「大自然賦予的韌性」：那些在地震中屹立不倒的竹建築

除了價格低廉，竹子還具有卓越的抗震性能。如今，它正被用來保護人們免受地震侵害。

2016年4月，一場芮氏（里氏）規模7.8的地震襲擊厄瓜多爾，沿海城市曼塔（Manta）受創嚴重。該市充滿活力的中央商業區塔爾基（Tarqui）被夷為平地，街道出現深深的裂縫，吞噬了磚石與混凝土建築的瓦礫。

如今，曼塔已大致重建，但那場地震留下的一些意想不到的遺產仍清晰可見。

在當年地震的震央區域，海岸邊仍矗立一座竹製涼亭下的魚市場。當地的旅遊資訊中心、一間餐廳和一座消防站也都是以竹子建造。

事實上，在整個城市及周邊的馬納比省（Manabí），數百棟傳統竹屋依然屹立不搖。

「這些建築都是在地震前建造的，」國際竹藤組織（International Bamboo and Rattan Organization, INBAR）拉丁美洲及加勒比地區總監巴布羅·哈科梅·埃斯特雷拉（Pablo Jácome Estrella）表示，「它們都安然無恙。」

竹子作為建材，在南美、非洲與亞洲已有數千年歷史，並在這些地區的許多國家大量生長。

但直到近年，隨著研究與實驗室震動測試的增加，其抗震能力才逐漸受到重視。

這些研究顯示，竹子卓越的天然特性可能使其成為抵禦地震的理想材料。

如今，從菲律賓到巴基斯坦再到厄瓜多爾，世界各地的建築項目正嘗試利用這種被工程師與建築師與鋼鐵相提並論的天然材料。

可彎曲的建築物

哈科梅·埃斯特雷拉表示，厄瓜多爾沿海居民過去會等到弦月（半月）時才砍伐竹子，然後將其浸入海水中清洗與保存。他說，「我們自稱擁有一萬年的竹子歷史。」其他文化也長期使用竹子建造天花板或其他室內構件。

儘管有這樣的歷史，竹子的潛力在馬納比省並不總是受到重視。

哈科梅·埃斯特雷拉指出，2000年代時，一名曼塔當地建築系教授發現，該市消防局禁止使用竹子建築，認為竹子易燃（雖然竹子本身確實易燃，但可透過防火處理降低風險）。於是他開始擔任義務消防員。

「他說服他們用竹子建造一座消防站。」哈科梅·埃斯特雷拉說。

這座消防站擁有寬闊的拱形屋頂，可容納多輛雲梯車與水車，在2016年地震中安然無恙。

美國南加州大學副教授巴夫娜·夏爾瑪（Bhavna Sharma）表示：「大自然賦予它韌性。」她的研究專注於竹材在建築中的應用。

竹子的莖幹（竹桿，中空直立的部分）重量輕，可減輕建築物的總質量。

研究顯示，竹子的延展性不僅能抵禦強風，也能吸收地震衝擊。

夏爾瑪表示：「建築物在地震中會移動，我們只是希望能控制它移動的程度。」

英國建築顧問公司奧雅納（Arup）結構工程師塞巴斯蒂安·卡明斯基（Sebastian Kaminski）表示，地震後對馬納比省1,200多棟建築的調查發現，整體而言，鋼筋混凝土建築的損壞程度高於木造與竹造建築。

他有份參與相關調查，並指出某些城鎮則呈相反趨勢，地震後的數據仍需謹慎解讀。

以此次為例，數據是在地震發生數週後才收集，當時已有許多建築被拆除。

目前，由國際竹藤組織與西班牙國際發展合作署於2021年啟動的一項計劃，已在曼塔所在的馬納比省建造了數百棟新的竹屋，並指導馬納比大學約200名學生竹建築技術，包括竹材處理與面板組裝等。

哈科梅·埃斯特雷拉表示，建造一棟兩房住宅的成本不到2萬美元（約14,900英鎊），與傳統建材建造的房屋成本相當。

他說：「我們有句話：這是智者的木材。」

他形容竹子「可再生、永續，對市場的衝擊也小。」

這些新建築靈感來自一種名為巴哈雷克（bahareque）的傳統建築法，即以竹編網為骨架，再覆以濕潤的壤土層，英文稱為「wattle and daub」（編竹夾泥牆）。

改變遊戲規則

研究人員從本世紀初開始認真研究竹子。

1999年，哥倫比亞中西部咖啡產區發生芮氏規模6.2地震，觀察人士注意到，傳統巴哈雷克建築的保存率似乎高於以磚塊與水泥等砌體材料建造的建築。

「那場地震改變了一切。」菲律賓馬尼拉「Base Bahay基金會」總經理路易斯·費利佩·洛佩茲（Luis Felipe Lopez）說。

該基金會致力於開發與建造竹製住宅。「政府很清楚地看到，這些巴哈雷克房屋救了很多人。」

出生於受災地區的洛佩茲當時正撰寫結構工程學論文，他發現關於竹子結構特性的研究極為稀少。

他指出，全球建築法規多半是根據美國與歐洲工程師數百年的研究制定的，而這些工程師「一輩子可能都沒見過竹子」。

而全球南方國家則「直接複製了北方的建築法規」。

這場地震促使哥倫比亞政府邀請包括洛佩茲在內的專家，研究用於巴哈雷克建築的本地竹種——瓜多竹（Guadua）的特性。

根據2002年的研究成果，哥倫比亞成為全球首個制定竹建築專屬建築法規的國家。

洛佩茲後來加入2014年成立的「Base Bahay基金會」，該機構致力於建立實驗室，研究竹材的結構表現。

經常遭遇颱風與地震的菲律賓成為理想的研究與建築地點。

此時，美國與歐洲的研究人員也開始對主要集中於拉丁美洲的竹材產生濃厚興趣。

「全球北方的大學開始說，等等，這種材料看起來非常有趣，」洛佩茲說，「因為那正是氣候變遷開始成為熱門議題的時候。」

竹林生長迅速，具備碳匯功能，吸收的碳量高於排放量，因此以竹子取代混凝土與鋼鐵等材料建屋，可大幅降低建築的隱含碳排放。竹子價格低廉，且在許多國家當地就能取得。

「這正是竹子的賣點之一，」夏爾瑪說，「不僅有再生林業的優勢，也體現了經濟與社會公平層面的永續理念。」

自2014年以來，「Base Bahay基金會」已在菲律賓10個社區建造超過800棟住宅，最初從每年遭受颱風侵襲的比科爾（Bicol）地區開始。

這些住宅採用複合式竹製剪力牆建造，該系統直接取材自巴哈雷克建築法，將竹製面板以金屬網連接，再以水泥或石灰塗覆。

洛佩茲表示，這些住宅尚未經歷大地震考驗，但已成功抵禦多次颱風。

竹製面板的三角形結構在面對地震時提供穩定性，因為地震主要產生水平移動；而剪力牆內部的連接系統也能像吸收地震能量一樣，吸收颱風帶來的風力。

「它對地震來說夠輕，對氣旋來說又夠重。」國際竹藤組織工程師劉可偉（Liu Kewei，音譯）說，她曾參與這項技術的開發。

「建築師總說，天然竹子是上天的恩賜，因為大自然創造這種植物時，其內部是空心的。」他補充道。

全球推動

2025年2月，記者造訪位於菲律賓首都馬尼拉市中心的「Base Bahay基金會」實驗室時，與洛佩茲一同悠閒地四處參觀。

我們看到來自菲律賓與英國大學的研究人員，他們正在對收割的天然竹材與加工後的標準化竹製品進行測試。

這些加工竹材被製成如木材般的標準形狀與尺寸。

多年來，洛佩茲與同事已發表多篇關於竹材抗震性能的研究論文。

除了在哥倫比亞與菲律賓的工作外，他也持續推動全球竹建築法規標準化。

然而，要將竹子納入標準建築法規仍具挑戰。

雖然其結構特性相似，但與工業製造的木材產品不同，未經工程處理的天然竹材因尺寸與形狀不一，難以標準化。

洛佩茲說：「你只需要處理它，就可以使用了。你得接受大自然給你的東西。」

儘管如此，自1999年哥倫比亞地震以來，國際標準化組織（ISO）已將竹建築納入全球認可的建築法規。

參與該法規制定的卡明斯基表示，2021年發布的最新版本「仍是目前最先進的標準」。

他補充說，秘魯、厄瓜多爾、孟加拉、印度與墨西哥等國已制定國家級竹建築法規，菲律賓與尼泊爾也正在制定中。

此外，美國東南部溫暖的氣候也適合種植可供商業與建築用途的竹子，這一點已引起部分材料研究人員的關注。

卡明斯基指出，與所有建材一樣，竹建築在地震中的表現取決於設計、施工與維護的品質。

「如果這些環節做得不好，竹建築在地震中也可能和其他材料一樣脆弱。」他說。

他補充，傳統竹建築的優勢在於重量輕，能減少地震力的影響，具備一定的能量吸收能力，且竹竿之間通常有綁紮結構。「關鍵在於，它們通常很輕，即使倒塌，對住戶的生命安全風險也較低。」

卡明斯基表示，根據他的經驗，許多社區雖相信竹子能抗震，但對其耐久性存疑，因為他們熟悉的傳統竹屋未經妥善處理，無法有效防止蟲害與滲水。

「關鍵在於，竹子必須經過處理，並保持乾燥，」他說，「我們常用的比喻是：建築需要一頂好帽子和一雙好靴子。」

竹子可用硼砂進行防蟲處理，與木造住宅類似，表現良好的竹建築通常設有挑高屋簷與防水牆體，以確保竹材保持乾燥。

當然，吸引人們使用竹子的原因不僅是其抗震能力。

全球各地的建築師已開始以竹子打造宏偉且永續的建築，從越南的大型涼亭到印度班加羅爾坎貝高達國際機場的竹園皆是例證。

然而，在歐洲與美國，竹子的應用仍不普遍。

當地唯一的原生竹種是生長於美國南部的木質草類。

不過，美國東南部溫暖的氣候適合種植可供商業與建築用途的竹子，這一點已引起部分研究人員的關注。

災後救援的竹子

卡明斯基表示，竹子在災後救援中也極具價值。

他曾於2018年撰寫指南，介紹竹材在孟加拉羅興亞難民營救援建築中的應用。

巴基斯坦建築師雅絲敏·拉里（Yasmeen Lari）也率先推動以竹子建造災後救援住宅，包括她在2015年阿富汗北部地震後所建的房屋。

拉里表示：「我們在地基中嵌入鋼筋，增加其強度。所有結構都緊密連接，因此它們能搖晃。」

隨後，拉里開始在巴基斯坦設計極低成本的竹屋，採用泥磚牆、竹製屋頂，並在牆體中嵌入竹材，完全使用當地可取得的材料，無需鋼材。

這些建築在2022年巴基斯坦三分之一國土遭洪水淹沒後，被用作防洪災後庇護所。

2023年，拉里因其在人道建築領域的貢獻，獲得英國皇家建築師學會頒發的皇家金獎。

拉里表示，她與巴基斯坦NED工程與科技大學的研究人員，曾在2021年對這些建築的半比例模型進行震動台測試，模擬1995年日本神戶芮氏規模7.2地震的強度。

模型在100%強度下毫髮無傷，接著承受200%、250%的強度仍未受損。

「什麼事都沒發生。」拉里回憶說。

直至670%強度時，建築才開始出現變形。

拉里的住宅設計靈感來自傳統的「Dhajji」木構拼接建築法，每棟造價僅需88美元（約65英鎊）。她指出，這僅為世界銀行建造一棟救援住宅成本的十分之一。世界銀行則向BBC表示，在巴基斯坦重建一間單房住宅的成本約為1,400至1,600美元（約1,050至1,200英鎊）。

拉里表示，2022年巴基斯坦洪災後，世界銀行堅持重建工作必須使用磚與混凝土。「傳統建築技術從未有機會延續或發展。」她說。

不過，世界銀行發言人告訴BBC，在重建工作中廣泛使用竹材等技術，往往受限於實驗室測試與當地建築法規的不足。他們表示：「許多地方法規未納入傳統建築技術的抗災條款，限制竹材等材料的廣泛應用。」

他們補充，在巴基斯坦，竹子的使用受多項因素限制，包括社區接受程度不高、當地工匠缺乏完整的竹建築技能與訓練，以及當地缺乏成熟的竹材處理與測試設施。

不過，世界銀行表示，他們「認可在地化建築技術的價值，包括竹材，這些技術在許多情境下能提供具成本效益、永續且具韌性的解決方案」。

他們舉例指出，1999年地震後，哥倫比亞咖啡產區的重建工作中，一份由哥倫比亞工程師協會採納的官方指引，明確說明如何安全有效地使用竹材建築。

拉里表示，在巴基斯坦，如同在菲律賓與厄瓜多爾一樣，竹子仍被視為「窮人的材料」。

然而，如今這種觀念正受到前所未有的挑戰。

儘管目前大多數竹建築僅限於一至兩層樓，但建築師們已開始嘗試興建多層甚至高層竹建築，這或許能證明竹子在大規模、高密度結構中的可行性。

劉可偉表示，許多首次接觸竹建築的人往往會被其穩固且具抗災能力所吸引，同時還可以讓他們感到與大自然更緊密的連結。

「當你身處竹屋中，我想你會被那種氛圍感動，」她說，「當你進入一個自然環境時，你會感到更舒適。」

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