「低技術」裝配式東北滿族民居建造技藝

——以吉林省吉林市「王府民居」為例

趙宏宇1,2李介鵬1,2張成龍1,2

(1：吉林建築大學 建築與城鄉規劃學院,長春 130118；2：吉林建築大學 寒地城市設計研究中心，長春 130118)

摘要：面對東北地區極寒的氣候特徵,結合東北地區傳統「低技術」民居建造技藝,文章提出以低成本、低技術裝配式的策略應對當前東北地區嚴寒氣候的建議,並通過對吉林省吉林市「王府」建築的分析,喚起當代建築設計對低技術裝配式東北滿族民居建造技藝的注意,以及對掌握「低技術」裝配式傳統民居建造技藝匠人們的關注,得出為現代東北民居值得借鑒學習的若干設計手法.

關鍵詞：低技術；裝配式；滿族民居；寒地建築；快速建造

0 引言

東北地區位於北緯40°～55°之間,我國大陸的東北部,地處亞歐大陸東緣,是我國緯度位置最高的區域,屬於嚴寒地區.由於東北地區的北方毗鄰世界上最寒冷的地區,因此即使是與同緯度其他地區相比,我國的東北地區一般也要低15℃～20℃左右,且冬季長期降雪,西北風乾燥而凜冽,但東北地區的滿族人民充分發揮了自己的聰明才智,自古以來通過不斷總結髮展,其民居形式逐漸適應了東北地區極寒的氣候特點[1],具有低成本、低技術、低能耗、低污染的生態特徵,對當下的現代建築設計仍有很強的借鑒意義[2].另外，裝配式住宅具有綠色施工、環保節能、機械化程度高、綜合效益好等優點,有大面積推廣的潛力.

因此,當裝配式建築與中國傳統民居進行結合,互相取長補短,以現代化建造技藝結合自然樸實的本土方式解決建造問題,無疑是一種積極的且極具發展潛力的處理方式.然而,在中國,傳統的建造技藝長期以來一般掌握在民間匠人手中,他們通過口口相傳的方式將傳統民居的建造技藝傳承下來,很難形成系統有效的文字總結；隨著時間的推移,許多珍貴的建造技藝已經失傳或面臨失傳.因此,總結歸納出一種現代建造技術與傳統「低技術」建造技藝相結合的方法,傳承與保護珍貴的「低技術」傳統民居建造技藝勢在必行[3-4].

1 「低技術」裝配式東北滿族民居概述

「低技術」裝配式建築是指主要利用本地材料和傳統技術來設計和建造的裝配式建築,建築的構件主要是在工廠內進行預製或加工處理,然後在建造地進行組裝和裝配,並配合利用當地的低技術手段進行施工建造.低技術建築的成本較小,尤其是前期對資金需求較少,容易管理建造,同時是環境友好型的建築形式,而裝配式建築具有模數化、標準化、定型化等特點.兩種建造技藝相結合時可以取長補短,各自發揮自己的建造優勢[5].

在應對寒冷氣候方面,東北傳統民居的空間形態一般是緊湊低矮,屋頂一般採用硬山式,平面呈長方形或者是正方形,體形係數較低,這樣可以保證冬季寒冷的空氣難以進出入建築內部.外表面積中,不包括地面和不採暖樓梯間隔牆和戶門的面積.(《民用建築節能設計標準(採暖居住建築部分)(JGJ26—95)》因此建築的體形係數與建築的耗熱量是呈正相關的[6].

東北民居這種簡單緊湊的建築形態也利於裝配式建築的大量建造.王府民居建築充分利用了當地材料,利用工廠預製配件現場組裝,利用傳統民居中「低技術、低成本、低能耗」的優勢,結合裝配式建築「模數化、標準化、定型化」的特點,可以又快又好地建設施工[7-8].

2 「低技術」裝配式東北滿族民居建造技藝

2.1 吉林市「王府民居」概述

吉林市「王府民居」位於吉林省吉林市私人會所「王府」附近,靠近朱雀山國家森林公園(見圖1，圖2)，周邊環境優美,為「王府」會所提供住宿條件,業主為了保存東北滿族民居的基本樣式,特意請掌握有傳統技藝的老師傅建造了「王府民居」,其中許多技法均來自於東北民居中的傳統做法.

同時,對傳統民居的建造技藝進行了創新,加入了現代建築中的裝配式構件,使得「王府民居」不但擁有傳統建築中「建造方便、就地取材、操作性強、保溫性好」的優點,又擁有了裝配式建築中建造周期短、冬季仍可建造施工等優勢.

圖1 王府民居外景(圖片來源:作者團隊自攝)

Fig.1 Wangfu residential location

圖2 王府民居區點陣圖(圖片來源:作者自繪)

Fig.2 Wangfu residential location map

2.2 「低技」裝配式東北滿族民居的建造優勢與民族性體現

2.2.1 建造周期短,冬季仍可建造施工

我國東北地區冬季氣候惡劣,溫度極低,寒冷氣候長達4～6個月,以吉林市為例,該市每年月平均氣溫低於-10℃的時間長達3個月.傳統的現澆鋼筋混凝土施工受溫度的影響很大,根據「建築工程冬季施工規程」(jgj104-97)規定,室外日平均氣溫連續5天穩定低於5℃即進入冬季施工狀態;當室外日平均氣溫連續5天穩定高於5℃時解除冬季施工狀態.

由於現澆鋼筋混凝土對水泥中水分的凝結有較高的要求,因此，傳統鋼筋混凝土建築在東北地區的全年僅有5個月左右的施工期，效率極低.而裝配式建築很好的解決了這一問題,由於裝配式建築大多數配件是在工廠中預製,在施工現場組裝完成的,對現澆混凝土的需求不高.因此,「低技術」裝配式建築在東北地區的建造周期可以大大縮短[9].

2.2.2 「王府民居」中的民族性體現

吉林市「王府民居」雖然採用的是現代「裝配式」建築的做法進行的施工組裝,但其平面布局、節點做法、以及立面處理等均採用了滿族民居的形式進行組織[10].例如,平面中仍採用了面闊三間橫長方形的布局形式[11];正立面為對稱式布局,開窗、門洞較小;屋頂為草屋頂等(見圖3),這些建造形式都有利於建築在嚴寒地區的保溫隔熱，也是滿族傳統民居的典型布局形式[12].此外，「王府民居」也沿用了滿族民居中「萬字炕」、跨海煙囪等布局形式，形成了滿族民居獨有的「口袋房，萬字炕，煙囪坐在地面上」等特色現象.

圖3 東北滿族民居建築形式(圖片來源: 建築學報,2011(9):10-12.)

Fig.3 The northeast traditional local-style dwelling houses building form

2.3 「低技」裝配式東北滿族民居的建造劣勢與解決辦法

2.3.1 裝配式建築配件易形成「冷橋」,不利於防寒保暖

裝配式建築,尤其是鋼結構工程的裝配式建築很容易存在「冷橋」問題,吉林市「王府民居」採用的是輕鋼龍骨體系.通常在處理輕鋼龍骨體系的冷橋問題時,由於對節點設計的不斷完善,建築對於理論上的保溫性能日趨接近,但由於施工過程中的缺陷,建築節點尤其是建築內部與外部交界區域節點的缺陷,以及材料自身熱脹冷縮等特性的限制,極易造成局部保溫材質的破壞,進而失去原有的保溫性能,造成熱量損失,即「冷橋」現象.

2.3.2 吉林市「王府民居」應對「冷橋」現象的處理方法

(1) 保溫棉鋪設節點.

在鋼架結構與「低技術」材料交接的地方,「王府民居」鋪設了保溫棉材料,保溫棉是由玻璃絲棉與防潮貼面組成,經常採用50mm,75mm,100mm等厚度的保溫棉.單層保溫棉的縫隙處很容易形成「冷橋」現象,「王府民居」中採用了雙層保溫棉,同時將保溫棉錯開搭接,將上下兩層保溫棉錯縫搭接,即可避免保溫棉的縫隙處產生「冷橋」現象，見圖4；

(2) 屋面開口.

由於「王府民居」採用的是東北滿族民居做法,本身屋面開口較少,這樣既可以防止雨雪對屋內的滲透,又能夠有效地防止「冷橋」的發生.在建築的冷熱交界面處,「王府民居」採用了添加隔熱塊的處理手法,在屋面開口的支座上也放置了保溫塊(聚苯乙烯泡沫塑料等)起到了較好的保溫作用,有效地阻止了「冷橋」現象的產生[13]，見圖5；

圖4 打釘板和鎖縫板示意

(圖片來源:輕鋼結構,2004(8): 20-22.)

Fig.4 Nail plate and lock plate

圖5 屋面開口結構及支座保溫處理

(圖片來源:輕鋼結構,2004(8): 20-22.)

Fig.5 Roof opening structure and thermal treatment of support

(3) 後期3D列印技術的應用.

「冷橋」現象的產生很大一部分原因是由於兩種不同材質的部件存在連接縫隙,容易使濕潤的空氣滲入其中,當遇到溫度變化時冷凝形成凝結水,發生「冷橋」現象；而如果應用3D列印建造技術就可以有效避免這種情況,3D列印建造技術可以將幾種材質進行無縫隙連接,使建築材料之間的隔熱層得到有效保護,杜絕了「冷橋」現象的產生；

(4) 裝配式構件與「低技術」結合的可持續性維護技術.

裝配式構件在建築生命周期內可以不斷進行更換使用.同時,由於「低技術」建築具有低成本、等能耗、綠色環保等優勢,「低技術」建造配件如屋頂的「麥秸」、草泥牆等也可以隨時更換更新,從而形成了對一棟建築的可持續性維護,可以大大延長建築的使用壽命.

圖6 現代裝飾燈具(圖片來源:作者團隊自攝)

Fig.6 Modern decorative lamps and lanterns

2.4 「王府民居」中的「低技術」建造技藝

2.4.1 當地農作物「麥秸」的利用以及現代裝飾燈具對冰棱的模仿

屋頂的建築材料按其性質,可以分為天然材料和人工材料兩大類型.天然材料是指土、木、竹、砂、石、石灰、茅草、麥秸、苧麻、糯米等采自天然的材料;人工材料是指人類在長期的生活實踐中通過科技手段製作加工而成的材料.如各種磚、瓦、琉璃、水泥、金屬、油漆、等材料,人工材料一般是為彌補天然材料性能之不足而創造出來的.「王府民居」堅持使用東北民居中常用的天然材料「麥秸」作為建築的屋頂覆蓋,傳統材料「麥秸」用作房屋屋頂覆蓋必須使用秋季風乾後的「麥秸」作為屋頂的覆蓋材料,為此業主延期了一年後方施工建造.其實,「王府民居」的屋架結構體系為鋼架結構,所有鋼架配件為工廠預製,建造時僅需在現場組裝,在外表面則利用傳統的建造技藝設置挑檐,挑檐出挑方式為利用椽子出挑,其出挑深度約為60cm,這樣出挑的檐部可以保護牆體不受屋面上順牆而下的雨雪腐蝕,同時還不會遮擋室內的光線[13].在東北地區屋頂降雪結冰後若遇陽光直射或溫度暫時升高,會有冰雪融化,到夜裡或氣溫驟降時屋頂的落水又會重新結冰凝結,形成冰凌懸掛於屋檐下,成為寒冷地區民居的一大特色.「王府民居」利用塑料和人工LED燈模仿天然冰凌的形狀製作成人工冰凌,既可以在夜晚成為燈光照明,在寒冬時節落水又可以順著人工冰凌向下凝結,達到人工排水的目的.人工冰凌同樣為工廠預製式,可在現場直接組裝 (見圖6) .

2.4.2 草泥牆的建造技藝

建築的外部牆體是主要的圍護結構,同時還是重要的保溫隔熱系統,內部牆體還有維護和分割室內空間的作用.「王府民居」保留了東北滿族民居中的厚重牆體,其北牆最厚,南牆其次,山牆再次[14].牆體採用傳統做法中的草泥牆,由於採用裝配式做法,其外牆中立柱採用輕鋼結構,立柱在工廠加工完成後在現場組裝,牆體則為砌體結構,為複合牆體,做法為內外兩側鋪砌塊磚,中間為碎磚並灌白灰漿使其結合緊密,外部則用糯米漿粉刷黃泥壓實風乾.這樣的做法就地取材,是千百年來東北地區民居建築的傳統做法,對抵禦冬季的嚴寒十分有效[15].

2.4.3 「炕」的建造技藝

「王府民居」依然保留了東北滿族民居中「火炕」的樣式,形式上與滿族民居中的「火炕」並無二致,其建造技藝仍然延續了吉林滿族民居中「心炕」的做法[16](見圖7),叫「心炕」是由於其內部空間很大,不易被煙火灰堵塞炕道,常常搭好一鋪炕十年八年不用扒灰.所有的炕都有一個特點,就是一端通向煙囪,一端設有爐灶.

2.4.4 「王府民居」中煙囪的建造技藝

煙囪是東北滿族民居中重要的組成部分,一般設置於建築的山牆面上,利用爐灶的餘熱設置家畜的窩棚.「王府民居」中山牆面一側建造了一處溫室大棚,利用爐灶調節溫室內的溫度,可以種植反季節蔬菜.其煙囪則設在了兩側廂房前面,形成了建築的對稱構圖,使建築美觀大方[18].煙囪的建造方式仍是採用了磚砌加草泥風乾壓實的傳統技藝,與牆體保持一致.煙囪的長度約為炕長的3倍,充分利用了爐灶內的餘溫[19].

圖7 王府民居中的「炕」(圖片來源:作者團隊自攝)

Fig.7 The 「kang」 in the palace residence

圖8 王府民居室內天花(圖片來源:作者團隊自攝)

Fig.8 Wangfu residential indoor smallpox

2.4.5 室內屋架與天花板的建造技藝

「王府民居」由於採用了裝配式建築的建造方法,其內部承重結構全部為輕鋼結構,再由「低技術」建造方式裝配完成.其特點是自重較輕,承重結構所佔用的體積較小,可以節省出大量空間做建築的保溫構造造.

「王府民居」的室內天花板為「麥秸」材質(見圖8),模仿了中國古建築中的抬梁式構造.屋頂的木質梁、椽等構件均為裝飾品,真正的承重構件為隱藏在其中的工字鋼[20].將建築隔斷成3開間的牆體也為輕質隔牆,並無承重的功能.

3 結語

「低技術」裝配式東北滿族民居是人們將傳統民居與現代裝配式建築技術相結合的產物,通過東北滿族民居的研究,結合「低技術」滿族民居建築的建造技藝,可以了解到「低技術」裝配式東北滿族民居在東北地區建造的優勢,主要有冬季可以正常裝配施工,區域性傳統材料充分利用,「低技術」材料與裝配式構件利弊互補等.

由此可見,社會在發展變化,在傳統民居的建造技藝上取長補短,彌補舊有住宅的缺陷和不足,是完全可行的.現代生活模式與住宅的「低技術」設計並不矛盾.希望通過本文的探討,能夠引起人們對仍然掌握傳統民居建造技藝匠人的關注,將傳統的製造手法傳承下去,努力用「低技術」的智慧提高人們的生活品質.

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作者簡介：趙宏宇(1977～),男,吉林省長春市人,副教授,博士.

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