内蒙古地域碱土房建筑建造工法研究

作者:张鹏
单位:清华大学建筑学院
摘要:以内蒙古地域常见的碱土房建筑作为研究对象,通过对其形式、结构与建造工法进行深入的调查研究,指出内蒙古地域碱土房建筑在利用材料特性、建造工法多样性以及非标准建造等方面具有的诸多典型特征,是其环境适应的结果。
关键词:碱土房 形式 结构 建造工法

 

碱土房建筑是内蒙古地域的一种主要乡土建筑类型,根据田野调查,此种建筑类型主要分布于内蒙古兴安盟、通辽市以及赤峰市东部等辽西地区,是主要受碱土分布以及华北移民传播双重影响的结果。从碱土分布来看,辽西地区位于中国松辽平原草甸碱土集中分布区,碱土资源丰富,为碱土房建筑发展提供了充足的建筑材料[1];从华北移民传播来看,辽西地区碱土房建筑是经河北传播至辽西,再至吉林西部的过程[2]。因此,相较内蒙古地域早期以游牧帐幕建筑作为主要乡土建筑类型,碱土房建筑则是随华北移民传播输入的乡土建筑类型(图1~3)。

内蒙古地域碱土房建筑以碱土作为主要建筑材料。土壤科学对碱土理化特性的试验结果表明,碱土相较一般土壤具有高碱度、土壤紧实度较高等特点,有极强的“沥水性”,即在湿润状态下表面泥泞不透水,水愈冲刷表面愈光滑,防水性能愈好;在干燥状态下,形成坚硬的结壳,并且随着干燥程度的增加,结壳强度更大[1]。因此,以碱土建房,具有防水、防潮性能好,并且在干燥状态下建筑异常坚固的特点,这对于内蒙古地域干旱少雨的自然环境尤其适合,碱土也由此成为当地的一种优良建筑材料。

1建筑形式与结构

1.1建筑形式

从整体上来看,内蒙古地域碱土房建筑是一种“囤顶”的建筑形式,该形式与车轱辘的弧线形极为相似,在内蒙古通辽一带常被称为“车轱辘房”或“滚水房”。此种建筑一般多为“一明两暗”三开间(视家庭人口,亦有一明一暗两开间带耳房,或四开间平面布局形式),明间通常作为建筑主要入口,在建筑正立面上一般设置满开间门联窗;左右两开间通常作为卧室与仓储空间,建筑正立面上多为形式简洁的方形开窗;其余各立面由于满足结构受力以及对内蒙古地域寒冷气候的围护要求,通常少有开窗,仅为厚重的碱土实墙。本研究选取的对象是内蒙古兴安盟科右中旗丰产艾里嘎查(村)碱土房,其具有内蒙古地域碱土房建筑的典型特征(图4~7)。

1.2建筑结构

内蒙古地域由于木材资源极为匮乏,碱土房建筑结构通常以土木混合承重结构为主,同时存在少量简易木构架建筑结构类型。

1.2.1土木混合承重结构

土木混合承重结构在内蒙古地域又称“硬搭山”,即建筑结构局部采用木构架承重,其他部分由土筑墙体承重,形成木构架与土筑墙体混合受力的结构类型。按木构架部分是否含有梁结构,土木混合承重结构又可分为带有梁结构的长梁瓜柱结构与不带梁结构的内部隔墙承重结构两种类型。

(1)长梁瓜柱结构

长梁瓜柱结构即将瓜柱沿梁进深方法等距离布置于梁上,瓜柱间距600~1 000mm,通过调整瓜柱的高度来获得屋面囤顶的弧线形。其中梁在内蒙古东部地区又称大梁柁,简称“大柁”,其截面一般为方形或圆形,圆形梁截面直径尺寸通常为250~400mm不等;瓜柱则与檩条相仿,通常为圆形,直径100~160mm不等。在内蒙古地域匠人中,长梁瓜柱结构一般采用梁1丈返7寸的屋顶建造工法,即梁跨度为1丈(约3.3m)时,从梁上皮向上返7寸(约230mm)做屋顶。按照瓜柱数量的不同(一般为奇数),长梁瓜柱结构可分为五檩式、七檩式、九檩式等不同结构类型,同时亦存在梁上置短柱、短柱上架短梁(又称“二柁”)的类“抬梁式”结构类型(图8~10)。

(2)内部隔墙承重结构

内部隔墙承重结构相较于长梁瓜柱结构类型,除了采用檩条木构件外,基本舍弃了对其他木构件的使用,仅将檩条直接搁置在内部隔墙上,通过将内部隔墙建造成相应的弧度来获得屋顶的“囤顶”弧线形。由于此种结构类型极大地节约了对木材的应用,因此在内蒙古地域应用较多,但由于建筑内部隔墙均为承重墙,建筑空间划分不如其他结构类型灵活。

4 内蒙古兴安盟碱土房建筑平面图

4 内蒙古兴安盟碱土房建筑平面图

 

1 内蒙古兴安盟碱土房背立面

1 内蒙古兴安盟碱土房背立面

 

2 内蒙古兴安盟碱土房透视图

2 内蒙古兴安盟碱土房透视图

 

3 内蒙古兴安盟碱土房侧立面

3 内蒙古兴安盟碱土房侧立面

 

5 内蒙古兴安盟碱土房建筑正立面图

5 内蒙古兴安盟碱土房建筑正立面图

 

1白灰+碱土混合2煤焦渣3碱土泥4碱土+羊草土5秫秸笆6连檐7椽子8钢窗玻璃9烟囱10碱土+羊草泥抹面

6 内蒙古兴安盟碱土房建筑侧立面图

6 内蒙古兴安盟碱土房建筑侧立面图

 

1白灰+碱土混合2煤焦渣3碱土泥4碱土+羊草土5秫秸笆6连檐7檀条8碱土+羊草泥抹面9烟囱

7 内蒙古兴安盟碱土房建筑纵剖面图

7 内蒙古兴安盟碱土房建筑纵剖面图

 

1白灰+碱土混合2煤焦渣3碱土泥4碱土+羊草土5秫秸笆6望板7檀条8窗过梁9 500厚内墙体白灰饰面10 600厚碱土羊草泥叉垛墙11炕12炕沿

土木混合承重结构类型中,作为主要承重部分的墙体一般较厚,为500~700mm,兼具承重及保温隔热的双重功能。在内蒙古兴安盟碱土房建筑中,外墙厚度650mm,内墙下部厚600mm,上部500mm,锥度3%左右(图12~15)。

1.2.2易木构架结构

在内蒙古地域碱土房建筑中简易木构架结构一般称为“排山柱”或“三炷香”,即将三根柱子经过表面碳化后嵌入两侧山墙内部,柱子顶端置杦,杦上置檩,柱子之间省掉水平联系的梁架,因此是木构架的简易形式。由此形成的建筑一般为双坡式屋顶形式,相较囤顶而言,在内蒙古地域亦是相对少见的一种结构类型(图11)。

2建造工法

内蒙古地域碱土房建筑作为一种自发形成的乡土建筑类型,具有非标准建造的典型特征,难以形成严格、统一的建造模式与规制制度,因此,经过对地域碱土房建筑进行相对系统的田野调查研究后,从建筑基本构成要素及建造程序的角度,可大致将其笼统地划分为基础、墙体、屋顶三个主要部分,然后对每一部分所涉及的建造工法及可能情况进行调查研究。

2.1基础

内蒙古地域碱土房建筑建造与一般的建筑建造程序并无二致,除却对建筑选址、材料筹备等阶段的考量,基础建造是建筑主体建造的起始。内蒙古地域碱土房建筑一般在规划好的地面开槽深400~500mm,槽宽与墙体相当或略宽,约500~700mm;然后,经过素土夯实后做毛石基础即成。需要强调的是,内蒙古地域碱土房建筑大部分情况下不做基础,而是在素土夯实地面直接进行建筑主体建造,大致出于三方面原因:1)碱土房建筑本身构造简单,自重较轻,素土夯实后即可满足结构要求;2)当地降水相对较少,加之碱土自身具有“易沥水性”,即使在没有基础的情况下,也基本满足墙体的防水、防潮要求;3)碱土房破损后,很容易盖新房,因此没有必要将过多的工料用在基础上[3](图16,17)。

2.2墙体

根据墙体材料及建造工法的不同,内蒙古地域碱土房建筑墙体可分为夯土墙、叉垛墙、土坯墙、垡子墙等四种不同墙体类型;并且从建筑工法来看,墙体建造又可分为“实体建造”与“面层建造”,即墙体承重部分建造与墙体表面粉饰部分建造两部分。

首先,从实体建造部分来看:

(1)夯土墙,又称打土墙、土打墙、干打垒墙,其墙体材料主要为碱土与羊草混合物。建造工法为:首先,在建筑场地进行支模(有板模与椽模之分),墙体底部宽度650mm左右,然后在此模具内堆填碱土进行夯筑,每垫土100mm即夯打一次,垫一层羊草,打平后继续垫土夯筑,同时逐渐向上平移模具,如此反复,直至将建筑所有墙体夯筑完成,并将墙体上部收分至500mm左右。

(2)叉垛墙,在某些学术研究中又被称作“泥草垛墙”[4],其墙体材料主要由碱土、羊草、粘土及砂子1加水浸泡,搅拌均匀而成。其中,羊草主要增强整体的抗拉性,按体积比约2:1与碱土进行混合;粘土主要作为粘结剂,增加材料混合物的粘结性;适量砂子,主要增强墙体干燥收缩时的抗压缩稳定性,防止墙体开裂。混合物的制备主要通过叉子搅拌、和泥,形成“草泥粘土”,其粘结性可通过将泥团在手掌中进行多次攥握感知[4]。当草泥粘土具有足够粘结性后,可从墙体底部逐层向上进行堆叠,直至达到墙体所需高度。叉垛墙一般每天建造高度150~750mm,平均不超过450mm,建造下一层之前,一般要留两个星期以上时间,让上一层混合物自然干燥,并且每层混合物顶部加入干草麦束,加速干燥过程。内蒙古地域碱土房一般夏季农闲时叉墙,秋季秫秸杆收割后,开始筹建屋顶。因此,叉垛墙在整体建造完毕后,具有足够的时间用于干燥。用层层堆叠建造的叉垛墙高度可达近6.0m[4],其寿命在内蒙古东部地域一般15~20年左右(图18)。

(3)土坯墙,其墙体材料为碱土与50~60mm碎羊草,混合后通过加水搅拌至可塑状形成泥团,然后放入坯膜中,用木杵或石杵等夯打结实,制成规格相同的土坯砖,在内蒙古地域其尺寸通常为370mm×180mm×70mm或260mm×180mm×150mm,重量约10~12kg,以搬运和砌筑方便为度。由此形成的土坯墙体厚度一般为600mm,采用黄泥浆刮浆垒砌,一顺一丁或两顺交错铺砖工法。土坯墙的质量与土坯砖的质量有直接关系。当碱土不纯、内含粗砂较多时,不能做土坯墙;并且土坯墙因垒砌中有空隙,不如叉垛墙保温性好(图19)。

(4)垡子墙,即用垡子土坯砖垒砌建造形成的墙体。垡子在内蒙古东部地域较为普遍,制作简单,即在草根盘结的碱土板结区域,用铁锹等工具切割成方形土块,然后整体从地表挖出即成。垡子墙与土坯墙具有相同的砌筑方式,但垡子墙对植被破坏严重,在学术界多被诟病,不推荐采用[5](图20)。

其次,从面层建造部分来看,内蒙古地域碱土房建筑墙体的面层粉饰材料与叉垛墙草泥粘土材料基本相同,在建造工法上则分层进行:

(1)内层抹泥,为增强面层的抗拉性,通常羊草较长,可称之为“羊草粗泥”,主要起找平的作用,使墙面大致平整。

(2)愈至外层羊草变短,砂子含量增加,以提高墙体在粘土干燥收缩时的抗压缩稳定性,防止开裂。由于内蒙古地区牲畜较多,也可选择加入牲畜粪便,来增加混合物的粘性及防水性。由此混合而成的泥,可称之为“羊草细文泥”,主要起保护与美观的作用。

(3)面层建造一般需打紧、墁平、压光,以增加面层的耐久性,为防止“掉皮”与经常补修,在条件许可的情况下,可使用掺和石灰的三合泥,增加表面的光滑与光泽。因此,也相应出现使用水泥等混合涂料进行抹面情况,使墙体防水性和“掉皮”现象都得到改善(图21,22)。对于建筑室内墙体抹面,则通常采用碱土与砂子,按体积比1:2进行混合抹面,墙面不易开裂;也有使用白灰进行室内抹面的情况,其做法与抹泥做法基本相同(图23)。

8 类抬梁式结构

8 类抬梁式结构

 

9 九檩硬搭山式结构

9 九檩硬搭山式结构

 

1 0 二柱九檩式结构

1 0 二柱九檩式结构

 

1 1 排山柱式结构

1 1 排山柱式结构

 

1 2 墙体承檩

1 2 墙体承檩

 

1 3 外墙厚度

1 3 外墙厚度

 

1 4 内墙下部厚度

1 4 内墙下部厚度

 

1 5 内墙上部厚度

1 5 内墙上部厚度

 

1 6 毛石基础

1 6 毛石基础

 

1 7 无基础碱土房

1 7 无基础碱土房

 

1 8 草泥粘土叉垛墙

1 8 草泥粘土叉垛墙

 

1 9 碱土土坯墙

1 9 碱土土坯墙

 

2 0 垡子墙

2 0 垡子墙

 

2 1 碱土墙体抹面

2 1 碱土墙体抹面

 

2 2 碱土墙表面压光

2 2 碱土墙表面压光

 

2 3 室内墙体白灰抹面

2 3 室内墙体白灰抹面

 

2.3屋顶

碱土房建筑屋顶从承重墙开始(墙体上方垫木,用于将屋顶荷载均匀传至墙体,扩大受力面积,避免集中荷载),完整的构造层一般可划分为基层、垫层(保温层)与面层三部分,依次为:1)基层:160mm檩条、40mm椽子或30mm望泥板板宽(100~150mm);2)垫层(保温层):200mm厚秫秸笆(或100mm厚秫秸笆2层);3)面层:100mm厚碱土混合羊草(羊草用水浸泡后使用)土、60mm厚碱土泥、40mm厚煤焦渣。最后,碱土与石灰混合抹面(图24)。

然而,由于有限的材料资源、寒冷的气候条件,以及非标准建造的影响,屋顶构造层在具体建造实施中,呈现出材料、形式与建造工法的多样性。

2.3.1垫层(保温层)材料的多样性

内蒙古地域碱土房建筑屋顶垫层,除采用秫秸笆以外,还采用荆笆苇席、葵花杆、玉米杆甚至树枝等多种建筑材料,以节约木材用量。铺设工法一般为两层,厚度100~200mm左右,其中,秫秸笆通常在使用前扎成捆以便于铺装,其整体性、坚固性亦较好(图25~28)。

2.3.2檐口形式、材料及建造工法的多样性

(1)出檐方式

从出檐方式来看,内蒙古地域不同地区碱土房建筑出檐方式亦有不同,包括普通出檐、简易山墙的“墀头”式出檐以及“盘头”式叠涩出檐等多种出檐方式(图29~31)。

(2)连檐材料及高度变化

连檐与屋顶基层构造紧密相连,因此其材料主要以木板为主,但亦有不设连檐直接裸露的鸭嘴形秫秸,或采用砖石材料等情况。然而,由于屋顶构造层使用材料及建造工法的不同,连檐高度亦有不同变化。一般来说,因气候较为严寒,内蒙古地域碱土房屋顶秫秸铺设及上层抹泥总厚度约300~400mm。

(3)檐口排水材料与方式

内蒙古地域碱土房建筑在屋顶檐口排水方面亦有不同,主要以砖檐与瓦檐为主。砖檐即在连檐上方铺砖一层,插入碱土泥内;瓦檐即铺瓦一层。然而,亦存在无任何排水构件情况,即直接将碱土泥抹齐至连檐,此种排水在降水量少的地区尚可,而在降水量较多的地区则对连檐甚至墙体来说都有浸水坍塌的危险(图32~34)。

2.3.3面层建造工法的多样性

从建造工法来看,基本上可分为:砸灰屋顶与碱土屋顶两大类。

(1)砸灰屋顶建造工法

首先,在屋顶面层构造的60mm碱土泥构造层上面再加垫一层石灰与煤焦渣混合层。石灰与煤焦渣需要经水混合后焖上3个月的时间,待其表面浮出浆汁后才能铺设在屋面上,铺好后还要用棍棒反复打砸,直至其中的浆汁全部排出,并捣固结实。由此得到的屋面坚固耐久,即使檩条破损,屋面仍不会塌落[2,5](图35)。

(2)碱土屋顶建造工法

相较砸灰屋顶建造工法,碱土屋顶是在其基础上将石灰与煤焦渣混合层去掉,然后在碱土泥表面抹20mm厚碱土即可。这种做法较为简单,在碱土房建筑中较为普遍。

3结语

通过对内蒙古地域碱土房建筑及其工法的深入调查研究发现,内蒙古地域碱土房建筑作为一种移民输入的乡土建筑类型,充分利用并发挥了地域碱土资源的材料特性;此外,由于受自然资源及环境气候的制约,内蒙古地域碱土房建筑在材料选择与互补、建造工法多样性等方面,体现出乡土建筑非标准建造的典型特征,这也使其成为研究内蒙古地域建筑工法多样性以及乡土建筑环境适应性的典型案例。

2 4 内蒙古地域碱土房屋顶构造层

2 4 内蒙古地域碱土房屋顶构造层

 

2 5 望泥板垫层

2 5 望泥板垫层

 

2 6 秫秸垫层

2 6 秫秸垫层

 

2 7 荆笆垫层

2 7 荆笆垫层

 

2 8 葵花杆垫层

2 8 葵花杆垫层

 

2 9 普通出檐形式

2 9 普通出檐形式

 

3 0“墀头”式出檐形式

3 0“墀头”式出檐形式

 

3 1“盘头”式出檐形式

3 1“盘头”式出檐形式

 

3 2 瓦檐排水形式

3 2 瓦檐排水形式

 

3 3 砖檐排水形式

3 3 砖檐排水形式

 

3 4 木制连檐

3 4 木制连檐

 

3 5 砸灰屋顶

3 5 砸灰屋顶

 

图表来源

所有图表均由作者自绘或自摄。

 

参考文献[1]王遵亲.中国盐渍土[M].北京:科学出版社,1993.

[2]张驭寰.吉林民居[M].天津:天津大学出版社,2009.

[3]刘敦祯.中国住宅概说[M].天津:百花文艺出版社,2004

[4]琳恩·伊丽莎白,卡萨德勒·亚当斯,吴春苑.新乡土建筑:当代天然建造方法[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]周立军.东北民居[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[6]建筑用砂:GB/T 14684—2001[S].北京:中国质检出版社,2001.
Research on Construction Method of Jiantufang in Inner Mongolia
ZHANG Peng
Abstract: Taking Jiantufang which is common in Inner Mongolia as the research object, this thesis makes an in-depth investigation into their forms, structures and construction methods, and points out the typical characteristics of Jiantufang in Inner Mongolia in utilization of materials properties, construction diversity and non-standard construction are the result of environmental adaptation.
Keywords: jiantufang; form; structure; construction method;
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