黄土高原地区传统民居夯筑工艺

2019-10-21 16:13于兴保
科学导报·科学工程与电力 2019年28期
关键词:民居墙体模板

于兴保

生土材料,指以原状生土为主要原料,无需焙烧仅需简单加工便可用于房屋建造的建筑材料。以生土作为主体结构材料的房屋通常被称为生土建筑。

1 传统夯土建筑形成条件

从中国传统沿用的以‘土木之功这一作为所有建造工程的概括,就可以看出生土与木材一样,在我国传统营造技术和建筑文化遗产中,具有举足轻重的地位。以生土为主要材料的建造传统,在我国拥有数千年的历史,分布也十分广泛。根据住房和城乡建设部于2010-2011年在全国农村开展的建国后最大规模的农房现状抽样调查显示,传统生土材料在民居建设中的应用遍及各个省份,且目前依然具有极高的分布率。利用該材料建造而成的生土建筑具有就地取材、生态环保、建造简单、造价低廉等特点。其中,夯土建筑作为生土建筑中最重要的组成部分,在我国村镇建设中具有十分重要的优化价值和推广潜力。

黄土高原位于黄河中游,包含秦岭以北,长城以南,乌鞘岭以东,太行山以西的广大地区,横跨山西全省和陕甘两省的大部,宁夏回族自治区和内蒙古自治区西南部,甚至还涉及青海省东部和河南省西北部一隅之地。是世界上黄土地貌面积最广、形态最典型、类型最为多样的区域。该地区黄土厚度大,土质均匀,地层全而连续,发育亦较典型。以石英构成的粉砂为主要成分的黄土,颗粒较细,土质粘度较高,粘聚力和抗剪强度较强,具有良好的整体性、稳定性和适度的可塑性。

与此同时,黄土高原地区是我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。其境内地貌复杂,沟壑所占面积可达总土地面积的50%。该地区常年干旱少雨,地下水资源十分匮乏,气候类型以干热和高寒为主。除了上述诸多自然因素,收入低下、教育及技术水平限制等社会因素也极大增加了民居建设难度。在此背景下,千百年来该地区形成了用“土”这一唯一丰富的资源来建造房屋的传统。因此,夯土建筑成为本地区分布最广、历史最悠久的建筑形式之一。

2 传统夯土建筑类型分布

由于黄土高原地区范围广阔,民族文化类型众多,所面临挑战也存在诸多差异,夯土建筑也具有多样性的特点。就建筑形式而言,主要夯土建筑类型主要可分为以下几种。

夯土箍窑。夯土箍窑广泛分布于宁夏、陇中、陇东等地区,是该地区人民长期以来适应自然社会环境的产物,由最传统的居住形式之一-靠崖窑和地坑窑发展而来。传统箍窑多为面南一字型排列布局,三联排较为常见,也有个别地区呈现四联排或五联排的形式。建造过程中,对于1.5m以下的承重墙体多采用夯土夯筑,1.5m以上部分采用土坯砌筑起拱,起拱完成后顶部可抹草泥进行防水保护处理。部分经济条件较好的地区会在顶部砌筑瓦片,而陕西、山西等地则会覆盖1-1.5m原土后进行夯实。由于箍窑不需采用木材等做屋盖,相对其他传统夯土建筑类型造价较为低廉。现新建箍窑多用作储物、厨房等附属空间,也有部分地区依然延续传统用以居住。

坡屋顶结构合院民居。主要分为单坡与双坡,广泛分布于豫西、山西、陕西、甘肃及宁夏西海固等地区。从布局上来看,坡屋顶结构合院民居分为一字型布局、二字型布局院、三合院及四合院几种类型。合院民居主房多坐北朝南,且最为高大。由于不同地区气候、文化、材料等因素差异,其建筑形式又有所差别。晋陕地区年降雨量相对较大,房屋坡度较陡。由于黄土渗透性较强,故厦房多做成单坡以向院内汇集雨水。同时,该地区夏季较为炎热,因此院子较为狭窄用以遮阳。此类民居外观较为高大厚重,可同时起到防盗、防风沙的作用。而甘肃、宁夏等干旱少雨地区坡度则逐步减缓。从建造方式来看,坡屋顶合院民居院墙及房屋后墙、山墙2m以下部分多采用夯土墙结构,2m以上部位及前墙采用土坯砖砌筑。

藏式密肋平屋顶夯土合院民居。该类型比较有代表性的建筑形式为夯土庄廓。本文涉及的庄廓的所属地区特指仍然处于黄土高原边缘地带的青海河湟或甘南部分地区。此类民居多建有高大的夯土围墙,在围墙内部建设房屋居住。其外表厚重朴实,极少开窗,多在南院墙设置门洞。堂屋为其最主要建筑,多坐北朝南,其他辅助空间分布在堂屋两侧。高大厚重的院墙除了可以用于防御以外,还可以抵挡春冬的风沙。在实际建造过程当中,一般先将庄墙夯筑完成,后进行内部建造。内部房间多用土坯做围护结构,用木构架承重。庄墙一般高约3米,自上而下有收分。待庄墙完成以后,需在主房后墙即庄墙上挖槽埋柱以固定屋架。

夯土堡子。主要存在于陇中、陇东和宁夏西海固地区。该建筑四周以厚重高大的夯土墙作围墙,围墙四角多建有角墩,外立面仅保留一大门。常规堡子围墙底部厚度可达3m,顶部宽可达1.5-2m,高可达5-6m。而形制较大堡子围墙底部宽为6m,顶部可达2m,高可达11m。较大堡子内部多分院而居,而形制较小堡子则多为一字型排列数排。该类型建筑主要功能依然为防御,同时也可用于防范风沙。现存堡子多为建国前建造。建造时也一般将堡子高大外墙先夯筑完成,在对内部房屋进行建造。

3 代表性夯筑工艺夯筑工具施工方法

(1)椽筑法

椽筑法泛指利用椽子来当主要夯筑模具的夯筑工艺。该工艺具有操作简单、廉价节约的特点,在黄土高原地区分布最为广泛。采用此工艺完成墙体表面多存在椽模留下的层状肌理,模板无需请工匠专门制作,仅靠村民或邻里帮工即可完成模板加工及架设,墙体夯筑完成后模具可直接用作屋架建造。该工艺主要可分为以下两类:

一类利用由立杆、椽条和撑木作为夯筑模板夯筑的营造工艺。椽条用来做夯筑时侧模和端头模(端头模也有地区用竹夹板或木板等代替),侧模椽子长度多为3m,直径约10cm。立杆用于夯筑土墙时固定横向椽条,而撑木则用以加固端头模板。对于常规夯土墙体,在放完线并做完基础以后,在待夯筑墙体两侧各埋入两根立柱。然后在立柱内侧将横椽与其连接,作为夯筑侧模。横椽与立杆之间要打进木楔子用以控制墙体厚度。一般每边侧模由四根椽条组成。竖椽埋在夯筑段两端,作为夯筑端头模。每夯筑段约2.6m。

另一类是利用椽条、芨芨草或谷草等作为夯筑模板夯筑的营造工艺。与上述工艺不同的是,该做法无需立杆加固,只需将椽子用芨芨草或谷草等当地常见材料进行对拉处理。夯筑完成后将对拉的芨芨草等铲断,取出椽模上翻。

椽筑法采用夯锤高多为0.8m左右,夯杆底部为一实心铁夯或石夯,上部为一横向手柄。

施工过程中,在模板架设完成以后,将土料倒入模板当中。每层倒入虚土约12cm。先将其用脚初步踩实,后用夯锤夯筑。夯筑一般先从角部开始,走之字形将所有面完成。每个夯击点需夯筑两次。夯筑完成后每层约压缩至8cm。该类模板完成墙体一般存在明显收分,底部约50-60cm,顶部约40cm,与土坯砖长度一致。传统夯土建筑工艺中椽筑法对人工数量要求较低,组织比较灵活,农忙时期,仅靠一名工匠也可完成土墙夯筑。而理想工作人数为4-5人。其中1-2人运料,1人上料,1-2人夯筑。若人员配置合理,该做法施工效率较高。

洞口处理主要有两种办法,一是预留法,在架模时即将洞口预留,安装好门窗之后在其顶部砌筑土坯砖。另一个办法是挖余法。夯筑时将过梁夯筑在指定位置,后将洞口挖出。夯筑完成后,椽筑法室外大部分不做任何处理。只是对于黄土高原边缘地带土壤中含沙量较高地区,由于分层易侵蚀,一般将其铲平。对室内部分一般在其干燥以后将其铲垂直。后将其表面抹泥。抹泥一般分两层,第一层为长草泥,第二层为粉碎草和的泥。隔墙也有用夯土建造的,处理方法与上文类似。

(2)板筑法

板筑法在黃土高原局部地区也有存在,主要可分为两类:

一类为短板版筑法,模具主要由立杆、木板等组成,模板架设方式类似于椽筑法中第一小类,不过需将椽筑法中的横椽用厚约50mm的木板代替。待夯筑完成后,木板可直接用于门窗制作等,因此也比较经济节约。此类工艺跟椽筑法类似也可进行收分处理,主要分布在陇中等部分地区。

另一类为长板板筑法,主要分布在甘南藏族自治州及青海河湟地区等黄土高原边缘地带。该地区藏族人口分布较多,多采用长板夯筑(每块板长度可达5m)。与第一类板筑法不同的是,该做法可多块长板并用,一次性将待夯筑墙体一圈支完,数十人同时夯筑。其立柱间距约1.5-2m一对,夯筑前需将一圈全部立好。此类工艺也存在收分处理,对结构安全较为有利。

板筑法采用的夯锤主要有两种。一种夯锤与人同高,木质,两端均有夯头,大夯头一端主要用于夯筑墙体中间部分,小夯头一端主要用于夯实墙体边缘部位,使墙体表面夯实度较高。另一种夯锤呈“T”字型,手柄约为0.8m高,夯头较长。

板筑法模板架设方式类似于椽筑法。与其他夯筑方式相比,藏区长板版筑法相对比较灵活,若人员充分,可数十人一起夯筑,速度较快。该做法存在收分,对墙体强度较为有利。

采用板筑法的大部分地区墙体底部多用石头或砖砌筑,防水防潮效果较好。该做法门窗洞口处理等方式与椽筑法类似。

4结语

多样的传统夯土建筑类型及其营造工艺充分适应了本地区的资源条件与各种挑战,体现着我国各地区人民的居住智慧,成为我国传统文化的有机组成部分。

(作者单位:西安建筑科技大学)

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