土疙瘩房建筑材料、形式及建造工法研究

張鵬

清華大學(xué)建筑學(xué)院

農(nóng)牧文化的變遷破壞了內(nèi)蒙古傳統(tǒng)的社會制度[1]，促成了中國北方地區(qū)游牧民從游牧到定居的轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，內(nèi)蒙古地域建筑也逐漸從游動帳幕建筑向固定建筑與漢式建筑轉(zhuǎn)變。這在內(nèi)蒙古地域史志與游記中不乏記載。清嘉慶間，西清所著《黑龍江外記》記載“（游牧民）漸能作室，穹廬之多不似舊時(shí)，風(fēng)氣一變”[2]；19世紀(jì)末，俄國旅行家波茲德涅耶夫記述了內(nèi)蒙古地域游牧民帳幕建筑的演變過程[3]；20世紀(jì)初，鳥居龍藏、陳祖善等人則記錄了內(nèi)蒙古東部蒙旗已與內(nèi)地漸近的現(xiàn)象，“皆有廬舍，已無住蒙古包者，各自為家，不成村落耳”[4]。

土疙瘩房建筑是內(nèi)蒙古地區(qū)建筑轉(zhuǎn)變過程中重要的定居建筑類型之一。有學(xué)者指出，土疙瘩房是20世紀(jì)40～80年代在內(nèi)蒙古中西部農(nóng)牧交錯地區(qū)常見的居住建筑類型[5]。然而，本文經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，土疙瘩房在內(nèi)蒙古部分地區(qū)仍在使用，只是功能逐漸由居住轉(zhuǎn)變?yōu)閭}儲功能（圖1），其建筑特征為“形式圓潤，體積矮小，厚墻窄門，通常無窗，幾無一木，全為土制”。

1 土疙瘩房建筑分布與材料適應(yīng)性

田野調(diào)查發(fā)現(xiàn)，土疙瘩房在內(nèi)蒙古地域的分布主要集中在干燥少雨、風(fēng)沙較大的農(nóng)牧交錯邊緣地帶，在區(qū)域內(nèi)沿農(nóng)牧交錯帶邊緣呈帶狀分布，自東向西從通遼市西北部（如扎魯特旗）、赤峰市北部（如阿魯科爾沁旗、巴林左右旗）、錫林郭勒市中北部、烏蘭察布市中北部（如察右中旗、四子王旗），至內(nèi)蒙古高原南緣鄂爾多斯地區(qū)（如鄂托克前旗、烏審旗）等多個旗縣區(qū)均有分布，且愈靠近草原邊緣分布愈多。

從建筑材料來看，受地域“缺石少木”的自然資源所限，土疙瘩房建筑主要以當(dāng)?shù)卦翞榻ㄖ牧?。一方面，從?nèi)蒙古地域自然氣候的分布特征來看，自東向西由濕潤、半濕潤氣候逐漸過渡到半干旱、干旱氣候，降水量也由500mm遞減為50mm[6]，這與土疙瘩房的帶狀分布特征相互吻合。在半干旱、干旱的氣候條件下，地方植被主要由中溫型草原帶所覆蓋，少喬木而多灌木，故缺少相應(yīng)的木材資源；另一方面，這些地區(qū)的石、磚、瓦等建筑材料資源亦相對匱乏，再加上交通、經(jīng)濟(jì)等條件限制，使得原生土無論從材料資源的豐富性，還是從就地取材的經(jīng)濟(jì)可行性來看，均是建筑材料的首選。

不僅如此，雨熱同期、寒多暑少、雨量集中的氣候特征[6]還為原生土的使用增加了合理性。首先，從寒多暑少的特點(diǎn)來看，保溫隔熱是地區(qū)建筑在選擇建筑材料時(shí)需考慮的關(guān)鍵因素，而土這一材料因其密實(shí)性、熱惰性以及良好的蓄熱性成為鄉(xiāng)土建筑（如窯洞）材料的首選；其次，雨量集中的特點(diǎn)回避了土壤在防水性能上的弱點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，由于土疙瘩房建筑的分布地區(qū)70%以上的降水集中在夏季炎熱的2～3個月內(nèi)，在雨季來臨前將建筑外圍護(hù)面層重新整修抹泥便無漏雨的危險(xiǎn)（內(nèi)蒙古東部地區(qū)的堿土地帶多使用堿土泥砌筑，堿土具有優(yōu)良的“易瀝水性”，有助于防水）[7]。由此可知，土疙瘩房建筑的分布以及以原生土作為建造材料的工程實(shí)踐是與地域環(huán)境互融共生的。

在傳統(tǒng)建筑中，夯土、土塊（如草垡子，即用鐵鍬將草根盤結(jié)的黏土塊切成方塊后，整塊從地表挖出，這種方式對植被破壞嚴(yán)重，實(shí)不可取[8]）、土坯、草泥均可作為建造材料[9]，這在土疙瘩房分布地區(qū)的建筑中均有體現(xiàn)，且以不同尺寸的土坯為主。在田野調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房1的土坯尺寸一般為370mm×240mm×70mm（圖2，3）。

2 土疙瘩房建筑形式及其成因分析

土疙瘩房建筑形式通常為簡單的基本幾何形體或由基本幾何形體的組合形體構(gòu)成，包括圓錐體、半球體、圓錐體（上部）與圓柱體（下部）或正方體（下部）結(jié)合、半圓球體（上部）與圓柱體（下部）或正方體（下部）結(jié)合等多種形式。這些建筑不但形式圓潤，體積通常也不大。在烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房建筑中，建筑為半球體（上部）與圓柱體（下部）結(jié)合的形式，下部圓柱體平面半徑僅為1.25m，建筑高度為2.65m（圖4～8），與帳幕建筑的形式特征相似。

1 土疙瘩房建筑

2 土疙瘩房土坯磚材料

3 烏蘭察布市四子王子旗土坯磚尺寸

4 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房立面圖

5 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房剖面圖

6 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房平面圖

7 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房穹頂仰視平面圖

8 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房穹頂室內(nèi)仰視圖

9 半球體與正方體組合形式

10 樹枝、草席捆扎編織屋頂與疊澀出挑壘砌混合結(jié)構(gòu)

11 土疙瘩房平面半徑與矢高示意圖

12 土疙瘩房建筑“半球形邊界”形成示意圖及數(shù)學(xué)解析圖

13 烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房建筑各層平面半徑展示圖

關(guān)于固定帳幕建筑的形成，波茲德涅耶夫記載了巴林人在帳幕建筑破損后，通過抹泥形成固定帳幕建筑的演變過程[3]，但對于土疙瘩房是否也由帳幕建筑演化而來，還缺少確實(shí)的證據(jù)。目前，相關(guān)學(xué)者對該建筑形式做出了如下解釋：1）土疙瘩房適應(yīng)了蒙古牧區(qū)及游牧民偏向體積小、形制/形式圓潤的住居文化心理[5]；2）從土疙瘩房建筑分布地區(qū)來看，該地區(qū)風(fēng)沙較大，容易堆積在建筑周圍，但土疙瘩房是圓形結(jié)構(gòu)/形式，所以能很好地解決這個問題[10]；3）建筑矮小與當(dāng)?shù)亍暗馗唢L(fēng)大”的地勢特征有關(guān)[11]。

除上述原因外，筆者認(rèn)為土疙瘩房的建筑形式還與建筑結(jié)構(gòu)及材料的“塑性”相關(guān)。首先，土疙瘩房采用圓形的“疊澀出挑”壘砌結(jié)構(gòu)，即通過將磚沿圓形平面層層出挑，逐漸向上收分形成半球體（或類半球體）形式；其次，土疙瘩房建筑表面采用了一層較厚的黃土泥抹面，而泥材料（由土加水及其他摻雜料混合而成）本身的“塑性”及無確定的形式，使得土疙瘩房建筑表面“渾然一體”，并無鮮明的“棱角”；最后，從建筑技術(shù)科學(xué)的角度來看，在內(nèi)蒙古地區(qū)的鄉(xiāng)土建筑中，特別是草原傳統(tǒng)民居建筑，建筑體量通常很小。原因一是通過減小建筑的體形系數(shù)，減小建筑表面積，進(jìn)而相應(yīng)地減少散熱面積，降低能耗；原因二是減少材料用量，綜合來看，圓球體（或類球體）是在體積相同的情況下表面積最小、表面積相同的情況下體積最大的結(jié)構(gòu)形式。以與土疙瘩房建筑具有相似建筑形式的帳幕建筑蒙古包為例，其空間體積為相同建筑面積的矩形平面建筑體積的2/3[12]，這種做法不僅減少了材料用量，還有利于保溫節(jié)能。

需要補(bǔ)充的是，土疙瘩房建筑在進(jìn)一步的發(fā)展演進(jìn)中，雖然存在方形平面及屋頂部分采用樹枝“捆扎編織”的建造方式進(jìn)行圍合的情況，但其主要結(jié)構(gòu)形式仍是由“疊澀出挑”壘砌的方式形成屋頂，也有將屋頂部分僅用“疊澀出挑”壘砌方式建造一半，再與“捆扎編織”建造工法混合的結(jié)構(gòu)形式，最后上鋪草席，抹泥而成。在平面布局的演變中，逐漸分化出“雙連式”與“三連式”的建筑形式（圖9），部分牧民甚至將蒙古包拆卸下來的舊件（如套腦、烏尼、哈那）作為椽或構(gòu)架使用。建筑下部為矩形建筑，與土坯房建筑的結(jié)構(gòu)形式相同（圖10）。

3 土疙瘩房建造工法

3.1 土疙瘩房建造過程中的數(shù)學(xué)邏輯

從土疙瘩房建筑的建造過程來看，土疙瘩房建造中存在著一定的數(shù)學(xué)邏輯。

（1）確定底面圓周半徑及矢高。矢高即土疙瘩半圓球體的半球頂至半球底面（此底面并非“地面”或“地平面”，而是半球體開始起拱時(shí)所在的平面）的高度。通常，矢高與半徑尺寸相近，即在數(shù)值上矢高≈半徑（圖11）。

（2）疊澀壘砌。首先，第一層土坯磚“頭”的下邊線與半球剖面外邊界線與地面的交接線重合，在剖面圖中用交點(diǎn)a表示；此時(shí)剖面中磚的上“面”與半球剖面外邊界線交于交點(diǎn)b，交點(diǎn)b是下一層將要壘砌的土坯“頭”下邊線的起點(diǎn)，即第二層土坯“頭”的下邊線在剖面中與此點(diǎn)重合；這時(shí)第二層土坯磚與半球剖面外邊界線交于交點(diǎn)c，交點(diǎn)c又是下一層將要壘砌的土坯“頭”下邊線的起點(diǎn)，如此反復(fù)壘砌而成（圖12）。

在土疙瘩房建筑中，疊澀壘砌一般采用“全丁平砌”或“全順平砌”的“擺磚”方式?！叭∑狡觥敝冈谕粚觾?nèi)，將土坯磚“面”水平向上放置，土坯磚“頭”向外，通過土坯磚“肋”與“肋”之間進(jìn)行連接；“全順平砌”同樣將土坯磚“面”水平向上放置，但土坯磚“肋”向外，通過土坯磚“頭”與“頭”之間進(jìn)行連接，二者之間相差90°。但在上下兩層土坯磚之間，無論“全丁平砌”還是“全順平砌”，上下層豎向磚縫之間相互錯開1/2磚長，形成“錯縫搭接”，從而增強(qiáng)砌體的整體性。

（3）材料估算。通過矢高與半徑的關(guān)系以及疊澀壘砌的方式，根據(jù)相關(guān)圓周計(jì)算公式可以粗略地對土疙瘩房建筑材料用量進(jìn)行推算。借用這種方法，本文對烏蘭察布市察右中旗四子王旗土疙瘩房建筑材料用量進(jìn)行了推算，基本驗(yàn)證了土疙瘩房建筑建造中數(shù)學(xué)邏輯的合理性（表1，圖13）。

表1 內(nèi)蒙古烏蘭察布市察右中旗四子王旗土疙瘩房各層平面用磚量估算表

14 土疙瘩房建筑殼體外部抹泥

3.2 土疙瘩房建造工法

通常一個完整的土疙瘩房建筑建造過程與工法有如下五個步驟。

（1）擇地及地面素土夯實(shí)。由于土疙瘩房體積矮小，自重較輕，所以簡單的素土夯實(shí)即可滿足要求。由于氣候干燥少雨，在素土夯實(shí)的基礎(chǔ)上通常不需要壘筑毛石或其他材料基礎(chǔ)用于防水，但要注意避免選擇在地勢較低的坑洼地。

（2）在素土夯實(shí)地面劃出土疙瘩房的建造范圍，并沿范圍邊界進(jìn)行擺磚砌筑。然而，土坯磚在沿圓形平面擺磚中會產(chǎn)生三角形縫隙，為保證每層擺磚之間的密實(shí)度以及整體的堅(jiān)固性，需要對空隙進(jìn)行滿漿泥坐砌填充。填充材料應(yīng)同時(shí)兼具粘結(jié)性及抗壓強(qiáng)度，因此在使用泥土填充時(shí)，泥漿不宜過于粘稠，過于粘稠容易失去其抗壓強(qiáng)度；同時(shí)又不宜過干，過干會影響后期土疙瘩房建筑表面抹泥的附著；更為重要的是保證填充物的整體性。綜合上述分析，調(diào)研中土疙瘩房建筑的泥漿通常為當(dāng)?shù)卦S土+羊草（或麥秸）輔料制作（視土質(zhì)情況，可用適量細(xì)沙調(diào)節(jié)泥漿的抗壓強(qiáng)度，沙子在使用前，一般需要篩選出較細(xì)的顆粒），按體積比3:1進(jìn)行配合，麥秸長度50～60mm，需事先砸碎，并用水泡軟，在條件許可的情況下，可加入石灰增加其粘結(jié)力。壘砌方法主要采用擠漿法、刮漿法、鋪漿法等，但不使用灌漿法，以免土坯軟化加大土坯干縮后的變形。泥漿縫的寬度一般控制在15mm左右。如此反復(fù)逐層向上壘砌，直至最后穹頂合攏。

（3）從土疙瘩房建筑的受力特點(diǎn)來看，土疙瘩房建筑結(jié)構(gòu)最易發(fā)生坍塌的情況是由建筑內(nèi)部向外“崩塌”，即墻面結(jié)構(gòu)主體被向外側(cè)推出，而愈向內(nèi)部的“內(nèi)聚力”愈大（相當(dāng)于將其“箍”起來），對其結(jié)構(gòu)愈有利。因此，土疙瘩房建筑外部需要抹較厚的黃土泥，通常厚度約為100～150mm，相當(dāng)于兩塊土坯磚的厚度（2×70mm），來保證整個殼體具有足夠的“內(nèi)聚力”。從這一層面來看，“泥”也是結(jié)構(gòu)的一部分，或者說是其有機(jī)組成部分。因此，抹泥需分多次（一般三次）完成，而且每次泥漿的含水率及羊草（或麥秸）長度也有不同：1）第一層抹泥通常需要泥漿粘稠些，抹平殼體表面凹凸之處，并且羊草（或麥秸）相對較長，可稱之為“羊草（或麥秸）粗泥”，其作用主要是通過含水量較多的粘稠泥漿，盡量濕潤土疙瘩房建筑表面，以利于泥漿的附著及增加松散泥土之間的整體性；2）第二層抹泥則需要在第一層半干的情況下，再繼續(xù)加抹，此時(shí)第一層抹泥表面會有大量細(xì)小的裂紋，使下一層抹泥更好地附著，避免粘泥厚度過大從殼體表面滑落，同時(shí)第二次抹泥起到找平的作用，使土疙瘩房建筑表面大致平整；3）第三層抹泥材料要更加細(xì)致，可適當(dāng)加入細(xì)沙增加泥漿的抗壓縮性，防止干裂，并減短羊草的長度，在內(nèi)蒙古地區(qū)，為增加泥漿的粘性及防水性，還可摻入攪拌均勻的牲畜糞便，由此形成的泥可稱之為“羊草（或麥秸）細(xì)文泥”，這一層泥需要墁平、打緊、令光，主要起保護(hù)與美觀的作用。建筑內(nèi)墻面抹泥一般兩遍即可，同樣底層為“羊草（或麥秸）粗泥”，面層為“羊草（或麥秸）細(xì)文泥”（圖14）。

（4）在第三層泥加抹完畢后，需要對其建筑表面，進(jìn)行整體壓實(shí)、打緊、墁平，拍打出漿并壓光，使殼體表面足夠光滑、密實(shí)，在保證堅(jiān)固性的同時(shí)利于防水（條件許可的話，也可以使用摻了石灰的三合泥，使墻面更加光滑、有光澤）。相同的做法在土疙瘩房分布地區(qū)的其他建筑墻體等建造中亦有體現(xiàn)。

（5）由以上論述可知，內(nèi)蒙古地區(qū)土疙瘩房建筑體積矮小，而且使用材料均為就地取材的原生黃土。因此，從建造周期來看（以筆者調(diào)研的烏蘭察布市四子王旗土疙瘩房為例），1個人在3天時(shí)間內(nèi)足以將其建造完成，而算上土坯制作時(shí)間（不計(jì)算土坯風(fēng)干時(shí)間），也不過7天左右（土坯制作一般采用濕制坯方法，即將50～60mm長的羊草或麥秸加入黃土中，然后和泥，再悶漚2～3天裝入坯膜中壓實(shí)；脫模后，干燥1～2天側(cè)立，堆架風(fēng)干）。究其原因，除體積矮小以外，如前文所言，疊澀出挑的建造工法最大的特點(diǎn)是不需要“支?！?，僅通過土坯磚的層層壘砌即可完成。

4 結(jié)語

建筑之始，產(chǎn)生于實(shí)際需要，受制于自然地理，非著意創(chuàng)制形式，更無所謂派別。其結(jié)構(gòu)之系統(tǒng)，及形式之派別，乃其材料環(huán)境所形成[13]。綜上所述，土疙瘩房是植根于當(dāng)?shù)刈匀毁Y源條件，“土生土長”的鄉(xiāng)土建筑類型。而更為重要的是，土疙瘩房是對土的兩種形態(tài)——土坯與泥——的創(chuàng)造性使用，通過土坯的圓形疊澀出挑，以及通過泥作為結(jié)構(gòu)的有機(jī)組成部分，即完全以“土”作為材料，通過構(gòu)造“結(jié)構(gòu)”獲得建筑形式。因此，土疙瘩房建筑體積雖小，卻揭示了在“缺石少木”的有限自然資源條件下，內(nèi)蒙古地區(qū)先民在建造建筑這一“遮蔽體”時(shí)所能采取的建造策略。從建造工法的角度來看，其意義無疑是重大的，可視其為內(nèi)蒙古地域鄉(xiāng)土建筑建造工法體系研究的重要補(bǔ)充。

注釋

1 調(diào)研對象：劉師傅，男，62歲，內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗人，其家建有三處土疙瘩房，分別為圓錐體與正方體結(jié)合形式，圓錐體與圓柱體結(jié)合形式，以及半球體形式。這些土疙瘩房建筑面積及高度均較小，現(xiàn)主要用作倉儲功能。