北方建筑材料特点范文篇1
论文摘要:分析了我国北方农村地区建筑现状,针对农村建筑的特点,提出一些建筑节能设计措施以及能源综合利用方式。强调农村建筑规划体系建立和建筑节能的管理,以期为北方广大农村农民提供一个健康、舒适的节能建筑。
随着现代化建设的发展,我国农民的生活水平不断的提高,他们对自己的居住条件的要求也越来越高。长期以来,我国北方农村地区建筑特点是占地多,建造技术水平低,缺乏科学性,甚至是忽视最基本的建筑热工性能和舒适性要求,特别是缺乏统一的建筑规划,能源利用率低,导致其建筑土地利用率低,保温隔热性能差,能耗大,舒适度低。因此,为了提高农民生活质量,应以改善居住条件为重点,科学制定农村建筑规划体系,因地制宜地在广大北方农村地区推广建筑节能技术,发展节能建筑。
1农村建筑节能设计
1.1北方农村建筑现状分析
我国北方地区农村建筑要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要,居民建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来,我国农村建筑大多为个人建造,农民随意建设,农村建筑缺乏规划和设计,造成建筑的功能划分不合理,用地浪费。在房屋建设的过程中,由于技术和施工条件的限制以及经济条件的制约,农民建房时多选用一些落后的建材,围护结构的设计仍采用传统的做法,致使其建筑能耗大,不利于节能。
1.2建筑规划布局
我国北方农村大多地区冬季寒冷,夏季炎热。建筑规划选址中应充分利用当地的自然地理优势,根据当地的气候特点,合理地安排建筑与周围环境因素之间的关系。在建筑平面的布局时,要充分考虑当地农民的生活习惯,合理地安排建筑物功能分区。
1.2.1建筑选址应避免在山谷、沟底等区域,这主要考虑冬季气流在这些区域里形成对建筑物的“霜洞”效应,会使其能耗增加。建筑朝向应根据当地的地理条件和气候条件,选择最有利的自然采光和通风的区域,注意冬季防风和夏季有效利用自然通风,减少能耗。
1.2.2建筑类型上应多采用两户或多户并联的布置形式,减少建筑体系系数,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根据当地农民生活习惯,将居住建筑和农副业生产用房进行合理的划分。例如将卧室、大堂宜布置在南向,饲养室、农副产品加工室宜布置在北向。
1.2.4规划中应注重绿化环境。绿化可以改善建筑群体的气候条件,可以调节气温、降低温室效应、隔热遮阳、减少噪声,是优化建筑室内环境、减少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑围护结构节能设计
1.3.1外墙
外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25~28%,因此应在寒冷地区的北方农村建筑外墙设计中应采用外墙外保温。依据当地已有的原材料,合理选择建筑外墙材料,推广使用空心砖或混凝土空心小砌块等节能砖。同时在建造时灵活选取构造措施,利用农村地区容易获得的材料(稻壳,麦秸等)作为外墙保温材料,使外墙获得良好的隔热效果。
1.3.2屋面与地面
北方地区农村建筑屋面散热量占总散热量的15%左右,地面约为6%。在屋面建造时应采用坡屋顶,设置架空层或平屋顶,设置吊顶层。选用导热系数小,吸水率低,易于就地取材的保温材料。重视地面保温,在地面垫层下铺设廉价的炉渣等其他保温材料,并注意地面防潮设计,减少地面散热量。
1.3.3门与外窗
长期以来,北方农村建筑的门窗建造较为简陋,大部分为单层,而且密封性较差。外窗的热损失量,约占整个房屋的30%。为了减少外窗的热损失,在满足自然通风和采光的要求下,减少窗墙比,应采用双层窗或单框双玻璃窗,增强其密封性,以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层,若采用单层应作保温处理,提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘,也有利于减少门窗的热损失。
2能源的综合开发与应用
2.1太阳能开发与应用
北方农村地区有着丰富的太阳能资源,建造太阳能综合利用建筑,在屋顶放置太阳能利用设备可提供生活热水、采暖系统以及照明等综合应用。特别是近年来太阳能低温地板辐射采暖系统的应用,适合应用在无集中供暖的农村建筑。在过渡季节,利用太阳能热水还可以强化自然通风。
2.2沼气开发与应用
沼气是一种清洁的可再生能源。在北方广大农村地区各种农作物的秸秆,牲畜的粪便等都可以作为产生沼气的原料。沼气不仅用来解决农村燃料缺乏问题,也可以应用沼气进行采暖和照明等综合利用。另外沼液和沼渣可以作为有机肥料,施在农田和果园里。沼气建设与种养殖业结合,通过资源的优化配置,延伸了经济链,使能源得到有效的循环利用。目前我国农村大多采用单户的沼气建设,受技术条件的限制经常沼气产量不足,而且安全性较差。建议采用多户集中建造高效的沼气设施,集中管理,有效利用资源,这样能使沼气设施能源利用率高,便于为广大农民提供高效、洁净、安全的沼气能源。2.3其他能源的开发与应用
我国有着丰富的浅层地热能源,在北方农村地区可以开发利用当地的地热资源,为集中规划建造的村镇建筑群提供热源,宜于集中热水供应和采暖设施建造,从而节约燃料的使用。在北方农村的一些地区风能资源也较为丰富,利用其建造风力发电,供应日常的生活和照明用电,既方便又廉价,节约用电。
3农村建筑节能管理
农村建筑的节能不仅仅是在体现在节能设计,节能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑节能管理机制,是落实建筑节能规划设计的前提。首先,在新建农村建筑时应注重改变观念,统一规划建设,进行初期的建筑项目可行性论证报告以及综合利用能源的可行性方案设计。要按照节能设计和规范进行建造,加强节能设计,充分利用当地易于取得的廉价又节能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重农民节能意识培养,统一管理一些集中的公用能源设施,例如集中的沼气设施或采暖系统。
4结束语
目前,在我国北方农村地区由于经济条件的制约,多数农村建筑未能使用节能设计,这就需要国家和当地政府提供政策和经济支持,开发出适合在农村地区的廉价节能的建筑材料和能源利用设备,树立可持续发展观念,建立农村建筑规划管理体系,在农村地区大力推广节能建筑,为广大农民创造一个健康、舒适的居住环境。
参考文献:
[1]牛明成,谷延霞,韩璐.新农村住宅节能研究[J].山西建筑,2007,33(22):238-239.
北方建筑材料特点范文篇2
相对于高新技术在建筑中的大量应用,地区性的低技术仍具有顽强的生命力。体现了全球化与地区化的“哑铃模式的双极发展。这些地区性传统技术相对成熟、易于操作,并且造价低廉、生态环保,在能源消耗、保温隔热、通风排水等许多方面体现了极大的生态价值。低技术应用门槛低,便于就地取材,在经济和技术受限地区,以较少的投入就能获得较大的效益。因此,能更有效的解决建筑的热工、采光、通风等需要,是一种适宜性的智慧选择。1低技术的应用低技术注重回归自然和传统,强调回归技术本源,它体现了一种“实用的现实理念。低技术以经验和实践为基础,具有浓厚的地方色彩,通常会结合当地的气候、地形条件,因地制宜的采取相应的技术措施。主要体现在材料选择、规划布局和能源利用等方面。1.1运用可循环的地方性材料地方性材料是相对于大工业生产的混凝土、钢材、玻璃等而言的,典型的地方性材料包括生土、烧砖、木材、地产石材等等。各地区的地产材料呈现出很大的差异化,同时具有不可替代的优势,它取材便捷、技术成熟、易于操作。地方性材料一般都具有适合当地气候的热工性能的特点。例如,粘土具有很好的蓄热热惰性,适用于北方的墙体护材料,我国西北地区粘土资源丰富、易于获得,只需简单加工便能投入使用,制造过程清洁环保,技术及施工工艺便于操作掌握,是一种可循环的地方性材料。代表性建筑有:阿里苹果小学,利用粘土创造性的“编织构造,充分利用了自然原理,满足了热工以及高原挡风的要求,获得了低技术创作的良好效果;西安富平陶艺村住宅,充分利用了当地粘土,实际上在建筑全寿命周期内,做到了生态、节能、环保,是较少投入获得较大的综合效益的成功案例。我国南方沿海地区一些生土建材也广泛使用,土层拥有良好的保温隔热特性,如掺入碱土也可防渗防水,生土材料在建筑多年失效以后还可以用作肥料,是完全可自我降解的生态建材,它冬暖夏凉,属于低技术的范畴,迄今中国仍有上千万人居住其中。在中国山东、四川、贵州、地区主要盛产石材,例如川藏地区的居民通常居住在一种叫做碉楼的建筑中,这种碉楼主要承重材料为石材,采用青稞或者木材来分割空间,由于石材优良的蓄热性能使得这种碉楼的热工性能满足夏季放热以及冬季供暖的需求。我国北方游牧民族使用皮毛制作帐篷,防风透气,适合于北方草原气候;湿热地区人们运用竹子搭建的房屋,隔热防潮;沿海地区采用海草等材料做屋顶,采用石材做墙体,起到了耐腐蚀、保温隔热效果。例如,山东荣城的北斗山庄,就是成功运用这种低技术的实例。建筑采用当地大量容易获得的海草,经过干燥筛选、打捆成型处理后,用于屋面的覆层,既有良好的热工效果,同时也耐海风的盐碱腐蚀,经测算能达到上百年的使用寿命,同时是低能耗、低经济投入的实例。我国西南地区很早就有利用竹子搭建房屋的历史,竹子具有良好的材料韧性和轻便性,干燥透气,适用于潮湿、地基不稳定的地区。竹子作为低技术节能材料,应该充分挖掘利用。建筑师SimonVelez根据竹子的材料特性,创造了一种“螺栓加水泥的技术,这种结构可以快速建造,可以做出悬挑8m跨度18m的竹结构,有着广泛的应用前景[2]。1.2利用被动式太阳能在建筑设计中利用建筑选址、规划布局和自身材料构造特点,充分利用太阳能来进行低技术的节能建造,是有别于依赖太阳能设备仪器技术和可呼吸智能幕墙的高技术的,被动式太阳能技术是一种适合发展中国家广大地区可持续技术的体现。利用科学的空间布局,挖掘建筑材料的热工性能,可以改善室内物理环境,达到节能的目标,这是一种低技术形态。利用太阳能的热温气流原理,形成的可呼吸式幕墙,这种幕墙通过温室效应和烟囱效应,由太阳辐射的温差产生对流。根据通风结构的不同分为:“封闭式内循环体系和“敞开式外循环体系封闭式的应用于寒冷地区,敞开式的适用于冬冷夏热地区,夏季打开风口,由于烟囱效应产生对流,从而降低内层玻璃温度,冬季关闭以产生“温室效应提高了内层玻璃温度,此种幕墙比传统的幕墙采暖节能42%~52%,制冷节能38%~60%(图1)。被动式太阳能低技术还包括直接得热墙,特朗伯集热墙,水墙,太阳房等。对太阳能的利用,比较传统的做法是将麦糠、锯末秸秆等打包装袋,作为集热材料应用于建筑屋顶的覆层中。此外,还有屋面覆土的做法,这也是一种减小能耗的适用低技术。经测定,覆土下沉太阳房夏季温度可维持24℃~26℃(室外30~35℃),冬季有阳光时,室内可达到10℃。被动式太阳能在建筑中的应用种类多样,其基本原理都是利用蓄热材料白天吸热,夜晚放热的性能,热量的特性就是只能由高温传导到低温部位,因此合理利用太阳能产生的热量是低技术策略的有效途径之一。1.3利用风压气流保温和隔热是建筑节能中的关键问题,其本质是对于热量的控制。其中通风与光照与建筑热量得失密切相关。利用好风条件,通过合理的建筑设计与构造,可以达到一定的节能要求。比如,穿堂风效应就是传统低技术的体现,其原理就是利用风压在建筑内部产生空气流动。当风吹向建筑物正面时,因受到建筑物表面的阻挡而迎风向上产生的正压区,气流再向上偏转同时绕过建筑物各侧面及背面,在这些面上产生负压区[3]。从表1中可以看出,得到穿堂风的房间每小时的通风换气次数最高可以达200多次,而单侧通风的房间每小时的通风换气次数却只相当于穿堂风房间的1/5。穿堂风的获得可以大大降低建筑制冷的能耗和费用,而且还给室内提供了清洁、新鲜的自然空气。“烟囱效应是自然通风的又一种方式,由于建筑物内外空气的气温导致了空气密度的差别,于是形成压力差,驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升,并从建筑物上部风口排出,这时会在低密度空气原来的地方形成负压区,于是,室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物底部被吸入,从而室内外的空气源源不断地进行流动,这是一种利用热压的通风方式,另外,热压通风还存在一种“漏斗效应。根据热力学第二定律,热量由高温传向低温一侧,那么在漏斗空间中的热量传导也符合从下部传向上部的规律,即漏斗作用将会对热空气的上升起到推波助澜的效果,有效的加剧热量的上升扩散[5]。通过利用“烟囱效应在建筑中设计烟囱塔、天井、中庭等多种形式,为获得良好的通风创造条件。#p#分页标题#e#2低技术的策略2.1合理规划布局,利用地形特征低技术手段在建筑节能设计中注重体形、用地、朝向等方面,具体包括:在建造时因势利导,化不利为有利,缓坡应采用填挖以形成台地;或者垒土填实提高勒脚;或形成错层。陡坡则利用地形分层建筑,使屋顶逐层提高。在处理高差上的问题时,可以参照中国传统低技术山地营建十八法。采暖建筑为了防止“霜洞效应不应布置太低凹的地域。中国北方城市冬季主导寒流为西北风,因此在北方地区要考虑通过绿化来遮挡建筑西北方。建筑的体形也影响建筑能耗状况,当建筑的长宽比大时可以良好的冬季得热,当正南建筑长宽比为5∶1时,各墙面辐射总得热为正方形建筑的1.87倍[6]。一般体形系数越小的越好,但是在实际节能设计中要控制有效传热系数较大的面,例如采暖建筑北面传热系数较大,冬季季风是西北风,那么减小西北外墙有利节能。较封闭的院落式布局可以营造良好的微气候条件,比如中国传统的合院建筑充分利用日照,避免季风干扰,调节内部气候,利用建筑外界的反辐射,形成对冬季恶劣气候的防护。2.2结合地方气候,运用适宜手段不同的地域采用的低技术手段不同,应该根据当地的气候分析来选择相应的技术措施。地方性建筑回应气候的主要方式就是合理处理光照和风,光照的重点主要是处理好阳光的吸收和遮档,风的处理重点主要是通风与挡风。比如,湿热地区的建筑应采用开敞式布局,利用伸展的造型、薄而透气的墙体以及大坡面的屋顶促进通风和纳凉;而干热地区的建筑宜采用内向型布局,外部采用厚重墙体进行封闭隔热,同时减小建筑的间距以产生阴影来避免阳光直晒。北方寒冷地区的建筑外形厚重、封闭,内部设置采暖措施,街道非常宽阔以避免冬季冷风的形成。朝向一般向南获得阳光,比如北欧寒冷地区通过持续低温供热达到舒适的室内环境。这些基本的设计方法都是针对特定的气候环境做出的具体回应,只有采用适宜的技术才能与当地环境和谐的融为一体,否则反而产生相反的结果。在寒冷地区、干热地区及温差较大的地区一般首先考虑保温隔热,采用封闭的外墙和小开窗减少了建筑物的直接得热量;在建筑外部种植花墙以防止太阳直晒,利于采光,同时防止过热现象。选用热容量稳定的重质材料可以抵御昼夜的巨大温差。例如丹麦建筑师福莱明•斯库德设计的混凝土洞穴房就采用了这样的原理。此建筑内部木构造技术为建筑提供了一个10cm的天然绝缘带,使建筑的屋顶和四周各面都是透气的。木结构外部覆盖着土制斜坡和草皮,草皮具有气候缓冲和温度缓冲的作用。在冬天,混凝土洞穴房住宅内的温度从不会低于+5℃[6]。即便是在夏天,在不使用任何人工通风方法的情况下,房屋内部也有着令人愉快的比室外更加凉爽的平均温度。2.3结合建筑美学,兼顾综合效益低技术的运用不能单一的从技术层面着手,建筑是技术与艺术的结合,因此通过合理的设计将低技术与建筑美学完美的融合一起是十分重要的。马来西亚建筑师杨经文在实践中践行了技术与艺术,技术与功能,技术与情感的融合。在设计中,他常将电梯、卫生间等服务性空间布置在建筑外层,减少太阳对中部空间的热辐射;将建筑表面做绿化处理,以降低建筑外表面温度,减少热源辐射;在中部引入绿化开敞空间,减轻高层建筑的热岛效应;在建筑表面凹凸有致来塑造阴影空间和灰空间,并使遮阳与绿化相结合,也有效的降低了暴晒得热;通过可呼吸式幕墙形成复合空间或空气间层,产生立面的层次感,为建筑穿上可呼吸的外衣,在屋顶设置天窗通风采光,将中庭透空与烟囱效应相结合,使大厅既满足美学需要也满足通风要求等。3结语严格的意义上来讲,低技术节能策略不完全是技术创新的有效方法,但是使用适宜的建筑低技术确实可以在有限的条件下迅速提高综合效益。在中国欠发达地区,低技术的采用是一种通过降低技术成本而劳动密集型技术,可以降低技术上的花费,增加更多的施工就业机会。低技术是现代技术的必要补充。建筑低技术在节能经济性方面的优势,目前是其他高新技术不可比拟的。我国低技术还停留在传统阶段,目前已经引起重视,并有一些局部的实践。低技术与建筑功能、美学的理性结合,并满足持续节能要求,是未来建筑发展的方向。
北方建筑材料特点范文篇3
关键词:古代建筑土木文脉历史背景
一.引言
华夏“土木”历史纵贯古今,流播域外。从上古人类的穴居、巢居,经各个历史阶段,土工建筑和木结构建筑由产生、演化、发展、传承,形成了清晰的“土木”文脉,凝结了灿烂的中华文化,饱含了系统的科技内容,产生了深远的传播影响。时至今日,虽然建筑材料按其组成分为金属材料、硅酸盐材料、高分子材料三大主要系列,建筑结构按其构成划分为钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构三大主要类型,然而建筑类专业及其学科尚明确冠以“土木”二字。如以大兴土木、土木工程等。这说明,“土木”具有传统的深远意义和现代的科学意义。
国内外一些学者,对中国“土木”文脉虽有研究,但对其渊源的分析还不甚系统、不够深入。人们对中国古代建筑的土木为材、土木结构的鲜明特征,对其成因各有一些不同的看法,有人认为是由于“多木材而少佳石”属自然资源问题;有人认为“缺乏大量的奴隶”是人力资源问题;有人认为中国“在技术上突破了木结构不足以构成重大建筑物要求的局限”是结构技术问题;另有人认为是地理环境问题;更有人认为是经济发展问题等等不一而足。
本文对中国“土木”文脉和流变,进行了多角度、多层面、多学科的深入探索和系统研究,提出了一些新的见解。
二.“土木”的历史渊源
中国建筑从起步就与“土木”结下不解之缘,且源远流长。“天生五材”(《左传·襄公二十七年》),五材即“金、木、水、火、土。”其中“土”、“木”是建筑的基本材料和主要材料,而其它三材料是建筑的辅助材料和次要材料。“土”、“木”是人类使用最早的天然建筑材料,也是中国古代使用最多的建筑材料。与西方古代的石材建筑传统相比,中国古代建筑的鲜明特点是土木为材、土木结构,以土木为始,而后一脉相承,成为中国建筑用材之历史主流。中国“土木”的历史渊源有着多方面的背景因素,是由一系列历史条件所决定的。
1.地理背景
“广谷大川异制,民生其间者异俗”(《礼记·王制》),中国“土木”文脉的形成与华夏大地特定的地理背景密切相关,是依照具体的地貌、地势、地质等因素,因地制宜而产生和发展的。
1.1地貌方面
“上古穴居而野处”(《易·系辞传》),原始初民在自然形成的山洞里居住。后来基于居住天然洞穴的经验,开始探索利用合适地貌挖掘人工洞穴。在黄土地带的台地断崖上掏挖横穴,以及“因陵丘挖穴而处”(《墨子·节用中》),在山坡横向挖穴。
1.2地势方面
始初,人类依地势高低而“下者为巢,上者为营窟”(《孟子·滕文公下》)。在南方多居橧巢,于低洼潮湿地带巢居;在北方多居营窟,于高亢黄土地带穴居。
1.3地质方面
黄土是由砂粒、粘土和一定量的石灰质颗粒组成的混合物。黄土质地细密,粘度较高,有很好的可塑性和很高的粘结性,能将砂等颗粒很好地固结,形成较好的整体性和稳定性。黄土的土壤结构呈垂直解理,抗剪切强度较高,易于壁立而不易坍塌。这些都便于洞穴的挖作。
2.生态背景
物竞天择,适者生存。自然界中,生存的人类和生长的树木必然服从优胜劣态的生态规律。中国土木结构建筑体系的形成与发展,存在着深刻的生态背景。
原始的居住形式—穴居和巢居中,就饱含了“土木”生态元素。挖土穴,曾考虑到近水、免淹、防暑、御寒等生态环境;构木巢,也考虑到防毒蛇、拒猛兽、避潮湿等生态条件。
中国古代建筑,在其发展过程中始终融合生态元素,以创造良好的适居生态条件。例如大屋顶,具有“上栋下宇,以蔽风雨”(《易经·系辞》)及“上反以盖载,激景而纳光”(固班《西都赋》)的生态功效;木构建筑的框架体系,门窗开设灵活,能最大限度增加窗地比,为采光、通风、瞭望创造了良好的生态条件;古代窑洞,至今在陇东、豫西、陕北、晋中等地仍然可见,其中包含有冬暖夏凉的生态因素。
中国古代建筑的特点之一是木构体系,木构建筑是中国封建社会的主流。木构建筑需要大量的木材,而广茂的森林资源,正是中国大地慷慨的生态馈赠。中国位于亚洲东部,处于北纬4°至53°之间,跨越五个气候带,具备良好的树木生长的生态环境,为华夏建筑提供了充足的资源保证。
此外,“土”与“木”也存在亲密的生态关系,它们相依共存。土为木之母,木为土之华。
3.文化背景
建筑是文化的重要载体,是文化的物质表现形式。任何民族都有其特点的文化,华夏土木建筑映射着居住在中国大地之上的中华民族深刻的文化背景。重要表现在:
3.1亲恋土木的情结
中华先民很早就在自己华夏大地上,发展了无与伦比的农业文化,将大自然认作自己的母亲与故乡,构架了与自然血肉相连,同构对应的亲和关系,建立了与自然和谐共生、天人合一的时空意识,形成了以“土木为居的大地文化”[6],产生了浓郁的“亲土”情怀和“恋木”情结。
3.2崇拜祖宗的观念
生息在华夏大地上的炎黄子孙,对以黄帝为代表的祖先怀有深情的崇拜。东、南、西、北、中,木、火、金、水、土。东方,木也,其帝太皞;南方,火也,其帝炎帝;西方,金也,其帝少皞;北方,水也,其帝颛顼;中央,土也,其帝黄帝。黄帝居中,属土。土者,木之母;木者,土之华。土木之制为祖宗创造,是千古成法,土木不可分离,土木遗制不容更改。因此,中国古代建筑的一个鲜明特点便是以土木为材。
3.3表征形象的文字
象形会意的汉字,揭示了中国建筑一定的文化内涵。象形是描摹实物形状的造字方法,属六书之一。例如,反映建筑形貌的“宫”、“室”、“宅”,其甲骨文的字形就是将建筑形状以最简化的图示而表达出来的“字体”[3],它们分别刻画了建筑的平面、立面、剖面的形貌特征。至今的建筑图纸就是用平面图、立面图和剖图来全面表达建筑设计的。象意也叫会意,也属六书之一。它是利用已有的字,依据事由加以组合,表示出一个新的意义的造字方法。例如,反映以土为材的建筑方面的汉字:墙、垣、壁、壕、壩(坝)、堰、坯、坊、墰(坛)等;又如,反映以木为材的建筑方面的汉字:材、板、梁、栋、枋、栿、檩、柱、楹、栱、栌、架、檐等。再如,从穴居的“穴”字派生的建筑方面的汉字,穹、窑、窠、窟、窗等。
“土木”的文化背景影响深远,形成有“唯土木是尊”的仿木文化现象。无梁殿、石牌坊、砖塔等砖石建筑,都因袭了大量的仿木成分。北京明十三陵石牌坊就是一个范例,可视为“五间六柱十一楼”的木牌楼的翻版。
4.技术背景
建筑的形成和发展总是与一定的建筑技术水平相适应的。建筑本身的功能要求是促进建筑技术发展的重要因素,而一定水平的建筑技术又是促使建筑功能提高的重要手段。中国“土木”文脉的形成,与“土”、“木”的材质性能、加工手段、建造方法、结构形式、构造特点等技术背景因素息息相关。
4.1土材技术
古人在长期实践中对土的性质有所掌握并加以利用,利用粘聚性,挖穴营窟;利用粘土水合后的流动性和可塑性制造了土坯(人类最早的人工免烧砌块),制成胶泥用作粘结和抹面,进行泥塑(如独乐寺观间阁、灵岩寺千佛殿);利用土质材料的导热性差的特点,作为墙体材料,产生良好的隔热、保温、蓄热的功效;利用土不可燃烧的性能,在对建筑中一些部位的外露木构件实施涂泥防火;古代人们发现土质材料烧结后能显著提高强度、耐水性等改性的特点后,发展了一系列烧土材料,仰韶文化时期就有“烧土地面”,西周已有烧陶、制瓦技术,春秋后期已有铺地砖应用;古人在实践中发现土遇水成泥后具有粘结性能,制成了一些土质复合材料,仰韶文化时期的郑州大河村遗址的墙体就采用了草筋泥和细砂泥抹面,最迟在南北朝时期就有了以粘土、石灰、骨料(砂子、石渣、碎砖等)为原料的三合土,用作地面和地基材料,具有坚固密实、防潮抗碱的效能。
4.2土工技术
4.2.1开挖技术
长期以来,人们不断认识和利用粘土粘聚力强、整体性好、易于壁立的特点,并应用于不同时期、不同类型建筑的营建之中。原始氏族公社时期就挖穴营窟;战国时期筑城就采取了先挖基槽而后版筑的施工方法;宋代已有大型窑洞的开挖技术。
4.2.2夯打技术
原始社会人们就运用了夯打技术,而后不断发展进步。新时器时代出现了夯打工具石杵,在遗址中发现在经人工夯打过的居住面及分层夯实柱坑回填土的做法;商汤时期,都城亳已有上万平方米的大规模夯土台基;宋《营造法式》记载了筑基之制的施工方法;清《工程做法》记载有大夯灰土筑法和小夯灰土筑法。
4.2.3版筑技术
商代遗址中发现有房屋墙壁采用版筑的方法。西周时期,版筑技术有了新的进展,采用立柱、插竿、橛子等用草绑扎固定夹版(板),在其中填满泥土,以杵夯实的版筑墙体技术。
4.2.4砌筑技术
土坯的砌筑技术在原始社会就已经产生,奴隶社会应用更加广泛,而后不断提高。汉代采用了在坯内加筋(稻草、树枝等),以增强抗拉强度,提高抗弯能力。土坯砌筑技术也为砖砌体打下了一定技术基础。
4.3木构技术
4.3.1加工技术
木加工技术的先进性与时代性是相互对应的,其加工工具和加工工艺在不同的时期有着不同的发展,呈现不同的价值。原始社会的新石器时代,古人用石斧、石楔来横截木料,加工方木和板材;用石斧、石锛、石凿等加工榫卯;用石扁铲刨光木材。奴隶社会进入铜器时代,人们用青铜制作了钁、锛、斧、铲、臿、凿、钻、锯、刀等工具,使木构件的截取、平木、穿孔、削制、雕刻等加工工艺得以提高,质量更加精致。封建社会步入铁器时代,铁具的出现极大提高了木材的加工技术,使加工方法得以改进,加工速度得以加快,加工质量得以提高。尤其是尺寸更加精准,雕刻更加精湛。
4.3.2结构技术
人字屋架体现了三角形自由度为零的稳定性原理;由柱、枋、梁、檩、椽等主要承载构件组成框架结构体系,呈现出很好的整体性、稳定性和抗震性;木构建筑的柱网多采用均衡对称的布置格局,以保证整体建筑的受力合理性、结构稳定性和空间规整性。
4.3.3构造技术
结构中各联接构件均有承接和承载作用,以斗栱最具特色;木结构联结方式的突出特点是榫卯构造。它使各构件能易于装配、紧密联接、有效制约,使各节点实现紧而不固、刚柔相济、缓冲减震。在施工技术方面,人们很早已经开始利用预制装配技术与起吊搭建技术进行施工。
4.4土木混合结构技术
(1)结构明确分工
土木混合结构的承重部分与围护部分分工明确,其显著特点是“墙倒屋不塌”。木构框架承载屋顶和楼面等荷重;墙体(包括其上开设的门窗等)起着围合空间、保温隔热、防风蔽雨等作用。
(2)材料合理匹配
土木混合结构充分体现了因材致用,各取所长的匹配原则。古人曾根据土、木材料各自的特点,创造了以“木为骨架、土为肉躯”的“木骨泥肌”的墙体,犹似今天的钢筋混凝土结构。
三.结语
中国古代建筑是以土木为始,而后一脉相承,成为中国建筑用材之历史主流,充分体现了土木为材、土木结构的鲜明特点,中国“土木”的历史渊源有着地理、生态、文化、技术等多方面的背景因素,是由一系列历史条件所决定的。这些对于全面了解和深刻认识中国古代建筑史,对现存古代建筑的维护和修缮,以及对仿古旅游建筑的设计和建造,都具有一定的指导意义和参考价值。
参考文献
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