现代生土建筑研究与应用

现代生土建筑研究与应用

仉明坤张延朋朱少瑞周元成

仉明坤张延朋朱少瑞周元成

山东科技大学土木工程与建筑学院土木工程系山东青岛266590

[摘要]生土建筑是世界建筑史上的典范，在我国也有着悠久的历史，鉴于生土建筑的优点，世界上已有许多国家正在对生土建筑经行深入的研究。中国是世界人口大国，生土建筑遍布全国各地，在激烈的城市化进程中，生土建筑是否会慢慢退出历史舞台，如何发展应用生土建筑，将生土建筑与现代化社会有效的融合，将是一项重要的研究课题。

[关键词]生土建筑；生土材料；研究现状；发展应用

进入21世纪后，中国经济飞速发展的同时，也带来了一些负面效应：资源约束趋紧、环境迅速恶化、能源面临枯竭。生土建筑作为一种低耗能的结构形式，应当受到发展与重视，将传统的生土建筑结构设计艺术化；建造技术现代化；与环境、科技、人文相融合；是我们需要研究的一个重要方面。

1生土建筑发展现状

1.1生土结构特点

生土建筑结构大致分为三类：掩土结构（洞穴）、夯土结构、土坯结构。生土作为一种古老的建筑材料，具有一些天然的优势:

（1）结构稳定性：土具有一定的粘聚性，经过对土的性能改造，可以建造多层建筑。

（2）施工简便性：不需要借助大型的施工设备。

（3）取材方便性：可以就地取材，材料单一，备料方便。

（4）环保性：取材过程、施工过程、拆除过程没有太多了污染，材料拆除后可以继续使用。

（5）保温性：有良好的蓄热能力，能够有效的保证冬暖夏凉。

（6）经济性：人、材、机需求简单，施工快，成本低。

于此同时，生土结构的缺点也对其发展造成了阻碍，主要有:

（1）造型简单、美观性不强、缺乏地域文化特色。

（2）强度低、抗震性能差、耐久性能差、建造高度受到限制。

（3）人们对新型建筑的追求逐步提高、对生土建筑认可度降低。

（4）相关设计人员少、施工技术规范不健全、缺乏监督。

（5）缺乏对生土构件标准化的生产加工企业。

1.2国内外生土结构发展现状

早在石器时代，原始人就建筑了各种生土建筑，距今6000年半坡遗址中的半穴居，穴居和地面建筑都采用生土作为建筑材料。从4000年年前的龙山文化遗址中，发现当时人们已掌握了较成熟的夯土技术，已出现了夯土建造的城墙、台基和墙壁。

美国在生土建筑方面已经建立了一套比较完备的规范，对于生土的选用、生土构件的制作、从业人员的标准，都做出了详细的说明。英国、法国、德国、新西兰等都在生土建筑结构研究方面取得了不小的成就。其中法国工程师提出了pise技术，即用生土、水泥、砂石料经过搅拌后，作为流塑题进行浇筑，并配以相应的钢筋，大大提高了生土结构的稳定性，有力的增强了结构的抗震能力。

从整体来说，目前国内的生土建筑发展受到了限制，人们对生活质量要求的提高决定了人们向城市化模式发展，大量应用钢筋水泥，不仅仅造成能源的消耗，也对环境造成污染，也给建造者带来了不小的经济负担，一些传统的民俗文化也随之消失。所以，对于生土建筑结构的改革势在必行。

2原有生土建筑的弊端

主要表现在：墙体容易开裂；易受风蚀、雨蚀；易受蛇、鼠打洞；外观造型品质差；使用功能低（主要用于住宅）。如下图：

图1（中国农村地区典型生土结构住房）

从上图可以明显的看出，传统的生土结构无非与木、砖、石、瓦组合而成，造型单一，功能简单，已经无法满足现状社会人们的高水平生活需求，而这样的生土建筑在中国的农村依旧普遍存在。按照其承重体系来看，有土墙承重体系、木架承重体系与混合承重体系，不论哪种承重体系都有自己的弊端，其抗震性与耐久性都很低。

3新型生土民居建筑展望

新型生土民居建筑的改革工作是一个综合性比较强的优化组合过程，它不仅仅是一个建筑物的构造，要兼顾当地气候、地形、生态环境、自然灾害等自然要素，还要兼顾地域文化、传统风俗、经济发展水平、生产生活习惯等等社会因素。所以，构件一套符合当地特色的生土民居建筑必须要考虑以上因素。

3.1生土材料性能改造与生土构建模块化

土大致分为四类（一类为松软土、二类普通土、三类坚土、四类砂砾坚土），前三类土都适合用来建筑生土建筑，虽然都有一定的粘聚性，但是强度与钢筋混凝土相比，相差甚远。为了提高生土建筑结构的结构强度，加强抗震能力，我们必须对生土材料进行改造。法国的“国际生土建筑研究和应用中心”（CARTerre-ENSAG）于上个世纪70年代对生土材料进行了一系列的研究，以夯土墙为例，根据土质条件，添加一定比例的石子和细砂，并配以钢丝网，可以大大提高其强度。有些国家已经开发出了生土固化剂，对于生土粘聚性有很大的提高，中国目前也有相关的研究，并取得了一些成果。为节省成本，也可以在生土中添加竹木纤维材料，增强整体性。

制定相关标准，对构建的规格做出统一的规定，利于某些构建进行工厂模块化生产，也有利于促进生土施工工具的统一性，经过模具的简单加工，便可以生产出规格统一的构件，然后可以进行组合拼装。

3.2.1承重体系的现代化

中国的生土建筑设计单一，缺乏现代化风格，人们追求的热度不高。生土民居建筑首先要满足安全性的要求，为了提高抗震能力，保证结构的整体强度，可以融入一定的钢筋混凝土或者钢结构，如加混凝土构造柱、肋等技术，一是采用夯土墙、圈梁、构造柱、现浇板组合成新型夯土建筑；二是在生土中加入固化剂，与砂石料、钢丝网构成新的夯土墙承重体系；三是采用钢桁架、钢檩代替原有的木桁架结构，不做吊顶时，为了满足美观性，可以钢桁架外包仿木建材。

3.2.2外观设计现代化

一个好的建筑受限吸引人的是它的外在美，其次才是内在美，所以造型的设计决定了人们对生土建筑的认可度。

图2（美国现代化夯土别墅）

4结语

当今生土建筑的发展已经在国际上得到重新的研究与发展。我国虽然于1980年创立了中国建筑学会生土建筑分会，而且有不少科研院所也做了大量的相关研究，但是我们必须承认与国际水平的差距，并且新型生土建筑项目没有进行大量的推广工作，一些地方依然沿用以前的建筑模式。所以，必须与国际生土建筑接轨，应用新的材料、新的设计理念、国际管理方法、结合中国特色文化，将中国的生土建筑推向一个新的发展阶段，提高们对于生土建筑的认知度，对我国新农村的建设有着重要的意义，也为贯彻可持续发展、推动生态文明建设贡献一份力量。

参考文献

[1]王沛钦,郑山锁,柴俊,曾磊,彭春华,郑捷.走向生土建筑结构[J].工业建筑,2008,(3):101-105

[2]王军,吕东军.走向生土建筑的未来[J].西安建筑科技大学学报,2001,(6):147-149

[3]侯继尧.国外生土建筑札记[J].西安建筑科技大学学报,1990,(4):153-160

第一作者：仉明坤，男，（1988-），山东寿光人，山东科技大学硕士研究生，研究方向：结构设计原理与应用

第二作者：张延朋，男，（1992-），山东济宁人，山东科技大学硕士研究生，研究方向：岩土工程

第三作者：朱少瑞，男，（1990-），山东泰安人，山东科技大学硕士研究生，研究方向；岩土工程

第四作者：周元成，男，（1990-），山东菏泽人，山东科技大学硕士研究生，研究方向；桥梁与隧道工程