源流与适应
——内蒙古地域碱土房建筑源流及其材料与工法环境适应性研究

2022-01-13 01:10ZHANGPeng
西部人居环境学刊 2021年6期
关键词:屋顶墙体内蒙古

张 鹏 ZHANG Peng

0 引言

内蒙古地域位于蒙古高原南缘,自古是北亚游牧民族生活繁衍的栖息地,逐水草而居,建筑以游动的帐幕建筑为主。碱土房,是一种广泛分布在松辽平原与黄淮海平原的乡土建筑类型,其囤顶建筑形式, 由于与车轱辘形式较为相似,在内蒙古东部地域常被称为“车轱辘房”或“滚水房”。刘敦桢从空间分布与历史根源的角度对“囤顶”屋顶形式进行了研究,认为这种屋顶形式的乡土建筑在东北地区分布较多,其余则散见于河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃、新疆等地;历史根源上,它的结构方法与新石器时代晚期的夹草泥屋面极相类似,其形式可追溯至汉代[1]。张驭寰则从汉族人民迁移路线角度认为,“(东北地区)碱土平房和华北一带居住房屋形式相仿,河北以这类房屋居多,并经由河北经辽西,再由辽西而至吉林西部”[2](图1-3)。

图1 山东鲁西地区张秋镇囤顶土坯碱土房Fig.1 Hoarding adobe Jiantufang in Zhangqiu Town,Luxi District, Shandong Province

然而,聚焦内蒙古地域碱土建筑类型,事实上,内蒙古东部地域与东北地区作为一个地理单元与民族文化区[3],内蒙古地域碱土房建筑与东北地区碱土建筑具有相似的建筑传播路线,但相较内蒙古地域传统帐幕建筑体系,这是一次地域建筑从游牧向定居的转变,存在游牧与定居两种建筑体系之间的延续与融合;相较碱土房建筑自身发展演变来看,则更是碱土房建筑作为主体适应地域环境客体的过程。

图2 吉林农安县碱土房Fig.2 Jiantufang in Nong’an County, Jilin Province

图3 内蒙古兴安盟科右中旗碱土房Fig.3 Jiantufang in Keyouzhong Banner, Xing’an League, Inner Mongolia Autonomous Region

从词源学角度,适应(adaptation),在拉丁文中意为调整或修正某物(one thing),以使其适合新的事物、条件或状态(another thing、new condition or state)的动作与过程[4];在中文中则是事物适应客观条件,并随环境变化进行自我调节同时反作用于环境的互动过程[5],因此,适应的本质是事物作为主体通过自身调节来适应环境(或客观条件)客体的过程。这一概念在生物学、社会学、文化人类学,如达尔文生物进化论、怀特文化进化论、斯图尔德文化生态学等领域已有诸多研究;然而在建筑学领域,作为主体的建筑同样是与客体的环境相互适应的结果。基于此,本文以内蒙古地域碱土房建筑作为研究对象,采用对比研究的方法,首先分析碱土房建筑的地域分布及不同地域间环境影响因素的相似性与差异性,其次从材料体系构成、材料选择与特性,以及在此基础上建筑所采用的建造工法2个层面,分析碱土房建筑对内蒙古地域环境的选择与适应,最终形成碱土房建筑在内蒙古地域输入、分布与环境适应的完整认知,进而揭示内蒙古地域碱土房建筑形成与发展的深层结构。

1 内蒙古碱土房建筑源流与分布及其地域环境影响因素分析

1.1 内蒙古地域碱土房建筑的源流与地域分布

碱土房作为一种定居乡土建筑类型,主要分布于华北平原盐碱滩涂地区,如河北省东部以及山东省环渤海地区等[6]。因此,相对内蒙古地域来说,碱土房建筑则是一种“外来”乡土建筑类型,是古时随着中原汉族移民的迁入,逐渐从华北平原向内蒙古地域输入、传播、发展、演变而来的,主要位于内蒙古东部地域。从具体分布地域来看,根据移民史研究,内蒙古东部地域中原汉族移民主要以山东、河北两省移民为主,形成“鲁冀移民圈”[7],其移民路径有陆路与水路之分,但分布地域大致相同,基本沿长城一线独石口、古北口、喜峰口、冷口等关口,过河北(原热河行省),到达今内蒙古赤峰市、通辽市,最终至辽河流域,均有鲁冀移民汇聚与分布[8]。然而,根据中国境内碱土资源分布不同,内蒙古地域碱土房建筑分布在移民民系分布基础上略有调整。从宏观角度来看,中国境内碱土共分3大亚类,分别位于3个不同地区①[9],其中,内蒙古地域碱土分布主要与松辽平原接壤,大致位于内蒙古兴安盟、通辽市以及赤峰市东部辽西地区,因此,内蒙古地域碱土房建筑主要分布于此,这与田野调查结果基本一致。

1.2 内蒙古地域碱土房建筑环境影响因素的形成与地域间差异分析

乡土建筑在地域的形成与发展,同时受到多种环境因素的影响,拉普卜特(Amos Rapoport)曾将其归结为文化仪式、生活方式、社会组织、气候与地学,以及材料与技术可能性之间的差异[10]。碱土房建筑在内蒙古地域形成与发展,也同时受到上述环境因素的影响,本文将其归为自然地理、社会文化与经济技术3大类(表1)。然而,由于内蒙古地域碱土房建筑是随中原汉族移民传入内蒙古地域后逐渐形成并发展的,在这一过程中,地域环境影响因素的形成,既与碱土房建筑“输出地”华北平原地区环境影响因素具有相似性,同时又具有自身的特殊性。

首先,从相似性来看,两个地域碱土房建筑同属于一个民系,并具有相似的建筑材料资源。

第一,人类学中将同一民族内部的文化演化,以及文化所处的地域环境,包括自然环境与社会环境等因素的共同影响而逐渐分化出的支系称作“民系”[11],具有共同的语言(或方言)、共同的经济生活以及共同的文化特征[12]。内蒙古地域碱土房建筑与华北平原地区碱土房建筑均属于是鲁、冀民系,因此二者传承并共享着相似的建筑技术与建造工法,体现出社会文化环境影响因素的相似性。

第二,从构成要素与材料组成来看,碱土房建筑,主要由木构架、墙体、屋顶3大构成要素组成,分别以木材、碱土与羊草混合物、草植类等4种材料作为主要建筑材料(表2、图4)。

两个地域碱土房建筑相似的建筑材料资源体现在:

草植类材料具有相似的一致性。尽管根据民族学研究,内蒙古地域与华北平原分属不同的经济文化类型,一个为畜牧经济文化类型,一个为农耕文化类型④[13],这使得内蒙古地域早期多牧草而少其他植物秸秆资源。然而,在经中原鲁、冀移民农业开发后,内蒙古地域畜牧经济中,逐渐增加了农耕经济成分,多样化的农作物为2个地域碱土房建筑均提供了秫秸(高粱杆)、葵花杆、稻草、麦草等草植类建筑材料。

表1 碱土房建筑在内蒙古地域分布的环境影响因素Tab.1 environmental influence factors of Jiantufang in Inner Mongolia region

表2 碱土房建筑基本构成要素与材料体系Tab.2 basic elements and material system of Jiantufang

图4 碱土房建筑材料Fig.4 building materials of Jiantufang

碱土资源基本相似。根据上文自然地理学将中国碱土划分3个亚类及其分区研究中,内蒙古地域碱土类型与华北平原碱土类型同属“草甸碱土”亚类,位于同一个碱土亚类分布区,这使得其碱土资源与类型基本相似。

木材资源均极为匮乏。根据植物学研究,由于碱土的碱性土壤特性对植物生长极为不利,在这种环境条件下,两个地域高大乔木类植物均较难生存,致使地域建筑木材较为匮乏,从另一个侧面体现了两个地域建筑材料资源的相似性。

其次,从内蒙古地域环境影响因素的特殊性、差异,以及对地域碱土房建筑发展影响来看:

第一,自然气候因素差异。

降水:相较华北平原地区,内蒙古地域大部分处于农牧文化交错地区,干旱少雨(平均年降水量50~500 mm)、寒多暑少、雨热同期、雨量集中是其主要气候特征[14],因此对建筑防水性要求相对较低,在雨季来临前,将建筑外围护面层重新整修抹泥,便无漏雨的危险[1];

温度:从建筑气候分区来看,内蒙古东部地域基本处于严寒ID区,华北平原处于IIA区;从农业气候区划来看,2个地域分别位于干旱中温带与季风农业中、南温带[15],形成鲜明对比。因此,内蒙古地域建筑保温隔热性要求相对较高,同时,不同的农业区划也产生不同的农作物建筑材料。

第二,材料资源差异。

木材资源:由于年降水量在400~500 mm之间,属于经济学上的“边际土地”,瘠薄脆弱,生产力低下,植被以草原为主,难以形成大片森林[16]。因此,内蒙古地域建筑木材资源较华北平原地区更为匮乏,基本均需要从外地调入[17]。

草植类材料:华北平原地域碱土房建筑草植类材料以稻草、麦草等居多,内蒙古地域以羊草居多,前者是农业发达的产物,后者是畜牧业经济的产物,羊草是蓄养牲畜的主要饲料。

第三,经济技术环境影响因素差异。

内蒙古地域被国家级贫困县较多[16],属于经济贫困带,加之交通基础设施条件欠佳,为建筑材料向地域内运输增加难度,同时成本较高,最终使得材料的经济性,成为地域碱土房建筑首先考量的重点。

以上种种环境影响因素,既赋予内蒙古地域与华北平原地域碱土房建筑之间的相似性特征,同时又形成了其自身鲜明的地域特征。

2 内蒙古地域碱土房建筑材料及其工法环境适应性分析

2.1 材料特性、选择与环境适应

由上可知,内蒙古地域自然材料资源匮乏性、坚固性,防水性(气候降水)、保温隔热性(温度),经济性等因素,是碱土房建筑需要应对的主要环境影响因素,因此,其环境适应性主要体现在以下两个方面。

第一,材料资源丰富性、取材方便性与经济性。

在碱土房建筑4种基本的建筑材料中,由于植物学上高大乔木类植物对碱性土壤的不适应性,木材资源相对匮乏;其它建筑材料则极为丰富,成为碱土房建筑材料的首选。

碱土是地域最为丰富的材料资源,一般在初春时期,地表即有较多堆积,辨识容易,在泥土解冻后即可就地取土、取材方便;内蒙古地域由游牧到农耕的发展,提供了充足的农作物秸秆资源,使其成为储量大、经济、实用的建筑材料;羊草耐碱、耐旱、耐寒的特性,使得羊草资源较为丰富。

第二,材料的建筑物理特性。

碱土:自身颗粒细腻,不吸水分,其本身具有极强的“沥水性”,而且被水冲刷后,表面更加光滑,防水性能较强;并且具有极强的坚固性,纯碱土板结后异常坚固,如果与白灰(即熟石灰,亦可用生石灰,二者可统称为石灰,笔者注)材料混合后作为屋面材料,即使檩条破损,屋面仍不会塌落[2]。

羊草:纤细柔软,具有“保温性好、不怕水侵、经水不腐”的特点,与使用麦草作为建筑材料相比,麦草较硬、遇水容易腐烂,以此建造的建筑,其寿命一般10~20年左右即需要重建;羊草较软,经水不腐,在内蒙古地域以其建造的建筑寿命一般可达20~30年左右;

碱土混合物:主要由碱土、黄土、植物纤维、砂子组成。其中,碱土板结后可提供较强的抗压强度;黄土则因收缩或水分蒸发形成的微小空洞,使混合物具有较好的保温隔热性能;植物纤维如以羊草为主要材料,则因较长的纤维可提供较强的拉结力,同时较长的纤维,一方面可加快水分在混合物中排除,另一方面可形成混合物中较多的空隙,增加保温隔热性[18];砂子主要起调节混合物粘性作用,增强干燥收缩时的抗压缩性防止墙体开裂,另外,在适度的材料配比中,砂子含量高,也可提高保温性能。

植物秸秆:具有质轻、内部多孔、外壁坚硬等特点,常用作屋顶保温层。其中,质轻,可以减少屋面荷载;内部多孔,可在秸秆内部形成“空气隔层”,减小导热系数,提高保温隔热性能;外壁坚硬,既可防止水分侵入,不易破损、腐烂[19],同时又可以形成较高强度,代替木材使用,是减少木材用量的有效手段之一。

2.2 内蒙古地域碱土房建筑工法环境适应性

内蒙古地域碱土房建筑,除材料具有较强适应性外,在建筑工法层面也体现出较强环境适应性。

2.2.1 木材有限使用

由于内蒙古地域木材资源匮乏,除采用上文论述的植物秸秆,包括秫秸笆、荆笆、苇席、葵花杆、玉米杆、甚至树枝等代替木材外,还有以下三种类型。

第一,从结构构成来看,在内蒙古地域碱土房建筑中,梁、瓜柱、檩为基本必要的木构架组成部分,柱子,一般可有可无,主要以墙体承重,即硬山承檩式建筑结构(在内蒙古地域又称为“硬搭山”结构),或采用3根“排山柱”形式,而非采用全屋架形式,尽量减少木材的使用;其中,当建筑面阔较大、开间数较多时,内墙亦采用墙体承檩式结构,进一步减少木材用量。“排山柱”结构,是将3根柱子嵌入两侧山墙内部,在柱子上端置杦(檩木下端圆木,直径尺寸与檩木相近,与“枋”相似,起到联系木构架作用),杦上置檩,柱子之间省掉水平联系的梁架,是内蒙古地域极为简易的木构架形式。

第二,从屋顶形式来看,囤顶是减少木构架木材用量的重要手段,即在长梁上立瓜柱,瓜柱上置檩,通过瓜柱高矮变化形成囤顶,这一屋顶形式,由于木构架结构形式简单,仅使用梁、瓜柱、檩3种构件,并且瓜柱较矮所以木材用量大大降低。在内蒙古东部地区梁又称“大梁柁”,简称“大柁”,其截面尺寸通常为250~400 mm不等;瓜柱与檩直径基本相同,一般100~160 mm,间距600~1 000 mm左右。囤顶的建造,在匠人中存在“梁1丈返7寸”屋顶坡度做法,即梁的跨度为1丈(约3.3 m)时,从梁的上皮向上返7寸(约230 mm)做屋顶;按照瓜柱的数量,可分为二柱五檩式、二柱七檩式、二柱九檩式等不同形式。

第三,从用材制度来看,用材规格不一,参差不齐,除木构架、门窗、挑檐等部位外,很少使用木材,并且即使木构架用材,亦非严格遵守“法式”“则例”,通常较正规尺寸小一分(图5)。

2.2.2 墙体兼顾承重与保温双重功能

内蒙古地域碱土房建筑墙体一般较厚,以“叉垛墙”为主,即将草泥粘土以层层堆积的方式进行建造,外墙体厚度通常600~700 mm,一方面通过较厚的土墙提供保温隔热优良的围护结构;一方面通过收分的厚实墙体进行屋顶承重。以内蒙古兴安盟科右中旗丰产艾里嘎查(村)碱土房建筑为例,其建筑墙体由草泥粘土建造而成,采用内墙承重的“硬搭山”式土、木混合承重结构形式,故内、外墙均较厚。其中,外墙厚度为650 mm,内墙因墙体上、下有“收分”,上、下厚度不同,下端为600 mm,上端为500 mm,锥度为3%左右(图6)。

除叉垛墙外,内蒙古地域碱土房建筑亦有夯土墙、土坯墙、垡子墙③等不同墙体形式,但无论哪种墙体形式,墙体厚度一般均在500~700 mm,满足承重与保温双重功能。

图5 碱土房建筑结构类型与用材Fig.5 structure types and material use of Jiantufang

图6 内蒙古兴安盟碱土房建筑平、剖面图与墙体厚度Fig.6 floor plan, section view and wall thickness of Jiantufang in Xing’an League, Inner Mongolia Autonomous Region

图7 内蒙古兴安盟碱土房建筑立面及墙面抹面Fig.7 elevation and wall plastering of Jiantufang in Xing’an League, Inner Mongolia Autonomous Region

除此之外,内蒙古地域碱土房建筑基础埋深一般在400~500 mm,即可打夯固定,做毛石基础,大部分情况下均不作基础,大略出于3方面原因:第一,碱土房建筑本身构造简单,自重较轻,素土夯实后即可满足结构要求;第二,从气候的角度来讲,地区降水相对较少,加之,碱土自身的“易沥水性”,即使在没有基础的情况下,也基本满足墙体的防水、防潮问题;第三,碱土房破损后,很容易盖新房,因此,没有必要将过多的工料用在基础上[2]。

2.2.3 墙面及屋顶防水

图8 内蒙古兴安盟碱土房建筑屋面做法Fig.8 roofing construction method of Jiantufang in Xing’an League, Inner Mongolia Autonomous Region

由于碱土“易沥水性”以及水洗板结后的光滑性,内蒙古地域碱土房建筑屋顶及墙面面层基本均直接采用碱土抹面。其中,墙面抹泥材料通常与叉垛墙材料相同,为碱土、羊草、黏土及适量砂子,按比例混合后进行抹面,抹面通常分层进行。在内层抹泥中,为增强面层的抗拉性,通常羊草尺寸较长,可称之为“羊草粗泥”,同时,这一层也主要起找平的作用,使墙面大致平整;而愈至外层羊草材料变短,或事先砸碎,另外,也同样加入适量砂子,增加粘土收缩时,混合物的抗压缩稳定性,防止开裂。由于内蒙古地区牲畜较多,也可选择加入牲畜粪便,来增加混合物的粘性及防水性。由此混合而成的泥,可称之为“羊草细文泥”,主要起保护与美观的作用。为增加面层的耐久性,还需要将最后罩面的面层,打紧、墁平、令光。但墙体用碱土泥抹面,仍较易“掉皮”,需要经常进行补修。条件许可的情况下,可使用掺了石灰的三合泥,增加表面的光滑与光泽。因此,相应地,也出现了使用水泥材料混合涂料进行抹面的情况,使墙体防水性和“掉皮”现象都有所改善(图7)。

屋顶做法,一般有砸灰屋顶与碱土屋顶2种建造工法。砸灰屋顶,其构造层从承重墙开始依次为:墙体上方垫木(用于将屋顶荷载均匀传至墙体,扩大受力面积,避免集中荷载)、直径160 mm檩条、30 mm厚望泥板、200 mm厚秫秸笆(或100 mm厚秫秸笆2层)、100 mm厚碱土混合羊草(羊草用水浸泡后使用)土、60 mm厚碱土泥、40 mm厚煤焦渣,最后,碱土与石灰混合抹面。所谓砸灰,是指在60 mm碱土泥构造层上面,再加垫一层石灰与煤焦渣混合层。石灰与煤焦渣需要经水和好后焖上3个月的时间,待其表面浮出浆汁后才能铺设在屋面上,铺好后还要用棍棒反复打砸,直至其中的浆汁全部排出并捣固结实,由此使得屋面坚固耐久;碱土屋顶,相较砸灰屋顶建造工法,是将石灰与煤焦渣混合层去掉,然后在碱土泥表面抹20 mm厚碱土即可,这种做法较为简单,在内蒙古地域碱土房建筑中较为普遍,但二者均具有良好的防水性能(图8)。

然而,为减少墙面被雨水浸蚀,内蒙古地域碱土房建筑也通常采用屋顶挑檐排水结构形式,只是挑檐相对较短,约150~200 mm,兼顾排水、美观、室内采光等多方面因素。挑檐有不同形式,有屋顶直接出檐,以及类似“墀头”与“盘头”挑檐形式等(图9)。

需要说明的是,在上述屋顶做法中,200 mm厚农作物秸秆事实上兼顾碱土房建筑屋顶保温功能,然而,华北平原地域保温层一般为农作物秸秆(如秫秸)50~60 mm厚上铺100 mm麦秸泥,打紧厚再铺50 mm石灰泥墁平、令光即可[1],体现了因气温差异,内蒙古地域与华北地域在屋顶保温层厚度与建造工法上差异。

最后,在本文田野调查中,内蒙古地域现有碱土房建筑,从1980年代即已开始使用砖及水泥等材料进行贴面,当地人俗称“一面青”,即仅在建筑正立面用砖进行建造,其余各立面仍为碱土,然而,其目的仅仅是为了“美观”需求,砖贴面较土墙表面相对平整,不容易“掉皮”。其原因在于,从经济性与保温隔热性能来看,碱土均较砖墙为好,如“一面青”中,仅在正立面使用砖墙,而非4个立面全用,反向地突显出碱土作为地方性材料,“就地取材”的经济性;同时,为应对北方严寒的气候,碱土房以土墙作为围护结构,在保温隔热性上,也较砖墙为佳(在砖墙不做外墙保温层的情况下)⑤。

3 结论与意义

图9 碱土房建筑挑檐形式Fig.9 overhanging forms of Jiantufang

内蒙古地域碱土房建筑是随中原鲁、冀移民逐渐输入内蒙古地域的一种乡土建筑类型,由于移民同属同一民系的影响,内蒙古地域碱土房建筑延续着华北平原地区碱土房的建筑原型;然而,这一建筑类型之所以在内蒙古地域得以形成与发展,从客体环境的角度,首先源于中原移民对内蒙古地域环境的改造,通过移民与农业开发,为内蒙古地域带来了充足的农作物类建筑材料以及定居的社会文化环境;其次,从主体建筑的角度,由于地域间环境差异的影响,内蒙古地域碱土房建筑在材料与工法2个方面均对地域环境做出了积极的回应,通过对原有材料体系与建造工法的自我调整与修正,最终达到主体建筑与客体环境相适应的目的。

本文通过对内蒙古地域碱土房建筑源流分布及环境适应性分析,基本理清了内蒙古地域碱土房建筑传播与地域环境适应之间的关联关系,为进一步从更大的视野探析内蒙古地域乡土建筑从游牧到定居的变迁奠定研究基础。

注释:

① 中国境内的碱土分3个亚类:草甸碱土。多见于松辽平原和黄淮海平原,地下水较浅,土壤有轻微的季节性积盐;草原(构造)碱土。主要在大兴安岭以西的高原草原地区,已脱离地下水影响,有明显的柱状、棱柱状碱化层;荒漠龟裂碱土。不受地下水影响,地表因干旱呈龟裂状,几乎不能生长植物,主要在新疆、甘肃、宁夏等地的荒漠和半荒漠地带。参见王遵亲.中国盐渍土[M].北京: 科学出版社,1993: 208-217.

② 经济文化类型,由苏联民族学家托尔斯托夫、切博克萨罗夫等人1950年代提出的民族学概念,指在相似的自然地理条件下,并有近似的社会发展水平的各民族在历史上形成的经济和文化特点的综合体。参见林耀华.民族学通论[M].北京:中央民族大学出版社, 1997: 80.

③ 天然砂,在内蒙古农牧交错地区俗称为“沙子”。在“建筑用砂”标准中,天然砂,主要指自然形成的石粒,在本文中也可用岩石经过人工粉碎后形成的“砂子”(或称人工砂)代替,但内蒙古农牧交错地区碱土房建筑大多以自然形成的“沙子”为主。参见中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑用砂: GB/T 14684-2001[S].2002

④ 垡子,是类似土坯的一种方形土块,在内蒙古东部地域较为普遍,制作简单,通常在草根盘结的碱土板结地带,用铁锹等工具切割成所需大小,整体从地表挖出即成,此种方式,对植被破坏严重,实不可取。

⑤ 调查对象:马师傅(男,77,祖籍辽宁省新民县)与叶女士(女,73,祖籍北京市海淀区),内蒙古兴安盟突泉县太平乡人,其住房建于1991年,为土、木、石混合结构,面宽3丈(当地称谓,1丈约合3.3 m)即10 m,内墙净距进深1丈6尺5,即5.445 m,外墙进深6.5 m。建筑立面为“一面青”建筑形式。

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