■ 楊民安 曹 鵬 崔金云 楊歸宇 喻琬淇
青海省地處青藏高原東北部,是我國西部重要省份之一,境內高山、盆地和河谷相間分布,獨特的自然環(huán)境、地理環(huán)境孕育了極具特色的鄉(xiāng)土民居,出現(xiàn)了莊廓民居、碉房民居、游牧民居等豐富的地域生態(tài)民居建筑,隨著時間的推移,產生了值得借鑒與傳承的建筑生態(tài)策略,形成了獨一無二的地域民居文化。
莊廓民居是青海省河湟地區(qū)特有的民居建筑類型,是青海傳統(tǒng)民居的典型代表。受高原嚴酷的自然地理氣候影響,莊廓民居大都建在背風向陽,能夠防御侵襲的河谷山坡高海拔地段。院落多為東西橫布、面南背北,形體厚重敦實、封閉規(guī)整,具有良好的節(jié)能和保溫效果。建筑外墻普遍高于屋頂半米左右,多為石砌或土筑,利于防沙擋風。院內房屋呈凹形空間布局,厚實嚴密,有利于減少室內熱損耗。窗體采用藏式牛頭窗,開窗面積小,具有明顯的高原特征。莊廓民居主要為土木結構,院落外觀古樸粗獷,但檐頭和房內裝飾木刻或磚刻,精雕細琢,色彩濃厚,“藏秀于內”。莊廓建筑大量采用本土材料,能有效適應干旱嚴寒的氣候,充分體現(xiàn)了當?shù)鼐用窬G色生態(tài)的建造經驗和智慧(見圖1)。
莊廓民居院落平面一般呈正方形或長方形,坐北朝南,北高南低。大門設在南向院墻的正中或者偏東側,門樓配有精雕細琢的木雕或磚雕,豐富了夯土墻豪放粗樸的性格,是傳統(tǒng)莊廓的典型特征之一。院內主要由正房、廂房和輔助用房構成。南面一般沒有實體建筑,避免了南房對院內空間及正房的遮擋,同時減少日照間距,保證日照時間。
院落的東側和南側一般布置輔助用房,東側常為雜物房,儲藏室等。而南側常為牲畜圈,雜草堆放處等,或者完全開放,與院落相連。廁所一般設置在西南角,且按照當?shù)亓曀祝瑤T不與正房相對(見圖2)。
圖1 莊廓民居結構特征
圖2 莊廓民居院落
莊廓民居作為青海民居中夯土建筑的典型代表,其最大的特點就是就地取材、因地選材,充分利用當?shù)氐纳?、木材、石材等常見自然材料作為建筑材料,并做到充分合理利用材料。其建造工藝以當?shù)亟洕綖榛A,輕巧的木材和厚重的石墻、土墻搭配,造價低廉,工藝簡單,經濟性能好,實用性強,且與周邊的環(huán)境配合度高,符合綠色建筑的設計理念。
傳統(tǒng)莊廓的建筑材料中,生土占比65%左右,木材占15%左右,石材的用量很少,但青海處在青海高原和青藏高原的交界處,石材資源也很豐富,石材能增強建筑的穩(wěn)固性,提高建筑的耐久性,目前,石材在莊廓建筑中的使用量在逐漸提升。
生土是原生態(tài)的建筑材料,易獲取、易加工、易于回收,也不會危害環(huán)境。莊廓院落的建設多取當?shù)爻R姷狞S土,不含有機物,適合做夯土建筑。利用黃土建造的夯土墻保溫和隔熱性能好,熱容量高,能很好地應對西北易受凍融的影響。
木材作為傳統(tǒng)莊廓建筑的承重材料,具有質量輕、強度大、抗震性能好的特點,在一定程度上增強了建筑的安全性能。木材導熱性能較差,冬季能起到保溫隔熱的作用,夏季能抵御陽光的照射,使室內溫度不易過高,減少了電氣設備的使用,達到節(jié)約能源的經濟目的。
近年來,隨著社會經濟的發(fā)展和建筑技術的進步,當?shù)鼐用竦膶徝浪揭苍诓粩嗵岣撸瑐鹘y(tǒng)的莊廓建筑滿足不了人們的現(xiàn)代生活需求,當?shù)鼐用褚詡鹘y(tǒng)“臺地式”莊廓為基礎,對其進行了改造提升和功能優(yōu)化,形成了新型的青海莊廓民居(見圖3)。
新型莊廓民居主要采用土鋼結構,房屋主體以輕型鋼架作為屋架結構,輕鋼骨架與夯土墻結合作為承重結構,夯土墻與生土磚混合結構作為圍護結構,三種結構的結點處插入焊接鋼筋,實現(xiàn)墻體和夯土磚內部結構的相互結合。在目前的新型莊廓民居中,普遍采用了以下7項綠色建筑技術:
(1)現(xiàn)代夯土技術:現(xiàn)代夯土技術主要是對原材料進行加工處理,在黃土中加入一定比例的細砂、卵石、水泥、固化劑等,并施加一定的外力,通過夯土內部發(fā)生的一系列物理化學變化使土層凝固成塊,增強夯土的黏性和密實度。摻入的材料還可以提高夯土的強度,達到提升力學性能的效果,強化墻體的抗風化能力。建造模板經過優(yōu)化后,抗沖擊強度高,靈活輕便,防水性能也得到了很大的改善。
(2)土鋼結構技術:以土鋼結構技術代替逐漸稀缺的土木技術,利用輕鋼材料作為承重結構,將其插入夯土墻和生土磚墻,并加入固化劑,可以增強墻體的抗裂性能。輕鋼結構房屋的使用年限可達70年,延長了建筑的使用年限;當建筑的使用年限到期后,屋架結構的鋼構可以回收循環(huán)利用。
圖3 新型莊廓民居
(3)新型生土磚技術:新型生土磚技術主要是對工具的改良,通過現(xiàn)代機械將夯土制成高硬度土磚,然后砌筑房屋,利用土磚所建造的防護墻體依然保持著夯土墻的優(yōu)勢。同時,也改善了室內土質容易掉落的情況,優(yōu)化了建筑的外形,提升了建筑的美感,滿足了居民對建筑的審美要求。
(4)被動式太陽能庭院技術:被動式太陽能庭院技術是在使用率低的院落空間中增設陽光間,光線通過陽光板照射庭院,使庭院升溫并蓄存熱量,減少室內的熱量損失。還可在庭院的南北兩側開設高窗,形成自然循環(huán)通風,冬季寒冷時可將其關閉,夏季炎熱時打開,使室內能源的耗費量大大降低。
(5)碳纖維地暖技術:碳纖維地暖技術是借助太陽能原理,利用碳纖維分子活動產生動能,再轉化成熱能,通過地面對室內空氣直接升溫,主要有熱傳導、熱對流和熱輻射三種傳播方式,在冬季可以有效提高室內溫度,相當于無風的“熱空調”。
(6)鎂水泥屋面保溫技術:鎂水泥屋面保溫技術是將化工產生的鎂制廢料進行發(fā)泡處理,用作屋面的保溫材料,能起到屋面防水的效果,避免承重結構的腐蝕和生銹,延長了建筑的使用壽命,保證了室內的安全和舒適。此技術還可減少工業(yè)廢料堆積的現(xiàn)象,提高金屬資源的使用效率。
(7)生態(tài)木室內外裝飾技術:生態(tài)木室內外裝飾技術是將大量廢棄的木料進行修整,壓制合成生態(tài)木,與原木材相比,生態(tài)木具有防水、防腐的效果,在保證裝飾效果的同時,能有效緩解木材稀缺的壓力,使植被的砍伐量有效降低。
通過對傳統(tǒng)莊廓民居的技術改造,青海居民將傳統(tǒng)莊廓民居改造優(yōu)化得更環(huán)保、舒適、漂亮和安全,體現(xiàn)了傳統(tǒng)生態(tài)策略和現(xiàn)代綠色建筑技術理念的實踐結合,是一種將地域性優(yōu)秀的民居建造智慧保留并且傳承下去的良好方法。