黄土建筑材料生态化设计研究.docx

黄土建筑材料生态化设计研究 摘要:以黄土为建材的建筑，具有冬暖夏凉、便于施工、节省材料的特点，生土建筑最大的优点是环境友好性目前应该在农村推行生土建筑，有利于将来村庄被整理成农业或者生态用地，这样就可以有效解决因混凝土建筑的不可逆性带来的土地整理难题运用案例借鉴法分析黄土建筑的生态观、生态设计技术经验，借鉴当代国内成功的黄土建筑设计案例，探讨其中所蕴含的建筑理念和设计技术，以期更好地传承与发扬黄土建筑的优点 关键词:黄土建材;传统民居;生态设计 1概述 随着城市化进程的加剧，现代建筑迅速发展;同时也给社会带来了许多环境和能源的问题现代的许多建筑轻视当地的环境或历史文化背景，造成建筑与环境不相融合，不协调除了占用了大量的土地之外，同时由于现代建筑使得很多地方都失去了原有的韵味大肆的建筑使得植被被破坏，造成水土流失严重;滥用工业原料又让土壤被毒化，降低了土壤的使用率;这些问题都表明了现代建筑的创新刻不容缓从而，“生态建筑”这一新兴建筑理念开始引领时代潮流生态建筑指的是建筑能够利用并适应当地的地理条件，能够充分地利用本地的建筑材料，合理地、创新性地运用传统与现代结合的建筑工艺与技术，使建筑具有节约材料、节能环保、益于居住、循环再生、经济适用等特点。

生态建筑要使建筑和环境、生态之间形成相互协调、有机统一的共同体，追求人、建筑、生态环境能够形成可持续发展的良性循环系统 2中国生土建筑的生态智慧 2．1窑洞的生态智慧 窑洞建筑是我国黄土高原独特的地理环境因素造成的窑洞作为黄土高原原生态的建筑之一，它体现出传统民居天人合一的生态思想，强调了人与自然和建筑的统一结合靠崖窑”是最早的窑洞民居靠崖窑又称“土窑”，窑洞大多都是此类型的窑洞靠崖窑是依山而建，在土崖上横向位置向里挖洞洞的顶部呈圆拱形，洞的地面呈长方形，在洞的外侧装上门窗就形成了最基本的靠崖窑根据黄土高原地区干燥少雨，光线充足，多风沙天气，窑洞一般背风建设这种靠崖窑不仅工程量小，省时省力，而且冬暖夏凉，防风能力强，极适合当地居民的居住环境，见图1窑洞的建造基本上都是用黄土来完成的所以它对黄土资源的利用可谓是发挥到了极致靠崖窑是通过横向向里挖洞获得居住空间，从而节约了土地资源窑内的建筑构件例如窑壁、窑墙都是通过对黄土的加工来完成的，挖出的黄土还可以建造一些土灶、土台、土炕等家具多余的黄土还可以用来填坑填坡，极大限度的利用了黄土资源窑的建设不用投入建筑材料构建空间，而是直接挖去天然材料获得空间，所以窑内的建设节约了当地的土地资源。

窑洞内厚厚的土层具有良好的蓄热和隔热能力，让窑洞内的温度变化很小，具有冬暖夏凉的特点这样的居住环境减少了当地居民对其他能源的使用窑洞在建设时不会破坏大量的植被在建成时仅仅展露出小面积的洞口立面，建筑的其他部位都与土地融合在一起，极大程度的保持了原有的自然景象，充分体现了人与自然和谐 2．2福建土楼的生态智慧 福建土楼的形式多种多样，其中最主要还是方楼和圆楼圆楼的建筑直径是30m～50m左右，一般为3层～4层它的平面布局由两种模式组成，单元式和内通廊单元式分为独立的开间，呈窄长扇形内通廊则在楼层内部设置“走马廊”，用来连通各个房间，上下楼则用公共楼梯方楼的形式与圆楼的布局相似，只不过是把平面换成了方形土楼的聚落空间强调了风水论中的负阴抱阳，藏风聚气土楼的布局自由，根据山势、地形的不同，不同形式的土楼自由的排布在部落内，错落有致，与大自然形成了一道和谐的风光土楼的地基和墙角一般都是用较大的河卵石砌筑的，墙角高过洪水位，防止山洪暴发冲倒土楼若选址在淤泥地上的话，地基建材则选用松木筏基将松木纵横交叉层叠，不仅重量比河卵石基底轻，而且面积更大，完全可以承受整个土楼的重量负荷土墙则就地取材，用田底的泥和粘性好且含砂质的土作为建筑土墙的原料。

土墙底部厚度为1m～2m，土墙中还用竹片或者松木枝作为拉结筋，保证土墙的强度土楼所用建材中的土木都是来自于大自然，当土墙倒塌或是木材腐烂之后它们都能融回到自然中，不会对自然环境造成破坏在干燥的季节，土楼中的土墙能够释放水气用来调节室内的湿度，保证室内不会过于干燥;在潮湿的季节，土墙不会结露冬暖夏凉的特点也让整个土楼具有良好的舒适度 3黄土建筑材料的生态化设计 3．1黄土建筑的特点 黄土具有土质疏松多孔;垂直节理发育，透水性强和水溶性特点黄土土质疏松，并不意味着窑洞易塌，窑洞不塌陷，主要是因为黄土直立性强，而且气候干燥降水少引起的，加之窑洞处在地下，水蚀没有表面那么严重(极难渗水)，另外窑洞屋顶多用砖瓦盖住，可把水流引开黄土还有一特性就是遇干坚如岩石，遇水则易流失所以当暴雨来临时，窑洞也有倒塌的危险，需要防范黄土建筑的优点是节省土地，经济省工，冬暖夏凉，防火，防噪声，确是因地制宜的完美建筑形式黄土建筑的最大缺点是具有遇水溶化的特点另外，黄土的支撑能力与现代建筑的钢筋混凝土有巨大的差距;传统窑洞还存在阴、暗、潮、闷等缺陷，因此，黄土建筑在现代的应用中必须加以创新私下以为黄土建筑不能广泛地应用于高层建筑，可以在农村及低层建筑中应用。

在应用中要重点考虑加强地基和做好防水处理 3．2传统黄土建筑的设计创新 从中国传统生土建筑的设计经验中，我们看到了生态建材对于生态建筑的重要性在现代建筑设计过程中，我们应该将现有建材进行整合、加工，形成更为环保的生态建材实际上，黄土在建筑实际上仍有广阔的应用前景，国内有一些建筑师正在致力于这方面的努力早在20世纪70年代，国外设计师就已经开始了地下穴居式住宅的设计尝试世界知名设计师威廉•摩根的穴居设计的穴居，与周边的绿色环境融为一体，内部则呈现出简约现代的设计风格20世纪80年代我国著名建筑规划大师、中国建筑学会副理事长任震英大力倡导对窑洞进行改良，他曾在兰州白塔山后山揖峰岭坡面上，借鉴窑洞的设计理念并加以创新，在黄土崖壁建了50孔新式窑洞，窑洞用青砖做成窑脸，用小青瓦做成帽檐，建筑设计新颖，空间宽敞舒适，格式别致;设计克服了传统窑洞阴暗潮闷以及抗震能力差等方面的缺陷，被称为“窑洞山庄”，其造价只是楼房的1/3窑洞山庄先后接待过美、日、加、菲、德、英等国生土建筑专家，受到他们的一致好评由我国香港建筑师吴恩融、西安建筑科技大学教授穆钧设计的庆阳市毛寺生态实验小学，曾夺“亚洲最具影响力设计大奖”和首届中国建筑传媒奖———最佳建筑奖。

建筑结合当地土壤、地形与气候条件，以黄土为建材，别出心裁地创新了通风采光，保温和粪便处理等适用技术，在不同高程的台地上营造出丰富、自然的室内外空间环境，达到了节能和环保的要求另一个生土建筑试验项目兰州白塔山生土生态园，获得第七届中国威海国际建筑设计大奖赛铜奖生土生态园主要由3层18间窑洞构成，过廊采用太阳能照明，园区由风力发电机供电采用生土建筑材料有免烧黄土砖和免烧粉煤灰砖，整个园区所有建筑物和构筑物没有使用钢筋、水泥和烧结黏土砖，设施都采用环保设计，很好地做到了因地制宜、就地取材、节能环保的生态效果以上种种实践，表明黄土建筑材料和黄土建筑在现实中有很强的实用性与环保、美学及文化生命力应当鼓励生土建筑的创新设计，充分发挥黄土建筑的优点，巧妙规避其缺点，使其为美丽中国建设贡献力量 3．3黄土建筑材料与现代设计结合 传统的各类生土建筑都有开间不大，布局受限制，日照不足，通风不畅和潮湿等缺点，需要改进通过对传统建筑技术的研究与探索，我们是否能将传统建筑技术融入进现代民居框架中去把现代建筑的框架结构与传统的生土建筑材料结合，就会有所创新黄土建筑材料与现代建筑的融合，也可以使得最终建成的建筑物能够符合时代发展的需求。

比如在低层建筑中，平房、花园洋房、别墅都可以采用混凝土异形柱体系，带有少量的普通框架柱房基、房梁、墙柱采用钢筋混凝土梁，墙体可用黄土建材填充由于房屋是框架结构，房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，如果考虑用生土建筑材料填充，可以就地取材，施工简易、成本低廉、节能环保、冬暖夏凉、适宜居住，有利于生态环境黄土易于加工，几千年来，各类生土砖、生土坯在黄土高原地区广泛流传目前而言，空心生土砖、实心生土砖、夯土墙都可以用来填充框架房兰州财经大学曹凯发明的免烧黄土砖，是一种取代黏土免烧砖的换代产品，已经获得国家专利，对于生土建筑的技术进步起到了推动作用生土建筑出的夯土墙不仅厚实耐用，不易开裂，而且比较坚硬，不易倒塌可以将生土做成的夯土墙替代红砖墙体，使夯土墙与混凝土梁结合形成楼房结构，见图3夯土墙在古代非常普遍，纯生土夯土墙的承重能力较低，墙体一般比较宽，有墙体耐水性差及墙体表面走砂等问题，比较适合在单层或两三层的矮层建筑中使用而添加的水泥等的混合夯土墙由于提升了夯土的强度，可以在3层以上的建筑中使用 4结语 黄土的热容远高于钢铁、水泥等现代建材，用它做墙体能达到冬暖夏凉的效果，以黄土为建材的建筑，无论是窑洞、平房还是低层的楼房，都具有方便施工、节省材料的特点。

以生土为建材的建筑，还有一个最大的优点是环境友好性在建设时和在被拆毁时，生土建筑对不可再生材料的节省，易于土地整理的特点，很符合现代中国农村的发展实际当前我国正处在城市化高速发展阶段，对农村建筑进行土地整理，是一项比较长期的工作目前应该在农村推行生土建筑，部分取代已经流行的现代钢筋水泥的建筑，有利于将来拆迁、合并时村庄被整理成农业或者生态用地，而且几乎很少产生因混凝土建筑的不可逆性带来的土地整理难题在黄土高原地区或者其他农村地区，充分地利用生土材料，对传统生土建筑技术进行创新探索，结合生态学的基本原理，探索能够使生土建筑和生态环境协调共生的设计，使建筑具有良好的气候调节功能，形成宜人、宜地人居环境，对于土地的可持续利用也有重要的意义通过对中国传统民居建筑与现代建筑艺术的融会贯通，将传统建筑设计元素引入现代建筑设计，节约土地资源与建设及生活成本，继承了传统文化元素，实现建筑环境共融，是一条多赢的可持续发展道路，应当大力进行探索与推广 作者:张树桐 陈雪 单位:淮阴师范学院附属中学第 8 页 共 8 页。