西安市科技信息服务中心 陕西西安 710002
学校位于甘肃省庆阳市毛寺村，2007年落成，是一个慈善项目。建筑师是香港中文大学吴恩融教授与穆钧博士，其目标不仅是为当地的孩子们创造一个舒适愉悦的学习环境，更关键的是要以此为契机，努力诠释一个适于当地发展现状的生态建筑模式。
因为顺应所处的地形，所需的十间教室被分为五个单元，布置于两个不同标高的台地之上。在每个单元中，两个教室并肩而合。每间教室的面积为54㎡，（6m*9m），可向50名学生提供使用空间。教室的造型源于当地传统木结构坡屋顶民居，这使得对于村民而言更容易建造施工。教室北侧嵌入台地，可以保证南向日照的同时，有效地减少冬季教室内的热损失。宽厚的土坯墙、加入绝热层的传统屋面、双层玻璃等蓄热体或绝热体的处理方法可以极大地提升建筑抵御室外恶劣气候的能力，维护室内环境的舒适稳定。与此同时，根据位置的不同，部分窗洞采用切角处理，以最大限度地提升室内的自然采光效果。
小学的建设施工继承了当地传统的建造组织模式，施工人员全部由本村的村民组成。除平整土方所必须的挖掘机外，所有施工工具均为当地农村常用的手工工具。同时，绝大部分建筑材料都是“就地取材”的自然元素，如土坯、茅草、芦苇等。
新教室的直接造价（包括材料、人工与设备）只有422港币/㎡，远低于当地用粘土砖和混凝土建造的常规学校建筑的造价。而根据对教室在过去一年使用过程中的观测发现，与当地常规学校建筑相比，新建教室的室内气温始终保持着相对稳定的状态，无需任何燃料采暖，教室仍可拥有舒适的室内温度。
1.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。在过去上千年的历史中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。根据建造方式和形式的不同。黄土高原地区生土建筑可以被归纳为众所熟知的窑居和生土房。窑居是指在黄土源、黄土地表挖掘出的或由生土材料砌筑而成的拱顶形的民居形式。
黄土高原地区的生土建筑具有施工简易、造价低廉等优点。至今，当地村民依然保持粉自给自足的房屋建造传统：主人通过收集积攒的形式预备好建房所要的基本材料，然后遨请本村亲友帮忙打土坯或挖窑，合力建造自己的农宅。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。除靠山窑和地坑窑是直接挖掘黄土建造以外。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地运用。经过当地村民长期的经验积累，每种材料均有其特定的功能和相应的建造技术。例如将潮湿的黄土在模具中夯实成块，经过约40天的晾干，便成为围护结构的主要材料—土坯砖。根据混入麦草杆长度的不同，麦草泥可被用于砌块粘结和面层涂抹。其中的麦草杆可以有效地抵御材料本身的开裂。鉴于其良好的抗压和防潮特点，毛石被用于基础的建造。所有这些材料均可以就地取材造价极其低廉。更为重要的是这些基于自然材料的传统建造技术蕴含中普丰富的生态潜能。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。以土坯砖为例与粘土砖和混凝土等常规的建筑材料对比其具有良好的蓄热和隔热性能，而造价仅为混凝土的1/15，粘土砖的I/3。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诸如二氧化碳等的环境污染。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。
2.传统生土建造方式与现代生态设计的结合
针对生土墙体抗剪力较差的缺点，整体结构采用传统的梁柱木框架结构体系。墙体由厚达lm的土坯砖砌体构成，具有良好的蓄热作用和自身结构稳定性。墙体内外表面由常用的麦草泥粉饰，为弥补生土材料防水性和防蛀性较差的缺点。自然的毛石材料被用来砌筑墙体基础可有效的除湿阻潮。并且墙面的麦草泥中加入了少量的生石灰可以极大地减小雨水的慢蚀。而墙面局部嵌入的小青瓦也可起到护草泥墙面免受雨水俊蚀的作用。
作为对当地传统单坡屋顶的改进，屋面在原有芦苇.麦草泥和小青瓦的基础上加入了聚苯乙烯保温层，使其更为有效的阻隔夏季的太阳辐射热和减小冬季的屋面热损失。对于在常规建筑中最大的热损失构件——门窗，采用木制骨架、双层玻璃，使能在保证自然采光的前提下使门窗的热损失减到最小。同时，为进一步提升教室的总体环境效果和顺应孩子们的活动特点，设计中还加入了许多细部处理。例如，根据位置的不同部分窗洞采用切角处理，可以使自然光的入射最大化，保证室内具有充足的自然采光，以减少电力照明的使用时间。在厚达1m的土坯墙体上加入了局部凹陷处理，被附以书架、座椅等功能，不仅满足了功能需要，而且为室内空间添加了许多趣味性。另外南侧柱廊预留出未来加设太阳间的充足进深，使得在夏季发挥遮阳作用同时，在冬季可以充分地引入太阳能，减少取暖燃料的消耗。
参考文献
[1]吴恩融.基于传统建筑技术的生态建筑实践——毛寺村生态实验小学与无止桥[J]时代建筑，2007（04）：50-57.
论文作者:赵宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：生土论文; 材料论文; 土坯论文; 建筑论文; 麦草论文; 传统论文; 黄土高原论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;