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夯土民居技术性调研提供高品质的建筑设计服务第一部分施工工艺与流程1.1材料篇1.2房屋建设基本流程与构成1.3相关构造做法目录第二部分实践案例调研2.1内蒙古马文化博馆2.2毛寺生态实验小学2.3加拿大Nk’Mip沙漠文化中心2.4瑞典某药草中心壹施工工艺与流程1.1材料篇土壤的组成生土建筑所使用的土壤主要由淤泥、粘土、沙子、砂砾这四大类组成,土壤的各种成分与建筑有着密切的关系,具体见表1。构成生土建筑的土壤混合物一般含有:15%(体积)的粘土、35%的淤泥、50%的沙子和砂砾,有时还会加入3%至8%的水泥、石灰或者粉煤灰,来增强建筑的坚固性和耐久性。土壤的检验检验土壤(soiltesting)是否适合建造生土建筑是非常关键的一步。国外测定土壤组成成分和各种特性,确定改良土壤的添加物的土壤实验有很多,大致可以分为以下3个阶段:土壤性能测试(soilpropertytesting)最初可以在建筑基地上进行(如果使用基地上的土壤),然后在土壤检验的实验室中进行。通过土壤性能测试我们才能确定土壤是否适合生土建筑以及改良土壤的方法,因此土壤性能测试应该要先于设计阶段。通过震荡试验(shaketest)初步确定土壤的组成成分:首先在一个玻璃广口瓶中放入大概半瓶左右的被检测土壤,然后一边注水,一边晃动瓶子,使所有的颗粒都悬浮在水中,最后把瓶子静止地放在一个地方,这时所有颗粒都会按照各自的重量依次落向瓶子的底部:首先是石子,其次是沙子,然后是淤泥,粘土会保持悬浮,有机物将浮在水面上。土壤混合比测试(constructionmixtesting)就是根据现有的土壤确定合理的土壤混合比和含水量。将不同混合比的土壤样本分别夯筑成大小形状一样的试块,在实验室里挤压变形,经过分析比较给出合适的土壤混合比例。质量控制测试(qualitycontroltesting)就是要观察夯土墙、铺筑地面这些功能试块在各种物理、化学作用下的表现,测试它们的抗压强度、断裂模数、耐水性和防潮性等,保证建筑的质量。土壤的改良增强土壤稳定性的方法有:机械的方法(如:加压)、物理的方法(如:加入纤维、沙子或者石子)、化学的方法(例如:加入水泥、石灰或者乳化沥青)。通过添加稳定剂可以使那些原本并不十分适合建造夯土建筑的土壤变得适用。美国新墨西哥州的生土建筑规范规定夯土墙的强度至少要达到200Pa。实验证明:如果加入5%的水泥和5%粉煤灰,夯土墙的强度可以达到462Pa;如果加入10%的水泥和10%粉煤灰,强度则可以达到788Pa。然而需要指出的是:一些防水剂、粘结剂和增强剂会改变原来土壤的化学性质,这在一定程度上损害了生土材料的可循环性,使生土建筑很难再转变为土壤。不过,用它来建造新的生土建筑还是可以的。1.2房屋建设基本流程与构成1.3相关构造做法贰实践案例调研案例1——内蒙古马文化博物馆内蒙古马文化博物馆设计师:温捷强、付少勇位置:呼和浩特市南郊蒙古风情园分类:博物馆建筑建筑面积:1300平方米落成时间:2006年项目概况:平面功能空间由三个跨度最小为9米最大为12米的长条形展厅和东西两个马厩展院和雕塑展院组成。夯土墙作为围护结构,承重结构为钢结构。此结构类型为建筑方案改良提供新的可能性。项目阻碍:传统的夯土民居中,开间、进深、高度均很小,而马文化博物馆却要满足足够的开间、较大进深、一定高度的功能和安全的要求。设计者的应对方法:首先,尽可能压低建筑高度,并在夯土墙中加入砂、石灰、水泥,以提高夯土强度;其二,把夯土墙从承重结构改为围护结构,而真正的承重结构选用钢结构;其三,在工字钢立柱与夯土墙间,每隔30cm加设土工格网以抗震防裂;另外在基础、门、窗洞口和夯土墙瓷砖压顶等部位都做了精心的设计。立剖面方案图(层高4.5米,室内外高差0.3米)局部墙身构造做法外部展示院落展示展览空间案例2——毛寺生态实验小学毛寺生态实验小学设计师:吴恩融、穆钧位置:甘肃省庆阳市毛寺村分类:教育建筑建筑面积:938平方米落成时间:2007年“从现在开始,学校不再需要烧煤来取暖了,省下来的钱可以为孩子们多买一些书了。”——毛寺生态小学校长这样说。项目概况:为了顺应地形,小学的十间教室被分成五个单元,沿着东西方向布置在两个不同标高的台地上,不仅有助于每间教室最大限度的引入自然采光和用于冬季采暖的太阳能,而且利用地形加大夏季南风对于教室自然通风积极作用,同时减小冬季北风所造成的冲击。每间教室的面积为54平方米(6mx9m),单体造型源于当地传统木结构坡屋顶民居,不仅继承了传统木框架建筑的优良抗震性能,而且教室北侧嵌入台地,保证南向日照的同时,有效减少了冬季室内的热散失。单体方案简介:教室单体的设计最终选用当地传统的单坡屋顶民居形式。整体结构采用传统的梁柱木框架结构体系。墙体由厚达1m的土坯砖砌体构成,使其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侵蚀。而墙面局部嵌入的小青瓦也可起到保护草泥墙面免受雨水侵蚀的作用。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。新教室与当地传统教室室内温差比较(冬季和夏季)新教室的室内温度不会像传统教室那样随着室外温度的变化产生较大的波动,而保持着一个相对平稳舒适的室内温度。在寒冷的冬季也不需要任何燃料来进行采暖。有效减少了建筑运营时所需能耗,同时避免了对环境的污染。建筑的就地取材和传统的施工工艺也有效缩减了工程造价,教室直接造价为378元/平方米。建造流程12345现状展示案例3——Nk’Mip尼科米普沙漠文化中心Nk’Mip尼科米普沙漠文化中心设计师:BradyDunlop位置:加拿大奥肯那根(Okanagan)山谷分类:文化建筑建筑面积:1115平方米落成时间:2006年项目概况:建筑选址毗邻大盆地沙漠(约1600英亩的保护区),是200英亩大的总体规划的一部分。这块1,600英亩的地块属于奥索尤斯印第安人部族区,是加拿大最大的一块原生栖息地的残余部分。项目关注可持续发展,保护场地的景观脆弱性,部分埋入地下的设计有助减轻炎热气候的影响。建筑朝向优化了被动式太阳能的性能,在南侧和西侧设以最小限度的玻璃窗。建筑还设计了北美最大的夯土墙,这是一种保温墙体。绿色屋顶重视本地物种,重新建立沙漠景观栖息地,同时有助进一步隔热。项目最引人注目的时是其作为北美最大的夯土墙工程,这座建筑的外墙采用独特的材料,显示出诗歌一般的意境。这座隔热墙(R33)长80米、高5.5米、厚600毫米,稳定了温度的变动。而土层结构用独特的现代建筑语言展现了地理沉降。这种夯土墙与一般的实体夯土墙不同,它是夯土夹心墙,内外两侧的墙体都是250mm厚中间夹着100mm的保温材料。建筑师使用当地的土壤,并混入少量水泥和几种颜色添加剂,逐层将不同颜色的土壤混合物夯实为原来体积的50%,创造出层次鲜明、色彩丰富、仿佛地质沉积作用般的夯土墙纹理。不规则的彩色条纹反映出手工制作的痕迹,而墙体清晰的棱角和鲜明的几何性又体现了很强的控制力。案例4——瑞典某药草中心瑞士药草中心设计师:herzog&demeur位置:瑞士劳芬分类:工业建筑建筑用途:草料加工生产本项目夯土墙为非承重构件,由钢筋混凝土框架承重,夯土墙体通过工厂预制的夯土墙块料拼接搭建,施工高效快捷,有效缩短项目工期。工艺流程
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