西双版纳傣族民居屋面结构既有技术分析

西双版纳傣族民居屋面结构既有技术分析王雅晶 柏文峰（昆明理工大学，绿色乡土建筑研究所，云南 昆明 650224）摘 要 西双版纳傣族竹楼屋顶，作为最能体现竹楼建筑特色的重要构件之一，与竹楼一同随着时代的进步、当地人民生活水平的提高以及汉族文化的深刻影响，在材料、形式、结构等方面发生了一系列的变化。本文对版纳地区傣族民居屋面结构既有技术现状进行了分析，在总结其各自优缺点的基础上，以可持续发展思想为指导，提出屋面采用新型竹结构的技术思路，试图为傣族民居的建造寻找到一种更为合理和适宜的屋面结构体系。关键词 傣族 民居 屋面结构The analysis on the existing roofing structure technology of Xishuangbanna Dais housesWang Yajing , Bai Wenfeng(Institute of Green Vernacular Architecture, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650224, Yunnan, China)Abstract: The roof is the most features of Xishuangbanna Dais bamboo houses. With the progress of the times, the improvement of local peoples living standards as well as the influence of Han culture, the roof has taken place a series of changes. This paper analyzed the existing roofing structure technology of Xishuangbanna Dais houses, summed up their respective strengths and weaknesses. Based on the idea of sustainable development, this paper proposed a more rational roof system by the using of new bamboo roof structure. Key words: Dai ethnic House Roof structure一、引言西双版纳州地处云南省南部边陲，北回归线以南，属热带湿润区。州内气候炎热、全年雨量充沛，有较大的森林覆盖面积，并盛产竹材。傣族是西双版纳人口最多的少数民族，傣族居民在长期与自然环境的斗争中，因地制宜、就地取材创造出了适应气候特点且极具地域特色的干栏式竹楼建筑。傣族竹楼发展至今已有1400多年的历史1，被誉为雨林民族文化的结晶。竹楼屋顶作为最能体现傣族竹楼建筑特色的重要构件之一，与竹楼一同随着时代的进步、当地人民生活水平的提高以及汉族文化的深刻影响，在材料、形式、结构等方面都不断 的发生着变化。 图1 傣族传统民居*云南省社会发展科技计划(社会事业发展专项)项目南民居绿色建筑关键技术研究与示范(2009CA003)第一作者：王雅晶，女，1985年1月出生，硕士研究生。E mail：收稿日期：2009-9-9目前，新的建筑材料、结构体系和构造措施层出不穷，这也使得傣族民居屋面建造技术不断趋于多样化。但从可持续发展的角度来看，当下的许多技术尚存在一些问题，对这些问题加以认真梳理和总结，是完善傣族民居现有屋面技术，以及合理吸收传统民居建造技术精髓的重要前提。二、傣族民居屋面主要技术特征 傣族民居的屋顶部分从立面上看类似于汉族传统建筑中的歇山式屋顶，为适应当地湿热多雨的气候特点，屋面挑檐低垂、坡度一般约为30、45和60。舒展的屋面既能起到遮阳的作用，同时也有利于雨季时排出其上积蓄的雨水，以防屋面材料过早腐坏。此外，屋顶的主屋脊相对较短，两山尖处除作装饰外，还可开侧窗以解决室内采光、通风以及散烟的问题，既美观又实用。由于傣族民居所特有的屋面形式，使得屋顶部分对于整栋建筑的影响程度大为增加。统计表明，一栋建筑面积为260m2的傣族传统民居，其屋面展开面积就达到了220m2，相当于总建筑面积的85。由此可见，合理的屋面结构设计和适宜的结构材料选择，对提高傣族民居的舒适性、以及新民居建设节能、节材等方面都具有重要的意义。三、既有屋面技术分析 1.传统茅草顶(1)技术特征传统的傣族竹楼就地取材，以当地盛产的竹子和茅草为建屋的主要材料，主体部分采用竹结构体系。屋顶部分，以天然竹材为杆件，在节点处以棕绳或竹篾绑扎，形成坡屋架；再在其上覆盖由茅草或葵叶制成的草排，或将原竹一剖两半作为屋顶盖瓦，拴扎固定。这样的屋面构造既解决了防雨的问题，同时天然材料之间相对较为松散的搭接也有利于室内的通风和换气， 图2 传统竹屋架缓解了湿热气候对室内热环境的不利影响。 (2)优、缺点 传统的竹楼屋顶由于使用天然材料建盖，因此外观显得淳朴亲切、有亲近大自然的感觉；另外，其构造简单、施工方便且迅速，技术要求也相对较低，便于人们在屋面损坏时对其进行修葺或拆装。 但在漫长的使用过程中傣族居民逐渐发现，以天然竹材和茅草建盖的竹楼屋顶也存在许多缺点：首先，原竹屋架不利于防火，屋架上覆盖的草排容 图3 绑扎竹节点易引起火灾；其次，雨水侵袭也很容易使竹子和茅草腐坏，因而每年雨季过 后，竹楼屋面大都需要重新修补；再次，竹子自身含有多种糖类、淀粉和蛋白质等丰富的有机物质，因此十分容易被白蚁蛀蚀，从而致使竹屋架结构强度大大降低、使用时间缩短。2.木屋架铺缅瓦鉴于天然材料建造的竹楼屋面体系存在以上种种缺陷，自20世纪50年代起，越来越多的人改用木材做竹楼的主要构件2。于是天然竹材逐渐被木材所取代，木楼逐渐代替竹楼而成为傣族传统民居的主要建筑类型。但因为其在形式上还保持着传统竹楼的基本形态，出于习惯，人们沿袭传统仍 图4 木质竹楼然把由木材建造的傣族民居称为“竹楼”。 (1) 技术特征这一阶段的“竹楼”以木材为主要建筑材料，以天然竹材为辅料,主 体多为木结构。屋顶部分以加工好的方木通过榫卯或铁钉固定的方式构成檩、椽结构的基本屋架；再在椽条上钉挂瓦条，然后直接铺盖小缅瓦，从而取代了传统的草排屋面。 目前，这种屋面结构体系在版纳地区仍大量存在，许多主体结构改为砖 图5 木屋架铺缅瓦木、砖混结构或钢筋混凝土结构形式的民居，其屋顶部分依然采用这样的木屋架体系。(2)优、缺点 木屋架铺缅瓦的屋面体系虽在一定程度上解决了竹屋架的部分缺陷，但依然存在易燃、易毁，结构安全性差、且难于防腐等问题。 另外，此类屋面体系对木材的消耗量比较大(图6)。据统计，这种纯木结构“竹楼”，每栋消耗木材少则20 m3，多则40至60 m33。表1显示了一栋采用此屋面结构体系的傣族民居其屋架部分的木材用量与主体结构木材用量之间的关系（该民居位于西双版纳勐海县勐混乡曼扁村，建筑面积为368 m2，2层）。 一层平面图 二层平面图 屋顶平面图 立面图 图6 傣族民居屋测绘图 (测绘人：吕珏、胡海洪、王海涛) 表1 傣族民居物价部分木材用量与主体结构木材用量对比表构件名称用量(m3)总计(m3)主体结构立柱10.2924.28梁6.48面板7.51屋架部分短柱0.349.16梁6.12檩条2.70合计木材用量33.44由表可知，该建筑木材用量约33 m3，屋架部分木材用量约占整栋建筑木材用量的27.3。近年来，由于滥砍滥伐和毁林开荒程度加大，西双版纳森林面积已急剧下降，木材价格迅猛增长，因此传统的伐木造屋的做法已经不可行；再加之傣族人民生活水平日益提高，经济较发达地区的居民渴望追求更为现代化的生活方式，很多人已不愿再居住于这样的“竹楼”中。在这样的情况下，傣族居民开始探寻新的居住方式，向汉族学习、借鉴汉族经验成为了傣族民居一个新的发展方向。于是汉式平顶砖混建筑开始在传统傣族村落中大量涌现，新型的现浇钢筋混凝土重质屋面也逐渐替代了傣族传统竹楼的轻质屋面体系。3.钢筋混凝土现浇屋面 对竹木结构的摒弃，使得砖混结构、钢筋混凝土结构逐渐在傣族新居民的营建中得到日趋普遍的应用，与此同时，钢筋混凝土现浇屋面似乎更成为了现代化的一个重要标志。众所周知，制作钢筋混凝土现浇屋面，需要耗用大量的钢筋、砂、石、水泥等重质材料，这些材料能耗高且破坏环境，都不是环境友好型材料；其次，在钢筋混凝土屋面的建盖和拆除过程中都会产生大量不可回收、无法再利用的建筑垃圾；再次，这种屋面自重较大，与湿热地区轻巧通透的屋面结构体系相去甚远。分析表明，当选用钢筋混凝土材料制作傣族传统的坡屋面时，其屋面自重约为主体结构自重的1倍多(见表2)。这样自重过大的屋面形式，不仅需要消耗大量的建筑材料；而且，施工较为困难，屋面质量不易控制；更重要的是，现浇混凝土坡屋面高度超过3m(见图7)，折板形成的屋面体系侧向刚度超过相邻二层框架侧向刚度的数十倍以上。对于地处抗震设防要求达八度的西双版纳地区来说，这样的屋面体系造成建筑侧向刚度极不规则，而且整体结构上部重、下部轻，极不利于抗震。 图7 钢筋混凝土现浇屋面傣族民居剖面图构件名称自重(t)总计(t)主体结构柱17.2263.83梁15.99板30.62屋架部分梁42.2998.41板56.12表2 钢筋混凝土坡屋面自重与主体结构自重对比(注：主体结构与屋架部分以檐口标高为分界线)4.轻钢屋架相比较而言，西双版纳地处热带，轻盈、通透的轻质屋架体系应该更适应该地区的气候特点。轻型钢屋架不但质量较轻、构造简单，而且易于保持傣族传统民居坡屋顶的造型；此外，轻钢屋架安装施工方便，建造工期短，且避免了混凝土现场湿作业，因此较适合在村落中有限的场地上进行施工。但事际上，轻钢屋架在傣族村落中的应用却比较少。原因主要有以下几点：(1)轻钢屋架在造价上比竹、木等轻质屋架体系及钢筋混凝土重质屋面高出许多。据统计，一栋2层、建筑面积为260 m2、主体采用钢筋混凝土框架结构的傣族民居，其屋架部分用钢量约为1吨左右；平均每栋傣族民居，轻钢屋架部分的材料费约核主体结构(框架梁、柱，楼板)材料费的50以上4，这样的费用对于经济条件相对较差的傣族居民来说难于承担。 图8 轻钢屋架(2)建盖轻钢屋架时，需要有专业技术人员进行施工，普通村民们无法参与。如果由当地村民自行建盖，那么施工质量必然难以保证，建筑安全会存在很大隐患。(3)钢材易遭腐蚀，在使用过程中需进行定期维护。但维护工作对村民们来说比较困难，他们大多不能自行完成。鉴于以上原因，傣族居民在建新屋时仍多选用造价较低且建造技术易于掌握的木屋架结构体系，或后期不需过多维护的现浇混凝土重质屋面。5.小结通过比较、分析，可以看出，以上几种既有屋面结构体系都不能成为傣族新民居营建时的最佳选择。对于西双版纳这样一个地理位置、气候环境独特的地区，傣族这样一个文化传统特殊的民族，在其传统民居的改造过程中，如何能既保持傣族村寨传统风貌、又不破坏自然环境，同时为傣族居民创造更为舒适的居住条件呢？显然，运用适当的建筑材料、选用合理的屋面结构体系对于解决这一问题起着至关重要的作用。综合考虑提高居住舒适度、保持民居建筑特色、提高资源利用率等多种因素，西双版纳民居屋面结构的开发宜遵循以下原则：(1)采用轻型屋面结构体系，减轻资源消耗量，提高建筑抗震能力；(2)采用绿色建材(如天然可再生建材)；(3)屋面结构的加工、制作以及维护工作可以由当地社区自行完成。四、新型竹结构屋面的可行性分析云南盛产竹材，竹种资源和天然竹林面积均居全国首位5，西双版纳州又是我国热带竹类植物最丰富的产区；另外，傣族居民与竹子的关系堪称“源远流长”，用天然竹材建造房屋的历史也已非常悠久，并积累了丰富的建屋经验和技巧。在当今木材缺乏、钢材、混凝土等建筑材料不适宜在村寨中大量使用的情况下，是否可以考虑选用竹材作为新型屋面结构体系的主要建造材料呢？天然竹材具有优良的力学特性，其韧性好、刚度大、变形小。在四种建筑材料（混凝土、钢、木材、竹材）的对比中，其强度重量比约为0.017，排第二位，仅次于钢（0.020）而优于木材（0.013）和混凝土；其刚度重量比约为33，排第一位，优于钢（27）、木材（18）和混凝土（10）6。竹材在施工建造过程中的能耗、污染也远远小于建造混凝土类建筑7；另外，竹子是可再生资源，其生长期很短，一般35年就可成材；并且竹子的生长还能起到涵养水土，净化空气等作用。天然竹材在经过现代技术的防腐、防蛀和防火处理后，再通过合理的节点构造，将其制作成屋架，其稳定性、耐久性都会比由天然竹材制作的传统竹屋架大大提高；其次，传统竹屋架易燃、易腐、易遭虫蛀的缺点在现代技术的处理下也必将得到明显改善。新型竹屋架不但经济、环保，同时还能保持傣族民居浓郁的地方特色，对于西双版纳地区傣族新民居的建造无疑是非常适用的。五、结语在全球化进程加速的今天，一方面，由于各国各地文化趋同导致建筑形式趋同、地方建筑特色消失；