穆鈞至今還清晰地記得，15年前他在接受香港中文大學(xué)博士申請(qǐng)面試時(shí)，老師提給他的問題：“你讀博士，想研究什么？”

“在西北的黃土高原，有很多傳統(tǒng)生土建筑，人們都說它們冬暖夏涼、經(jīng)濟(jì)節(jié)能，可是愿意住在里面的人越來越少，所以我想好好研究這個(gè)問題?！蹦骡x脫口而出。

15年來，穆鈞和團(tuán)隊(duì)針對(duì)在我國應(yīng)用分布最為廣泛的傳統(tǒng)夯土建造技術(shù)，首次將現(xiàn)代生土材料優(yōu)化理論引入我國鄉(xiāng)村建設(shè)，通過大量的田野考察和本土化的系統(tǒng)研究試驗(yàn)，有效克服了傳統(tǒng)夯土在抗震和耐久性方面的固有缺陷，并研發(fā)出一系列適合我國農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)代生土房屋建造技術(shù)、設(shè)計(jì)方法及其相應(yīng)的施工機(jī)具系統(tǒng)。

近日，世界人居基金與聯(lián)合國人居署聯(lián)合發(fā)布2019年度世界人居獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。北京建筑大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院穆鈞教授團(tuán)隊(duì)完成的“現(xiàn)代生土營建研究與推廣”系列成果，榮獲本年度世界人居獎(jiǎng)銅獎(jiǎng)。

中國的土房子是如何走向世界的？

小編帶你一同揭秘——

正在“消失”的土房子

生土，就是從自然界中取出的原狀土，不需要焙燒僅需簡單機(jī)械加工，便可用于房屋建造的建筑材料。其傳統(tǒng)形式包括夯土、土坯、泥磚、草泥、屋面覆土等。以生土作為主體結(jié)構(gòu)材料的房屋通常被稱為生土建筑。

以生土為主要材料的建造傳統(tǒng)，在我國擁有數(shù)千年的歷史，分布也十分廣泛。保守估計(jì)，目前全國范圍內(nèi)仍至少有6000萬人口居住在各種形式的生土建筑當(dāng)中。

盡管傳統(tǒng)夯土材料的房子冬暖夏涼，生態(tài)環(huán)保，但是其在力學(xué)和耐久性能方面存在的缺陷，使得傳統(tǒng)夯土民居普遍存在結(jié)構(gòu)安全性相對(duì)較差的問題。在村民、地方政府，乃至社會(huì)大眾的心目中，傳統(tǒng)夯土民居即意味著“農(nóng)村危房”，甚至是貧困落后的象征。

更為嚴(yán)重的是，受收入、技術(shù)和知識(shí)水平所限，在貧困農(nóng)村地區(qū)，大量村民以常規(guī)建材自建的房屋，難以滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使得房屋在熱舒適度、結(jié)構(gòu)安全性能等方面的表現(xiàn)，甚至不及從前。

探索適合中國的生土技術(shù)

相對(duì)于國內(nèi)傳統(tǒng)生土建筑面臨的窘境，過去40多年來，以法國國際生土建筑中心（CRATerre－ENSAG）為代表的歐美發(fā)達(dá)國家在生土建筑研究領(lǐng)域，已取得了長足的發(fā)展。尤其在夯土材料優(yōu)化機(jī)理方面所取得的突破，為傳統(tǒng)夯土建造技術(shù)的革新以及全球范圍內(nèi)的現(xiàn)代化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

但是，在長期的研究和實(shí)踐中，穆鈞團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，歐美的夯土技術(shù)在進(jìn)入中國后面臨“水土不服”。因?yàn)檫@些技術(shù)多依托于當(dāng)?shù)匕l(fā)達(dá)的混凝土施工體系，而我國的廣大地區(qū)，尤其是農(nóng)村，不具備這樣的條件。另外一點(diǎn)，法國、奧地利等夯土實(shí)踐活躍的地區(qū)，地震設(shè)防烈度通常并不高，相關(guān)的夯土建筑抗震經(jīng)驗(yàn)較為有限。

因此，如何基于我國貧困農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)狀和基本條件，探索具有較高性價(jià)比和良好地域適應(yīng)性的成套夯土建造體系，成為團(tuán)隊(duì)面臨的核心挑戰(zhàn)。

土房子會(huì)“呼吸”

甘肅慶陽位于甘肅省最東部，屬于嚴(yán)寒地區(qū)。2004年，穆鈞和團(tuán)隊(duì)帶著“如何讓西北山區(qū)的孩子在溫暖的房子里讀書”這個(gè)愿望，來到當(dāng)?shù)剡M(jìn)行“毛寺生態(tài)實(shí)驗(yàn)小學(xué)”項(xiàng)目。

建成后的毛寺生態(tài)實(shí)驗(yàn)小學(xué)全貌。

在研究中穆鈞發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的土坯、秸稈等自然材料作為建筑主材，具有很好的呼吸作用，保暖性能好，造價(jià)低，而且就地取材，生態(tài)環(huán)保。

他們進(jìn)而將常規(guī)的240mm厚燒結(jié)磚墻，替換為同等造價(jià)的600mm厚土坯墻，冬季教室內(nèi)氣溫可平均提升1.5℃；將常規(guī)屋面保溫?cái)D塑板，替換為同等絕熱效能的草泥墊層，造價(jià)可降低至少80％。

“一般的建筑材料的保溫層都是靠細(xì)微孔洞留住空氣來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外溫度的隔絕。當(dāng)室外熱時(shí)室內(nèi)就相對(duì)涼，當(dāng)室外冷時(shí)室內(nèi)的溫度也不會(huì)散失出去?！薄F(tuán)隊(duì)成員蔣蔚向記者描述著生土的保溫原理，“而夯土就有所不同了，它是一種難得的多孔重型材料，不僅具有大量可起絕熱作用的細(xì)微空腔孔洞，而且又具有十分突出的蓄熱性能。只要墻的厚度、密實(shí)度、空間大小合適，它的保溫性能就會(huì)很好?！?/p>

同時(shí)，正因其多孔性特點(diǎn)，夯土的吸濕性能是混凝土和燒結(jié)磚的30倍，可以十分有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。尤其在南方潮濕悶熱的天氣里，墻體可以吸收大量的空氣中的水分，使室內(nèi)的濕度降低；而當(dāng)空氣干燥時(shí)，它又可以釋放出水分，來增加空氣中的濕度。

“這是一款會(huì)‘呼吸’的材料，通過調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度和空氣質(zhì)量，提升用戶的居住體驗(yàn)，甚至可以起到美容養(yǎng)顏的效果?！笔Y蔚笑著說道。

根據(jù)對(duì)建成校舍的跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，即使在氣溫平均低達(dá)－12℃的1月，無需任何采暖措施，僅利用40多個(gè)學(xué)生的人體散熱（相當(dāng)于3200W的電暖氣），就可使室內(nèi)便可以達(dá)到適宜的舒適度。更為重要的是，其造價(jià)與當(dāng)?shù)鼐哂型瓤拐鸷捅匦阅艿某Ｒ?guī)磚混房屋相比，僅為后者的2／3，且全部施工僅由村民利用簡單的機(jī)具實(shí)施完成。

就地取材、反復(fù)利用

“通常接到相關(guān)的項(xiàng)目，我們會(huì)從項(xiàng)目附近取土樣，拿到實(shí)驗(yàn)室測試，選出性能最好的土，根據(jù)生土材料優(yōu)化原理，配上一定比例的砂子和石子，使土料混合物形成與混凝土相類似的骨料構(gòu)成?！眻F(tuán)隊(duì)成員顧倩倩告訴記者。

生土材料也就是以原土中的黏粒取代水泥成分，形成黏粒、細(xì)砂、石子的骨料配比構(gòu)成，通過含水率的控制和基于機(jī)械的強(qiáng)力夯擊所帶來的物理作用，使得干燥后形成的夯筑體的力學(xué)性能，以及耐水、防蛀、防潮等耐久性能夠得到極大的提升。

我國西部具有夯土建造傳統(tǒng)的農(nóng)村，多位于地震多發(fā)地帶，加之人們對(duì)傳統(tǒng)夯土民居抗震性能的普遍擔(dān)憂，使得基于現(xiàn)代夯土技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)體系研究至關(guān)重要。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，穆鈞團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出的新型夯土房屋，完全可以滿足我國8　度地震設(shè)防烈度的要求，實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。

在采訪中，記者還了解到，土房子的另一個(gè)好處在于它具有可再生性，房屋拆除后生土材料可反復(fù)利用，甚至可作為肥料回歸農(nóng)田；同時(shí)，加工過程低能耗、無污染，據(jù)測算其加工能耗和碳排放量分別為粘土磚和混凝土的3％和9％。

就地取材、原料價(jià)格低廉、節(jié)能環(huán)保、保溫保濕、可反復(fù)利用……　在發(fā)掘、改良和革新傳承我國生土建筑傳統(tǒng)的過程中，穆鈞教授和他的團(tuán)隊(duì)遇到了太多的驚喜，也體會(huì)了很多思想的碰撞?！拔ㄓ谢貧w本源初心，把老祖宗留給我們的建筑寶藏傳承下去，留住我們的根才能走出自己的路。”穆鈞說。

四川會(huì)理馬鞍橋村震后重建綜合示范項(xiàng)目。圖為示范房建設(shè)與村民技術(shù)培訓(xùn)現(xiàn)場。

多年來，團(tuán)隊(duì)先后在甘肅、湖北、河北、新疆、江西、廣東、福建等具有生土建造傳統(tǒng)的17個(gè)省或地區(qū)，完成近200棟示范推廣農(nóng)房和鄉(xiāng)村公建的設(shè)計(jì)與建設(shè)，顯現(xiàn)出突出的生態(tài)性價(jià)比和良好地域適應(yīng)性。先后培訓(xùn)村民工匠400余名，為來自全國的5000余名基層技術(shù)和管理人員提供了宣講培訓(xùn)。