; rel=shortlink Set-Cookie: SERVERID=865c55a875c24e331b35dbd1bb81b9ca|1539694580|1539694580;Path=/ 3d6 一个民间环保人士的建筑宣言——安吉生态民居模式分析|乡土生态建筑|安吉生态民居|任卫中|夯土建筑|低碳民居|零耗能建筑 - 有机会,有机生活前沿媒体
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一个民间环保人士的建筑宣 b50 言——安吉生态民居模式分析

前言

1990年代,中国农村改革已进行了10余年,部分农民已经有一定经济能力改善自己的住宅,于是拆旧房建新房成为农村盛行的一种社会现象。不管有钱还是没钱,建房成为农民生活中的大事,这让大部分农民背负沉重的经济负担,甚至成为农民的一种心病。但问题远不止这些。

任卫中只是安吉港航处的一名普通职工,生活在农村,从1990年起开始关注环保,对农村建的房子很不满意,甚至觉得痛苦。这种痛苦源自建筑制造的污染,一种是建筑给人在精神上的视觉污染;另一种则是开采矿山和加工制造建筑材料带来的环境污染。渐渐地任卫中想到了自己要去盖房子,这房子不是为自己居住,而是向社会的一种宣言!至于盖什么样的房子,怎样盖房子,用什么材料,经过反复思考,最终采用最常见的乡土材料进行建造,任卫中的乡村建房梦想,是盖出的房子不仅便宜适用,而且是要有创新的房子。

创新主要在两个方面:一个是对乡土材料的改进;另一个是对施工方式的革新。其他也有诸多建筑设计上的创新思考,例如,3幢房子的夯土有意用了3种不同配比,以考验夯土墙体开裂的程度;对木结构构件用小料进行拼接,以向木料短缺的地区证明建房可以因地制宜,使用非常经济的木料用量;独创了一种夯土墙的开窗法,简单实用,窗户使用至今完好无损;对屋顶也先后做了3种不同结构的试验,最终找到一种最有效的方式。当然这些都是建造技术层面的解决实际问题的一种方法;而他最大的理想是创造一套乡土建造体系,达到推广的目的,以解决目前中国乡村建房险象环生的社会和环境问题。

从2005年开始,任卫中先后盖了5幢房子,这5幢房子做法和功能各异,互为补充,旨在创造一种乡村建造体系,以应对各地区的经济、资源、环境等各方面的差异。已建成的房子类型主要分为,木结构承重夯土墙围护、夯土墙承重两种。前者房屋整体性好,利于乡村建房的本地化;后者可以适用于如木材资源短缺,对抗震要求不高的地区(图1)。

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图1:4幢房子形态各异,共同特点是以土木构造,房屋周边种植蔬菜,营造农村特色。

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图2-1:1号屋为改良后的新民居,继承了江南民居三间二厢的布局,“二厢”上层空间得到了利用。

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图2-2:天井敞亮,一改传统民居的压抑感,虽能见星星,但一直被雨水所困扰。

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图2-3:底层的南墙开窗受到限制,通过室内天窗采光;但二楼的阳光走廊,导致室内过热。

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图2-4:二楼为起居室和卧室,阳光走廊的玻璃顶通过第1次改造已被替换。

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图2-5:二进的底层3间连贯,不设隔断,但做了功能分区。

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图2-6:改造前的露台,当初是作为农 5a8 的晒台来设计的。

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图2-7:加顶后的露台,功能变成休闲场所。

一、5幢乡土屋的实践

1号屋,创造新民居语言

1号屋(图2)适合于3口之家。安吉传统民居为天井结构,俗称三间二厢,受此启发,1号屋仍设计为两进,前半部分由东西厢房和天井组成;后半部分为2层木结构。1号屋把传统民居的东西厢房的坡屋顶改成平顶,形成一个单层的平台,当初的设想是想把平台作为院子或者晒场使用,以节省土地资源。在功能上东厢为厨房,西厢为储藏间和卫生间。厢房其后的3间主房不作隔断,只作客厅及餐厅分区。为弥补室内采光不足,设计了室内天窗。2层布置1个起居室及两间卧室,起居室与东侧厢房顶平台通过外开门连通。

1号屋采用安吉当地速生的杉木作为木结构 5a8 重体系,房子建成后,经过了2次改造,第1次是把2层的阳光走廊改成了瓦面顶;第2次改造是由于屋顶平台搭建了钢结构顶棚后,雨棚底部的露水凝结,滴落露台,对生活造成诸多不便,改造主要针对解决冷凝水,构造上通过顶棚底下加铺塑料布,芦苇杆吊顶解决冷凝水的问题。

传统建筑中,天井能够满足足够的采光需求,而风水上的四水归堂似乎更多是一种精神上的需求,现代人更多讲求实际,传统建筑中的某些要素消失自有道理。通过第一次改造,天井加顶,原有雨水肆虐的问题得到解决。

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图2-8:露台为水泥预制板构建,设置的水路通过井水的循环降温,盛夏东西厢房的温度能控制在26ºC以下,而电能消耗只有空调的1/10。

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图2-9:第2次改造的重点是屋顶的隔热和保温,任卫中的设想方案首先在1号屋得到验证,效果甚至要超出当初的预见。

2号屋,对老民居改造再利用

2号屋(图3)的建造是利用农民拆除的旧屋架,回收后重新安装作为房屋的承重结构。房屋的外围护墙体,1层采用当地获取方便的卵石砌筑,2层采用填充式轻质粘土墙体。2号屋建造目的是为农村旧房的改造利用提供借鉴,在中国的边远乡村,仍有大量的木结构住宅仍在使用,这些房屋的主人基本都有建新房的愿望,只是碍于经济能力尚未盖新房,等经济有了改善,往往一拆了之。其实对旧房加以适当改造都能满足现代居住的功能。2号屋在使用功能上作了不同考虑,作为乡村公共活动空间使用,具体布置为1层做农村科普的展厅,2层作会议室兼茶室; 整体功能上也可以作为农村农事之需,诸如打年糕、举办婚礼等活动,以营造农村公共活动的气氛。

3号屋,实行泥土屋的现代化

3号屋(图4)利用乡土材料来建造具有现代特质的建筑,最鲜明的特色是反向弧形屋面、落地窗、后走廊等元素。出于对农村一些地区木材短缺的考虑,在结构上采用经过改良的夯土墙体承重,楼板和屋顶的木梁巧妙地将纵向和横向的夯土墙体连接起来,以 5a8 增进结构强度和稳定性;采用轻质粘土楼板隔声和屋顶隔热。1、2、3号3栋建成房屋相比,3号屋热舒适性最好,同时也符合现代人的审美习惯。

4号屋,解决泥土的来源问题

针对已建成的3栋生态民居,其建造模式又遇到了新的问题,如对于目前农村土地资源稀缺,取土会破坏生态环境等疑问,对此,4号屋(图 5)巧妙地通过在室内开挖地下室来获得泥土。一方面泥土可以夯筑墙体;另一方面又获得了一个地下室空间,可以用来贮藏食物、农作物及种子。贮藏间层高3m,2m位于地平面以下,1m位于地平面以上,便于开窗,在盛夏是避暑的好场所,夯土墙体表面用剖成两半的竹子装饰,富有自然质感。

5号屋,对2号屋的补充

5号屋(图6)和2号屋意图是一样的,只是使用功能不一样。5号屋作为住宅使用,由在法国的中国籍建筑师张沁为设计,任卫中和张沁为通过网上交流,由任卫中负责施工,建立起了基于网络合作的一种新的设计模式,这种模式可以作为在乡村地区建房时,设计师借助网络媒介提供远程设计指导的经验。

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图4:3号屋为夯土结构,5幢房子相比,此屋热工性能最为优异,目前用途是作为乡村旅店。

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图5:4号屋的泥土取自于室内的地下空间,解答了人们对泥土来源问题的质疑。

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图6:5号屋由在法国工作的中国籍建筑师张沁为设计,用回收的木构架,夯土墙建造。

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图7:一条细小裂缝出现在高低墙的交替部位,由于地基受力不均,造成基础下降不一致,导致墙体折断。

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图8:作为骨料的砂石取自宅基地的周边,剔出超出鹅蛋大小的颗粒。

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图9:在黄泥中掺入砂石、石灰,引入机械进行搅拌,提高了功效。

二、乡土建造技术

任卫中吸取传统建造工艺的精髓,在此基础上自己研发乡土建造技术,这些技术简单易学,容易推广。

1. 夯土墙体的改良

泥土作为一种最古老和久远的建筑材料,具有良好的蓄热能力和承重能力,可以调节室内空气湿度,取材便利,并循环重复使用。然而传统的夯土墙体也存在着易于开裂、室内采光差、空气流通不畅等室内热物理环境差的缺点。究其原因主要有3点:一是由于地基不稳固造成墙体的不均匀沉降;二是泥土夯筑密实度不够,泥土湿度大,干燥后出现开裂;三是粘土比例过高,导致墙体开裂、变形。在安吉生态民居实践中,针对以上3点,采取了以下的解决策略:对于地基沉降,采取夯土墙体下现浇钢筋混凝土圈梁, 且圈梁高于室外地面以隔绝水的侵蚀;对墙体的泥土结构通过配比进行调整,在泥土中加入砂石及适量的石灰,经过充分搅拌混匀,施工时控制适宜的泥土湿度。

1、2、3号屋在建造中采用墙体成分配比不一的方式,以期获取第一手的资料。

(1)1号屋:建筑采用夯土墙体作为外围护结构,内部采用传统木结构体系。其中夯土墙体的材料采用砂土、黄土、石灰,按照一定配比进行施工,砂土采自周边溪流的河滩,在建成生态民居的夯土墙里面,1号屋夯土墙体中砂土含量最高,具体配比为:砂土∶黄土(粘土)∶石灰 =7∶2∶1。搅拌方式采用人工现场搅拌而成,经过24h静置,于第2天夯土施工完成。夯土墙的施工从2005年6月底~8月初完成。夯土墙体最长为11m。墙体高度上檐口部分为5.2m 10f8 山墙部分6.6m。内部木结构部分,先夯筑第1层,待1层夯土墙体夯筑完毕后,立内部的木结构体系。其优点是,一方面可以利用内部的木结构形成脚手架,用毛竹或木板搭建一个跳板,作为2层夯土墙体的施工平台,继续夯筑第2层; 另一方面,也可以作为2层夯土墙体的水平支护体系,防止夯筑2层墙体时向内部倾斜。较之于1层只需要两个劳动力即可完成夯筑工作,夯筑2层较下层费力些,需要多两个搬运的劳力。

夯土墙体施工效果,到目前为止,8年来没有出现大的裂缝。唯一一处是位于侧立面,前后高差1层的地方,有一道裂缝长约2m,最宽处约5mm细小裂缝(图7)。分析原因主要是前后错层部分的墙体重量不同,基础部分是砾石建造,不是一个整体,因受力不均匀,沉降幅度不一致造成的。

(2)3号屋: 砂土大部分来自开挖地基和水井所产生的土方(图8),黄土取自附近地产项目工地。相比较1号屋,砂土的比重有所减少。具体配比为:砂土∶黄土(粘土)∶石灰= 4.5∶4.5∶1; 搅拌方式采用机械搅拌。使用小型铲车将材料反复推碾(图9),充分搅拌,混合均匀,材料成散粒状。使用前1天的晚上,在准备好的骨料中充分加水湿润,第2天夯筑墙体时,采用小型铲车将润湿状骨料充分搅拌,搅拌成糊状态(泥浆搅拌出来),再采用人工夯筑墙体。夯筑的墙体最长部分为16m,2006年6月开始施工,8月墙体夯筑完毕,由于材料搅拌均匀,夯筑密实,长7.8m,高7m的山墙面墙体整体性较好,没有出现裂缝,只是一些薄弱环节出现了小裂缝,如窗间墙体与上下窗户连接的地方(图10)。从使用情况分析,如果要避免裂缝的出现,一是要增加骨料的比例,二是在加强薄弱部位,如放置钢筋或竹片。

(3)4号屋:平面尺寸为长度11m,进深6.6m。材料配比为,砂土∶黄土(粘土)∶石灰=4∶5∶1。材料的拌置和1号屋一样采用人工搅拌,墙体的施工是两个老年人,施工完成后,进深方向6.6m没有出现裂缝,后墙中间部位,竖向上出现宽度为1cm的裂缝。分析原因:一方面是老年人体力有限,施工时没有夯实泥土;另一方面由于材料中粘土的成分过高,在墙体的干燥过程中收缩大,形成裂缝。以上试验证明,夯土对泥土要求有一定的宽容度,但粘土的比例不易过高,不同地区泥土的成分差异很大,对泥土成分进行调整,可依据当地土壤而定,如当地粘土取材方便,外购的砂子的比例可以适当低些,如砂土资源丰富的地区,粘土需要外地运入,则粘土比例可以低些。

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图10:3号屋窗角出现了细小的裂缝,墙体长16m,裂缝最容易出现在短边上。

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图11:夯土墙的开窗,底层预留好门洞,再安装门框和窗框,在门窗和墙体的结合部预先埋入木桩。

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图12:在上层则先预埋好过梁,夯建完成后再开挖门洞。

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图13:宽度60cm以下的窗户,则无需过梁,开窗位置有较大的灵活性,窗框和墙体固定用的是反向法。

2. 夯土墙体开窗法

安吉生态民居实践中,墙体开窗是重要一环,主要采取以下3种策略:

(1)窗户宽度小于60cm的,待夯土墙体施工完毕,再开挖洞口,最后把木框嵌入。比如夯土墙体厚度 35cm,按照传统做法,木框厚度也需要35cm; 为了节省窗框木料,施工中靠内墙一 5a8 采用10cm的木框。窗框与夯土墙体的构造连接: 用水泥砂浆找平开凿的墙体表面,再在木框四周靠外墙处用水泥砂浆座浆牢固。

(2)窗户宽度大于1.1m 宽度的,对于一层墙体,夯筑墙体时预留相应洞口尺寸 ( 图 11),窗框左右两侧预埋木桩,窗户顶端预埋预制水泥过梁。过梁规格尺寸:1.4m×0.35m, 高度:7cm;配筋4根Φ10。(为减轻过梁自重,曾尝试过梁加竹子的做法,后过梁出现开裂,故没有采用。)2 层部分,夯筑墙体时考虑到施工时人的操作方便,以及架设模板的连贯性,故2层部分的开窗先不留洞口,待整面墙体夯筑完毕,再开挖洞口(图12),在洞口顶处预埋钢筋水泥过梁,洞口两侧的墙体中预埋木桩,木框与预埋木桩用钉子钉牢,固定窗框。另外一种固定木门框的方法,也是开挖洞口,没有预埋木桩,而是在木框上钉钉子,再在夯土墙体两侧对应钉子的部位开槽,窗框嵌入墙体后,再用水泥砂浆将钉子与凹槽结合处密实填满(图13),这种做法使得窗户与夯土墙体的连接牢固,窗户接缝处没有松动摇晃,窗户的四周边缘也没有开裂。

开窗时间上,若夯土墙体干燥了,墙体强度上去了,则不易开凿;时间间隔短,墙体又不够牢固,也不适宜开窗,故在夯筑完毕 b50 个月左右开凿为宜。

3. 节能屋顶的实践

夏热冬冷地区,城乡住宅的顶层在冬天温度会低于下层,而在夏天则反之,顶层的温度会高于下层。安吉生态民居所在的江浙地区,在盛夏高温期间,顶层房间因温度过高往往导致人们无法入睡,一些住房相对宽松的家庭暂时把房间搬到楼下,但这给生活带来诸多不便。这种房子如果安装了空调,空调须持续运行(一停就热),所以能耗特别大。究其原因,大部分住宅,特别是前期建造的农村住宅除了屋顶的瓦片,没有任何保温隔热的措施,而顶层房间只是做了简单的吊顶处理。目前农村条件有了很大改善,农民新建房子,在坡屋顶下一般会加上一层现浇或预制的混凝土板,混凝土平板和屋顶形成的三角形屋面,作为隔热和保温的构件,适合冬天保温,但对于夏季缺乏主导季风的地区,夏季的降温得不到保证,主要是屋顶瓦片受太阳曝晒,瓦片表面温度高达60~70ºC,空气会把热量传递给预制板,水泥预制板是一种蓄热材料,积聚了太多的热量,致使室内温度持续不降。

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在任卫中的建筑实践中,对屋顶的构造进行过新的尝试。一种是在瓦片下增加空气夹层,另一种是加轻质粘土作为隔热保温材料(图14)。与农宅相比,这二种屋顶的性能都有所提高,但效果还不够理想。仅仅设计了空气层虽有隔热效果但在冬天保温性能不佳; 第二种方法,因轻质粘土厚度才10cm,阳光容易晒透,所以隔热和保温依旧不理想。如果加大轻质泥土的厚度,成本会上升,对安全性也有影响。综合上述2种屋顶的优点,设计了修改方案。

屋顶分单坡和双坡,由5部分组成(图15)。 望板可替代吊顶这道环节, 省去装修费,望板上铺好泡沫,轻质泥土直接附在泡沫上,一是起到密封和阻燃的作用,二是利用两种复合 1c40 料弥补了材料的缺点。泡沫和轻质泥土的厚度都在5cm左右,空气层7cm左右,屋面加ABS密封,用沥青瓦,减轻结构负担。在夏天,空气层是打开的,屋面受阳光照射,空气被加热,由于热空气是上升的,所以热空气会自动排出,带走屋顶的热量;而泡沫和轻质粘土层起到进一步隔热的作用(图16a);在冬天,空气层被封闭,空气层和轻质粘土起到双重保温的作用(图16b)。冬天使用壁炉取暖, 壁炉的热效率很低,大部分热量通过烟道被带走,本方法在做好防火的情况下,可把壁炉的烟道和屋顶的空气层连接,屋顶吸收了壁炉的余热,提高热效率,加强居室的保温性(图16c)。目前屋顶完成改造,经过测试,如初夏34ºC 气温,用手触摸感觉屋顶的温度和夯土墙是一致的,在室内用温度计进行测试,室内温度和改造前对比,下降了5ºC。

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三、结语

在中国的乡村,可以接受这种新乡土建造理念的人还不多。汶川地震之后,任卫中应香港社区伙伴(Partnerships for Community Development)之邀,在四川巴中的柏树湾村与当地的 NGO(非政府组织)机构“大巴山生态与贫困问题研究会”合作修建完成了一个村民活动中心,房屋的修建过程如安吉生态房在推广中也是遇到实际的挑战,究其原因,主要有以下几方面:

  1. 乡村社会里面村民的认知观念问题,村民还是不能接受用土、木头建造的房子,虽然传统,但是感觉回到了过去。而根本原因,还是乡村社会的面子性竞争,所以,村民的观念改变需要一个长期的过程。
  2. 国家层面上,目前没有出台相应的乡土建筑材料建房的建筑规范,政府层面还是以工业化的建材产品成批量建设新村居民安置点为主。
  3. 农村目前的土地政策也是一个很大的制约因素。
  4. 现在的劳动力成本日渐高涨,需要借用及开发与新乡土建筑相适应的机械设备。

安吉生态民居的乡村建房模式,虽然表面看来只是任卫中作为一个民间环保人士的乡土建筑实践尝试,但目前受到越来越多来自社会各方的广泛关注,有来自高校建筑院系师生们的探访学习,也有来自于乡村旅游规划团体的合作设计,更有来自于乡村农场庄园的实际建造。基于此,看到每个热爱乡村、渴望回归乡村生活的人,我们有理由相信,安吉生态民居模式会成为我国乡村建房模式的一个有益样本。

责任编辑:Jing

文章来源:《建筑学报》2013/07

作者:张明珍(华侨大学厦门工学院建筑与城市规划系)、任卫中(安吉县海事管理局)

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