傳統(tǒng)中國生土建筑的研究與實踐

傳統(tǒng)中國生土建筑的研究與實踐

1建筑與“土”的關系在等待土壤工作時，我們首先讓人們考慮到“土壤”的定義和使用。提到“土”大家會想起傳統(tǒng)的覆土民居、歷史上的夯土地基及城墻和現代的生土建筑。這里論述的“土”包括傳統(tǒng)意義上的“黃土”，和現代概念上的“生土”，也包括那些與土壤相關的、但不呈現土的一般形狀的“土”。但這里的“土”并不包括石材。廣義上的土作是人類一切與“土”有關的建筑和營造活動，其中包括了應對“土壤”環(huán)境的各種建筑行為，即歷史上的生土工程或現在意義上的土工建筑技術。狹義上的土作是指主要用未焙燒而僅作簡單加工的原狀土作為材料進行的一切建筑和營造活動(1)。本文的討論是源于對《營造法式》中泥作的閱讀和思考，以及中國傳統(tǒng)營造活動中對生土利用方式的觀察，最后整理出文中土作的概念，并且對傳統(tǒng)中國生土建筑及其生土工程行進行研究初探。2土作研究方面土作在全國范圍內的研究集中在幾個方面：一是集中在利用夯土技術進行古代建筑城市遺址考古和討論古代高臺及城墻夯土技術論述的文章。如王明德先生在殷都學報發(fā)表的《論中國古代都城的起源》，王慎行先生在殷都學報發(fā)表的《商代建筑技術考》，蘇秀菊、聶玉海譯楊錫璋校在殷都學報發(fā)表的《商代建筑技術》，馬升、謝堯亭、王京燕、王俊、王金平在中國文物報上發(fā)表的《山西柳林高紅發(fā)現商代夯土基址》以及高江濤、何努王、曉毅在中國文物報上發(fā)表的《山西襄汾陶寺遺址田野發(fā)掘又獲新成果》，李維寶、陳久金發(fā)表在天文研究與技術(國家天文臺臺刊)的《中國最早的觀象臺發(fā)掘》等。二是集中在地域民居傳統(tǒng)生土建筑的研究。這個領域的土作研究成果較為豐富。如趙西平、趙方周、劉加平、尚建麗發(fā)表在西安科技大學學報的《秦嶺山地民居墻體構造技術》，新疆大學李生英的碩士論文《新疆水資源與生土建筑的研究———以吐魯番為例》，謝華章發(fā)表在住宅科技的《福建土樓夯土版筑的建造技藝》，華僑大學洪石龍的碩士論文《泉州土樓及其類住宅設計模式》，江南大學蘇媛媛的碩士論文《“土”在中國傳統(tǒng)民居中的生態(tài)價值》，重慶大學羅強的碩士論文《西北地區(qū)生土民居設計與營造技術研究》，華南理工大學陳小瑾的碩士論文《潮汕地區(qū)傳統(tǒng)建筑典型墻體營造技術》，西安建筑科技大學尚建麗的碩士論文《傳統(tǒng)夯土民居生態(tài)建筑材料》等三是關于土作技術的傳承和發(fā)展的研究。如劉大可著的《中國古建筑瓦石營造法》中的明清土作地基夯筑，趙樹德先生在西安冶金建筑學院學報上發(fā)表的《生土工程的改善與發(fā)展研究》，昆明理工大學焦春節(jié)的碩士論文《土坯、泥漿改性試驗研究及生土墻體高厚比限值研究》中云南生土民居抗震研究等。3“土壤、原生土壤、原生建筑”和“土壤”本文通過文獻的概念對比來理清和限定土作中的若干概念:“土、生土、生土建筑”與“土作”，以及直接關系的關系。3.1問題的提出與內涵土、生土建筑和土作這三者概念的矛盾是來源于對“土”的定義，這個研究沖突點是發(fā)生在廣義土作概念之內的。蘇媛媛在其碩士論文《“土”在中國傳統(tǒng)民居中的生態(tài)價值》中論述了“土”的概念。提起土，人們很容易聯想到民居的土屋、窯洞與現代建筑中的覆土建筑，顯然這些都是以生土為建材或與其相關的某種建筑類型。而“土”(Earth)—本文中研究的對象，不僅包括傳統(tǒng)意義上的“黃土”，和現代概念上的“生土”，也包括那些與土壤相關的、但不呈現土的一般形狀的“土”，如巖石、塊石、產生在沿海地區(qū)的硅藻土等天然材料。因此，本文中研究的土是個相對廣泛的概念，是具有相關或類似屬性的材料的總稱。當今許多國家在傳統(tǒng)土材的基礎上發(fā)明一些新的土材料，如日本的新陶材，也是屬于本文中“土”的范疇。原因就在于技術開發(fā)與加工并未改變這些土材料的最初性能，而是對其性能加以改良，使其更好地發(fā)揮本身的優(yōu)點，適應當今建筑材料發(fā)展的需要。土和其它材料一樣，有自身的優(yōu)勢和缺點。“天然的‘土’具備可再生、可循環(huán)使用的共性，但也有一些土可能含有輻射性元素，會威脅人體健康。在對土進行利用的同時，其缺點帶來的種種問題是無法回避的。所以說，如何利用土的優(yōu)勢、避免土的缺點是應用中需要解決的問題。鑒于此，研究中國傳統(tǒng)民居如何合理利用土，是本文的出發(fā)點，其中蘊涵的生態(tài)觀念與方法正是現代生態(tài)建筑設計中需要借鑒的?！?在此文中“土”的概念是(Earth)其中把那些與土壤相關的、但不呈現土的一般形狀的“土”，如巖石、塊石、產生在沿海地區(qū)的硅藻土等天然材料都包括在內了。換言之，在文中筆者把石材也歸納到“土”的概念里面。因此，在之后的文章論述中會包括許多石材為主要建造材料的民居。在文章“使用土的典型民族代表”一節(jié)中筆者歸納到：“在我國，以土為材的窯洞居住類型(包括靠崖窯、平地窯、銅窯)絕大多數的使用人群是漢族。其次，少數民族中的寧夏回族也使用窯洞。而北部新疆地區(qū)的維吾爾族則使用土坯材料建造長方形的土窯，如吐魯番土拱民居。在中國其他少數民族地區(qū)亦有許多以使用土見長的民族與民居，它們和土窯洞有所不同，基本都是地面上利用當地土材、石材或與其它材料結合建起的民居。如布依族石頭房、白族的土庫房、高山族的青石板瓦面房和用木石結合建造的下沉式民居、西藏藏族民居的碉房、四川藏族的木石結合的民居、四川羌族的石造民居、維吾爾族土墻平頂的‘阿以旺’民居、寧夏回族的草泥平頂房、彝族以木為主以土為輔的‘土掌房’等。其中藏族(四川、西藏、甘南藏族)與四川羌族的碉房是歷史久遠的民居形制，木材輔助石材砌筑的長方形建筑高度一般在2—3層，最高可達6層，它們是我國各民族中將民居土建技術發(fā)展較好的民族。這些以土為材料的建筑，已逐步形成了各具民族特色的民居”2。我們可以觀察到其中的很多石材建筑不是我們通常提及的生土建筑。這就引發(fā)了一個矛盾的問題---“土”與生土建筑的對應關系，這兩個概念中的“土”對等嗎？生土建筑又如何界定呢？在趙樹德先生的文章中我們能夠看到先生對“土”和“生土建筑”的界定：“生土建筑”一詞的理解，狹義地從日常生活“土”字意義上講，生土建筑就是指用原狀土或天然土經過簡單加工修造起來的建筑物和構筑物，實質上是用土來造型;若從廣義講，就是以地殼表層的天然物質作為建筑材料，經過采掘、成型、砌筑等幾個與燒制無關的基本工序而修造的建筑物和構筑物。按廣義理解，這樣就要把巖石和土都包括在生料之內?！拔覀兂Ｕf的人類改造自然、利用自然，多數情況下就是指以地殼表層的巖土為對象的人類活動，所以無論從地質學、力學分支的角度，還是從工程技術(包括建筑工程)的角度，巖和土之間常常沒有什么嚴格界限，一些工業(yè)技術部門歷來也都是對巖土作統(tǒng)一分類。特別是自70年代以來，國際國內都把巖土合并研究稱之為：巖土力學、巖土工程。原來分開的，現在也合在一起了。這就告訴我們，嚴格區(qū)分巖土，在學術思想上既不全面，有時也不大可能，同時也不符合國內外的工程實踐。至于研究者們根據需要和可能在巖土之間限定自己的研究范圍，那當然是另外一回事。3從這兩篇文章我們可以觀察到趙樹德先生對“土”分類是和蘇媛媛女士一致的，他們都把巖和土合在一起，并統(tǒng)一到“土”的概念之下。從大土作的概念出發(fā)，那么廣義的生土建筑及其營造過程就是“大土作的基本概念”了。而除此之外的文章中對生土建筑的定義多數是狹義上生土建筑的概念，如李生英女士的《新疆水資源與生土建筑的研究———以吐魯番為例》：生土建筑主要是指用未焙燒而僅僅作了簡單加工的原生土為材料營造主體結構的建筑。生土建筑按材料、結構和建造工藝區(qū)分，有黃土窯洞、土坯窯洞、土坯建筑、夯土墻或草泥跺墻建筑和各種覆土建筑，以及夯土的大體積構建筑。按照建筑方式和使用功能區(qū)分，則有窯洞民居、其他生土建筑民居和以生土材料建造的公用建筑。由于受不同地區(qū)不同環(huán)境的影響，各地區(qū)的生土建筑在建筑結構和建筑藝術上也各有特點（見圖1）。4張虎元，趙天宇，王旭東共同編寫的《中國古代土工建造方法》：生土建筑是一個現代術語，泛指世界各地以僅經過簡單加工的原狀土質材料建造的建筑，包括黃土塬上開挖的窯洞、用夯土形式建成的古城、用土坯形式砌筑的墻體、用泥加草調拌后修造的挑土墻、用版筑形式夯造的版筑墻和生土塊砌筑的構筑物，等等。按照材料、結構與建造工藝，生土建筑可以分為黃土窯洞、土坯窯洞、土坯建筑、夯土墻、草泥垛墻以及各種大體量夯土構筑物。被土覆蓋的掩土建筑?？傊?，生土建筑的最大特點就是土材料未經燒造，僅在建造方法和施工技術上有一些變化而已?！肮糯凉そㄔ旆椒ㄊ疽鈭D”（見圖2）比較形象地說明了古代的土作技術。黃河流域的中原一帶是中華民族起源地之一。這一地區(qū)干燥少雨，豐富的黃土層就成為原始先民的天然建筑材料。距今6000年的半坡遺址地穴、半地穴和地面建筑即用的是生土建筑材料;4000年前的龍山文化遺址，出現了夯土建造的城墻、臺基和墻壁。中國絲綢之路沿線分布著大量極具地域特點的各類生土建筑遺址，如河西走廊綿亙千里的長城遺址、新疆交河故城遺址、高昌古城遺址等，都是古代先民因地制宜的偉大建筑杰作。土作為最簡單的建筑材料，在古建筑的發(fā)展過程中一直扮演著重要的角色。5（引自張虎元,趙天宇,王旭東《中國古代土工建造方法》）這種傳統(tǒng)的狹義生土建筑的分類是整個生土建筑研究領域的基礎，但是和趙樹德先生和蘇媛媛女士的分類有所不同。蘇媛媛女士的“土”分類法對其論文的整體結構起著積極的作用———從更為整體的角度歸納了中國傳統(tǒng)民居的“土”營造。3.2“生土”的內涵另一個在“土作”領域中矛盾的概念是生土和生土建筑理解的差異，這主要是發(fā)生在“生土”的定義上，也就是狹義土作概念所存有的矛盾觀念。生土在理解上是天然的原狀土？這是對之后生土建筑及土作研究的一個分歧。直接導致的結果是研究領域中不同文章對生土建筑的類型及結構分類產生較大差異。3.3結構形式設計。在現代社會設計在趙樹德《生土工程的改善與發(fā)展研究》中對生土建筑進行的分類是普遍研究者所認同的：生土建筑按材料、結構和建造工藝區(qū)分，有黃土窯洞、土坯窯洞、土坯建筑、夯土墻或草泥跺墻建筑和各種覆土建筑，以及夯土的大體積構建筑。按照建筑方式和使用功能區(qū)分，則有窯洞民居、其他生土建筑民居和以生土材料建造的公用建筑。由于受不同地區(qū)不同環(huán)境的影響，各地區(qū)的生土建筑在建筑結構和建筑藝術上也各有特點。6現存的研究者大多會將生土建筑分為穴居或窯洞、夯土版筑建筑和土坯建筑。而在焦春節(jié)先生的《土坯＿泥漿改性試驗研究及生土墻體高厚比限值研究》7中則把生土建筑及其房屋類型做了如下的分類：生土建筑是我國傳統(tǒng)建筑中的一個重要組成部分。生土建筑按結構特點大致可分為以下幾種形式:(1)生土墻承重房屋：(a)土坯墻承重房屋(b)夯土墻承重房屋(c)夯土、土坯墻混合承重房屋(d)土窯洞(2)磚土混合承重房屋：(a)下磚上土坯(b)磚柱土山墻(3)木構架承重房屋主體結構為木構架，其屋架、屋蓋重量以及其他荷載由木柱及其形成的木構架承擔。按結構形式可分為四種:(a)平頂木構架，又稱門式木構架；(b)老式坡頂木構架，又稱北方小式木構架；(c)三角形木柱木屋架；(d)穿斗木構架，又稱瓦頂木構架。在焦春節(jié)先生《土坯＿泥漿改性試驗研究及生土墻體高厚比限值研究》的分類中生土建筑包括了土木建筑和磚土建筑。通過擴大生土建筑的內涵，筆者將云南地域性傳統(tǒng)建筑都納入到生土建筑以內，并集中討論云南各種傳統(tǒng)民居中的土坯墻體受力和抗震狀況。而洪石龍的《泉州土樓及其類住宅設計模式》8中對生土建筑也進行了論述：在此分類表中生土建筑包括了客家土樓和閩南土樓，而夯土在不斷的發(fā)展過程中不斷改進加料和“加筋”。不但對夯筑的工具講究，更重要的是“三合土”化，即加料后的不同土壤成分之間還會發(fā)生化學作用。這就和原狀土的概念有了沖突。例如在陳小瑾女士所寫的《潮汕地區(qū)傳統(tǒng)建筑典型墻體營造技術》9就提到貝灰版筑墻。貝灰就是俗稱的殼灰，是海中貝類的殼經過煅燒后形成的氧化鈣，相當于石灰的化學成分。在夯筑的過程中將其和其他土質進行一定的化學作用，能夠使夯筑的墻體更為堅固。在《傳統(tǒng)夯土民居生態(tài)建筑材料體系的優(yōu)化研究》中提到夯土的優(yōu)化就在于改性：“改性技術通常有三種，一是密實技術，通過顆粒的合理級配，使夯土的密實度最大，從而提高夯土強度;二是摻入適當骨料，增加夯土骨架作用，提高強度;三是摻入活性摻合料，增加夯土內固相物質的重組，以提高強度和耐久性。然而，不同土質，哪種土適用于夯土，哪種土適合于改性，在提高夯土材料性能要求下，唯一的方法是通過大量試驗，開展包括改性劑的品種、摻量的選擇與確定以及土改性后性能變化的研究，為建造高質量的夯土建筑以及施工中夯土材料的性能控制提供科學依據。”(11)問題就在于改性的土作材料還與原來“生土”的概念相吻合嗎？在北宋李誡編修的《營造法式》中就有泥作相關的論述，其中的用泥和壘墻都涉及了“三合土”化和加料:“用石灰等泥壁(涂)之制：先用粗泥搭絡不平處，候稍干，次用中泥趁平；又候稍干，次用細泥為襯；上施石灰泥畢，候水脈定，收壓五遍，令泥面光澤。干厚一分三厘，其破灰浞(泥)不用中泥。”因此靈活的“生土”概念更能提高土作研究的進程?，F存的大多數研究者對生土建筑的類型模式一般有三種看法：⑴集中以建筑類型分的———穴居或窯洞、夯土版筑建筑和土坯建筑；⑵集中在對建筑結構進行區(qū)分，如焦春節(jié)先生的《土坯＿泥漿改性試驗研究及生土墻體高厚比限值研究》分類；⑶集中在以生土建筑的施工工藝及逆行那個區(qū)分（見圖2），例如張虎元、趙天宇、王旭東先生共同撰寫的《中國古代土工建造方法》12即如此?！吨袊糯凉そㄔ旆椒ā穼ι两ㄖ臓I造方法進行了總結?？傮w分為（1）挖余法，對應穴居或窯洞建筑類型；（