俄罗斯、白俄罗斯井干式木民居墙体构造分类研究与当代传承

2019-01-10 02:04郑东军
自然与文化遗产研究 2018年12期
关键词:木构木结构干式

毕 昕,郑东军

(郑州大学建筑学院,河南 郑州 450001)

俄罗斯、白俄罗斯是“一带一路”沿线国家,也是“陆上丝绸之路”亚欧文化的重要连接点。俄罗斯、白俄罗斯建筑文化呈现出强烈的地域特征和东西方融合性,该地区民居建筑的研究对了解东西方建筑文化差异的形成原因具有重要意义。

俄罗斯、白俄罗斯地处寒冷的东欧内陆平原上,冬季漫长、气候寒冷。广袤土地上丰富的森林资源为其提供了作为民居建设的天然原料的大量木材,保温性能良好的井干式木构民居因此应运而生,成为俄罗斯、白俄罗斯地区最主要的民居结构类型。

1 主要木结构类型综述

1.1 立柱结构

立柱结构(Столбовые конституции)是整个东欧地区(包括俄罗斯、白俄罗斯在内)最早出现的传统建筑结构类型,也是木框架和木桁架结构的原型。立柱结构中的柱体结构直接埋于地下形成柱基,4根以及4根以上立柱作为基本空间限定,柱间加设墙体,柱上架主体梁架,梁架上安装屋架,屋架铺设屋面。早期立柱结构大多为单跨,跨度较小(3~6 m居多),室内净高较低,因此建筑内部空间狭小,被广泛用于民居建筑和农用辅助用房(库房、磨坊等)。随着建造工艺的逐步完善,多跨、大跨立柱结构也开始出现,包括宗教建筑(教堂、礼拜堂)在内的公共建筑也尝试运用该结构类型[1]。

该结构类型对场地地形适应性强、外观简洁、建筑工艺简单、建造周期短、利于就地取材。早期立柱结构柱体地下部分埋深不足,基础防腐处理不佳,导致结构稳固性较差,容易损毁,甚至倾塌。随着技术的不断完善,俄罗斯、白俄罗斯当代木立柱结构得以优化,重新被用于复杂地形的乡村建设中。

1.2 框架结构

框架结构(Каркасныеконструкции)是由早期立柱结构演化而来的结构形式,在原有立柱间(底部、中部和顶部)增加横向木结构支撑,形成整体性结构框架。框架结构最早源于木结构教堂塔楼等屋架上部结构,后该空间结构逐步演化,被独立“放置”、固定在基础上,发展为基础埋深较浅,但稳固性好于立柱结构的结构体系。该结构对场地要求高,因此施工前期的准备工作较繁重。框架结构完成了木结构从底到顶的一体化搭建,结构稳固,形式统一、协调[1]。

1.3 井干结构

原木井干式结构(Срубныек онструкции)是俄罗斯、白俄罗斯传统民居的主要结构形式,井干式墙体既是承重结构,也是围护结构。俄罗斯、白俄罗斯地处严寒地区,森林资源丰富,可就地取材且保温性能良好的原木结构成为其民居的主要结构形式。俄罗斯、白俄罗斯井干式木民居惯常被称为“木刻楞”,墙体选用原木,原木交接处通过“刻楞”的方法进行加工。此类民居选材为直径超过20 cm、顺直的落叶木(杨、松木等),进行简单加工,保留树干圆形或加工为方木进行建造。木刻楞建筑墙体顺边和转角(墙角)的原木(方木)交叉垒叠,用斧、锯加工出互相咬合的榫卯结构。通过原木的彼此交叠,建筑墙体长度可达到30~40 m。墙体在累叠过程中根据设计需求自然留出门、窗洞口[2]。

1.4 混合结构

混合式结构(Пристолбовыек онституции)是指一座建筑中多种结构形式混合使用的结构体系,其中最常见的由框架结构和立柱结构作为建筑的主要承重,而墙体采用木井干墙面的混合形式。

2 井干式木构民居墙体构造形式分类

井干式木结构是俄罗斯、白俄罗斯传统民居中最常见的墙体结构类型,其构造形式根据所在墙面位置被分为墙面水平延长连接构件与墙面转角连接构件两种。

2.1 墙体水平延长连接构件

传统民居建造中,由于空间与建筑形式的需求,会出现尺寸较长的墙面结构(最长可达40 m),因此木构件水平向的延长连接成为井干式木民居中常用的构造方式。具体可分为对接、搭接、卡接、混合连接4类[3]。

对接是构件间截面的直接接触性连接方式,截面通常呈斜面。搭接构件上下错位,互相搭接后通过直栓或螺栓加固。卡接类似中国传统榫卯结构,通过榫头和榫眼的相互咬合连为整体,其中直卡接与燕尾卡接也可通过直栓或螺栓进行二次加固。混合连接是同时采用两种以上延长链接形式的方式,加工较复杂,但接缝贴合度与整体性更佳(分类详解见表1)。

表1 传统水平延长连接方式分类图解

续表1

2.2 墙体转角连接构件

木材的彼此搭接可以使井干式木构民居墙面转角位置的处理方式较其他结构形式更复杂。为了保证转角处木构件之间的契合度,采用搭接与卡接两类构造方式进行建造(分类详解见表2)。

表2 传统转角连接方式分类图解

3 当代传承与发展

3.1 当地营建技术的传承与发展

井干式木民居在当代俄罗斯、白俄罗斯地区分布广泛。在建造过程中传承原有传统工艺和做法,并在此基础上加以改良更新。如图1所示案例中,当代井干式木民居墙体转角位置通过对搭接处截面的角度处理形成非直角的墙面转角连接方式,进而控制室内空间形态,为当代井干式民居多元化建筑形式的发展提供可能[4]。

图1 当代俄罗斯、白俄罗斯民居中的井干式墙体构造的传承与更新(来源:作者自摄)

3.2 建筑学专业教学过程中的传统营建技法实践

俄罗斯、白俄罗斯高校建筑学专业教育中也注重对学生传统工艺技法的学习与训练。如图2所示为2014年白俄罗斯国立技术大学建筑学专业本科三年级暑期传统建筑建造实践,学生在位于白俄罗斯琉布恰(Любча)地区农村协助村民进行的井干式民居营建活动,其中分别采用原木搭接和两类锁卡接的构造方式完成3个小体量建筑(两座桑拿房与一座林间驿站)的搭建活动。

图2 当代白俄罗斯高校建筑专业实践课程井干式墙体试做(来源:作者自摄)

3.3 中国井干式木构建筑的当代研究

井干式木民居在我国分布广泛,北至大小兴安岭、长白山、漠河等寒冷地区,南至云南、西藏少数民居聚集区都可见井干式民居。现当代混凝土和砌体结构的出现广泛使用,以及自20世纪80年代至21世纪初我国对木材的限制,使木结构建筑的设计研究陷入停滞,中国井干式木构建筑的发展和使用空间被严重压缩。2003年起,建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《木结构工程施工质量验收规范》(GB50206—2002)和《木结构设计规范》(GB50005—2003),标志着我国木结构建筑建设与研究的复苏[5]。我国当代针对井干式木构建筑的研究与实践主要集中于以下几方面。

(1)既有建筑的保护与维修。针对井干式木构建筑集聚地区的代表性公共建筑与民居建筑进行保护研究。

(2)应用领域的拓展。井干式木构建筑在当今被应用于更广泛的用途,除民居外,一些公共服务设施的建造也采用井干式结构,因较为轻质、易于建造的特点,使其常被作为临时性设施的结构选型。

(3)新材料与新技术在井干式木构建筑中的应用。建筑材料采用价格相对低廉且物理性能更佳的胶合木、复合木代替原木;设计与施工流程介入WETO、CADWORKS等井干式木结构建筑设计软件加以辅助,将建筑、构造、结构、水、暖、电等进行流程一体化设计,达成井干式木构建筑的预制与现场装配,加快施工进度[5]。

4 总结

(1)俄罗斯、白俄罗斯传统井干式木构民居建筑墙体构造形式类型丰富,对地域的适应性强。其良好的保温性能适宜该地区的高寒性气候。

(2)当代俄罗斯、白俄罗斯井干式民居木构节点在原有形式基础上得以传承和发展,形成更多样且适应当代建造要求的墙体构造形式,进而促进俄式民居建筑形态的多元化发展。

(3)俄罗斯族是我国56个民族之一,分布于新疆维吾尔自治区西北部,内蒙古自治区东北部以及黑龙江、吉林的聚居区。我国俄罗斯族民居承袭自身文化特点,建造大量井干式木构建筑,现在满洲里地区依然保留大量此类民居建筑[6]。对俄罗斯、白俄罗斯井干式木构民居墙体构造形式的研究可为我国俄罗斯族民居的保护与更新提供启示。

(4)我国当代井干式木构民居的研究主要集中于建筑材料和设计流程的更新,对俄罗斯、白俄罗斯井干式木构民居节点的分类,对我国井干式木构建筑构造节点的精细化设计和传统井干式木建筑的修复更新提供理论支持。

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