云南綠色鄉(xiāng)土建筑研究與實(shí)踐

柏文峰 曾志海 董博 / Bo Wenfeng, Zeng Zhihai, Dong Bo

圖1 傣家木樓

1 民居與綠色鄉(xiāng)土建筑

民居（Folk Dwelling）一詞中的“民”指民間，“居”指的是居住建筑。因此，民居可以理解為民間的住宅。鄉(xiāng)土建筑（Vernacular Architecture）一詞中的“鄉(xiāng)”通常指鄉(xiāng)村地區(qū)，“土”指泥土、土壤、田地，引申為本土的、當(dāng)?shù)氐摹｀l(xiāng)土環(huán)境中的所有建筑都可以稱為鄉(xiāng)土建筑。

從上述概念的陳述不難看出，民居是鄉(xiāng)土建筑的重要組成部分，甚至有些研究者把民居譯為Vernacular Architecture。因此，鄉(xiāng)土建筑的可持續(xù)營(yíng)造在很大程度上也就是民居可持續(xù)營(yíng)造的問題。

綠色建筑是指在建筑的全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑，鄉(xiāng)土環(huán)境中的綠色建筑都可以稱為綠色鄉(xiāng)土建筑。盡管傳統(tǒng)民居都具有綠色建筑的某些特征，然而目前民居建設(shè)浪費(fèi)土地、不節(jié)能、不環(huán)保、不安全、不經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)象比較普遍，因此，鄉(xiāng)土建筑應(yīng)該在秉承自身特征的同時(shí)，融合綠色建筑理念，向綠色鄉(xiāng)土建筑的方向發(fā)展。

民居的鄉(xiāng)土性使得綠色鄉(xiāng)土建筑的營(yíng)造模式有別于城市建設(shè)中推廣的綠色建筑，只有在充分認(rèn)識(shí)并尊重這個(gè)現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，才有可能對(duì)鄉(xiāng)土建筑的可持續(xù)營(yíng)造給予實(shí)際操作層面的正確指導(dǎo)。

云南有26個(gè)民族，豐富多彩的云南民居既是民族文化的重要載體，也是廣大村鎮(zhèn)居民的居住實(shí)體。從現(xiàn)在到2020年，云南省農(nóng)村拆舊建新和新增人口對(duì)住房需求兩項(xiàng)合計(jì)，要求全省農(nóng)村住房每年要竣工1600萬m2。然而，通過大量實(shí)際調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，云南民居的可持續(xù)發(fā)展正面臨著諸多因素的考驗(yàn)，如不結(jié)合新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行更新，確實(shí)很難適應(yīng)資源變化和改善居住質(zhì)量的需要。因此，推進(jìn)云南綠色鄉(xiāng)土建筑研究與實(shí)踐，對(duì)促進(jìn)云南建設(shè)民族文化大省、旅游經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省和民族特色新農(nóng)村的戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)無疑將發(fā)揮積極的促進(jìn)作用。

圖2 傣家竹樓

圖3 整體傾斜的木構(gòu)民居

2 云南綠色鄉(xiāng)土建筑關(guān)鍵技術(shù)問題的提煉

綠色鄉(xiāng)土建筑研究涉及的內(nèi)容十分廣泛，因此，提煉出關(guān)鍵技術(shù)問題加以重點(diǎn)突破將對(duì)云南綠色鄉(xiāng)土建筑研究與實(shí)踐起到重要的推進(jìn)作用。對(duì)大多數(shù)民居而言，墻體和結(jié)構(gòu)的建筑材料消耗約占民居全部建筑材料用量的70%以上，其造價(jià)所占比例也大致如此，同時(shí)，民居主體結(jié)構(gòu)及墻體與民居安全性、舒適性、節(jié)能降耗直接相關(guān)。由此看出，結(jié)構(gòu)體系和墻體材料問題解決的好，是民居建設(shè)減少資源消耗、改善居住條件及抗災(zāi)能力、保持民居建筑特色的重要前提。

2.1 云南民居結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)狀及存在問題

2.1.1 傳統(tǒng)民居結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)狀及存在問題

竹對(duì)云南少數(shù)民族的居住文化產(chǎn)生過深刻影響。竹材有諸多優(yōu)點(diǎn)，但竹樓確實(shí)也存在很多不足，一是不防火，二是竹構(gòu)件容易發(fā)霉蟲蛀，三是結(jié)構(gòu)剛度不足，所以，很多原來以竹結(jié)構(gòu)作為主體承重結(jié)構(gòu)的民居逐漸改用木結(jié)構(gòu)（圖1、2）。

木材延性較好，因此，設(shè)計(jì)、構(gòu)造合理的木結(jié)構(gòu)具有很好的抗震能力。但是，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件所限，大多數(shù)傳統(tǒng)民居的抗震能力并不如想象的那樣好。傳統(tǒng)民居的抗震能力較弱主要從兩個(gè)方面體現(xiàn)出來：一是構(gòu)件截面偏小，剛度和強(qiáng)度不足（圖3）；二是構(gòu)造方法不當(dāng)（圖 4）。

云南盡管森林資源較為豐富，但多年的商業(yè)性砍伐給云南的原始森林帶來巨大的破壞，自國(guó)家施行天然林禁伐后，建房用材來源日趨困難，傳統(tǒng)民居木結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)在短期內(nèi)已不復(fù)存在。

圖4 柱子不連續(xù)且上大下小

圖5 磚柱支撐結(jié)構(gòu)民居實(shí)例

圖6 磚混結(jié)構(gòu)民居實(shí)例

圖7 自建民居的梁柱節(jié)點(diǎn)

2.1.2 新型結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)用

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的改善，實(shí)心黏土磚和鋼筋混凝土開始在民居建設(shè)中得到大量應(yīng)用，新的結(jié)構(gòu)技術(shù)開始運(yùn)用于民居建設(shè)（柏文峰，1999），代表性的體系有以下幾種：一是在傳統(tǒng)木構(gòu)干欄建筑分布區(qū)，出現(xiàn)了磚柱干欄體系。該結(jié)構(gòu)體系基本不具備抗震能力（圖5）；二是磚墻承重體系，有磚墻承重木樓面和磚混結(jié)構(gòu)（圖6），這兩種結(jié)構(gòu)體系在全省新民居建設(shè)中的應(yīng)用日趨廣泛；三是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以及底框磚混結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)體系因?yàn)樵靸r(jià)相對(duì)較高而使用較少。

由于技術(shù)水平較低和質(zhì)量意識(shí)淡薄，村民自建新民居在建筑材料選擇、設(shè)計(jì)以及施工等方面都存在很多問題。民居建設(shè)量大面廣，政府的工程質(zhì)量管理難于到位，導(dǎo)致村民自建的新民居雖然在一定程度上改善了居住條件，卻使村寨的生態(tài)環(huán)境和傳統(tǒng)風(fēng)貌遭受了前所未有的破壞，新建民居的工程質(zhì)量和技術(shù)含量也并未得到有效提高（圖7）。

2.2 墻體材料現(xiàn)狀及存在問題

2.2.1 天然建材

在云南傳統(tǒng)民居中，以外圍護(hù)墻的天然建材運(yùn)用最為豐富多彩，常見的有生土外圍護(hù)墻（土坯墻、夯土墻）、木板墻與垛木墻、石砌墻、篾笆墻等等。

天然建筑材料的局限性主要體現(xiàn)在耐久性較差、質(zhì)量穩(wěn)定性難于控制。然而就民居建設(shè)而言，天然建筑材料具有生態(tài)適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和就地取材的方便性，有必要依托現(xiàn)代材料與構(gòu)造技術(shù)，提出天然建材可持續(xù)利用的方法。

2.2.2 實(shí)心黏土磚

與既有天然建筑材料墻體相比，實(shí)心黏土磚具有更好的耐久性和質(zhì)量穩(wěn)定性，因而在村鎮(zhèn)民居中得到日益廣泛的應(yīng)用。在西雙版納，每棟磚混結(jié)構(gòu)民居平均消耗實(shí)心粘土磚約4萬塊左右，當(dāng)?shù)卮鲎迦罕娂庸ふ惩链u采用就地取土，就地?zé)频姆椒?，土磚窯占用良田，消耗土地資源；燒磚燃料采用木材，除浪費(fèi)森林資源外，木材燃燒過程還產(chǎn)生空氣污染。更為可惜的是，在如此大的環(huán)境代價(jià)下，自制的粘土磚無論在外型尺寸還是強(qiáng)度等級(jí)上都無法達(dá)到國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)程的要求。

3 云南民居結(jié)構(gòu)更新與天然建材可持續(xù)利用策略

3.1 綠色建筑的策略

參照綠色建筑概念，筆者提出綠色結(jié)構(gòu)的概念：指在建筑材料選用以及結(jié)構(gòu)施工、使用及廢棄等環(huán)節(jié)對(duì)地球環(huán)境負(fù)荷最小和方便建筑使用的結(jié)構(gòu)。將綠色結(jié)構(gòu)概念與云南民居營(yíng)造實(shí)際相結(jié)合，筆者開發(fā)了“小構(gòu)件IMS體系”以及“竹——木輕型結(jié)構(gòu)兩種綠色結(jié)構(gòu)體系”。

為減少民居建設(shè)中鋼筋、水泥、實(shí)心黏土磚等高能耗建材的使用，筆者提出天然建材可持續(xù)利用所應(yīng)具備的兩個(gè)條件：其一，資源豐富，但應(yīng)提高使用效率和效能，生土屬于這一類天然建材；其二，資源可再生，而且再生的速度和數(shù)量超過資源消耗的速度和數(shù)量，竹子生長(zhǎng)速度快、出材率高，是可再生天然建材的典型代表。

3.2 地區(qū)的策略

根據(jù)地區(qū)資源和氣候地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，走多層次技術(shù)路線。例如，云南山地總面積約占全省總面積的84%，由此引發(fā)兩個(gè)問題：一是耕地資源寶貴，毀田取土燒磚的危害性較之平原地區(qū)更為嚴(yán)重；二是交通運(yùn)輸成本高，很多地區(qū)建筑材料的運(yùn)輸費(fèi)用甚至超過材料本身的購買費(fèi)用，民居營(yíng)造就地取材以及節(jié)能、節(jié)材、節(jié)地更具有迫切性。

3.3 整合的策略

既關(guān)注技術(shù)整合，也關(guān)注專業(yè)整合，把建筑作為一個(gè)系統(tǒng)和整體來看待。不能只見樹木，不見森林。例如，抗震部門從提高民居抗震能力的角度出發(fā)，要求新建民居采用磚混結(jié)構(gòu)；而墻改部門則從節(jié)能、節(jié)地的角度出發(fā)強(qiáng)調(diào)禁用實(shí)心黏土磚，這是目前民居營(yíng)造在政策、技術(shù)等方面缺乏整合的一個(gè)典型案例。

圖9 小構(gòu)件IMS體系傣族民居

圖10 吊裝就位的預(yù)制板肋

3.4 實(shí)證的策略

云南氣候、文化的多元性以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性，決定了云南民居營(yíng)造的復(fù)雜性。因此，應(yīng)該堅(jiān)持在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題，以問題為導(dǎo)向研究解決問題的理念和方法，再將理念和技術(shù)用于實(shí)踐，并在實(shí)踐過程中修正、優(yōu)化技術(shù)。

3.5 社區(qū)參與的策略

由引導(dǎo)性的標(biāo)準(zhǔn)化、彈性的標(biāo)準(zhǔn)化以及強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)成多層次的標(biāo)準(zhǔn)化體系。標(biāo)準(zhǔn)化不是僵化，沒有標(biāo)準(zhǔn)化，社區(qū)就無法高效的參與民居營(yíng)造。同時(shí)，還要構(gòu)建有效的社區(qū)參與途徑，使社區(qū)能夠參與到設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量監(jiān)督等民居營(yíng)造的全過程。

隨著新材料、新技術(shù)以及新理念融入民居營(yíng)造，社區(qū)（包括工匠）迫切需要提高甄別以及應(yīng)用的能力，社區(qū)培訓(xùn)工作顯得尤為重要和迫切。哈?！しㄌ叵＃℉assan Fathy）在他的建筑實(shí)踐中，以土坯建筑營(yíng)造為目的對(duì)社區(qū)群眾進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒（Hassan Fathy，1976）。然而，相對(duì)21世紀(jì)云南鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)、技術(shù)多元化背景下的民居可持續(xù)營(yíng)造而言，僅有具體技術(shù)的培訓(xùn)是不夠的，必須從理念、知識(shí)和技能三個(gè)層次開展綜合社區(qū)培訓(xùn)，全面提高社區(qū)的參與能力。

4 云南民居綠色結(jié)構(gòu)體系研究與實(shí)踐

4.1 小構(gòu)件整體預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系（小構(gòu)件IMS體系）研究

小構(gòu)件IMS體系研究與實(shí)踐緣起于傣族民居結(jié)構(gòu)更新研究工作。在西雙版納傣族自治州，建造一棟傣族傳統(tǒng)民居平均需木材60m3，折合森林蓄積量約1/15hm2。自上世紀(jì)80年代以來，全州每年新建民居都在6000幢以上。受天然林保護(hù)政策的影響，木材短缺，使傣族群眾開始自發(fā)地進(jìn)行傣族新民居（以下簡(jiǎn)稱新民居）的建設(shè)實(shí)踐，當(dāng)?shù)卣灿幸庾R(shí)地加強(qiáng)了對(duì)新民居的探索和實(shí)踐活動(dòng)，以求擺脫對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的依賴。在多種因素作用下，新建傣族民居的結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出前所未有的變化（圖5～7）。新民居的結(jié)構(gòu)形式雖然趨于多樣化，但其更新的出發(fā)點(diǎn)無非是以磚代木、以混凝土代木，這對(duì)減少森林資源的消耗起到了積極作用。

然而，上述結(jié)構(gòu)形式都有不足之處，不是傣族民居實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理想的結(jié)構(gòu)體系，這是因?yàn)椋?/p>

（1） 磚墻承重體系使底層架空消失，失去了傳統(tǒng)干欄建筑特征，破壞了傳統(tǒng)民居輕盈通透的建筑風(fēng)格。該體系將消耗大量的土地資源，該體系不宜繼續(xù)推廣；

（2）磚柱支承結(jié)構(gòu)存在巨大安全隱患，該結(jié)構(gòu)整體性低，基本不具備抗震能力，一旦發(fā)生地震，將給居住者帶來沉重的生命及財(cái)產(chǎn)損失，因此，該體系無繼續(xù)推廣的價(jià)值；

（3）現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)施工質(zhì)量要求高，要求施工現(xiàn)場(chǎng)有充足的水電供應(yīng)，這對(duì)尚不發(fā)達(dá)的農(nóng)村基本建設(shè)條件而言，工程質(zhì)量難于保證。

綜合上述情況，傣族民居結(jié)構(gòu)更新宜遵守以下兩個(gè)原則：一是采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，提高施工質(zhì)量，并配套提供具有一定彈性的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；二是結(jié)構(gòu)體系應(yīng)實(shí)現(xiàn)施工過程就是對(duì)主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢查的過程。如果鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工過程中就能發(fā)現(xiàn)。比如構(gòu)件尺寸誤差大，就難以安裝就位；強(qiáng)度不足，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件會(huì)開裂破壞。依照上述原則，筆者以整體預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式板柱結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱IMS體系）為技術(shù)原型，開發(fā)了小構(gòu)件IMS體系。

IMS體系本質(zhì)上屬于預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系（楊華雄，1996），結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是預(yù)制梁柱和預(yù)制板吊裝就位后，用預(yù)應(yīng)力張拉組合成裝配式框架結(jié)構(gòu)（圖8）。與技術(shù)原型相比，小構(gòu)件IMS體系具有如下技術(shù)特色：

（1）盡管大跨度是采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)之一，在民居結(jié)構(gòu)更新中卻采取了小跨度（減小柱距）的做法，使得施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)減小，小跨度使得預(yù)制構(gòu)件小型化、輕量化成為可能，同時(shí)利于保持傣族傳統(tǒng)民居輕巧通透的建筑風(fēng)格（圖9）。

圖8 IMS體系原理圖

圖11 拆卸預(yù)制板

圖13 建設(shè)中的曼景法傣族新村

圖16 村內(nèi)路邊市場(chǎng)

圖12 不同結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件原狀拆除回收利用率對(duì)比圖

圖14 用鋼量對(duì)比

圖15 水泥用量對(duì)比

（2）根據(jù)民居結(jié)構(gòu)荷載特點(diǎn)，減少預(yù)制柱上的預(yù)應(yīng)力筋孔道數(shù)量，使得鋼筋混凝土預(yù)制柱的截面尺寸下降到250×250mm，預(yù)制柱尺度與傳統(tǒng)民居接近，自重以及材料消耗相應(yīng)減少。

（3）把整塊預(yù)制板拆分為帶肋板和嵌板兩類構(gòu)件，減輕預(yù)制構(gòu)件自重，便于與民居的傳統(tǒng)樓面做法相結(jié)合（圖10）；帶邊梁預(yù)制樓板實(shí)現(xiàn)預(yù)制板板邊與預(yù)制柱表面平齊，易于建筑處理，施工安全性和結(jié)構(gòu)整體性隨之提高。

（4）在綠色建筑全生命周期理念指導(dǎo)下，開發(fā)出小構(gòu)件IMS體系預(yù)制構(gòu)件保護(hù)性拆卸循環(huán)利用技術(shù)（圖11、12）。在標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，拆卸下來的預(yù)制構(gòu)件經(jīng)過加工處理可以在其它建筑上繼續(xù)使用，這樣做不但能減少建筑拆除產(chǎn)生的固體垃圾數(shù)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還可以降低新建或改、擴(kuò)建建筑的綜合造價(jià)，節(jié)約諸如水泥、鋼材、砂石料等不可再生資源的用量，降低資源和能源消耗，為建筑節(jié)能、節(jié)材提供了一條切實(shí)可行的途徑。

4.2 小構(gòu)件IMS體系應(yīng)用實(shí)踐案例

圖17 水亭

截至2004年底，已建成20棟預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式的傣族新民居。但由于上述建設(shè)項(xiàng)目較為分散，所以，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)體系在大規(guī)模集中修建時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)一直未得到充分發(fā)揮和驗(yàn)證。直到2005年底，隨著曼景法傣族新村的興建（圖13），經(jīng)與現(xiàn)澆框架和底框磚混結(jié)構(gòu)的實(shí)際對(duì)比，新型結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)才得到了較為充分的驗(yàn)證（圖14、15）。

曼景法村緊鄰景洪市區(qū)，交通便捷。全村共39戶，自2005年初開始分兩批修建，結(jié)構(gòu)體系由村民自主選擇。在第一批修建的14棟民居中，有6棟采用改進(jìn)后的小構(gòu)件IMS體系，8棟采用當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院提供的磚混結(jié)構(gòu)施工圖。第二批25棟新民居全部采用IMS體系?，F(xiàn)在，曼井法村已經(jīng)成為當(dāng)?shù)刂拿袼茁糜未澹▓D16、17）。

小構(gòu)件IMS體系的施工過程使得對(duì)主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢查過程的技術(shù)特點(diǎn)得到實(shí)際驗(yàn)證。項(xiàng)目實(shí)施中出現(xiàn)的質(zhì)量問題提高了民居承建單位的質(zhì)量意識(shí)。

截至目前，采用該技術(shù)共建成68棟預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式傣族、愛尼族和藏族民居，在西雙版納成立一個(gè)傣族新民居建設(shè)有限公司。

4.3 輕型竹——木結(jié)構(gòu)

輕型竹——木建筑是在輕型木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理念基礎(chǔ)上，通過以竹代木，利用原竹桿件取代木桿件作為結(jié)構(gòu)骨架來實(shí)現(xiàn)的（圖18）。原竹為內(nèi)部帶橫隔板的空腔圓管結(jié)構(gòu)，具有良好的結(jié)構(gòu)性能, 在橫截面凈面積相同的條件下，原竹桿件較木規(guī)格材具有更高的剛度和承載能力（Jules J.A.Janssen,2000 )。為避免原竹易于開裂的弊端，開發(fā)了石膏填充原竹仿木節(jié)點(diǎn)，使得原竹在節(jié)點(diǎn)連接上可以借鑒輕型木結(jié)構(gòu)體系的連接做法。

輕型竹—木結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系由以下兩部分組成：一是分別將地梁、二層鎖口梁以及二層鎖口梁和屋面鎖口梁用木質(zhì)斜撐連接起來；二是在施工完畢的墻體兩側(cè)噴涂纖維和水泥增強(qiáng)型生土材料，與原竹立柱形成復(fù)合墻體。

5 天然建材可持續(xù)利用研究與實(shí)踐

5.1 功能型生土材料

功能型生土材料指的是：以生土為主要原料，通過添加其它增強(qiáng)抗裂材料而生產(chǎn)出來的、能夠滿足建筑特定使用功能需要的材料。昆明理工大學(xué)綠色鄉(xiāng)土建筑研究所開發(fā)的功能型生土材料有以下四類：輕質(zhì)保溫隔熱生土材料、重質(zhì)蓄熱生土材料、防水型生土材料以及裝飾型生土材料。

5.1.1 用植物纖維和水泥加強(qiáng)的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料

圖18 輕型竹——木結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖

圖19 纖維增強(qiáng)生土砌塊

圖20 傳統(tǒng)土坯外觀

圖21 液壓土磚

干密度800 kg/ m3的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料導(dǎo)熱系數(shù)平均值低于0.25 W/(m2·K)，性能指標(biāo)達(dá)到絕熱材料要求。與傳統(tǒng)土坯相比（陶忠，2008），在自重減輕50%的情況下，抗壓強(qiáng)度提高10倍以上，外觀完整性與抗裂性有明顯提高（圖19、20），為民居和村鎮(zhèn)建筑節(jié)能提供了價(jià)廉物美的保溫（隔熱）材料。該技術(shù)也提高了生土建筑施工效率，與村鎮(zhèn)民居常見墻體材料的造價(jià)對(duì)比也有較為明顯的優(yōu)勢(shì)（表1）。

5.1.2 重質(zhì)蓄熱生土材料

針對(duì)傳統(tǒng)民居室內(nèi)缺乏重質(zhì)蓄熱材料的現(xiàn)狀，引入液壓土磚技術(shù)加以改進(jìn)完善，提出承重型和非承重型重質(zhì)蓄熱生土材料（密度1800 kg/m3~2200kg/m3），并將上述技術(shù)應(yīng)用于香格里拉高山植物園節(jié)能辦公樓項(xiàng)目（圖21、22），經(jīng)實(shí)測(cè)和實(shí)際使用，效果良好。采用液壓土磚替代實(shí)心黏土磚墻，墻體造價(jià)降低約55%，與240mm厚實(shí)心黏土磚墻相比，水泥用量減少約20%。在節(jié)地與環(huán)保方面，液壓土磚的原料是砂石含量60～70%的貧瘠土壤，粘土用量?jī)H為同體積實(shí)心粘土紅磚的30%，節(jié)地效果明顯。

5.2 原竹輕質(zhì)隔熱（保溫）墻

原竹輕質(zhì)保溫隔熱墻為框架結(jié)構(gòu)提供一種自重輕、隔熱能力好且成本低的墻體技術(shù)。受經(jīng)濟(jì)條件限制，預(yù)應(yīng)力預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)傣族新民居的框架填充墻仍然采用120mm厚實(shí)心粘土磚墻，墻體傳熱系數(shù)高，隔熱能力不能滿足節(jié)能建筑的要求。為解決該問題，基于云南盛產(chǎn)大直徑竹材的實(shí)際情況，筆者開發(fā)了原竹隔熱（保溫）墻技術(shù)。該墻體由三種構(gòu)件組成：原竹、鋼（木）限位條以及植物纖維水泥增強(qiáng)輕質(zhì)粘土找平層。厚度為150mm的原竹保溫隔熱墻傳熱系數(shù)約為1.2W/(m2·K)，自重約為60kg/m2，建筑熱工性能以及自重等指標(biāo)優(yōu)于村鎮(zhèn)民居常用實(shí)心黏土磚墻。采用該種墻體能有效降低上部荷載，在降低結(jié)構(gòu)自重、提高抗震能力的同時(shí)，減少鋼筋、水泥等高能耗建筑材料的使用。

6 結(jié)語

中國(guó)現(xiàn)有建筑總面積400多億m2，預(yù)計(jì)到2020年還將新增建筑面積約300億m2。村鎮(zhèn)建筑占全國(guó)總建筑面積50%以上，資源和能源的消耗潛力巨大。以2002年為例，我國(guó)新建住宅竣工總量為13億m2，其中城鎮(zhèn)住宅竣工面積為5.7億m2，農(nóng)村新建住宅竣工面積為7.2億m2（童悅仲，婁乃琳，劉美霞，2005）。民居作為村鎮(zhèn)住宅的主體，在資源、環(huán)境與發(fā)展的矛盾日益突出的情況下，其營(yíng)造和改造要盡最大努力減輕對(duì)資源、環(huán)境的壓力。在尊重村鎮(zhèn)建設(shè)既有條件，延續(xù)地區(qū)建筑文化，兼顧未來可持續(xù)發(fā)展的前提下，開展綠色鄉(xiāng)土建筑研究與實(shí)踐，對(duì)于建設(shè)新農(nóng)村、營(yíng)造特色城鎮(zhèn)、改善居住條件、減少資源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義。

表1 與常見村鎮(zhèn)建筑墻體材料造價(jià)對(duì)比

圖22 土磚框架填充墻

云南自然、地理氣候復(fù)雜多樣，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展極不平衡，為云南民居綠色鄉(xiāng)土建筑提供了得天獨(dú)厚的調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和推廣示范條件。在這樣一個(gè)背景下探討民居可持續(xù)營(yíng)造技術(shù)既具有典型性，又具有普遍性。本論文研究與實(shí)踐成果向北可以輻射川、藏兩省，向南可以影響東盟鄰國(guó)，在我國(guó)乃至國(guó)際范圍內(nèi)具有超越云南的廣泛代表性。以云南民居為研究對(duì)象開展研究所獲得的相關(guān)理念和技術(shù)，既對(duì)云南民居可持續(xù)發(fā)展有指導(dǎo)作用，也對(duì)國(guó)內(nèi)其它地區(qū)乃至國(guó)外的鄉(xiāng)土建筑可持續(xù)營(yíng)造具有一定的參考價(jià)值。

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.綠色建筑在中國(guó)的實(shí)踐——評(píng)價(jià)·示例·技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007：3.

[2]柏文峰.傣族民居的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及合理選型[J].云南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999(2)：44~48.

[3]Hassan Fathy.Architecture For the Poor: An Experiment in Rural Egypt.Chicago: The University of Chicago Press, 1976:121

[4]楊華雄.整體預(yù)應(yīng)力裝配式建筑的設(shè)計(jì)與施工[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1996.

[5]Jules J.A.Janssen.Designing and building with Bamboo.Beijing：TECHNICAL REPORT NO.20, INBAR, 2000:65

[6]陶忠.云南農(nóng)村民居土坯墻單塊土坯力學(xué)特性試驗(yàn)研究.工程抗震與加固改造[J].2008.（1）：99~104.

[7]童悅仲,婁乃琳,劉美霞.中外住宅產(chǎn)業(yè)對(duì)比.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社[M].2005：28.

項(xiàng)目資助：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：50868008

云南省社會(huì)發(fā)展科技計(jì)劃（社會(huì)事業(yè)發(fā)展專項(xiàng)）資助，項(xiàng)目編號(hào)：2009CA003

應(yīng)用材料（中國(guó)）有限公司（AMC）企業(yè)公益事業(yè)項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：KKF0200906003

全球環(huán)境基金（GEF）資助，項(xiàng)目編號(hào)：CPR/SGP/OP4/Y3/RAF/2010/12