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荣获2019年度世界人居奖 铜奖土房子的“逆袭”
近日,世界人居基金与联合国人居署联合发布2019年度世界人居奖获奖名单,北京建筑大学建筑与城市规划学院穆钧教授团队完成的“现代生土营建研究与推广”系列成果,荣获本年度世界人居奖铜奖。世界人居奖是教育部建筑学学科评估指标体系认定国际奖的最高级别奖项。中国的土房子是如何“逆袭”,从而走向世界的?经济日报记者带您一同揭秘。
穆钧至今还清晰记得,15年前他在接受香港中文大学博士申请面试时,老师提出的问题:“你读博士,想研究什么?”
“在西北的黄土高原,有很多传统的生土建筑,它们冬暖夏凉、经济节能,可是愿意住在里面的人却越来越少,我想好好研究这个问题。”穆钧脱口而出。
15年来,穆钧和团队针对我国应用分布广泛的传统夯土建造技术,首次将现代生土材料优化理论引入我国乡村建设,通过大量田野考察和本土化系统研究试验,有效克服了传统夯土在抗震和耐久性方面的固有缺陷,并研发出一系列适合我国农村地区的现代生土房屋建造技术、设计方法及其相应的施工机具系统。
正在消失的土房子
生土,指从自然界中取出的原状土,不需要焙烧仅依靠简单的机械加工,便可用于房屋建造的建筑材料,其传统形式包括夯土、土坯、泥砖、草泥、屋面覆土等。与木材一样,生土在我国传统营造技术和建筑文化遗产中具有举足轻重的地位。以生土作为主体结构材料的房屋通常被称为生土建筑,在我国已拥有数千年的建造历史,分布也十分广泛。
传统夯土材料房子的优缺点都很突出:它们冬暖夏凉,生态环保,但其在力学和耐久性能方面存在的缺陷,使得传统夯土民居普遍存在结构安全性较差的问题。
“受收入、技术和知识水平所限,在农村地区,大量村民以常规建材自建的房屋,难以满足相应的设计规范和施工质量标准,这些房屋在舒适度、安全性能等方面甚至不及从前的土房子。”穆钧坦言。
与国内传统生土建筑面临的窘境相比,过去40多年来,欧美国家在生土建筑研究领域,取得了长足发展尤其在夯土材料优化机理方面所取得的突破,为传统夯土建造技术的革新以及全球范围内的现代化应用奠定了坚实的科学基础。
2011年6月,在住房和城乡建设部以及法国国际生土建筑中心的支持下,穆钧团队以甘肃省会宁县为基地启动了“现代夯土民居建造研究与示范”项目,旨在借鉴国外在现代夯土技术研究方面的成功经验,针对我国具有夯土建造传统的贫困农村地区,开展系统的研究和示范。
但是,随着研究和实践的深入,穆钧及团队发现,欧美国家先进的夯土技术在进入中国后“水土不服”了。这是为什么呢?
“因为这些技术多依托于当地发达的混凝土施工体系,而我国的广大农村,根本不具备这样的条件。另外,法国、奥地利等夯土实践活跃的地区,地震设防烈度通常不高,相关的夯土建筑抗震经验较为有限。”穆钧说。
如何基于我国农村发展的现状,探索出一套具有较高性价比又适合中国国情的成套夯土建造体系,成为摆在穆钧及团队面前的最大挑战。
会“呼吸”的土房子
甘肃庆阳位于甘肃省最东部,冬季常刮西北风,属于严寒地区。2004年,穆钧和团队带着“让西北山区的孩子在温暖的房子里读书”这个愿望,来到当地进行“毛寺生态实验小学”项目。
在研究中穆钧发现,当地传统的土坯、秸秆等自然材料作为建筑主材,具有很好的呼吸作用,保暖性能好,造价低,且生态环保,可以就地取材。
随后,团队开展了两项实验:他们首先将常规的240毫米厚烧结砖墙,替换为同等造价的600毫米厚土坯墙,这使得冬季教室内气温平均提升1.5℃;同时,将常规屋面保温挤塑板,替换为同等绝热效能的草泥垫层,造价可降低至少80%。
“通常,建筑材料的保温层是靠细微孔洞留住空气来实现室内外温度隔绝的。当室外热时,室内就相对凉;当室外冷时,室内的温度也不会散失出去。”团队成员蒋蔚向记者描述着生土的保温原理:“而夯土就有所不同了,它是一种难得的多孔重型材料,不仅具有大量可起绝热作用的细微空腔孔洞,还具有十分突出的蓄热性能。只要墙的厚度、密实度、空间大小合适,它的保温性能就会很好。”
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