生土建筑研究及特點(diǎn)

蘇志凡

摘 要：在4000多年前，人類已經(jīng)開(kāi)始將生土作為墻體材料建造房屋了，后來(lái)土坯的出現(xiàn)，使生土建筑在保留人類與自然依戀關(guān)系與形式美感方面達(dá)到了新的高度。然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)資料的日益豐富，生土材料自身的一些缺點(diǎn)也變得日益突出，使其逐漸被其它形式的建筑材料所取代。為了傳承保護(hù)這種建筑形式，本文介紹了國(guó)內(nèi)外生土建筑研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景，系統(tǒng)總結(jié)了生土建筑特點(diǎn)及其分類。

關(guān)鍵詞：生土建筑；可再生；耐久性；建筑材料

0引言

中國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，地震基本烈度6度及以上地區(qū)占國(guó)土面積約80%以上，其中絕大部分屬于中西部村鎮(zhèn)地區(qū)[1]。據(jù)歷次地震災(zāi)害調(diào)查結(jié)果顯示，在遭受地震時(shí)，村鎮(zhèn)地區(qū)的房屋倒塌數(shù)量和人員傷亡數(shù)量最為嚴(yán)重。究其原因，是因?yàn)槲覈?guó)村鎮(zhèn)建筑主要由傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)類型構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)類型的房屋在抗震能力上較城市中的鋼筋混凝土框架，剪力墻結(jié)構(gòu)差很多，再加上村鎮(zhèn)房屋在建造時(shí)從材料選擇，地基選址到建造方式都是根據(jù)當(dāng)?shù)孛袼捉?jīng)驗(yàn)自行建造，而沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范作為指導(dǎo)，導(dǎo)致諸多地方達(dá)不到抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。特別是在村鎮(zhèn)建筑中，傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)房屋材料的力學(xué)性能和耐久性能最差，砌筑方式也最為混雜，從而成為地震災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)。所以為了減少地震帶來(lái)的損失，提升村鎮(zhèn)地區(qū)房屋的安全性能刻不容緩。

1生土墻體材料的研究現(xiàn)狀

1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

土壤固化劑的研究最早是應(yīng)用于公路領(lǐng)域，主要用于穩(wěn)固路基。但是隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，生土這種綠色、節(jié)能、環(huán)保材料越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外建筑學(xué)者的青睞，這才將“土壤固化”一詞應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。我國(guó)對(duì)生土材料的研究始于上世紀(jì)50年代，1958年，國(guó)家科委將土坯建筑的研究列為國(guó)家科研項(xiàng)目之一，西安冶金學(xué)院等單位共同對(duì)生土材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，在1980年成立了中國(guó)建筑學(xué)會(huì)生土建筑分會(huì)。隨后組織召開(kāi)了多次生土建筑國(guó)內(nèi)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，極大地推動(dòng)了生土建筑的研究。

1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀

生土這種綠色天然環(huán)保型材料從20世紀(jì)初就引起了國(guó)外學(xué)者的興趣，但由于生土材料本身的強(qiáng)度較低，直接應(yīng)用建造時(shí)，效果往往不太理想，國(guó)外學(xué)者也是主要從化學(xué)、物理兩方面入手對(duì)生土材料進(jìn)行改性，取得了豐碩的成果。因?yàn)楦鲊?guó)經(jīng)濟(jì)水平，地理?xiàng)l件，資源種類的不同，各國(guó)學(xué)者在研究方式方法上也各有差異。

2 傳統(tǒng)生土建筑特點(diǎn)

生土建筑結(jié)構(gòu)體系大概經(jīng)歷了掩土結(jié)構(gòu)體系（穴居、窯洞）、夯土結(jié)構(gòu)體系及土坯結(jié)構(gòu)體系三個(gè)階段。早在石器時(shí)代，原始人就建造了各種生土建筑[2]。如，距今6000多年前的半坡遺址，半坡人那時(shí)就懂得采用木骨涂泥方法構(gòu)筑房屋了。后來(lái)土坯結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使生土建筑在保留人類與自然依戀關(guān)系與形式美感方面均達(dá)到了很高的水準(zhǔn)。在中國(guó)，生土建筑遍布我國(guó)大江南北，其具有代表性的有云南生土民居，新疆的回族民居，西北的漢族民居和福建的土樓等，如圖1所示，她們風(fēng)格各異，卻個(gè)個(gè)絢麗多姿。但隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城鄉(xiāng)一體化改革的推進(jìn)，部分地區(qū)在鄉(xiāng)村建設(shè)中沒(méi)能夠正確解讀國(guó)家的方針政策，而進(jìn)行盲目地跟風(fēng)建設(shè)，將鄉(xiāng)村改建的面目全非，變得“不土不洋”，失去了原有的鄉(xiāng)土氣息。這并不是“城鄉(xiāng)一體化”的初衷，也不是我們大家愿意看到的結(jié)果。

3 我國(guó)生土房屋結(jié)構(gòu)類型

我國(guó)村鎮(zhèn)生土建筑量大面廣，建筑結(jié)構(gòu)形式比較龐雜，但總體可以劃分為以下幾種結(jié)構(gòu)類型：

（1）按墻體承重方式分為以下三種類型：

①橫墻承重房屋

在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，生土房屋多采用橫墻擱檁的形式，這樣可以簡(jiǎn)化屋蓋結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)。采用此種形式的房屋橫墻上一般不設(shè)圈梁，檁條直接擱置在橫墻上房屋整體性較差。

②縱墻承重房屋

西北地區(qū)的許多民居采用縱墻承重的形式，具有代表性的是陜西關(guān)中的“半邊蓋”房屋。此類房屋進(jìn)深一般較?。ㄒ话阈∮?m），椽子直接搭置在前后縱墻上。由于西北地區(qū)天氣干旱、風(fēng)沙大，木材較少，雨水格外珍貴，下雨要讓雨水流到自家院子，才會(huì)覺(jué)得財(cái)氣不會(huì)外泄，就發(fā)明了這種半邊蓋的房屋。

③縱橫墻共同承重房屋

這類房屋的特點(diǎn)是中間開(kāi)間大，兩邊開(kāi)間小，以屋架或大梁代替中間的橫墻直接擱置在前后縱墻上，有較大的使用空間，而兩端采用的是硬山擱檁的方式建造。但由于屋蓋與墻體，墻體本身之間的連接較弱，導(dǎo)致房屋整體性較差，抗震性能較弱。

（2）按承重墻體材料與建造工藝分為以下四種類型：

①土坯墻承重房屋

墻體砌筑時(shí)用土坯塊體作為砌筑材料，用粘土泥漿作為粘結(jié)材料砌筑而成，屋架和檁條直接擱置在墻體上。砌筑方式有立砌和臥砌。立砌工藝施工速度快，但整體性和強(qiáng)度較差。臥砌工藝施工速度慢，強(qiáng)度高，整體性好。

②夯土墻承重房屋（民間稱為板打墻或干打壘）

將土料（一般為粘性土或粉質(zhì)粘土）加水拌濕攪拌（用手捏成團(tuán)即可，不宜太濕）。然后將拌好的土料倒入預(yù)支好的木夾板內(nèi)，逐層夯筑，每層夯筑厚度為30cm-35cm之間，厚度一般在400mm-800mm之間?？v墻擱梁，硬山擱檁。夯土土料常進(jìn)行簡(jiǎn)單的改性處理，如加入稻草、石子、石灰等材料。為增強(qiáng)墻體穩(wěn)定性通常下層墻體較厚，上層墻體較薄。大部分地區(qū)夯土墻承重房屋為一層，但在江西、福建仍然普遍存在兩層夯土承重房屋。

③混合承重房屋

下邊磚砌體上邊土坯砌體，左邊磚右邊土坯砌體；夯土、土坯混合墻體，下部為夯土墻，上部為土坯砌筑。采用此類做法通常是為了降低施工難度，加快施工速度。

④土窯洞

主要有土拱窯、崖窯和地坑窯。土拱窯多由天然穩(wěn)固的土崖體或夯土墻做拱腳，由土坯頂砌成拱。崖窯多存在于我國(guó)西北地區(qū)，通常是將黃土崖挖空成窯。

結(jié)束語(yǔ)：傳統(tǒng)民居是中國(guó)地域文化的重要組成部分。生土建筑采用最簡(jiǎn)單、最直接的方式來(lái)解決農(nóng)民的居住問(wèn)題。并且貼近當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境，融于自然。提高安全性能和推廣磚土混合承重民居，一方面可以解決西部貧困地區(qū)人民群眾的住房條件，另一方面可對(duì)西部地域文化進(jìn)行保護(hù)和傳承，保護(hù)當(dāng)?shù)氐拇迓滹L(fēng)貌和建筑文化。雖然生土建筑具有保溫節(jié)能，居住舒適的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于生土材料強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)松散，房屋的抗震安全性能低下，在歷往中強(qiáng)地震時(shí)即發(fā)生破壞性倒塌。如何截長(zhǎng)補(bǔ)短，通過(guò)對(duì)加固技術(shù)、材料、構(gòu)造、施工工藝等方面的改良，提升其抗震安全性能，也是以后研究的核心內(nèi)容。

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（作者單位：西安建筑科技大學(xué)）