西雙版納傣族民居屋面結(jié)構(gòu)既有技術(shù)分析

西雙版納傣族民居屋面結(jié)構(gòu)既有技術(shù)分析王雅晶柏文峰（昆明理工大學(xué)，綠色鄉(xiāng)土建筑研究所，云南昆明650224）摘要西雙版納傣族竹樓屋頂，作為最能體現(xiàn)竹樓建筑特色的重要構(gòu)件之一，與竹樓一同隨著時代的進(jìn)步、當(dāng)?shù)厝嗣裆钏降奶岣咭约皾h族文化的深刻影響，在材料、形式、結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了一系列的變化。本文對版納地區(qū)傣族民居屋面結(jié)構(gòu)既有技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，在總結(jié)其各自優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以可持續(xù)發(fā)展思想為指導(dǎo)，提出屋面采用新型竹結(jié)構(gòu)的技術(shù)思路，試圖為傣族民居的建造尋找到一種更為合理和適宜的屋面結(jié)構(gòu)體系。關(guān)鍵詞傣族民居屋面結(jié)構(gòu)TheanalysisontheexistingroofingstructuretechnologyofXishuangbannaDai'shousesWangYajing,BaiWenfeng(InstituteofGreenVernacularArchitecture,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650224,Yunnan,China)Abstract:TheroofisthemostfeaturesofXishuangbannaDai'sbamboohouses.Withtheprogressofthetimes,theimprovementoflocalpeople'slivingstandardsaswellastheinfluenceofHanculture,theroofhastakenplaceaseriesofchanges.ThispaperanalyzedtheexistingroofingstructuretechnologyofXishuangbannaDai'shouses,summeduptheirrespectivestrengthsandweaknesses.Basedontheideaofsustainabledevelopment,thispaperproposedamorerationalroofsystembytheusingofnewbambooroofstructure.Keywords:DaiethnicHouseRoofstructure一、引言西雙版納州地處云南省南部邊陲，北回歸線以南，屬熱帶濕潤區(qū)。州內(nèi)氣候炎熱、全年雨量充沛，有較大的森林覆蓋面積，并盛產(chǎn)竹材。傣族是西雙版納人口最多的少數(shù)民族，傣族居民在長期與自然環(huán)境的斗爭中，因地制宜、就地取材創(chuàng)造出了適應(yīng)氣候特點(diǎn)且極具地域特色的干欄式竹樓建筑。傣族竹樓發(fā)展至今已有1400多年的歷史［1］，被譽(yù)為雨林民族文化的結(jié)晶。竹樓屋頂作為最能體現(xiàn)傣族竹樓建筑特色的重要構(gòu)件之一，與竹樓一同隨著時代的進(jìn)步、當(dāng)?shù)厝嗣裆钏降奶岣咭约皾h族文化的深刻影響，在材料、形式、結(jié)構(gòu)等方面都不斷的發(fā)生著變化。圖1傣族傳統(tǒng)民居*云南省社會發(fā)展科技計劃(社會事業(yè)發(fā)展專項)項目《南民居*云南省社會發(fā)展科技計劃(社會事業(yè)發(fā)展專項)項目《南民居綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》(2009CA003)第一作者：王雅晶，女，1985年1月出生，碩士研究生。E–mail收稿日期：2009-9-9目前，新的建筑材料、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造措施層出不窮，這也使得傣族民居屋面建造技術(shù)不斷趨于多樣化。但從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，當(dāng)下的許多技術(shù)尚存在一些問題，對這些問題加以認(rèn)真梳理和總結(jié)，是完善傣族民居現(xiàn)有屋面技術(shù)，以及合理吸收傳統(tǒng)民居建造技術(shù)精髓的重要前提。二、傣族民居屋面主要技術(shù)特征傣族民居的屋頂部分從立面上看類似于漢族傳統(tǒng)建筑中的歇山式屋頂，為適應(yīng)當(dāng)?shù)貪駸岫嘤甑臍夂蛱攸c(diǎn)，屋面挑檐低垂、坡度一般約為30°、45°和60°。舒展的屋面既能起到遮陽的作用，同時也有利于雨季時排出其上積蓄的雨水，以防屋面材料過早腐壞。此外，屋頂?shù)闹魑菁瓜鄬^短，兩山尖處除作裝飾外，還可開側(cè)窗以解決室內(nèi)采光、通風(fēng)以及散煙的問題，既美觀又實(shí)用。由于傣族民居所特有的屋面形式，使得屋頂部分對于整棟建筑的影響程度大為增加。統(tǒng)計表明，一棟建筑面積為260m2的傣族傳統(tǒng)民居，其屋面展開面積就達(dá)到了220m2，相當(dāng)于總建筑面積的85％。由此可見，合理的屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計和適宜的結(jié)構(gòu)材料選擇，對提高傣族民居的舒適性、以及新民居建設(shè)節(jié)能、節(jié)材等方面都具有重要的意義。三、既有屋面技術(shù)分析1.傳統(tǒng)茅草頂(1)技術(shù)特征傳統(tǒng)的傣族竹樓就地取材，以當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的竹子和茅草為建屋的主要材料，主體部分采用竹結(jié)構(gòu)體系。屋頂部分，以天然竹材為桿件，在節(jié)點(diǎn)處以棕繩或竹篾綁扎，形成坡屋架；再在其上覆蓋由茅草或葵葉制成的草排，或?qū)⒃褚黄蕛砂胱鳛槲蓓斏w瓦，拴扎固定。這樣的屋面構(gòu)造既解決了防雨的問題，同時天然材料之間相對較為松散的搭接也有利于室內(nèi)的通風(fēng)和換氣，圖2傳統(tǒng)竹屋架緩解了濕熱氣候?qū)κ覂?nèi)熱環(huán)境的不利影響。(2)優(yōu)、缺點(diǎn)傳統(tǒng)的竹樓屋頂由于使用天然材料建蓋，因此外觀顯得淳樸親切、有親近大自然的感覺；另外，其構(gòu)造簡單、施工方便且迅速，技術(shù)要求也相對較低，便于人們在屋面損壞時對其進(jìn)行修葺或拆裝。但在漫長的使用過程中傣族居民逐漸發(fā)現(xiàn)，以天然竹材和茅草建蓋的竹樓屋頂也存在許多缺點(diǎn)：首先，原竹屋架不利于防火，屋架上覆蓋的草排容圖3綁扎竹節(jié)點(diǎn)易引起火災(zāi)；其次，雨水侵襲也很容易使竹子和茅草腐壞，因而每年雨季過后，竹樓屋面大都需要重新修補(bǔ)；再次，竹子自身含有多種糖類、淀粉和蛋白質(zhì)等豐富的有機(jī)物質(zhì)，因此十分容易被白蟻蛀蝕，從而致使竹屋架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低、使用時間縮短。2.木屋架鋪緬瓦鑒于天然材料建造的竹樓屋面體系存在以上種種缺陷，自20世紀(jì)50年代起，越來越多的人改用木材做竹樓的主要構(gòu)件［2］。于是天然竹材逐漸被木材所取代，木樓逐漸代替竹樓而成為傣族傳統(tǒng)民居的主要建筑類型。但因?yàn)槠湓谛问缴线€保持著傳統(tǒng)竹樓的基本形態(tài)，出于習(xí)慣，人們沿襲傳統(tǒng)仍圖4木質(zhì)竹樓然把由木材建造的傣族民居稱為“竹樓”。(1)技術(shù)特征這一階段的“竹樓”以木材為主要建筑材料，以天然竹材為輔料,主體多為木結(jié)構(gòu)。屋頂部分以加工好的方木通過榫卯或鐵釘固定的方式構(gòu)成檁、椽結(jié)構(gòu)的基本屋架；再在椽條上釘掛瓦條，然后直接鋪蓋小緬瓦，從而取代了傳統(tǒng)的草排屋面。目前，這種屋面結(jié)構(gòu)體系在版納地區(qū)仍大量存在，許多主體結(jié)構(gòu)改為磚圖5木屋架鋪緬瓦木、磚混結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式的民居，其屋頂部分依然采用這樣的木屋架體系。(2)優(yōu)、缺點(diǎn)木屋架鋪緬瓦的屋面體系雖在一定程度上解決了竹屋架的部分缺陷，但依然存在易燃、易毀，結(jié)構(gòu)安全性差、且難于防腐等問題。另外，此類屋面體系對木材的消耗量比較大(圖6)。據(jù)統(tǒng)計，這種純木結(jié)構(gòu)“竹樓”，每棟消耗木材少則20m3，多則40至60m3［3］。表1顯示了一棟采用此屋面結(jié)構(gòu)體系的傣族民居其屋架部分的木材用量與主體結(jié)構(gòu)木材用量之間的關(guān)系（該民居位于西雙版納勐?？h勐混鄉(xiāng)曼扁村，建筑面積為368m2，2層）。一層平面圖二層平面圖屋頂平面圖立面圖圖6傣族民居屋測繪圖(測繪人：呂玨、胡海洪、王海濤)表1傣族民居物價部分木材用量與主體結(jié)構(gòu)木材用量對比表構(gòu)件名稱用量(m3)總計(m3)主體結(jié)構(gòu)立柱梁面板屋架部分短柱梁檁條合計木材用量由表可知，該建筑木材用量約33m3，屋架部分木材用量約占整棟建筑木材用量的％。近年來，由于濫砍濫伐和毀林開荒程度加大，西雙版納森林面積已急劇下降，木材價格迅猛增長，因此傳統(tǒng)的伐木造屋的做法已經(jīng)不可行；再加之傣族人民生活水平日益提高，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的居民渴望追求更為現(xiàn)代化的生活方式，很多人已不愿再居住于這樣的“竹樓”中。在這樣的情況下，傣族居民開始探尋新的居住方式，向漢族學(xué)習(xí)、借鑒漢族經(jīng)驗(yàn)成為了傣族民居一個新的發(fā)展方向。于是漢式平頂磚混建筑開始在傳統(tǒng)傣族村落中大量涌現(xiàn)，新型的現(xiàn)澆鋼筋混凝土重質(zhì)屋面也逐漸替代了傣族傳統(tǒng)竹樓的輕質(zhì)屋面體系。3.鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面對竹木結(jié)構(gòu)的摒棄，使得磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸在傣族新居民的營建中得到日趨普遍的應(yīng)用，與此同時，鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面似乎更成為了現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。眾所周知，制作鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面，需要耗用大量的鋼筋、砂、石、水泥等重質(zhì)材料，這些材料能耗高且破壞環(huán)境，都不是環(huán)境友好型材料；其次，在鋼筋混凝土屋面的建蓋和拆除過程中都會產(chǎn)生大量不可回收、無法再利用的建筑垃圾；再次，這種屋面自重較大，與濕熱地區(qū)輕巧通透的屋面結(jié)構(gòu)體系相去甚遠(yuǎn)。分析表明，當(dāng)選用鋼筋混凝土材料制作傣族傳統(tǒng)的坡屋面時，其屋面自重約為主體結(jié)構(gòu)自重的1倍多(見表2)。這樣自重過大的屋面形式，不僅需要消耗大量的建筑材料；而且，施工較為困難，屋面質(zhì)量不易控制；更重要的是，現(xiàn)澆混凝土坡屋面高度超過3m(見圖7)，折板形成的屋面體系側(cè)向剛度超過相鄰二層框架側(cè)向剛度的數(shù)十倍以上。對于地處抗震設(shè)防要求達(dá)八度的西雙版納地區(qū)來說，這樣的屋面體系造成建筑側(cè)向剛度極不規(guī)則，而且整體結(jié)構(gòu)上部重、下部輕，極不利于抗震。圖7鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面傣族民居剖面圖構(gòu)件名稱自重(t)總計(t)主體結(jié)構(gòu)柱梁板屋架部分梁板表2鋼筋混凝土坡屋面自重與主體結(jié)構(gòu)自重對比(注：主體結(jié)構(gòu)與屋架部分以檐口標(biāo)高為分界線)4.輕鋼屋架相比較而言，西雙版納地處熱帶，輕盈、通透的輕質(zhì)屋架體系應(yīng)該更適應(yīng)該地區(qū)的氣候特點(diǎn)。輕型鋼屋架不但質(zhì)量較輕、構(gòu)造簡單，而且易于保持傣族傳統(tǒng)民居坡屋頂?shù)脑煨?；此外，輕鋼屋架安裝施工方便，建造工期短，且避免了混凝土現(xiàn)場濕作業(yè)，因此較適合在村落中有限的場地上進(jìn)行施工。但事際上，輕鋼屋架在傣族村落中的應(yīng)用卻比較少。原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)輕鋼屋架在造價上比竹、木等輕質(zhì)屋架體系及鋼筋混凝土重質(zhì)屋面高出許多。據(jù)統(tǒng)計，一棟2層、建筑面積為260m2、主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的傣族民居，其屋架部分用鋼量約為1噸左右；平均每棟傣族民居，輕鋼屋架部分的材料費(fèi)約核主體結(jié)構(gòu)(框架梁、柱，樓板)材料費(fèi)的50％以上［4］，這樣的費(fèi)用對于經(jīng)濟(jì)條件相對較差的傣族居民來說難于承擔(dān)。(2)建蓋輕鋼屋架時，需要有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行施工，普通村民們無法參與。如果由當(dāng)?shù)卮迕褡孕薪ㄉw，那么施工質(zhì)量必然難以保證，建筑安全會存在很大隱患。(3)鋼材易遭腐蝕，在使用過程中需進(jìn)行定期維護(hù)。但維護(hù)工作對村民們來說比較困難，他們大多不能自行完成。鑒于以上原因，傣族居民在建新屋時仍多選用造價較低且建造技術(shù)易于掌握的木屋架結(jié)構(gòu)體系，或后期不需過多維護(hù)的現(xiàn)澆混凝土重質(zhì)屋面。5.小結(jié)通過比較、分析，可以看出，以上幾種既有屋面結(jié)構(gòu)體系都不能成為傣族新民居營建時的最佳選擇。對于西雙版納這樣一個地理位置、氣候環(huán)境獨(dú)特的地區(qū)，傣族這樣一個文化傳統(tǒng)特殊的民族，在其傳統(tǒng)民居的改造過程中，如何能既保持傣族村寨傳統(tǒng)風(fēng)貌、又不破壞自然環(huán)境，同時為傣族居民創(chuàng)造更為舒適的居住條件呢顯然，運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕ㄖ牧?、選用合理的屋面結(jié)構(gòu)體系對于解決這一問題起著至關(guān)重要的作用。綜合考慮提高居住舒適度、保持民居建筑特色、提高資源利用率等多種因素，西雙版納民居屋面結(jié)構(gòu)的開發(fā)宜遵循以下原則：(1)采用輕型屋面結(jié)構(gòu)體系，減輕資源消耗量，提高建筑抗震能力；(2)采用綠色建材(如天然可再生建材)；(3)屋面結(jié)構(gòu)的加工、制作以及維護(hù)工作可以由當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)自行完成。四、新型竹結(jié)構(gòu)屋面的可行性分析云南盛產(chǎn)竹材，竹種資源和天然竹林面積均居全國首位［5］，西雙版納州又是我國熱帶竹類植物最豐富的產(chǎn)區(qū)；另外，傣族居民與竹子的關(guān)系堪稱“源遠(yuǎn)流長”，用天然竹材建造房屋的歷史也已非常悠久，并積累了豐富的建屋經(jīng)驗(yàn)和技巧。在當(dāng)今木材缺乏、鋼材、混凝土等建筑材料不適宜在村寨中大量使用的情況下，是否可以考慮選用竹材作為新型屋面結(jié)構(gòu)體系的主要建造材料呢天然竹材具有優(yōu)良的力學(xué)特性，其韌性好、剛度大、變形小。在四種建筑材料（混凝土、鋼、木材、竹材）的對比中，其強(qiáng)度重量比約為，排第二位，僅次于鋼（）而優(yōu)于木材（）和混凝土；其剛度重量比約為33，排第一位，優(yōu)于鋼（27）、木材（18）和混凝土（10）［6］。竹材在施工建造過程中的能耗、污染也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于建造混凝土類建筑［7］；另外，竹子是可再生資源，其生長期很短，一般3～5年就可成材；并且竹子的生長還能起到涵養(yǎng)水土，凈化空氣等作用。天然竹材在經(jīng)過現(xiàn)代技術(shù)的防腐、防蛀和防火處理后，再通過合理的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，將其制作成屋架，其穩(wěn)定性、耐久性都會比由天然竹材制作的傳統(tǒng)竹屋架大大提高；其次，傳統(tǒng)竹屋架易燃、易腐、易遭蟲蛀的缺點(diǎn)在現(xiàn)代技術(shù)的處理下也必將得到明顯改善。新型竹屋架不但經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，同時還能保持傣族民居濃郁的地方特色，對于西雙版納地區(qū)傣族新民居的建造無疑是非常適用的。五、結(jié)語