安昊嘉 董麗 張宇 宏偉

大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院

由于草原獨(dú)特的自然風(fēng)貌和人文景觀，近些年草原旅游的規(guī)模越來越大。2019年內(nèi)蒙古全年接待國內(nèi)外旅游者19 512.5萬人次，旅游業(yè)綜合收入4 651.5億元，分別比上年增長10.1%和12.0%。傳統(tǒng)蒙古包由于其內(nèi)部空間及建筑材料的局限性[1]，室內(nèi)環(huán)境略微粗簡，空間尺度和功能不夠完善，運(yùn)用裝配式技術(shù)改造蒙古包，可以提升建筑品質(zhì)、傳承草原建筑文化。

1 傳統(tǒng)蒙古包形制和構(gòu)造

1.1 傳統(tǒng)蒙古包

蒙古包雖然是游牧?xí)r代的產(chǎn)物，但是其構(gòu)造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。傳統(tǒng)蒙古包造型渾圓，包頂呈現(xiàn)半球形，使其減弱了強(qiáng)風(fēng)和暴雪帶來的影響，能夠良好地適應(yīng)草原獨(dú)特的自然環(huán)境。在結(jié)構(gòu)上，陶腦、烏尼、哈納是傳統(tǒng)蒙古包的三大主要結(jié)構(gòu)（圖1）。

1.2 傳統(tǒng)蒙古包構(gòu)造

陶腦是傳統(tǒng)蒙古包的天窗，是蒙古包重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。陶腦的大小決定了烏尼的長度和哈納的數(shù)量，從而影響蒙古包整體形態(tài)。其主要功能為改善包內(nèi)采光和通風(fēng)，促進(jìn)空氣流通[2]。

烏尼是截面形式為圓形的木桿，是傳統(tǒng)蒙古包中連接陶腦和哈納的重要構(gòu)件。烏尼由于經(jīng)常拆卸所以采用結(jié)實(shí)的松木或柳木制作。烏尼的上端為方形，尺寸與陶腦插口尺寸相對應(yīng)，數(shù)目隨陶腦大小而變化。

哈納由許多根粗細(xì)相同的柳木條相互交叉制作而成，柳木條間的交叉點(diǎn)打孔后用皮釘連接到一起[3]。哈納的數(shù)量決定了蒙古包的大?。▓D2）。

老式傳統(tǒng)蒙古包最開始使用氈門（由門框和氈簾組成），木門出現(xiàn)的較晚[4]。門框的高度與哈納的高度一致，門檻較高。

2 裝配式蒙古包構(gòu)造

近年來，國家出臺多項(xiàng)相關(guān)政策，不斷推動裝配式建筑的發(fā)展，有利于蒙古包裝配化設(shè)計(jì)。裝配式蒙古包在保持原有文化形態(tài)的基礎(chǔ)下可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的多樣化，滿足節(jié)能、隔聲、抗震等現(xiàn)代生活的基本要求。裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，與之配套的墻體可采用新型節(jié)能環(huán)保材料[5]。同時(shí)，裝配式的鋼結(jié)構(gòu)體可以有效降低建筑成本，縮短施工周期。裝配式蒙古包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)部分采用現(xiàn)澆方式，其他構(gòu)件如鋼哈納、鋼陶腦和鋼烏尼等都采用預(yù)制加工形式，可現(xiàn)場安裝，大幅度加快施工速度，減少現(xiàn)場濕作業(yè)（圖3）。

2.1 鋼陶腦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼陶腦形式采用傳統(tǒng)蒙古包中的插接式陶腦（圖4），主體結(jié)構(gòu)采用不同半徑的同心圓構(gòu)件，兩個(gè)圓形構(gòu)件用八條弓形鋼條連接，相當(dāng)于陶腦的“鋼梁”，并且“鋼梁”之間都是45°夾角。為了方便安裝和運(yùn)輸，底部構(gòu)件與“鋼梁”之間采用螺栓連接的組裝方式，不僅增加了鋼陶腦的穩(wěn)定性，而且提高了其抗壓性能（圖5）。

傳統(tǒng)蒙古包中陶腦的裝飾極為華麗，四龍戲珠就是貴族蒙古包中常用的形式。裝配式蒙古包中也可以預(yù)制“龍”的造型，將“龍”焊接在“鋼梁”上，使蒙古包的整體造型豐富多彩。

1 傳統(tǒng)蒙古包結(jié)構(gòu)

3 裝配式蒙古包

2 哈納結(jié)構(gòu)示意圖

4 鋼陶腦安裝圖

5 連接節(jié)點(diǎn)詳圖

2.2 鋼烏尼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼烏尼（圖6）的形式設(shè)計(jì)以“M”形桁架式托梁為主。傳統(tǒng)蒙古包烏尼除了需要承受蒙古包本身的圍護(hù)結(jié)構(gòu)荷載以外，還需承受雨雪冰雹等其他荷載。裝配式建筑中托梁跨度一般能達(dá)到20m，并且多用于大跨度建筑。托梁一般采用實(shí)腹鋼梁，但是蒙古包如果采用實(shí)腹鋼梁，鋼量和自重都會相應(yīng)增加，所以采用桁架式托梁不僅能滿足要求，而且還能達(dá)到節(jié)約材料的效果。

鋼烏尼需要連接的構(gòu)件有三個(gè)，分別是鋼陶腦、鋼哈納和檁條（圖7）。

（1）鋼烏尼和鋼陶腦的連接與傳統(tǒng)蒙古包形式相同：在鋼陶腦底部圓形構(gòu)件中預(yù)留插接鋼哈尼的卯眼，鋼哈納和鋼陶腦之間使用端部搭接密封膠或者泡沫堵頭固定（圖8）。

（2）鋼烏尼和鋼哈納使用端頭板連接，為了分散鋼構(gòu)件之間的作用力，在梁腋和端頭板之間加入加勁板（圖9）。

（3）鋼哈尼與檁條之間用連接件連接，檁條不僅連接鋼哈尼，還能增強(qiáng)蒙古包整體剛度。檁條采用角鋼和綴板焊接組成的空腹式檁條，主要優(yōu)點(diǎn)是用鋼量少。

2.3 鋼哈納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼哈納主要由預(yù)制哈納和剛架柱兩部分組成（圖10）。預(yù)制哈納是卷邊槽形冷彎型鋼和木材在工廠預(yù)制而成的成品，木材可采用其他圖案形式。冷彎型鋼的主要特點(diǎn)是節(jié)約鋼材料用量、減輕構(gòu)件自重、生產(chǎn)方便且截面形式多樣。剛架柱材料采用寬翼緣工字鋼，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)斷面形式的H形鋼，腹板厚度相較輕型工字鋼厚一些，可以承受預(yù)制哈納的重量。

預(yù)制哈納和剛架柱之間使用連接板和螺栓相連，剛架柱與基礎(chǔ)柱之間使用柱底板和地腳螺栓相連，地腳螺栓預(yù)制在基礎(chǔ)柱里，并且一起預(yù)埋在地基里（圖11）。

3 裝配式蒙古包應(yīng)用

在草原旅游中，蒙古包作為草原獨(dú)特文化的代表之一，承擔(dān)著包括住宿、餐飲、娛樂、文化體驗(yàn)在內(nèi)的多重任務(wù)。傳統(tǒng)蒙古包由于建筑材料和建造技藝的局限性，導(dǎo)致尺度過小、功能單一、室內(nèi)環(huán)境不佳，并不能滿足當(dāng)前的游客需求。裝配式蒙古包在保持文化符號的前提下，通過工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，擁有低成本、低影響、可移動等優(yōu)點(diǎn)，在空間尺度、室內(nèi)環(huán)境、空間功能等方面做出了相應(yīng)優(yōu)化。

3.1 空間尺度

在日常旅游中可以將蒙古包分為三種尺度：1）小尺度蒙古包直徑在3～4m之間，建筑面積在15m2左右，適合1～2人居??；2）中等尺度直徑7m左右，建筑面積30m2左右，適合2～4人的家庭居??；3）較大尺度直徑9m以上，建筑面積60m2左右，適合多人餐飲或者娛樂活動。裝配式蒙古包通過調(diào)整剛架柱和相應(yīng)烏尼的數(shù)量可以較好地滿足不同尺度空間的功能需求。

3.2 熱舒適性

草原旅游具有季節(jié)性，一般情況下，每年7—9月為草原旅游旺季，而冬季少有旅游接待業(yè)務(wù)。旺季期間最高氣溫30℃左右，最低氣溫則在 9℃左右。裝配式蒙古包在預(yù)制哈納外可以采用鋁合金復(fù)合板材，屋面可以采用復(fù)合材料，設(shè)置雙層構(gòu)造，通過內(nèi)層的遮陽構(gòu)造，在日間減少熱量傳入，降低室內(nèi)溫度。外層作為保暖層，用以提升室內(nèi)的溫度和熱舒適性，減少草原夜間水汽對室內(nèi)舒適度的影響。

3.3 空間功能

針對傳統(tǒng)蒙古包室內(nèi)功能單一的問題，可以采用模塊化的室內(nèi)設(shè)備，增加功能空間。如設(shè)置模塊化的整體浴室系統(tǒng)，內(nèi)部的墻、地磚及衛(wèi)浴裝修均在工廠預(yù)制，地面可以采用鍍鋅定性支架提升穩(wěn)定性。同時(shí)安裝浴室專用空調(diào)機(jī)，提高洗浴空間使用的舒適度，解決傳統(tǒng)蒙古包的洗浴問題。衛(wèi)生間用品通過采用標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)尺寸，既降低了生產(chǎn)成本，又方便建造。

4 結(jié)語

通過對傳統(tǒng)蒙古包結(jié)構(gòu)的研究和分析，首先提出蒙古包裝配化概念，其次研究預(yù)制輕鋼建筑結(jié)構(gòu)體系，最后總結(jié)一套蒙古包與輕鋼建筑結(jié)構(gòu)體系相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，包括哈納、陶腦和烏尼等構(gòu)件的裝配化。除此之外，新的結(jié)構(gòu)體系以工廠預(yù)制為主，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)，提高了施工效率，與此同時(shí)還能保留內(nèi)蒙古建筑文化特色，解決傳統(tǒng)蒙古包在旅游中存在的不足。

6 鋼烏尼

7 鋼烏尼與檁條

8 鋼烏尼與鋼陶腦連接節(jié)點(diǎn)詳圖

9 鋼烏尼與鋼哈納連接節(jié)點(diǎn)詳圖

10 剛架柱與預(yù)制哈納連接節(jié)點(diǎn)詳圖

11 剛架柱與基礎(chǔ)柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖