水管、陶瓷、玻璃纤维、合成纤维、硬硅钙石、无机物难燃粉末等都可以加进纸材以达到不同的要求。而且，这些物质如同纸一样来源广泛、价格低廉。

1.纸材的隔声隔热

在纸房子加工建造之前，用作构件的纸板要在工厂里进行处理，然后，将纸板沿垂直方向叠加并用钉子固定在一起，形成结实的墙体，或作为天花板。叠放在一起的纸材做成的墙体，导热系数要比砖墙小得多，所以它保温隔热的能力要强于砖墙。同时，它还有另外一个优势，那就是良好的隔声性能。

2.纸材的防水防火

一般情况下，建好的房子需要在纸筒外面加一层透明防火幕，并在纸筒墙内外侧贴上防水胶条，纸房子就不怕水与火的危害了。

3.纸材构件的稳定性

用纸制材料建造房子，最大的挑战是来自风产生的张力和压力对基础部位的作用，要解决这个技术难题就得从加强建筑物的稳定性和增强支撑构件的抗压抗弯能力入手。通过结构和它的连接部分缓解张力和压力，连接的部件通过向里弯曲的梁架将整个建筑的组件精确地固连在中央轴上，从而取得足够的稳定性。

4.纸材的可塑性

纸材具有较强的可塑性。它可以制作成各种形态:蜂窝状、筒形、杆状、板材、薄壳曲面……。它可以混合各种先进的环保材料:透明乙烯水管、透明防火幕、防水贴条、玻璃纤维、合成纤维、陶瓷、硬硅钙石、无机物难燃粉末……。它可以适用各种结构体系:框架、板材、拱形、折板、膜……。

纸结构建筑取材较广泛，有纸管、纸钢、纸板、回收或废旧的纸材、纸盒等。下面选取纸管和纸钢分别详述。

纸管是坂茂常采用的建筑纸材。纸管最初是具有环保功能的传真纸心，这种纸心经过防水、防火及覆膜处理，并进行了严格的强度测试，非常适合建造小体量临时建筑。管形的结构使其强度高，中间的空腔还可作为管线布置的空间。

纸钢是一种高技术含量的材料，它是将极细的金属丝和纤维混合在纸浆中，用抄纸方法制成的新型建材，又称金属纤维纸。薄的仅零点几毫米，如纸一样薄，但强度却与钢材相当;厚的可由几层薄纸钢片用合成树脂黏合而成，厚度达2～3厘米。纸钢可制成板材，亦可冲压轧制成槽形、波形和各种异型材。

用纸钢制造的房屋轻便，容易装拼运输，适合做临时性的工厂、课堂或野营房。

几年前，美国为了给数以千计的流动农业人口提供住处，曾推出一批应急的纸房子。经过风霜雨雪，它们依然坚固如初。这种纸房子是采用优质纸钢板材料建成的，纸钢板厚度为127毫米，内充化学成分，外附玻璃纤维织成的网状物和树脂，能承受6兆帕的压力，并且防水、防虫和耐高温。瑞典的一位科学家通过添加多种化学合成物，制成一种新型波纹纸板，其硬度竟然和钢一样。这种材料不仅非常坚固，又保持了纸板质轻的特点，而且具有良好的耐火、耐热和防水性能，特别适合于制造飞机、轮船和筑桥等。最近，国外已用这种纸建成一座跨度为15米、宽为3米的纸桥，桥上可以通过质量达3吨的吉普车。在纽约市现代艺术博物馆中，一个临时性供公众参观的雕塑展览馆建在花园上面，它的拱形屋面跨度达27米，采用了由薄纸板成形的2米长的纸管构成格构状的网壳。

纸建筑都是创新型的建筑结构，目前还没有很规范统一的施工方式，多是结合案例因地制宜的设计并实施。以下结合一个实例——成都华林小学纸管过渡校舍，了解纸建筑的施工方法。

2008年9月11日，由“土木再生”专业志愿者联盟发起，坂茂+松原弘典日本庆应义塾大学研究室、西南交通大学建筑学院和成都成华区教育局联合完成的华林小学纸管校舍建筑竣工了，建筑面积540米²，由3排9间教室组成，每间教室6米×9.7米，屋架为全纸管结构，纸管外径240毫米，壁厚18毫米，长度2～3米，内外浸泡清漆，起到防水防潮作用，纸管由木结构结点连接，钢索拉结，形成仿人字木屋架的支撑框架，各部分的结构连接并未采用我们熟悉的榫卯方式，而是通过金属构件进行组合装配，充分利用工业化成品构件本身的连接功能，比如可调节的金属拉杆、基础钢板板件、膨胀螺丝、拉结铆钉、旋口螺丝等，这样的连结方式直接方便，极易操作，易于维护，结构具有一定的弹性和伸展度，成为一个可拆装的装配式建筑。(如图1.46(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示)

1—场地放线，预埋铁件;2—屋顶板切割;3—层板切割拼接为木连接节点;4—纸管浸泡清漆及晾干; 5—纸管打孔，与木节点连接构成屋架;6—屋架连接为承重构架;7—墙体围合和屋面板覆盖

1.4.4纸建筑与设计方法

1.4.4.1纸建筑的应用范围和主要类型

纸建筑主要应用在临时性建筑、展览建筑和住宅类建筑上。快速、轻型、大跨、节能的优点在这些类型的建筑上得以充分体现。

“帐篷式纸屋”作为临时性建筑，具有安装方便、快捷的特点。它可以采用方便易得或者废弃的东西做基础，垂直联排的纸筒做墙，帆布做屋顶。类似于蒙古包，却运用了城市中一些被人们废弃的不起眼的材料，平添了几分浪漫感觉。在墙体外贴防水贴条、防火幕及外附玻璃纤维织成的网状物和树脂，能承受6兆帕的压力，并且防虫和耐高温。

为阪神大地震灾民做的临时棚屋，就是一种纸筒墙的“帐篷式纸屋”(如图1.47(a)、(b)所示)。设计要求建造要简单、造价低廉，必须能由任何人很容易地建起来，并且具有适当保温隔热能力以适应冬夏季节气候的变化。房子的基础由填满沙袋的啤酒箱组成(它们是从啤酒商那里租借来的)。构成墙体的纸筒直径108毫米、筒厚4毫米，顶棚和屋顶均由帐篷布做成。在纸筒之间的缝隙内外均施以防水的自黏海绵胶带。这些棚屋除了比其他形式的临时房子在造价、建造的难度和速度上占优势之外，它们还很容易在用后加以回收，易于拆卸、运输和储藏，并且纸筒可以直接在基地上制造。

如今，大跨度的纸结构也已变成了现实。汉诺威世界博览会日本馆即是大跨度纸结构展厅的成功案例。大跨度的网格结构体系不同于小型建筑结构，其稳定性容易把握，考虑因素不是太多，它需要考虑的抵抗机制来自拱轴的弯曲、拱横断面的扭曲和网格相互交角的扭转等一系列问题。

坂茂选择夏天纽约的现代艺术博物馆(MOMA)建一个拱券作为展览的一部分，采用了纯粹的纸结构(如图1.48(a)、(b)所示)。因为纸筒不易做成弧形，所以用直纸筒和捆扎式的结点构成了弧形曲线。纸筒与纸筒相交叉呈网状的斜方格。为了应付不均匀荷载，用钢丝沿弧线方向进行牵拉。拱券跨越博物馆雕塑花园的上空，这个优雅的由钢缆固定的凉篷让人有一种很惬意的感觉。

1995年，坂茂在日本做了第一个永久性的纸建筑——“纸之宅”(如图1.49(a)、(b)所示)。这个方案的结构框架由边长1米的水平放置的方形板和110个纸筒构成，面积110米²。纸筒呈“S”形排列，高2.7米，直径280毫米，厚15毫米。这些纸筒既是支撑构件又界定了功能空间。其中，10根纸筒承担垂直的荷载，室内的80根纸筒承担来自水平的荷载。这80根纸筒围合成一个大圆，形成了半开放式的生活空间。里面除了一个固定的厨房操作位置外，门、窗、壁橱都是可移动的。在房子的一角，有一个直径超过1米的“空心大纸筒”，既是承重柱体，又是一个别致的卫生间。住宅的最外缘是一道可以自由开合的玻璃墙，玻璃墙内可以挂上窗帘以保证良好的私密性。当巨大的玻璃墙被打开后，室内外空间相融和，透过纸柱的缝隙进入室内的阳光和延伸到地面区域的悬挑露台使得住宅与自然的关系更加密切。

纸建筑的设计语言离不开材料及结构单元的自身特点。纸质的自然亲和力、纸管的灵秀纤细感、节点的巧妙精细都是建筑师可以灵活运用的语言。表现纸材的结构美感，突出轻盈和韵律，注重节点的细部合理，呈现简洁和美观，是纸建筑的设计要点。

建成时间:2007年

在法国南部一条河流上设计建造的纸桥，与坂茂秉承的环保、轻质建筑理念相一致，这座桥梁的建筑原材料几乎全部是可循环利用的纸。

这座桥梁建在加尔东河一段宽度约10米的河段上。桥呈弧形，类似石拱桥，两端分别固定在略高于水面的沙石堆中，周身呈原木颜色，由类似扶杆的纸筒相互连接而成。建造这座桥共耗费了281个纸筒，每个纸筒直径约11.5厘米，厚度为1.19厘米。此外，桥梁的台阶由纸和塑料材料做成，固定桥梁的桥基则是装满沙子的木盒子。整座桥梁总质量约7.5吨，一次能承载20人。

桥体轻盈、结构简洁，金属节点细部和扶手栏杆相得益彰，使纸桥不仅具有交通的功能，更是一座处于自然环境中的艺术品。(如图1.50所示)

建成时间:1994年

这是一个为时装大师三宅一生设计工作室做的画廊，位于工作室的斜对面。主要结构为由回收的纸做成的纸筒。基地处在一个防火区内，因此如果用纸筒作主要结构，必须在周边采用防火外墙。纸筒承担了垂直荷载，而外墙吸收了水平荷载。建筑平面比例为3∶1，即16.5米×5.3米的长方形。空间的形象来源于坂茂对古希腊广场的体验，那是一种仅仅由柱子和阴影组成的空间。前排的柱子在地板上投下条纹状影子，它们随时间而改变，产生了一种动感。天花板在围合后面空间的纸筒墙上投下一个弧形的阴影，在视觉上把三维的体量在二维上表现了出来。纸桌子和椅子是专为这个空间设计的纸制家具。(如图1.51(a)、(b)所示)