生态再构——夯土墙实验的思考论文_施伟星

生态再构——夯土墙实验的思考论文_施伟星

摘要:生土建筑起源于人工生土洞穴,具有无污染、不留建筑垃圾、还原性好、有利于人身健康的特点。夯土墙技术是传统的生土建筑流传下来的建造方法之一。但受历史及经济发展水平的限制,此类建筑几乎没有经过正规设计,在材料和构造方面存在诸多问题。本文主要汲取和挖掘传统夯土建筑内在的文化、环保、节能等的潜在优势,探索科学化的设计思想指导现代乡土建筑的发展,利用生土材料来探索与自然共生建筑的发展,并希望能对当代的乡土建筑有着实际的指导意义。

关键词:夯土墙 传统建筑材料 生态 乡土

第一章 序 论

1.1研究的背景

长期以来,我国的夯土建筑在材料和建造技术上一直沿用着古老的夯实技术和方法,对材料性质缺乏应有的科学认知,使得夯土建筑在结构、平面布局、通风、采光等方面受到了很大的限制,造成夯土建筑总是停留在单调的建筑模式中,人们总是把灰暗、潮湿、简陋的印象与夯土建筑相联系。

1.2研究的目的

本文旨在通过分析生土材料和传统夯土建筑的优缺点,探索现代夯土墙的再构,如何从传统的夯土建筑中涉取优点结合并运用于现代的乡土建筑的建设当中,如何使现代的夯土建筑在当代的乡土建筑中仍有生命力。

第二章 传统夯土建筑的阐述

2.1生土建筑的概念

生土,指以原状生土为主要原料,无需焙烧,仅需简单加工便可用于房屋建造的建筑材料;生土建筑,指以原状土作为主体结构或被用作填充、覆盖的建筑。

2.2生土材料的特性

生土建筑使用的土壤主要由淤泥、粘土、沙子、砂砾这四大类组成。它们可以是粘土、淤泥和土壤粘合材料的混合,也可以是肥土、沙子(颗粒直径在 0.5mm 到 2mm之间)和砂砾(颗粒直径大于 2mm)的混合。

2.3生土建筑的优缺点

生土建筑具有以下优点:成本低廉、易于取材;施工技术灵活性;蓄热性、热稳定性;健康舒适性;可再生性。

生土建筑存在的问题:

1、生土强度和韧性较小

这是生土的最大局限性之一。正是因为这个缺点,引发了许多其它相关问题,如生土的强度和韧性直接关系到建筑的技术结构;建筑平面布置与功能划分也因此而单一、缺少丰富的变化;如果强度和结构的问题得不到解决,建筑无法设置大的自然采光体系如大窗户,建成后的采光和通风问题又直接影响到居住者的健康和使用质量。

2、生土的耐侵蚀性能差

生土是一种极不耐水、怕风蚀的材料,生土如过量吸收使用者呼吸代谢产生的水分,且受到大量降雨的侵蚀,土质会在得不到干燥和通风的情况下逐渐变得稀软和松散,影响生土建筑的存活寿命。

3、地域局限性

由于夯土特殊的物理性能,注定了夯土建筑是有地域局限性的。夯土建筑并不是在任何地方都适用,特别是在多地震、多雨水地区。

2.4夯土建筑的构造技术

1、土坯砌筑法

土坯砌筑法以土坯砖为垒砌材料,土坯砖是以粘土为原料,加入稻草、竹筋等附加材料,经水拌合后放入木制模具中晒干成型制成的。

2、夯土版筑法

按施工方法又分为:椽筑法,堆土夯筑和版筑法。

2.5 夯土建筑的结构类型

1、夯土墙体承重建筑:通常把檩条直接放置在夯土墙上,檩上沿垂直方向布椽,椽子上铺木板或者木条编织物,并在此上面铺草泥座瓦形成屋盖,整个屋盖结构重量由夯土墙体承担。

2、木构架承重:夯土墙体维护建筑屋面做法和前者类似,但其屋架结构形式多样、较为复杂,多数采用三角形屋架,屋架下设木柱来承担上部荷载,夯土墙体仅做维护结构。

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第三章 现代夯土墙再构的技术探索

3.1生土材料的改性处理

一是密实技术,即通过颗粒的合理级配,使夯土的密实度最大,从而提高夯土强度。

二是掺入适当骨料,增加夯土中的骨架作用,提高其强度。

三是掺入活性掺合料,增加夯土内固相物质的连接,以提高其强度和耐久性。

在现代的生土材料的改性技术中,以往的夯土材料随着建筑功能要求的提高,不断的进行改性,在提高土的力学性质,增加密实,提高抗风化能力的同时,夯土材料内部构成,其组成结构必然发生变化,原有的夯土材料所具有的热学性质,吸放湿性质必然会受到影响,如何协调夯土材料力学性质、热湿性、耐久性三者之间的关系,本人认为如何在改性后继续保留住传统夯土墙的各种优点,才是生土材料改性技术要遵循的最根本的要点。

3.2夯土墙与现代建筑结构形式的结合

1、夯土墙与钢筋混凝土结构:

在现代建筑建构方式上,完全可以用钢筋混凝土框架作为主体结构,夯土墙仅作为为围护墙体。

但夯土墙在和混凝土的结合应用的同时也应认识到混凝土的弱点,我们认为坚固的混凝土,实际上却极其脆弱,几十年后,将却会成为最难处理的建筑垃圾,混凝土属于无机材料,不可降解,不能循环利用。

2、夯土墙与钢结构:

在与钢结构构建的时应注意钢材料的缺点:钢材的耐火性能差,600℃时强度降至零完全失去承载能力;易腐蚀性,在和夯土墙结合使用时尽量需要注意防锈;在建筑的保温上要特别注意钢材的冷热桥效应的处理。

3、夯土墙与木结构:

夯土和木这两种材料有很多共同的相似点,比如在环保性、优越的保温性、舒适性、可再生性等。因此我国自古以来就有夯土墙与木结构的结合建筑,同时这两种材料在缺点上又具有很好的互补性,在传统的夯土建筑结构中,我们可以清楚的观察到生土建筑的结构方式,它们是整个屋顶重量的承受者,尽管由于多方面原因夯土墙体已开裂或倒掉,但整体的结构依然能站立,这也就是我们常说的“墙倒而屋不倒”。

4、夯土墙与竹结构:

竹是中国典型的主要建筑材料之一,竹材料与夯土墙具有很多相似的优点,将两者合理的结合运用,可以起到很好的互补性,比如在安全抗震性和设计建造的灵活性方面等,同时现代新型的竹建筑和夯土墙的结合有着引领环保节能的趋势,越来越多的建筑师倾向于这种节能环保的建筑材料,对现代可持续建筑产生了深远的影响。

总而言之,现代建筑的建造中,框架建构的方式占据了绝对的统治地位,大多数的现代建筑呈现为“骨架+表皮”的建构特征。现代建筑中的表皮有着复杂且多变的含义,一般是指空间的围护或围护结构的表层。建筑师开始寻求表皮形式的创造性表达,表皮呈现出空前的多元与丰富,成为现代建筑的一项重要特征和热门话题。

传统材料由于其自身力学性质的局限,传统材料开始更多地出现在建筑的表皮当中。生土材料,夯土墙作为一种最传统的乡土材料也开始呈现出表皮化的趋势,但本人认为,在夯土墙与现代建筑结构体系结合时,在做到优缺点相互弥补的同时,在延续传统文化,探索新的可能性的同时,应尽量的避免夯土墙的表皮化趋势,这实际也是对现代夯土墙运用的一种挑战。

结语

本文通过对生土材料的特性,生土建筑的基本概念,传统夯土建筑的构造方式,传统夯土建筑的结构类型,传统生土建筑的优缺点进行理论的分析和研究。接着表达自己对生土建筑再构的观点:认为一要对生土材料的改性处理,二要将夯土墙与现代结构形式结合运用;在生土材料的改性处理上,认为继续保留住传统夯土墙的各种优点,才是生土材料改性技术要遵循的最根本的要点;在夯土墙与现代结构形式的结合上,认为应该应尽量避免夯土墙的表皮化趋势,关注生土建筑的地域性是其要点。

参考文献:

1. 王晓华(著):《生土建筑的生命机制》,中国建筑工业出版社,2010.09

2. 穆钧 等(著):《新型夯土绿色民居建造技术指导手册》,中国建筑工业出版社,2014.08

3. 隈研吾(著),陈青(译):《自然的建筑》,山东人民出版社,2010.09

4. 李从(著):《中国传统建筑形制工艺》,同济大学出版社,2006

5. 吴良镛(著):《广义建筑学》,清华大学出版社,1989

6. 廖红建、赵树德:西部黄土高原窑洞民居发展中的环境工程问题,西安交通大学学报 2000.9

7.郑小东:建构语境下当代中国建筑中传统材料的使用策略研究,清华大学 2012.12

论文作者:施伟星

论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期

论文发表时间:2018/6/6

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