絲路歷史建筑綠色營建技術(shù)研究
——以清真寺建筑為例

高博，尚路軒，王子綸

0 引言

公元7 世紀中葉，伊斯蘭教沿著古代絲綢之路由阿拉伯、波斯及中亞等地逐漸進入到中國[1]。隨著伊斯蘭文化在我國由西向東傳播，為滿足教義禮拜所需，清真寺建筑在絲路沿線各地廣泛興盛開來。經(jīng)過長期的發(fā)展演進，逐漸與我國傳統(tǒng)建筑文化、地域環(huán)境相融合，結(jié)合本土材料和建造技藝，形成了獨具中國特色的清真寺建筑營建智慧。

目前建筑學領(lǐng)域?qū)η逭嫠陆ㄖ难芯恐饕性跉v史沿革、空間布局、建筑形式、藝術(shù)風格等方面，缺少系統(tǒng)的技術(shù)體系研究，尤其是針對氣候環(huán)境適應性的綠色營建技術(shù)研究。我國清真寺建筑大致分為兩類，一類是新疆地區(qū)的維吾爾族清真寺，這類清真寺深受阿拉伯和中亞文化影響，另一類是其他廣大地區(qū)的回族清真寺，大多采用當?shù)貪h族傳統(tǒng)建筑形式[2]。本文以我國絲路沿線3 座典型清真寺建筑——西安化覺巷清真大寺、泉州清凈寺、吐魯番蘇公塔清真寺為研究對象（圖1），系統(tǒng)梳理其空間特征、材料構(gòu)造，總結(jié)適應獨特氣候環(huán)境的綠色營建技術(shù)。

1 空間特征

最早的伊斯蘭清真寺起源于公元622 年穆罕默德在麥地那建造的自用住宅，平面呈正方形，包含兩間臥室以及用于禮拜的室外中庭。后經(jīng)不斷建設發(fā)展，清真寺建筑形成了由庭院和柱廊構(gòu)成的禮拜空間、朝向麥加的墻面、洗浴水池、宣禮塔等空間要素構(gòu)成的基本模式[3]。以上基本模式東漸過程中，受我國各地區(qū)、民族居住文化和建造技藝的影響，清真寺建筑在絲路沿線形成了一體多面的空間形制（圖2）。

1 我國絲路沿線典型清真寺案例

2 阿拉伯清真寺與中國清真寺

5 清凈寺平面示意

6 蘇公塔清真寺平面示意

1.1 多進合院式布局——西安化覺巷清真大寺

作為古絲路的起點，西安的清真寺具有較高的歷史價值和宗教影響力，其中化覺巷清真大寺是我國現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最完整的傳統(tǒng)合院式清真寺。清真大寺位于西安明城墻內(nèi)回坊，始建于北宋，歷經(jīng)多次修繕，現(xiàn)存建筑群以明清時期為主。結(jié)合伊斯蘭清真寺“一院一廳”的空間形制，形成多進合院式的總體布局，建筑群坐西朝東，沿一條長約245m 的軸線形成五進院落，布置著照壁、木牌樓、石牌坊、宣禮塔（省心樓）、一真亭、月臺、禮拜大殿等，其他輔助功能在軸線兩側(cè)對稱布局，形成嚴整的軸線控制空間序列（圖3、4）。

3 化覺巷清真大寺平面示意圖

4 化覺巷清真大寺剖面示意圖

1.2 單進合院式布局——泉州清凈寺

作為海上絲路的起點，泉州也是我國最早傳入伊斯蘭文化的城市之一。清凈寺位于泉州鯉城區(qū)涂門街，是中國伊斯蘭教四大古寺之一，始建于北宋，為石砌的中亞建筑風格，主要包含門樓、奉天壇、明善堂，明清時期遭到損毀，遺存已不完整[4]。今天的歷史地段中，損毀的奉天壇已失去原有功能意義，復建于明清時期的明善堂則承擔清真寺的核心功能。明善堂采用單進合院式布局及傳統(tǒng)閩南大厝的建筑形式。隨著清凈寺對東南亞穆斯林的影響擴大，明善堂無法滿足室內(nèi)禮拜的需求，2008 年該歷史地段又新建一座伊斯蘭風格禮拜大殿（圖5）。

1.3 集中式布局——蘇公塔清真寺

吐魯番是我國與中亞、西亞文化交流的地理前沿，公元8 世紀初，穆斯林沿著絲綢之路抵達中國西部邊境，最早與回鶻人（今維吾爾族）建立文化交流，因此今天吐魯番地區(qū)清真寺建筑仍然保留著明顯的中亞建筑風格，其中蘇公塔清真寺是新疆麻扎清真寺的代表，位于吐魯番市東郊，始建于清代，整座清真寺建于高臺之上，延續(xù)伊斯蘭建筑坐西朝東布局，南側(cè)和西側(cè)為麻扎。該清真寺將禮拜堂、圣殿等統(tǒng)一在一個完整空間中，宣禮塔（蘇公塔）不單獨設院，與主體建筑直接相連（圖6）。

2 營建技術(shù)

自伊斯蘭文化傳入中國后，各民族地區(qū)結(jié)合獨特氣候、地理、文化、經(jīng)濟、技術(shù)水平，發(fā)展出了土木、磚木、生土等傳統(tǒng)清真寺禮教空間營建體系。

2.1 關(guān)中木構(gòu)大殿

（1）結(jié)構(gòu)體系

化覺巷清真大寺禮拜大殿是中國北方典型的抬梁式木構(gòu)建筑，平面呈“凸”形，面闊7 間，進深9 間，能夠滿足上千人的禮拜活動。由于進深較大，如果采用統(tǒng)一屋面會導致體量巨大，比例失衡。為了便于區(qū)分室內(nèi)空間，屋面采用“勾連搭”的做法，即兩個平行的歇山式屋頂覆蓋禮拜堂，后窯殿屋面縱向穿插。屋面構(gòu)件交接采用“雙柱”作法，各自承擔屋面荷載，避免損傷結(jié)構(gòu)強度，同時富有裝飾性。整體屋面覆蓋青色琉璃瓦，屋面結(jié)構(gòu)符合功能與結(jié)構(gòu)邏輯，也普遍用于體量較大的回族清真寺（圖7）。

（2）材料構(gòu)造

禮拜大殿以關(guān)中本土材料木材、磚石為主。屋面坡度在30°左右，自下而上分別是木椽、屋面板、防水層、青瓦。入口挑檐深遠，形成良好的遮陽空間。室內(nèi)設置木質(zhì)井字天花作為裝飾遮擋梁架結(jié)構(gòu)，同時在大廳之上形成氣候緩沖區(qū)。外墻采用青磚砌筑，最厚處達1.2m，具有良好的保溫、防火、防腐性能（圖8）。

2.2 閩南木構(gòu)大厝

（1）結(jié)構(gòu)體系

清代重建后的清凈寺明善堂采用抬梁式木構(gòu)建筑形式，在當?shù)乇环Q為大厝，西側(cè)是禮拜殿，面闊3 間，東側(cè)為大門，兩側(cè)布置輔助用房，北側(cè)設置凈身房，天井院落解決了采光和通風問題。梁柱為木結(jié)構(gòu)，圍護結(jié)構(gòu)以磚砌墻體為主（圖9）。

（2）材料構(gòu)造

明善堂建造以木材、磚瓦、生土為主要材料。屋面坡度在20°左右，自下而上分別是木椽、屋面板、防水層、紅瓦。基于臺風影響，明善堂與當?shù)孛窬右恢拢疾捎幂^淺的屋面挑檐。外墻底部采用石材砌筑，以增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時為提升防潮效果，墻體上部采用“斗仔砌”作法，外側(cè)紅磚以三順一丁的方式砌筑，中間填充碎磚三合土，具有較好地隔熱性能（圖10）。

7 禮拜大殿結(jié)構(gòu)體系

8 禮拜大殿構(gòu)造詳圖

9 明善堂結(jié)構(gòu)體系

10 明善堂構(gòu)造詳圖

11 蘇公塔清真寺結(jié)構(gòu)體系

12 蘇公塔清真寺構(gòu)造詳圖

2.3 東疆生土大寺

（1）結(jié)構(gòu)體系

地處吐魯番的蘇公塔清真寺是東疆地區(qū)最具代表性的生土建筑，主體結(jié)構(gòu)采用土坯磚砌筑而成，屋面采用生土砌筑的穹頂和土木混合的密柱小梁平頂結(jié)構(gòu)體系[5]。為應對干熱氣候，采取封閉內(nèi)向的建筑形式，僅在東側(cè)入口對外開門，屋頂設高窗和天窗。其中禮拜大殿是整座建筑中最重要的空間，中間面寬5 跨，進深9 跨，由尺寸較小的木梁柱支撐生土屋面，形成一個完整的大空間，周圍是40 個穹頂覆蓋的小空間（圖11）。

（2）材料構(gòu)造

吐魯番地處西北荒漠區(qū)，干旱炎熱，生土聚落成為該地區(qū)的主要特征，如麻扎村、康喀村等。清真寺屋面以草泥構(gòu)造為主，自下而上分別為木椽、鋪葦席、麥草和草泥。外墻為生土砌筑，最厚處達2.3m，內(nèi)外側(cè)用草泥抹面，具有較好的冬季保溫蓄熱與夏季隔熱性能。蘇公塔高36.5m，整體由灰磚砌筑而成，自下而上逐漸收縮，利用多種砌筑方式起到裝飾作用（圖12）。

3 綠色經(jīng)驗的科學化分析

同為清真寺建筑，雖然具有共同的精神內(nèi)涵，但是由于所處地域文化和氣候環(huán)境不同，3 座建筑形式產(chǎn)生了顯著的差別。通過分析建筑在應對不同氣候條件下采用的營建方式，利用基于Rhino＆Grasshopper 軟件平臺的Ladybug、Honeybee、Butterfly 建筑綠色性能分析工具集，對建筑室內(nèi)風環(huán)境、熱環(huán)境進行定量分析，凝練傳統(tǒng)清真寺的綠色營建技術(shù)，進而為實現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)換提供科學依據(jù)。

3.1 化覺巷清真大寺

關(guān)中平原屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，因此化覺巷清真大寺采用注重保溫與隔熱、通風與遮陽的內(nèi)向院落建筑模式。

（1）保溫與隔熱

化覺巷清真大寺五進院落空間外封內(nèi)敞，可有效減少冬季冷風侵襲，院內(nèi)高大喬木也可降低室外風速，調(diào)節(jié)微氣候。禮拜大殿內(nèi)部采用關(guān)中傳統(tǒng)民居“悶頂”的設計，冬夏兩季可作氣候緩沖層，起到保溫隔熱作用（圖13）。

（2）通風與降溫

大殿不同朝向的開口面積與建筑朝向耦合設計，東側(cè)5 開間全部開啟，兩側(cè)山墻局部開窗，充分利用風壓通風，促進夏季室內(nèi)空氣流通。深遠的挑檐形成灰空間，高大的屋面可有效抵擋西曬和冬季寒風，為東側(cè)室外禮拜場所（月臺）提供遮陽空間（圖14）。

13 化覺巷清真寺禮拜大殿保溫與隔熱分析

14 化覺巷清真寺禮拜大殿通風與遮陽分析

15 化覺巷清真寺禮拜大殿室內(nèi)外風速模擬分析

16 化覺巷清真寺禮拜大殿室內(nèi)溫度模擬分析

（3）軟件模擬

依據(jù)CSWD 中國標準天氣資料，西安夏季主導風為東北風，通過風速模擬可知，東側(cè)開門較多，結(jié)合側(cè)面門窗利于風壓通風的形成，室內(nèi)大部分區(qū)域風速為0.3～1.5m/s，處于人體舒適范圍。由溫度模擬可知，禮拜殿室內(nèi)夏季平均溫度為23.15～23.70℃，冬季平均溫度為14.97～16.57℃（圖15、16）。

3.2 清凈寺

泉州屬亞熱帶海洋性季風氣候，夏熱冬暖，平均每年遭受臺風災害3.2 次；降水量為1000～1800mm，清凈寺采用注重遮陽與隔熱、通風與防風的天井合院建筑模式。

（1）遮陽與隔熱

明善堂利用小尺度天井形成通高的陰影空間，調(diào)節(jié)室內(nèi)微環(huán)境；建筑采用硬山屋面，利用檐廊形成陰影空間。圍護墻體利用紅磚與生土材料良好的熱惰性，起到隔熱、防潮作用，調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境（圖17）。

（2）通風與防風

泉州夏季潮濕多雨，良好的通風環(huán)境可以有效減少室內(nèi)多余水汽，防腐防潮，促進空氣流動，降低溫度。院落南、北、東3 面均開設門洞，創(chuàng)造通透的通風環(huán)境，利于風壓通風；天井地面受到陽光照射導致溫度升高，產(chǎn)生向上的熱空氣，形成熱壓通風，利于室內(nèi)空氣循環(huán)。由于臺風頻發(fā)，建筑防風也至關(guān)重要，為了減少上升氣流的影響，提高建筑抗風能力，因此挑檐較短。由于較大的屋面坡度利于排水但不利于抵御臺風，沿海地區(qū)多臺風地帶傳統(tǒng)建筑屋頂坡度為了減少正壓推力，其屋頂坡度都不超過 30°[6]。明善堂屋面坡度為20°，利于抵御臺風侵害（圖18）。

（3）軟件模擬

依據(jù)CSWD 中國標準天氣資料，泉州夏季主導風為西南風，通過風速模擬可知，明善堂天井內(nèi)風速為0.3～2.4m/s，由于大殿兩側(cè)無開窗，室內(nèi)大部分為靜風區(qū)，靠近窗戶部分風速為0.3m/s。由溫度模擬可知，明善堂禮拜殿室內(nèi)溫度較為舒適，夏季平均溫度為26.35～26.76℃，冬季平均溫度為21.14～21.48℃（圖19、20）。

3.3 蘇公塔清真寺

吐魯番屬大陸性暖溫帶荒漠氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷，全年約有100 天氣溫超過35℃，降雨稀少，大風頻發(fā)，素有“火州”“風庫”的稱號。蘇公塔清真寺采用注重保溫與隔熱、遮陽與通風的封閉式建筑模式。

17 清真寺明善堂遮陽與隔熱分析

18 清真寺明善堂通風與防風分析

19 清真寺明善堂室內(nèi)外風速模擬分析

20 清真寺明善堂室內(nèi)外溫度模擬分析

21 蘇公塔清真寺保溫與隔熱分析

22 蘇公塔清真寺通風與遮陽分析

23 蘇公塔清真寺室內(nèi)外風速模擬分析

24 蘇公塔清真寺室內(nèi)溫度模擬分析

（1）保溫與隔熱

蘇公塔清真寺摒棄院落式布局，將所有功能空間集中布置，采用緊湊的建筑平面形式，減少建筑體型系數(shù)。厚重的生土墻體可有效避免外界極端氣候影響，減少室內(nèi)外熱交換，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，夏季涼爽，冬季溫暖（圖21）。

（2）通風與遮陽

為了避免外界風沙侵蝕和極端氣候的影響，建筑外墻沒有開窗，僅在頂部設置高窗和天窗，夏季避免陽光直射，隨著室內(nèi)活動導致溫度上升，空氣向上流動排出室外，利用熱壓通風促進室內(nèi)空氣循環(huán)，降低室內(nèi)溫度（圖22）。

（3）軟件模擬

依據(jù)CSWD 中國標準天氣資料，吐魯番夏季主導風為東風，通過風速模擬可知，室內(nèi)大部分區(qū)域風速為0～0.3m/s，靠近天窗部分風速可達1.8m/s，拔風效果明顯。由溫度模擬可知，禮拜殿室內(nèi)夏季平均溫度為25.44～25.95℃，冬季平均溫度為16.14～16.61℃，環(huán)境較為舒適（圖23、24）。

4 結(jié)論

絲綢之路上的文化、城市、居民的進步和發(fā)展都有其原因可尋：人們在從事貿(mào)易溝通、思想溝通、在互相學習、互相借鑒；在哲學、科學、語言和宗教方面，人們從交流中得到啟發(fā)，得到拓展[7]。化覺巷清真大寺、泉州清凈寺、蘇公塔清真寺作為我國中部、東部、西部不同氣候區(qū)的清真寺建筑代表，在文化交流傳播中相互借鑒與拓展，在功能與性能上充分體現(xiàn)了本源性與在地性，突出表現(xiàn)了與本土營建技術(shù)融合、適應當?shù)貧夂颦h(huán)境的特征，最終形成“文綠一體”的獨特地域綠色建筑營建技術(shù)。

（1）以化覺巷清真大寺為代表的關(guān)中清真寺，為應對寒冷氣候呈現(xiàn)外封內(nèi)敞式的建筑布局，利用院落調(diào)節(jié)微氣候，降低室外風速。大殿采用木梁柱和厚重的青磚墻體，設置悶頂空間，起到氣候緩沖作用。深遠的挑檐和檐廊創(chuàng)造遮陽空間，減少夏季陽光直射。

（2）以清凈寺為代表的閩南清真寺，為應對濕熱氣候呈現(xiàn)緊湊天井式的建筑布局，利用天井調(diào)節(jié)微氣候，解決采光通風問題。禮拜大殿采用傳統(tǒng)閩南大厝形式，圍護結(jié)構(gòu)由磚、石、土材料砌筑，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時具有良好的保溫隔熱效果。建筑降低屋面坡度、減少屋檐出挑提升抗風能力。

（3）以蘇公塔清真寺為代表的東疆清真寺，為應對干熱氣候呈現(xiàn)封閉集中式的建筑布局，采用緊湊的平面形式，減少建筑體型系數(shù)，利用頂部天窗解決室內(nèi)采光和通風問題。厚重的生土外墻有效抵御外界極端氣候條件，提高室內(nèi)保溫隔熱效果，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。