香格里拉独克宗古城“闪片瓦”屋顶风貌保护与替代材料探索

邹建业 周琼丽 范茜 张毅 陈亮

(1.云坤设计集团有限公司 云南昆明 650034;2.云南财经大学 云南昆明 650221;3.广西建通工程设计咨询有限公司 广西百色 533000)

香格里拉县独克宗古城位于建塘草原中部，海拔3 300 m，四周有雪山环绕，中间地势开阔，是目前中国保存最好、最大的藏民居群之一，是历史上的滇藏茶马古道及今天的滇藏公路的必经重镇，是云南省历史文化名城，古城区总面积94.4 hm2。当地的藏族民居采用坡屋顶上铺木闪片瓦，极富有地域特色，闪片瓦屋顶是整个独克宗古城风貌的重要组成部分[1]。独克宗古城屋顶风貌的改造关系着整个古城风貌的保护，还关系着当地对生态环境保护的要求，以及涉藏地区经济民生发展的要求，因此在改造中应在保护还原风貌的同时，兼顾生态环境保护和民生发展的要求。

1 香格里拉“闪片房”概述

独克宗古城及建塘镇辖村庄民居建筑基本为一种模式，采用木闪片屋顶的建筑形式，木闪片为长方形木片，与小中甸镇、格咱乡、泥汝村等基本一致，这种“木闪片瓦”的藏族民居极具有地域特色，当地的藏族民居也称为“闪片房”。它的屋面为一种较缓的坡度形式，在结构层上一般覆盖望板，望板上再铺设木闪片。“木闪片”主要采用树龄较大的云冷杉进行制作，每片木闪片的尺度一般有：厚度为2～3 cm、宽度为20 cm、长度为90～120 cm。传统民居建造一般采用木望板，现新建民居逐渐由压型钢板所取代。

木闪片的铺设的主要方式包括单层铺设法、双层铺设法以及垫层铺设法这3 种方式[2]。单层铺设法是前后两片错缝首尾铺装，可以节约大量闪片木材，但是缺乏立体感和阴影感；双层铺设法是上下两层错缝，前后首尾铺装，可以增加屋面层次感，但是耗费木材也较多；垫层铺设法是用木条将单层铺设的闪片垫起，此方法结合了单层、双层铺设方法的优点，既能节约木材，又能增强屋面的层次感。

2 独克宗古城屋顶现状及问题分析

2.1 独克宗古城屋顶整体风貌现状

独克宗古城现状的屋顶形式包括4 种类型：蓝色彩钢瓦屋顶、蓝色彩钢瓦上铺设木闪片、木望板上铺设木闪片、玻璃顶。有木闪片的屋顶，木闪片一般用铁钉固定在屋面上，或者不固定直接铺设在彩钢瓦或木望板上[3]。部分建筑屋顶搭设了太阳能热水器，还有部分人家搭建了阳光房，屋顶为玻璃顶。整个独克宗古城范围共涉及屋顶面积211 752.09 m2，房屋1 566 栋，其中历史建筑、新建建筑等不需要改造，需要改造的屋顶面积189 862.03 m2，房屋1 363栋。

2.2 现状木闪片屋顶存在问题

2.2.1 不利于自然生态环境保护

香格里拉地处青藏高原东南缘横断山脉三江纵谷区腹地，是云南省最典型的生态脆弱地区，但同时也是云南的重点林区。优美的森林环境与丰富的民俗、宗教、文化相结合的旅游资源是香格里拉旅游业发展的基本条件。随着城镇的快速发展，过度采伐造成森林减少，生态环境逐步退化，生态安全被削弱[4]。

屋顶木闪片作为木材质装饰瓦片长时间作用于雨雪水、温差等自然条件下，极易变形、发霉、腐朽。损毁的木闪片需要每年更换，而木闪片的制作需要树龄超过百年的冷云杉，这就造成了大量的原始森林被砍伐，严重破坏了当地的自然生态环境。

2.2.2 存在较大安全隐患

屋面的木闪片部分用铁钉固定，部分直接铺设在彩钢瓦上，有些屋面为了防止木闪片被风吹落，用石头或者木板压在上面。总体来说屋面的木闪片都固定不牢，容易脱落，不仅影响美观，而且存在很大安全隐患。再有，木闪片作为天然木材，是易燃物质，容易引起火灾。而且独克宗古城内的民居屋顶鳞次栉比，如果发生火灾，后果不堪设想。

2.2.3 屋顶存在漏水及虫害问题

传统木闪片屋面是一种较缓的坡度形式，木闪片材质疏松，再有闪片搭接时也存在缝隙，而且安装固定时用铁钉固定，容易打穿彩钢瓦，这些都会导致屋顶漏水，且一旦漏水则难以修复。此外，由于瓦片是木质材料的原因，会受到潮湿、虫害的侵蚀与破坏，所以需要定期维护与保养。

2.2.4 杂乱的屋顶形式影响古城风貌

从大龟山上俯瞰，整个古城屋顶显得较为杂乱，有些在屋顶上满铺木闪片，有些只在铺设中间部分，有些铺设稀疏凌乱，有些甚至不铺木闪片直接露出蓝色彩钢瓦顶，有些屋顶安装了太阳能热水器。这极大地破坏了古城的历史风貌，影响了香格里拉作为国内知名旅游城市和历史文化名城的城市形象[5]。

3 木闪片瓦屋顶风貌保护与替代的必要性

3.1 生态环境保护、节能的需要

3.1.1 节约木材，保护原始森林

传统闪片取材于原始森林中树龄达百年以上的云冷杉。林芝云杉-长苞冷杉通称为云冷杉，是滇西北面积较广的森林类型之一，但是云杉林天然更新能力较差，需要人工抚育。再有木闪片瓦材的制作需要去除边材和心材，仅留用部分不足原材料的1/3，它的加工工艺决定了闪片板瓦的出材率极低仅有30%。在藏族建房用材中，每一幢藏房，云冷杉闪片的用量均达到10～25 m3的直接用量。再有木闪片的耐久性差，每年都需要进行维护，更换掉部分不能使用的木片，这就要消耗更多的木材。这些对当地的天然云冷杉林构成了极大的威胁。以一栋25 柱民居建筑为例，屋面面积大约255 m2。满铺闪片数量4 420 片，建房备用闪片2 500片，闪片板瓦的直接木材消耗23.25 m³，闪片板瓦的间接木材消耗77.5 m3。每平米屋顶的闪片直接消耗木材0.091 2 m3，间接消耗木材0.303 9 m3。按照上面的数据，整个古城改造的屋顶面积189 862.03m2，每两年全部更新一遍木闪片，需要直接消耗木材17 315.42 m3，间接消耗木材57 699.07 m3，相当于865.5亩原始云冷杉森林的木材量，而木闪片需要的是百年以上成材的云冷杉，价值更是无法估算的。这些都对当地自然生态环境带来较大影响，背离了“绿水青山就是金山银山”的理念。

3.1.2 金沙江流域生态环境保护的需要

金沙江流域生态环境脆弱、敏感，抗干扰能力差。流域腹地的香格里拉地区是云南省的重要林区，近年来当地的森林资源数量有了明显上升，但是森林系统趋于单一化，中幼龄化，森林生态功能较低。区域内水土流失仍很严重，常常诱发洪涝、滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害。并且间接影响了整个长江流域的生态环境。传统工艺建造藏式“闪片”屋面，势必会大量消耗本地森林资源，让香格里拉脆弱的生态环境雪上加霜。因此，对古城屋顶木闪片用新型材料进行改造替换将进一步有效保护长江中上游的天然林屏障，节约能源，有效保护香格里拉的生态环境[6-7]。

3.2 历史文化名城保护及地区发展的需要

独克宗古城屋顶是整个独克宗古城历史风貌不可或缺的一部分，古城传统闪片屋顶风貌形式各异，现状堪忧，已经严重影响到古城风貌的保护，为了从根本上解决古城民居屋顶风貌和节能的问题，必须对独克宗古城屋顶进行改造、提升，从瓦片材料的选择和施工工艺的把控等方面着手，争取最大限度地保护和还原古城传统风貌。

近年来香格里拉加快推进全域旅游，打造“国际旅游目的地”，全方位提升城市功能。独克宗古城作为香格里拉市甚至迪庆州景点的门户和窗口，其环境风貌的品质对全州的旅游产业整体提升有着不可替代的推动作用，对香格里拉市城市建设也起着不可替代的推动作用。独克宗古城屋顶的现状已对古城风貌产生负面影响，屋顶风貌的改造提升已迫在眉睫。

再有香格里拉市的抗震设防烈度为8 度，现状闪片屋顶的松散的固定方式完全不能满足抗震设防的要求，当发生设防烈度相应等级地震时，会造成较大地震破坏，和财物损失。屋顶改造也是抗震设防的要求。香格里拉地处高寒山区，冬季气温较低，建筑保温是关乎民生的一个重要工程，传统的闪片瓦在保温、抗冻均有一定缺陷，对屋面进行提升改造，提升建筑保温性能，对改善民生，提升居民居住环境具有积极的促进作用。

3.3 防止火灾、坠落等安全性问题的需要

独克宗古城内传统建筑鳞次栉比，房屋的主体结构和装饰多为木材，并且大多数房屋都是屋顶相连接，而屋顶所用的传统木闪片极易燃烧，非常容易引起火灾，造成不可估量的损失，不利于古城的保护[8-9]。再有传统木闪片一般是直接放置在屋顶上，层层递进，一般用铁钉简单固定，或者在风大的区域会用石头或者木板压住，受天气的影响，时常发生木板或者石块被风吹坠落的情形，这些都对以旅游为主的独克宗古城带来较大的安全隐患。

在独克宗古城木闪片屋顶风貌提升改造中屋顶闪片瓦应采用不燃材料，固定瓦片时可采用膨胀螺栓等更为牢固的固定方式，可有效防止屋顶瓦材的坠落和火灾的发生，消除古城的安全隐患。

4 独克宗古城屋顶改造方式及效果

在“木闪片瓦”改造替代中，材料的选择既要外观上同“木闪片”尽量相似，又要满足一定的物理性能，适应当地的自然气候条件。

4.1 瓦片替换材料对比选择

结合材料性能和外观，选择以下4 种瓦材作为现状“木闪片”的替代瓦材，具体情况见表1。

表1 替换瓦材对比表

4.1.1 新型闪片瓦

新型闪片瓦主要材料为纤维水泥板（Fiber Cement Board，缩写为FC 板）。纤维水泥板，又称纤维增强水泥板，是以纤维和水泥为主要原材料生产的建筑用水泥平板。用于改造的新型闪片瓦体积密度在干燥条件下达到了1.9 g/cm3，属于优等高压高密度板材。其耐火绝缘，属于不燃材料；防水防潮，一般不会下陷或变形；隔热隔音、导热系数低，有良好的隔热保温性能；外观颜色均匀、表面平整；安全无害，低于国家“建筑材料放射卫生防护标准”；耐酸碱、耐腐蚀、耐候性好，使用寿命长；可加工及二次装修性能好。但是新型闪片瓦其在香格里拉地区极端冻融条件下的耐久性性能还需要进一步复测、验证。新型闪片瓦每平米价格大约186.27元（包括原屋面拆除及运输费、材料费、机械费、人工费、各种规费及税金），它轻质、高强、低价，从性能和外观来看都较符合要求[4]。

4.1.2 沥青油毡瓦

沥青油毡瓦是以玻璃纤毡为主要胎基材料，经浸渍和涂盖优质氧化沥青后，上表面覆彩色矿物粒料或片料，下表面覆细砂隔离材料和自粘沥青点并覆防黏膜，经切割制成的瓦状屋面瓦，它是集装饰、防水双重功能于一体的柔性瓦状屋面防水片材。沥青油毡瓦的品种繁多，与闪片瓦材形式较为接近的是直角瓦。沥青油毡瓦每平米大约224 元（包括原屋面拆除及运输费、材料费、机械费、人工费、各种规费及税金），是国外现行替代木板瓦的常用材料，虽然该产品用以替代闪片，从形式和功能上都比较成熟，但价格偏高，外观形象同传统木闪片差距较大，而且技术本地化尚需时日。

4.1.3 植物纤维瓦

植物纤维瓦具有高性能、低成本的特点，材料中不含甲苯、甲醛、氨、重金属等对人体有害的物质和放射性元素。植物纤维瓦以麦秸、稻草秸、玉米秸、烟杆、芦苇等为主要原料，加入氯化镁、铝镁硅酸盐矿粉和少量改性剂，经特殊工艺压制而成，不但节约资源，降低能耗，还具备能释放负离子和放射远红外线功能。但是其耐水性、耐候性、强度都不如新型闪片瓦，能否满足香格里拉当地特殊气候环境的要求还需要进一步验证。

植物纤维瓦每平米价格大约203.11 元（包括原屋面拆除及运输费、材料费、机械费、人工费、各种规费及税金），这种瓦片由于投产时间不长，社会影响小，物理性能还需要进一步核验，植物纤维瓦的市场占有率还不高，价格也相对较高。但这种瓦材较为环保，是比较具有价值和竞争性的木闪片替代产品。

4.1.4 竹胶合板

竹胶合板的生产周期短，用其加工建筑构件可以有效解决木材资源不足的问题。以竹材为原料将其加工成篾并编制成席，再经干燥、施胶，将竹席按不同厚度要求进行数层叠合并热压固结得到的产品即为竹胶合板[10]。竹胶合板自重轻（约850 kg/m3)，加工后具有较好的结构性能。利用竹平板加工的闪片在建筑效果上更接近冷杉闪片。竹胶合板每平米价格大约196.85元（包括原屋面拆除及运输费、材料费、机械费、人工费、各种规费及税金），硬度较木材要好，抗拉强度是木材的1.5～2.0 倍。具有防水防潮防腐防碱等特点。但远达不到作为屋面瓦材的物理性能。

通过以上4 种替代瓦材对比分析，新型闪片瓦不管从外观、物理性能，还是经济指标来看，都是较为适合独克宗古城民居的替换瓦材。

4.2 传统木闪片屋顶与替代新型瓦片的性能对比

除了对替代材料进行比较外，我们对新型闪片瓦和传统木闪片进行了比较分析，新型闪片瓦不管从性能还是价格来看，都比传统木闪片具有优势。再有新型闪片瓦的使用可以节约大量森林资源，有利于自然环境保护，具体见表2。

表2 传统木闪片与新型闪片瓦相关指标比较表

4.3 新型瓦片替换后的效果以及需要改进的地方

为了更接近木闪片瓦的风貌形式，新型瓦片在安装的时候采用类似垫层铺设的方法，先在望板上定位安装木龙骨，再用首尾相接的方式安装新型瓦片，安装瓦片的时候可以采用膨胀螺栓固定，加强其稳定性，最后接缝的位置再做打胶处理。改造后的屋面效果比较接近“木闪片”风貌效果，但是整体效果还是存在一些问题需要改进。首先，瓦片的色彩还需要进一步调整，瓦片的色彩应不过分统一，可以存在一定差异，尽量模仿自然木闪片的色彩；其次，瓦片在铺设搭接时可以不用过分整齐，可以前后左右稍微错缝，使得搭接后的瓦片风貌更接近自然状态下木闪片的搭接风貌[11]。最后，瓦片上的仿木纹应仿造云冷杉竖纹纹理，使瓦片外观更接近木闪片，具体见图1。

图1 新型瓦片替换效果

总之，新型闪片瓦的物理性能优越、外观形象也贴近传统木闪片，而且新型闪片瓦的施工工艺和生产工艺也还有很大的提升空间，可以在色彩和搭接上更加接近原始风貌。

5 结语

香格里拉独克宗古城屋面杂乱无章，严重影响了整个古城的风貌，再有屋面木闪片的大规模使用也不利生态环境保护，因此独克宗古城屋面木闪片改造替换已迫在眉睫。在改造中最为重要的就是最大限度地还原古城历史风貌，同时还要满足当地气候条件对热工性能的要求，因此在选择替换材料的时候应该兼顾这两方面的要求，可以选择新型的闪片瓦材，既能从外观上满足风貌的相似性，又能满足居民基本居住舒适性的要求。在改造中还应不断总结，解决风貌上生硬不一致的地方，让替换后的屋顶在风貌上尽量同原来的屋顶一致。