生态建筑与传统民居

福建建设科技 20071N o 15

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生态建筑与传统民居

叶玲玲(福建省建材设计院 福州 350003)

[提 要] 论述传统民居的生态性能,为现代生态建筑创作提供借鉴。[关键词] 生态建筑 传统民居 平面布局 生态性能 建筑材料

Abstrac:t T his paper discussed the eco log ical f uncti on o f trad itiona l dwe lli ngs and its reference fo r modern eco l og ica l arch itecture 1Key words :eco log ica l a rchitecture ;trad iti ona l d w elli ngs ;graphic des i gn ;ecolog i ca l capab ility ;architectural ma teria l

收稿日期:2007)05)23

建设资源节约型社会和环境友好型社会已成为我国社会发展的重大战略之一。生态建筑作为未来建筑的主旋律,正日益受到建筑师的关注。

1生态建筑

生态建筑是21世纪国际建筑发展的主要趋势。基于对国内外绿色建筑发展的经验探索,其理念可以概括为/节约能源、节省资源、保护环境、以人为本0十六个字。它是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时在建筑全生命周期(建筑规划、设计、材料生产、施工、营运维护和拆除过程)中实现高效率的利用资源(能源、土地、水资源、材料等),最低限度地影响环境的建筑物,生态建筑的基本性能归纳如下:

(1)生态建筑首先要有合理的选址和规划,尽量保护原来的生态系统,减少对周边环境的影响,并且要充分考虑有合理的自然通风、日照、交通等。

(2)生态建筑要实现资源的高效循环使用,降低资源消耗,并尽量使用再生资源。

(3)生态建筑要采取各种节能措施,有效地减少能源的消耗,并尽可能采用太阳能、地热、风能、生物能等自然能源。

(4)生态建筑要尽量减少废水、废气、固体废物的排放,并采用各种生态技术实现废水、废物的无害化和资源化,使其得到再生使用。

(5)生态建筑要控制室内空气中各种化学污染物质的含量,使室内有良好的日照,自然通风,和一定标准的舒适的室内环境质量。

(6)生态建筑要有建筑功能上的灵活性、适应性和易于维护的建筑体系。

2传统民居

我国幅员辽阔,自然区域和文化地域的特征相差甚远,传统民居总是最讲究因地制宜,它们利用当地有利的自然条件,用最经济、最天然的手段,达到抵御各种不利因素并获得安全舒适居住空间的目的。从北方乡土民居、江南民居、陕北的窑洞、福建的土楼、南方的竹筒屋,,它们在平面设计、节能措施、室内热舒适度、建筑材料等方面都蕴含了传统民居神奇的节能理念和对自然环境的适应性,为现代建筑创作提供借鉴作用。

211北方传统乡土民居21111平面布局

北方传统乡土民居一般采用南北向布置,入口及生活用房设在南向最佳位置,辅助用房设在北向。入口设置门斗,减少冷风渗透。为便于各房间利用做饭的余热取暖,平面以厨房(热源)为中心布局,最大限度地减少了热能的损失,是一种有利于节能的布局形式。

21112建筑材料

北方乡土民居拥有其独特的建筑材料体系,除使用实心粘土砖外,还使用大量与城市不同的地方材料,如火山浮石砌块、稻草板、粘土免烧砖、草泥拉合辫等节能保温材料。这些材料不仅节省其制作时所用的能耗,而且经测试,其保温效果均优于实心粘土砖。

21113生态性能

北方传统乡土民居南向开大窗,白天可以吸收大量的太阳能,提高室温。窗上设棉、毯子、牛皮纸等材料做成的保温帘子或窗板,白天卷起,晚间放下。有的民居采用铝箔窗帘,经实测窗的热阻值提高214倍。北向开高侧小窗,仅用于夏季通风,多数居民在冬季用草帘或土坯将其封闭。一些地区冬季在双层木窗上加设一层塑料薄膜,减少传热耗热量20%以上,且可以大量减少冷风渗透所造成的耗热量。门窗缝隙采用棉布条等封糊,以防止冷风渗透。

212江南民居21211平面布局

江南民居普遍的平面布局方式和北方的四合院大致相同,但由于人口众多,土地珍贵,平面一般布置紧凑,院落占地面积较小。住宅的大门多开在中轴线上,迎面正房为大厅,后面院内常建二层楼房,由四合房围成的小院子通称天井,作采光、通风、排水用。该住宅的个体建筑以传统的/间0为基本单元,房屋开间多为奇数,一般三间或五间。每间面阔3~4米,进深五檩到九檩,每檩1~115米,各单体建筑之间以廊相连,和院墙一起,围成封闭式院落。不过为了利于通风,多在院墙上开漏窗,房屋也前后开窗。

21212建筑材料

墙底部通常砌片石,室内地面也铺石板,以起到防潮的作用,外围砌较薄的空斗墙或编竹抹灰墙,厅堂内部随着使用目的的不同,用传统的罩、木或竹隔扇、屏门等自由分隔。

21213生态性能

四合院开放的开井,从天空中引进新鲜宜人的空气,利用重力和浮力的作用,比空气轻的水蒸气、氨气等,从天井上逸

出,相反二氧化碳、氖气、尘埃等则下沉,进入排水沟排走重污气体;为便于通风换气,其居室墙壁高,开间大,前后门贯通;为了避免潮湿,建二层楼房多,底层是砖结构,上层是木结构;为了利于反射阳光,民居建筑外墙多用白色或素雅颜色;为了适合于起伏不平的地形及南方的气候条件,住宅院落偏小,四周房屋常连成一体,且组合比较灵活。

213陕北的窑洞

21311平面布局

陕北的窑洞通常结合自然山势和气候在向阳面布置居住窑洞,一院住宅便是一个建筑群。一般农家院落的主体建筑是窑洞,围绕着主体建筑,修建一些辅助建筑。如,在入口处垒一道照壁,修间厨房,也有许多人家再挖两孔小窑洞,拴上牛马,为了卫生起见,一般猪与鸡舍都建在院墙外边。

21312建筑材料

采用就地取材,采石建窑,挖土脱坯烧砖,平整土地,修筑火坑等,施工简便、造价低廉,不受季节,不需要复杂机械。

21313生态性能

依山就势的布局,节约耕地,较少地破坏地面植被和自然环境,维护生态平衡;窑洞能源消耗低、保温性能好。冬天比平房温度高9e,夏天比平房温度低417e;洞室藏于土中,本身节能,可减少采暖而产生的废气,免受废气上升带来的污染,节省燃料;窑洞顶部可种植庄稼、蔬菜,利于环境保护、净化空气、改善小气候。

214福建的土楼

21411平面布局

福建土楼形式千姿百态,主要有圆楼、方楼和五凤楼。福建的圆楼直径30~50米左右,大多数3~4层,其平面布局有内通廊与单元式两种,底层用作厨房、餐室,二层为谷仓,三、四层作卧房。内通廊则在楼层内侧设/走马廊0连通各个房间,上下联系采用公共楼梯。单元式的则每一开间都是的居住单元,标准单元呈窄长的扇形。方楼与圆楼布局类似,只是平面变成方形。而五凤楼则是由上堂、中堂、后堂加上两侧的横屋组成,其歇山屋顶、层层跌落。土楼的聚落空间,强调负阴抱阳,藏风聚气,它们结合地形、布局自由、形式独特,有前高后低,有内高外低,顺应山势,错落有致,形态各异的土楼和自然山水构成土楼山村特异的/物镜0。

21412建筑材料

土楼的基础通常用大块河卵石砌筑,若在淤泥地上,则用松木筏基。粗大的松木纵横交叉层叠,构成松木筏基础,不仅重量比河卵石基础轻,而且基底面积更大,足以承受夯土高墙的巨大荷载并确保均匀地沉降。基础之上河卵石砌筑墙脚,墙脚高过洪水位,以免山洪爆发冲刷土体;土墙则就地取材选择粘性好含砂质的生黄土掺和田底泥,土墙中还用竹片或松木枝作拉结筋,底层外墙有1~2米厚。

21413生态性能

土墙冬暖夏凉具有较好的热工性能,能很好地确保室内的热环境舒适度,同时它还具有透气/可呼吸0的性能,在山区潮湿的季节土墙不会结露,在干燥的季节土墙还能释放水气有效地调节室内的湿度;土楼所用的生土和杉木它们来自土地,挡土墙倒塌,木材腐朽之后它们又回归土地,丝毫没有造成自然环境的破坏。

215南方竹筒屋

21511平面布局

竹筒屋是单间建筑。其开间小,进深大,两者之比由1B 4至1B8不等,宽不过4~6米,进深2O~50米,呈长方形,排列在狭小街道两旁。竹筒屋一般分为前、中、后三部分。前部为大门和门头厅;中部为大厅,内设神楼,大厅为单层,较高,厅后为房;后部为房和厨房、厕所。三部分以天井隔开,以廊道联系,个别开间大的则在天井四周绕以回廊,

21512建筑材料

墙基以麻石砌筑,墙身用青砖,山墙承重,木构架,瓦屋顶。

21513生态性能

竹筒屋由于开间小,进深大,高密度故极其省地,且能减少太阳的辐射,门口设有三重大门,外面为脚门(吊扇门),中间是趟栊,里面是对开的厚硬木门,具有采光、通风、保安的功能。楼上临街一面设有内阳台,阳台既可采光通风,晾晒衣物,又可作消闲纳凉的场所。竹筒屋外墙采用普通抹灰刷浆或拉毛处理,色彩一般为白色或浅黄色,主要为了反射热量,其表面温度通常比砖面温度低大约6e。

3传统民居的异同特点

中国传统民居所表现的多种多样的形式和各异的特点,显示了许多因素之间复杂的相互作用和影响。各地民居明显的差异是由于地理气候条件的不同、地方材料和传统的构造技术与方法的不同﹑环境的不同﹑防御要求带来的特点及经济条件的差别;但它们共同的特点是:在平面布局上都是顺应自然环境和适应气候条件;多能因地制宜、就地取材、因材施工,重视对自然生态的适应和保护;在空间功能、结构形式与地方建筑材料统一协调,最大限度利用乡土建筑材料与废弃物品,发挥构件材料的天然性能;强调地方特色,增加建筑的欣赏价值。

4实例

继承传统民居中的生态建筑经验,结合现代建筑技术,并依据地区自然资源和环境条件,发展新时期生态建筑,西安建筑科技大学教授刘加平等作出了理论和实践探索。比如在延安市枣园村做的一种根据西北自然条件,充满现代化气息的新型生态窑洞。这种新式窑洞有两层,通风好、光线足,可利用自然资源制冷、制热。居民们能用自来水、液化气做饭,用太阳能热水洗澡。再如云南省楚雄州永仁县一项移民工程,因为云南省处于地震多发区,一方面用增加白灰和沙子,改变生土混合比例的方法增加建房生土的韧性;另一方面从改善房屋木结构的节点处理上入手,解决了生土结构的抗震问题。针对分散的民居,设计了一个小型污水处理系统,将生活污水,人、畜粪便导入沼气池中,解决了污水排放和清洁能源利用的问题。无论房屋空间结构、屋顶样式、建筑材料上的生土围护、土木结构等方面,都保留彝族传统民居的特点,以冬天利用太阳能、夏天通风和遮阳来解决冬夏的热环境问题。另外清华大学伍舜德楼,采用/热缓冲空间0,即在建筑的南部设计了一个体积较大的绿化中庭。冬季,中庭是一个封闭的大暖房,在/温室作用0下,成为办公建筑环境的热缓冲空间,起到了保温节能的作用;在春秋季节,中庭是一个开敞空间,能促使室内良好的自然通风;在夏季,中庭南向百叶遮阳板能有效地遮蔽直射阳光,使中庭成为一个巨大的凉棚。在其南侧又设一边庭,内植花木,既净化空气,又美化环境。在其南北顶部各置一条形天窗,可根据四季不同的需要开启和关闭,节省能源。西面入口置一实墙面,夏防西晒,冬挡寒风,这也是一个充分利用自然,节省能源创造舒适健康环境的优秀实例。

(下转第34页)34福建建设科技20071N o15u建筑结构

电阻率等,根据钢筋电位判别其锈蚀概率、根据钢筋锈蚀电流判定锈蚀速率和保护层出现损伤年限、根据混凝土电阻率判定钢筋锈蚀状态等。综合分析判定方法则是通过裂缝宽度、混凝土保护层厚度、混凝土强度、混凝土碳化深度、混凝土中有害物质含量以及混凝土含水率等综合判定钢筋的锈蚀状态。

215碱集料反应检测

混凝土碱集料反应(AAR)需要具备的条件是:混凝土含有较高的碱度、集料具有碱活性、环境中具备一定的湿度。目前对于碱集料反应的现场检测手段比较少,一般是从混凝土碱度、集料碱活性检测入手。

丹麦产的RAT碱含量快速测试仪可检测新拌混凝土或硬化混凝土中的钾离子和钠离子含量,换算成N a

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O当量。每次检测约需10分钟。

A ST M标准的砂浆棒法和化学法是检测集料碱活性最传统的方法,由于存在大量错判、漏判的实例,R I LE M标准中已不再使用这两种方法作为集料碱活性的检测方法。目前, R I LE M标准中检测集料碱活性的方法有:AAR-1(岩相法)、AAR-2(快速砂浆棒法)、AAR-3(混凝土棱柱体法)、AAR-4(快速混凝土柱法)、AAR-5(碳酸盐集料快速初选法)等。

岩相分析是指通过肉眼和借助光学显微镜鉴定集料的矿物成分及其含量,以及矿物结晶程度和结构的方法,完整的岩相分析还需借助于扫描电镜、X-射线衍射分析、差热分析、红外光谱分析等手段,对集料作出判断。

快速砂浆棒法是在A ST M C227法的基础上发展而来的,又称南非NBR I法,1996年被R I LE M标准采用并由欧洲技术委员会在多个实验室进行交叉试验研究验证,加以改进后于2001年正式被R ILE M定为快速检测集料碱活性的方法,标准号为AAR-2。

混凝土棱柱体法是根据工程常用的参数配置混凝土,制作成尺寸为75mm@75mm@(250~300)mm的棱柱体试件,将试件在20?2e、100%RH条件下养护,测定2、4、13、26、52周各龄期的膨胀率。每次测量前将试件置于20?2e环境中冷却24h,若一年膨胀率<0105%,则集料为非活性,若一年膨胀率>0115%,则集料为活性。若集料一年膨胀率在0105%和0115%之间,则为潜在碱活性集料。

岩相法、快速砂浆棒法、混凝土棱柱体法在经过反复验证、修订、完善后于2001年4月被R ILE M正式确定为集料碱活性检测的标准方法,标准号分别为AAR-1、AAR-2、AAR -3。

快速混凝土柱法(AAR-4)是在混凝土棱柱体法(AAR -3)基础上建立起来的。它的试件尺寸、集料粒径及级配、配合比等与AAR-3法完全相同,为了加快反应速度,缩短评价的时间,该法将养护温度提高到60e,养护时间缩短为20周。该方法可用来测量由于碱集料反应而引起的混凝土膨胀,从而在相对较短的时间内评价特定集料和混凝土配比的碱硅酸反应安全性。

碳酸盐集料快速初选法(AAR-5)是基于南京工业大学提出的碳酸盐集料碱活性试验方法而制订的。碱集料反应分为两类,即碱硅酸反应(ASR)和碱碳酸盐反应(ACR)。在国际上,碱碳酸盐反应研究较少,这类反应专属的快速鉴定方法也缺乏。AAR-5法以压蒸法为试验基础,适当增大碳酸盐集料的粒径以强化集料膨胀对混凝土膨胀所起的作用。该方法在对含有泥质泥晶白云岩、泥质粉晶白云岩、泥质白云质灰岩和白云质灰岩的集料检测中,获得了较好的结果。该方法为试行方法,还需要经过大量的试验加以验证。

3结语

混凝土的耐久性是混凝土在外部环境作用下的综合性能,首先取决于混凝土本身的性能,如强度、抵抗收缩开裂的能力、抗渗性能、密实性、内部各组分的有害物质含量(如氯离子、硫酸根离子等有害杂质、碱度、集料的碱活性等),还取决于外部环境的恶劣程度。当前的耐久性检测技术中,既有针对材料本身性能进行测试的实验室试验方法,也有针对结构实体进行现场检测的非破损检测技术。通过各种检测手段评估混凝土结构的耐久性,有助于我们了解混凝土的状态、预期其安全使用寿命、在结构恶化之前及时采取有效措施、在不利的环境条件下采取适当的防护措施以避免损失。因此,混凝土耐久性检测技术必将得到不断发展。

参考文献

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[5]5建筑结构检测技术标准6GB/T50344-2004

(上接第38页)

5结语

传统民居建筑在重视地理环境,尊重和维护自然生态平衡,尊重民族和地域文化、生活习俗,以及运用当地技术、材料和体现可持续发展等方面,有许多值得我们借鉴和吸收的地方。努力寻求地域传统文化与时代发展的结合点,建筑创作力求体现传统文化尊天地、重人本、讲亲和的唯物辨证思想;学习借鉴传统建筑文化的空间组合,构图手法,意念表达;不断探索传统建筑思维与现代建筑思维,传统技术与现代技术,继承传统内在的东西,力图使优秀的地域传统文化融汇到现代建筑文化之中,有助于我们在新时期全面进行城市化建设,发展新时期的生态建筑。

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