论文部分内容阅读
摘要：合理的就地取材，合理的利用材料本身的优点，并尽可能的弥补改善材料的缺点，以尽可能低的费用建造出了绿色可持续发展的生态建筑，是客家人对中国建筑和世界建筑的卓越贡献，是对当今迷茫的建筑业的可持续的发展一个可以借鉴的成功典范，随着时间的流逝，这古老的建筑将愈久弥新。
关键词：生土、石材、木材、生态、可持续发展
中图分类号：[J59]文献标识码：A
从建筑的起源和建筑发展的历史来看，建筑最大的功能是为适应人的需要而通过一定的建筑材料围合起来的使用空间，因此建筑设计的两大要素为建筑空间的设计和建筑实体的设计，建筑实体就是建筑材料通过一定的工序、工艺相互组合搭接形成的，建筑材料的选择对建筑实体的形成有决定性的影响，对建筑空间的形成也起着至关重要的作用。作为世界上最大的山区大型夯土民居建筑，福建土楼在中国乃至在世界范围内都有着很高的声誉，福建客家土楼之所以历经几百年屹立不倒，并引起世界矚目的关注，其建筑材料的多样性、建筑材料的合理搭配，建筑材料的取长补短以及可循环利用是起着至关重要的因素。提到福建土楼，大多数人自然而然地就会想到生土建筑，而福建土楼的建筑材料是多种多样的，并不仅限于生土，木材、石材、砖、瓦甚至红糖糯米都是不可或缺的材料，客家人对当地各种建筑材料的灵活运用充分体现出了客家人为了适应自然环境、创造安全的生活环境，而迸发出的创新精神和实践精神，创造出了现代建筑也无法比拟的绿色生态建筑。
土楼基础材料的应用。根据当地的土质情况，基础的开挖深度大概在0.6米到2米之间，从基底到室外地坪，均用大块卵石来砌筑，卵石的大面朝下，并用小块卵石来填塞缝隙。从室外地坪开始的墙脚，有三种类型：在基础台面上直接夯筑墙体，这是比较早期的土楼；第二种是在夯筑土墙外砌一层小块卵石的墙脚，用来保护墙体；第三种，根据经验发现，前两种墙脚的防水能力都比较差，禁不起地表水的长期浸泡，墙脚逐渐演变为石砌墙脚，用大块卵石干砌墙脚，砌筑时卵石大头朝内，小头朝外，内外两层的卵石卡住，从而保证墙脚的坚固和稳定性，避免外敌从外通过石缝撬开墙体，又避免地下水和地表水通过毛细血管作用沿着墙脚向土墙上渗透。而利用松木垫墙基，更是体现出了客家人对建筑材料性能的精确把握和合理利用，客家人有句俗语“陆上千年杉，水下万年松”，意思是杉木放在通风处可千年不腐，松木浸在水中可万年不烂，松木本身含有丰富的松脂，这些松脂能够很好地防止地下水和细菌对其的侵害，埋置在地下水位的松木能经久不烂。客家人采用直径粗大的百年老松作基础材料，木质赤色、油脂饱满、直径粗大的松木一横一竖交叉摆放三层，形成木筏式的墙基，在木筏墙基上再砌石墙脚，这样大大加宽了基底面积，在减轻自重的同时又加强了基础的整体性，因此能承受巨大的重荷并保持土楼均匀地沉降，已建百年的福建省永定县湖坑镇南中村的树德楼现在还能在水下摸到粗松木垫的墙基。
土楼墙体材料的应用。根据墙体位置的不同，墙体的材料也有所变化，外墙既是承重墙又是维护墙，对其强度、刚度、整体性和稳定性都有严格的要求，土楼外墙基本都是三合土的版筑墙，墙体自下而上，由厚到薄，符合力学原理；内分隔墙不管是从受力性能还是维护性能相对外墙来讲，要求都大大降低，因此大部分内分隔墙为土块墙或砖墙，土块一般为没有经过烧制的土砖，相对于版筑墙体的工艺要求非常严格和耗时很长，土块墙或砖墙既满足了分隔空间的作用，又加快了施工速度，缩短了施工工期；土楼内部的外墙有的是采用金包银的砌式，内部采用泥砖，外部青砖，这样能提高其外墙的密实性和防水性，同时会缩短工期。三种墙体中，工艺要求最高，施工最繁琐的当属版筑土墙，也是土楼最独特的建造工艺。其实，生土建筑在中国乃至世界范围内都广泛的分布，有着就地取材、冬暖夏凉、可重复利用的优点，但是，生土本身的抗剪、抗裂能力很差导致生土建筑的抗震能力很弱，这也是生土建筑在现代逐渐被淘汰的主要原因，但是福建土楼群能够屹立百年不倒，是因为其墙体所用的生土是经过了特殊处理。土楼墙体的用土不是一般的泥土，而是通过实践总结的经验配方配置出来的三合土（黄土、石灰、砂子），“一碗猪肉换一碗三合土”的俗语足可以说明三合土的优越的工作性能和制作的漫长性。三合土中的土优选黏性较好含砂质较多的黄土，如果黏性不够，还要掺上“田岬泥”（又称“田底泥”，即水田下层未曾耕作过的黏土）或老墙泥，然后加入经过比例计算的红糖、蛋清、糯米饭三种材料，这三种材料的使用要求很严格，红糖必须完全溶化，不能有糖结；蛋清反复搅拌打散，起泡发酵；糯米饭则要求不见米粒，为纯净的糯米汤。把混合材料的三合土反复翻锄，敲碎调匀，而且翻锄得越仔细、堆放的时间越长越好，这实际上是促使土壤中的腐殖质通过发酵流失（俗称“熟化”），提高土墙的抗裂性，在建造墙体时，还在墙体中埋入杉木和竹片，做成墙骨，进一步提高墙体的抗裂性，经过这种工艺加工过的三合土，大大提高了土的抗剪抗裂能力和耐水性，而且时间越长，强度越高。在土中加入糯米汤改善和提高土的各项性能，虽不是客家人的独创发明，但是客家人能够吸取祖辈的经验并加以改善和重新利用，充分说明了客家人的积极的实践精神和创新精神。科研人员通过对中国古城墙的材料分析研究发现，大约1500年前的南北朝时期，我国的劳动人民，就已经发明了糯米石灰浆，将糯米汤与标准砂浆混合，制成了世界上第一种有机材料和无机材料混合制成的复合砂浆，这种复合砂浆的无机成分是碳酸钙，有机成分是支链淀粉，支链淀粉来自于加至砂浆中的糯米汤，砂浆中的支链淀粉起到了抑制剂的作用，一方面控制硫酸钙晶体的增长，另一方面生成紧密的微观结构，大大增强了砂浆强度，其性能超出一般砂浆，强度更大于纯石灰砂浆，异常坚固，且更具耐水性，并随着时间的流逝，其强度越来越高，有些古建筑物非常坚固，甚至现代推土机都难以推倒，还能承受强度很大的地震就是这种复合砂浆所赐。土墙中大范围应用此种复合材料的福建土楼就有着惊人的抗震能力，据有关记载永定的环极楼，1918年，经受了一次强烈地震，墙体裂开一道3米长、20厘米宽的口子，震后不久，这道裂口却自然弥合，仅留下一道细纹，堪称奇迹。
土楼楼屋面中木材的应用。中国古建筑的民族特色就是木质结构，福建土楼虽被世人称其为生土建筑，但从建筑结构的严格意义上讲，应该称其为土木混合结构，因为土楼的内部支撑结构主要是由木柱、木梁、木楼板组成的，福建当地盛产的杉木和竹子就是制作这些承重构件的主要材料。土楼的楼面是把木板搁置在木龙骨（木龙骨支撑在木梁和夯土墙上，木梁支撑在木柱和夯土墙上。）上的水平承重构件，木楼板和木龙骨之间的连接使用竹钉来固定的。竹子本为易虫蛀、腐朽的材料，但是制造土楼用竹用的是硬皮老竹头，于深秋砍伐，这个时节的竹子中的糖分最低，竹子不易腐烂，粗加工成钉后，放在铁中加净生黄土及少许食盐炒至老干变黄，这样就把竹子中寄生的各种各样的微生物清除掉，经过如此处理的竹钉异常坚硬，而且几乎不朽，比铁钉更耐久。木楼板的自重轻、保温性能好、舒适、有弹性，但是木楼板也有显而易见的缺点，耐久性差、耐火性差、易被虫蛀，对此，客家人自有妙招来应对。客家人通过手工工具把杉木去皮，制成板方材后，通过烟熏法，把杉木烘干后再做成结构木材，干燥能防止杉木的变形和开裂，提高力学强度，改善使用性能，还能预防杉木腐朽变质，延长杉木的使用寿命。烟熏法除了能干燥杉木外，同时能使杉木表面炭化，形成保护层，可以增强杉木的防腐和抗虫蛀能力，还能使杉木不易吸收水分，防止杉木因干缩湿涨而降低承载能力；土楼的木构件均加以涂饰，形成一层保护膜能够阻止或延迟杉木被破坏现象的发生和发展，延长使用寿命，同时起到一定的装饰作用。木楼板上再铺一层薄型青砖，青砖既可防潮、隔音，又可以防火，另外，青砖还起到防止火势向上层蔓延的能力，发生火灾后，青砖底下的杉木被烧毁了，青砖会大片地向下压，起到灭火并防止火灾向上层蔓延。
总之，合理的就地取材，合理的利用材料本身的优点，并尽可能的弥补改善材料的缺点，以尽可能低的费用建造出了绿色可持续发展的生态建筑，是客家人对中国建筑和世界建筑的卓越贡献，是对当今迷茫的建筑业的可持续的发展一个可以借鉴的成功典范，随着时间的流逝，这古老的建筑将愈久弥新。
关键词：生土、石材、木材、生态、可持续发展
中图分类号：[J59]文献标识码：A
从建筑的起源和建筑发展的历史来看，建筑最大的功能是为适应人的需要而通过一定的建筑材料围合起来的使用空间，因此建筑设计的两大要素为建筑空间的设计和建筑实体的设计，建筑实体就是建筑材料通过一定的工序、工艺相互组合搭接形成的，建筑材料的选择对建筑实体的形成有决定性的影响，对建筑空间的形成也起着至关重要的作用。作为世界上最大的山区大型夯土民居建筑，福建土楼在中国乃至在世界范围内都有着很高的声誉，福建客家土楼之所以历经几百年屹立不倒，并引起世界矚目的关注，其建筑材料的多样性、建筑材料的合理搭配，建筑材料的取长补短以及可循环利用是起着至关重要的因素。提到福建土楼，大多数人自然而然地就会想到生土建筑，而福建土楼的建筑材料是多种多样的，并不仅限于生土，木材、石材、砖、瓦甚至红糖糯米都是不可或缺的材料，客家人对当地各种建筑材料的灵活运用充分体现出了客家人为了适应自然环境、创造安全的生活环境，而迸发出的创新精神和实践精神，创造出了现代建筑也无法比拟的绿色生态建筑。
土楼基础材料的应用。根据当地的土质情况，基础的开挖深度大概在0.6米到2米之间，从基底到室外地坪，均用大块卵石来砌筑，卵石的大面朝下，并用小块卵石来填塞缝隙。从室外地坪开始的墙脚，有三种类型：在基础台面上直接夯筑墙体，这是比较早期的土楼；第二种是在夯筑土墙外砌一层小块卵石的墙脚，用来保护墙体；第三种，根据经验发现，前两种墙脚的防水能力都比较差，禁不起地表水的长期浸泡，墙脚逐渐演变为石砌墙脚，用大块卵石干砌墙脚，砌筑时卵石大头朝内，小头朝外，内外两层的卵石卡住，从而保证墙脚的坚固和稳定性，避免外敌从外通过石缝撬开墙体，又避免地下水和地表水通过毛细血管作用沿着墙脚向土墙上渗透。而利用松木垫墙基，更是体现出了客家人对建筑材料性能的精确把握和合理利用，客家人有句俗语“陆上千年杉，水下万年松”，意思是杉木放在通风处可千年不腐，松木浸在水中可万年不烂，松木本身含有丰富的松脂，这些松脂能够很好地防止地下水和细菌对其的侵害，埋置在地下水位的松木能经久不烂。客家人采用直径粗大的百年老松作基础材料，木质赤色、油脂饱满、直径粗大的松木一横一竖交叉摆放三层，形成木筏式的墙基，在木筏墙基上再砌石墙脚，这样大大加宽了基底面积，在减轻自重的同时又加强了基础的整体性，因此能承受巨大的重荷并保持土楼均匀地沉降，已建百年的福建省永定县湖坑镇南中村的树德楼现在还能在水下摸到粗松木垫的墙基。
土楼墙体材料的应用。根据墙体位置的不同，墙体的材料也有所变化，外墙既是承重墙又是维护墙，对其强度、刚度、整体性和稳定性都有严格的要求，土楼外墙基本都是三合土的版筑墙，墙体自下而上，由厚到薄，符合力学原理；内分隔墙不管是从受力性能还是维护性能相对外墙来讲，要求都大大降低，因此大部分内分隔墙为土块墙或砖墙，土块一般为没有经过烧制的土砖，相对于版筑墙体的工艺要求非常严格和耗时很长，土块墙或砖墙既满足了分隔空间的作用，又加快了施工速度，缩短了施工工期；土楼内部的外墙有的是采用金包银的砌式，内部采用泥砖，外部青砖，这样能提高其外墙的密实性和防水性，同时会缩短工期。三种墙体中，工艺要求最高，施工最繁琐的当属版筑土墙，也是土楼最独特的建造工艺。其实，生土建筑在中国乃至世界范围内都广泛的分布，有着就地取材、冬暖夏凉、可重复利用的优点，但是，生土本身的抗剪、抗裂能力很差导致生土建筑的抗震能力很弱，这也是生土建筑在现代逐渐被淘汰的主要原因，但是福建土楼群能够屹立百年不倒，是因为其墙体所用的生土是经过了特殊处理。土楼墙体的用土不是一般的泥土，而是通过实践总结的经验配方配置出来的三合土（黄土、石灰、砂子），“一碗猪肉换一碗三合土”的俗语足可以说明三合土的优越的工作性能和制作的漫长性。三合土中的土优选黏性较好含砂质较多的黄土，如果黏性不够，还要掺上“田岬泥”（又称“田底泥”，即水田下层未曾耕作过的黏土）或老墙泥，然后加入经过比例计算的红糖、蛋清、糯米饭三种材料，这三种材料的使用要求很严格，红糖必须完全溶化，不能有糖结；蛋清反复搅拌打散，起泡发酵；糯米饭则要求不见米粒，为纯净的糯米汤。把混合材料的三合土反复翻锄，敲碎调匀，而且翻锄得越仔细、堆放的时间越长越好，这实际上是促使土壤中的腐殖质通过发酵流失（俗称“熟化”），提高土墙的抗裂性，在建造墙体时，还在墙体中埋入杉木和竹片，做成墙骨，进一步提高墙体的抗裂性，经过这种工艺加工过的三合土，大大提高了土的抗剪抗裂能力和耐水性，而且时间越长，强度越高。在土中加入糯米汤改善和提高土的各项性能，虽不是客家人的独创发明，但是客家人能够吸取祖辈的经验并加以改善和重新利用，充分说明了客家人的积极的实践精神和创新精神。科研人员通过对中国古城墙的材料分析研究发现，大约1500年前的南北朝时期，我国的劳动人民，就已经发明了糯米石灰浆，将糯米汤与标准砂浆混合，制成了世界上第一种有机材料和无机材料混合制成的复合砂浆，这种复合砂浆的无机成分是碳酸钙，有机成分是支链淀粉，支链淀粉来自于加至砂浆中的糯米汤，砂浆中的支链淀粉起到了抑制剂的作用，一方面控制硫酸钙晶体的增长，另一方面生成紧密的微观结构，大大增强了砂浆强度，其性能超出一般砂浆，强度更大于纯石灰砂浆，异常坚固，且更具耐水性，并随着时间的流逝，其强度越来越高，有些古建筑物非常坚固，甚至现代推土机都难以推倒，还能承受强度很大的地震就是这种复合砂浆所赐。土墙中大范围应用此种复合材料的福建土楼就有着惊人的抗震能力，据有关记载永定的环极楼，1918年，经受了一次强烈地震，墙体裂开一道3米长、20厘米宽的口子，震后不久，这道裂口却自然弥合，仅留下一道细纹，堪称奇迹。
土楼楼屋面中木材的应用。中国古建筑的民族特色就是木质结构，福建土楼虽被世人称其为生土建筑，但从建筑结构的严格意义上讲，应该称其为土木混合结构，因为土楼的内部支撑结构主要是由木柱、木梁、木楼板组成的，福建当地盛产的杉木和竹子就是制作这些承重构件的主要材料。土楼的楼面是把木板搁置在木龙骨（木龙骨支撑在木梁和夯土墙上，木梁支撑在木柱和夯土墙上。）上的水平承重构件，木楼板和木龙骨之间的连接使用竹钉来固定的。竹子本为易虫蛀、腐朽的材料，但是制造土楼用竹用的是硬皮老竹头，于深秋砍伐，这个时节的竹子中的糖分最低，竹子不易腐烂，粗加工成钉后，放在铁中加净生黄土及少许食盐炒至老干变黄，这样就把竹子中寄生的各种各样的微生物清除掉，经过如此处理的竹钉异常坚硬，而且几乎不朽，比铁钉更耐久。木楼板的自重轻、保温性能好、舒适、有弹性，但是木楼板也有显而易见的缺点，耐久性差、耐火性差、易被虫蛀，对此，客家人自有妙招来应对。客家人通过手工工具把杉木去皮，制成板方材后，通过烟熏法，把杉木烘干后再做成结构木材，干燥能防止杉木的变形和开裂，提高力学强度，改善使用性能，还能预防杉木腐朽变质，延长杉木的使用寿命。烟熏法除了能干燥杉木外，同时能使杉木表面炭化，形成保护层，可以增强杉木的防腐和抗虫蛀能力，还能使杉木不易吸收水分，防止杉木因干缩湿涨而降低承载能力；土楼的木构件均加以涂饰，形成一层保护膜能够阻止或延迟杉木被破坏现象的发生和发展，延长使用寿命，同时起到一定的装饰作用。木楼板上再铺一层薄型青砖，青砖既可防潮、隔音，又可以防火，另外，青砖还起到防止火势向上层蔓延的能力，发生火灾后，青砖底下的杉木被烧毁了，青砖会大片地向下压，起到灭火并防止火灾向上层蔓延。
总之，合理的就地取材，合理的利用材料本身的优点，并尽可能的弥补改善材料的缺点，以尽可能低的费用建造出了绿色可持续发展的生态建筑，是客家人对中国建筑和世界建筑的卓越贡献，是对当今迷茫的建筑业的可持续的发展一个可以借鉴的成功典范，随着时间的流逝，这古老的建筑将愈久弥新。