生土建筑生态运用

明城墙（图片来源：互联网）

生土建筑简而言之就是用未经烘焙的土为主材修建的建筑。生土是人类最早使用的建筑材料之一，适用范围遍布世界各地。目前生土建筑仍是外国广大村镇建筑的常见形式之一，例如黄土高原窑洞、粤北闽南的客家土楼、云南的土掌房、新疆的穹顶土坯屋等等。在近代能源危机、生态危机、可持续发展的大背景下，建筑师开始系统地研究生土建筑，给古老的生土建筑赋予了新的生命。

生土建筑的分类

生土建筑根据其砌筑墙体时所运用的施工技术不同可分为：土坯墙、夯土墙、浇筑墙体、泥团堆砌墙、抹灰篱笆墙。若根据其建筑结构的类型不同又可分为：生土墙体承重房屋、木构架城中承重房屋、土窑洞、砖土混合承重房屋。

从总体分析，生土建筑具有如下特点：结构安全、经济能耗低、环境友好。同时，生土建筑也存在一些不足，譬如强度低，自重大，耐久性差等缺陷。

国内外生土建筑发展现状

由于生土材料节能环保的性能使得原本多用于经济欠发达国际地区的生土建筑在当今许多发达国家中普遍适用，是国内外备受关注且广为采用的一种居住建筑形式，由生土材料所建造的生土建筑有着巨大的发展空间。国外如美国、澳大利亚、法国、德国以及新西兰等国的研究人员已结合当地的文化背景、社会状况和工程特征，开展了大量的研究，改善了生土建筑功能和抗震性能，生土建筑的设计、施工等已步入规范进程。国内对生土建筑的研究起步较晚，比较系统研究还是很少，但也有高校对生土材料的性能、生土建筑墙体的抗震性能、热工性能等进行了研究，取得较大成就。

传统生土建造技术的发掘和生态实践黄土高原是中国最为贫困的地区之一，尤其在农村地区，经济水平相对落后，资源贫乏，水土流失严重，生态环境日益恶化。在这些艰苦的条件下，千百年来，当地居民学会了如何利用自然和顺应自然，穿凿了一窑洞为代表、与自然相和谐的传统生土建筑模式。但近年来，随着生活习惯和观念的改变，传统的生土建筑逐渐被大量主要以粘土砖、混凝土为材料的常规建筑形式所替代。但受制于当地有限的资源、经济和建造技术水平，此类建筑无法适应当地严酷的气候和环境条件。而且，建筑运行过程中和建筑材料本身所带来的大量能耗和污染，不仅无法真正改善当地的居住条件，反而会加剧该地区生态环境的恶化。2007年，落成于甘肃省庆阳市毛寺村的毛寺生态实验小学，正是在这一背景下诠释了一条切实可行的绿色生态之路。

当地传统建筑技术与材料黄土高原地区是全球黄土沉积层最厚的地区之一。由于其具有优良的热学特性、低廉的价格和随处可得的简单易行等优点，黄土作为主要的建筑材料已被广泛地运用到黄土高原地区的传统建筑之中。这就形成了该地区所特有的传统乡土建筑形式——生土建筑。黄土高原地区的生土建筑具有施工简易、造价低廉等优点。这些主要归根于传统生土建造技术和材料所具有的突出特点。生土建筑的围护结构主要依赖于由黄土直接加工而成的生土材料，如：土坯、夯土、草泥等。除此之外，麦草、芦苇、木材、毛石等其他自然材料也被广泛的运用。更为重要的是，这些基于自然材料的传统建造技术蕴含中着丰富的生态潜能。首先，以土坯砖、夯土和麦草泥为主要形式的自然材料具有突出的热工特性。这一性能使得生土建筑无论是在严寒的冬季和炎热的夏季可以有效地抵御室外恶劣气候的变化，仅需要少量的能源消耗便可获得稳定而舒适的室内环境。其次，由于其制作过程无需煅烧和化学加工，生土材料具有极低的材料耗能和极少的由材料加工所导致的环境污染。另外，这些自然材料具有良好的可再生和可降解性，即使在建筑拆除之后仍可投入到新建筑的建造中，有些已使用较长时间的生土材料甚至可以作为肥料投入农田。这些正符合生态建筑材料“低耗能”“可再生”和“可降解”的理想标准。

传统生土建造方式与现代生态设计的结合鉴于该地区冬季寒冷、夏季温和且日气温温差较大的气候特点和建筑的功能特点，使室内冬季采暖的能耗最小化是减少建筑运行耗能的主要途径。其基本策略可以被概括为：减小建筑围护结构在冬季的热损失和最大限度地利用如太阳能、风能等自然能源。根据选择性建筑设计的指导思想，场地规划和建筑形体设计便成为具体实施的第一步。根据地形状况布置建筑的主要朝向，不仅有助于最大限度地引入自然采光和用于冬季采暖的太阳能，而且利用地形可以加大夏季南风对于教室自然通风的积极作用，并减小冬季北风所造成的冲击。顺应地形，将部分建筑嵌入地下，这不仅可以减小对原有地形的破坏，而且能极大的提升总体结构的保温绝热性能。为减小冬季的热损失和充分利用自然能源，具体的措施应包括：增强建筑如墙体、屋面、门窗等外围护结构的绝热性能；引入蓄热材料以减室外温差对室内热环境的影响；增强门窗等结合部的气密性；根据条件引入适宜的被动式太阳能系统；为室内自然通风创造条件。

传统建造技术的生态诠释毛寺生态实验小学的建设施工引用当地传统的建造组织模式，施工人员全部是本村和周边地区的能工巧匠。在施工的整个过程中，建筑师专门驻守在村里。对于每一个建造细节的推敲都来自于和匠人的共同探讨和反复实验，同时根据实际条件对原有设计进行不断改进。这不仅可以最大限度的发掘值得继承的传统建造技术，而且有助于利用现代的生态理念和技术将其加以改进和发扬。由于该方案所使用的建筑技术本身的简单易行性，施工过程中无需引入常规建造必须的大型机械。因此，整个施工所产生的能耗和污染远远低于常规的建造模式。与此同时，所有生土制品和自然材料均为就地取材。并且，由于这些材料所具有的“可再生性”，所有的边角废料均可通过简易处理，立即投入再利用。

在此过程中，可以见得，在保证施工质量的前提下，这种源于当地的传统建造形式和适应性技术，使施工过程所产生的能耗和对周边环境的污染得以最小化，充分地贯彻了生态建筑的基本原则和策略。

对于生土建筑在生态建筑领域的展望

生土建筑作为一种低能耗的绿色环保建筑，在外国的生土建筑数量众多，但主要是在一些经济欠发达地区。通过借鉴欧美发达国家的技术，利用改性生土材料建造高级的民用建筑，不仅可以降低住房造价，提高房屋的综合性能还可以有效地减少对自然环境和资源的破坏，这反映了生土建筑巨大的发展潜力。此外可借鉴世界上其他国家对本国的生土建筑的施工与维护的管理办法，建立起一套对于生土建筑具体的相关规定。总而言之，生土建筑在我国未来的发展不容小觑，定会拥有广阔的发展空间。