天然建筑

天然建筑（Natural building）涉及一系列重视可持续性的建筑系统和材料。 通过自然建筑实现可持续发展的途径主要集中在耐久性和使用最少加工，丰富或可再生资源，以及那些在回收或打捞的过程中产生健康的生活环境并保持室内空气质量的方式。 自然建筑往往依靠人力，而不是技术。 正如Michael G. Smith所说的那样，它取决于“当地的生态，地质和气候，特定建筑工地的特点以及建造者和使用者的需求和个性”。

自然建筑的基础是减少建筑物和其他支撑系统对环境的影响，同时又不牺牲舒适性和健康性。 为了更可持续，天然建筑主要使用丰富的可再生资源，可再生资源，可再生资源或可回收材料。 快速再生材料的使用越来越成为焦点。 除依靠天然建筑材料外，还强调了建筑设计的重点。 建筑的方向，当地气候和现场条件的利用，通过设计强调自然通风，从根本上降低运营成本，并对环境产生积极影响。 建筑紧凑并尽量减少生态足迹是常见的，现场处理能源采集，现场采水，备用污水处理和水再利用也很常见。

发展趋势
随着时间的进程，这项运动在发达国家及发展中国家之间形成了两种不同的发展趋势。在高度开发的地区，人们经过现代文明洗礼，充分享用了物质文明带来的好处，却也开始承受过度开发的恶果，其中有部分人因此开始思索与反省工业革命及现代生活对整个人类社会、生存环境，乃至于个人生活的影响，返朴归真，重新向自然学习，回归自然简单、劳动的生活；反观开发缓慢的地区，虽然主流价值仍反映对物质文明的普遍向往，然而在经济能力较差，缺乏条件支持现代科技发展与建筑工业化的地区，人们转而向古老的智慧，在地自然材料，以及传统工法改良或创新之中寻求改善既有生活条件的办法。

精神内涵
自然建筑运动之所以成形继而形成一股力量，主要并非为其虽古犹新的独特建筑方式，更不为制造更多的建筑物，而是为了作为食衣住行育乐各方面整体生活实践的一部分，从而体现简单生活的意义与价值，以及对生命与生活的追寻与探索，并探求人类居住空间的另类可能性。就个人而言，可从而实践简单自然的生命与生活；从环境而言，不在制造千年不坏的建筑构造物，而在使建筑及其相关行为从根本上自净，从而使建筑物在其整个生命周期当中不对土地造成污染，并于人离开世间或建筑物结束其生命周期之时不给地球留下垃圾，或尽可能留下最少的垃圾。从根本来说，如果居住与生活的方式可以自然又简单，其实就没有需要解决的环境问题。而建筑物是生活的容器，举凡为满足生活中一切活动所需要的空间及设施，均是建筑设计与营造的主题。因此自然建筑关注处理的范畴不只在建筑物，尚包含其周边土地上生活所及的范围以及必要的生活设施。

重要法则
在广义的概念上，自然建筑包涵各种想像得到的不同材料与工法，其唯一须奉行的圭臬即所采行的作法是否在物质资源的使用上对环境的依赖度最低、耗用的能源最少，对环境的冲击最小。在材料的选用上，就地取材最主要遵循的原则，尽可能使用在地的材料、天然材料，如需购买时亦尽量选用最少加工的材料，并多多利用回收材料。施工前需要很早就开始逐步收集材料并适当贮放。在施工方式上，以人力及手工具为主要的动力与工具，尽少使用动力机具。造屋者须依个人条件评估选用规划欲采行之工法，原则上以技术门槛低，大部分工作人人都可轻易上手，自己动手完成为主要评估基准。

在能源使用上，基本应用的手法包括了解顺应与善用地理环境条件以营造舒适与最低耗能的环境；建立物质与能源的循环，如厨余落叶堆肥、干湿分离式堆肥厕所、雨水、中水；结合再生能源科技，如太阳能光热、太阳能光电、风力，以满足必要之现代生活需求。地球资源有限，废弃物丢掉则成为垃圾与污染，回收则变成资源，资源循环才能永续利用。

自然建筑或许因人、因时、因地而致有不同的选择与作法，亦无绝对的是非标准，然而一旦人不再需要一栋建筑物时，其组成的每一份材料，除了回收利用的工业化材料以外，应能很快地自然还原到原本离开土地时藉以存在的组成形式，重新回归自然的循环之中。此外，如使用回收之工业化材料，在回收利用的过程中亦应不耗能，亦不污染土地。举例来说，土壤虽是陆地上再普遍不过的物质，却须经过长久的地质时间才得以形成，而其中可耕的沃土更仅分布于特定区域的薄薄地表。以如此珍贵的土壤作为建材当考虑：其一，如作为建材的一部分，当使用周期结束时，其中的土是否仍可轻易地分离出来，再度回到田园之中，抑或只有进入废弃物掩埋场的命运；其二，重新回归田园的土壤是否干净如初，可供安心种植健康的农作物。

这种以身体劳动与精神创意作为生活主体的活动，发乎对于清净生命与生活的渴求，企图恢复自力与协力营造的传统，师法与传承老祖宗的建筑智慧及传统工匠技艺并寻求进一步的研究发展，运用创意发挥在地自然材料与回收材料的特性，结合合理的环保科技与技术，建立物质及能源循环系统并满足现代人对于审美与居住品质的要求，期能赋予传统材料、工法、技术新生命而适合于当代生活所用，达到人与环境和谐共处的最终理想。因此自然建筑虽有很大一部分自传统的营造方式当中汲取养份，却无传统建筑的框架限制，只要创意所及，于造屋者能力所能承担的范围内，充满了各种作法模式上的可能性，可说是一种实验性极强的建筑方式。

自然建筑的精神在于只取自己所需，只创造维持生存所必须的空间。超出这个底限的建设，即使使用自然材料或回收材料，都将借由自然建筑的名义新增另一种形式的浪费。人类历史上每个时期，在不同的地方都会发展出最适宜当时当地风土气候、生活文化、人力与物质条件的工法技术以满足当代居住需求。

自然建筑的发展潜力在一方面召唤古老的智慧回到常民建筑与生活之中，知足惜福、在地化、手作劳动、对环境与包含人类在内的所有生物都温和友善的精神与建筑工法技术，与地球和平相处，同时又能满足现代生活必要的舒适感、审美、机能与安全需求，从而创造出现代人乐于居住的空间，进而提升现代生活的面貌，变得更亲土、自然与健康。在国际上，自然建筑运动迄今已历经几十年的发展，这个回归自然的运动或许仍未能提出人类永续生存的答案，但是多年来不锲不舍、诚心诚意地在寻找著工业化之外的另一种可能性，一种自觉性选择的简单生活。

学习与实践途径
目前常见的作法包括由专业从事者于定点基地分别为自力造屋者、业余有兴趣的人、或有意投入专业从事者开设的各类长短期间不一的课程。其中专业者培训课程通常搭配有工地实习机制，于课程结束后，由教师分派至各地跟随有经验的专业者继续磨练至能独当一面。缺乏经验的自力造屋者，除了努力自我进修以具备主导工程的能力以外，亦经常邀请专业者至其工地开设工作坊。

物料
许多类型的自然建筑所共有的材料是粘土和沙子。 当与水和通常是秸秆或其他纤维混合时，混合物可以形成圆锥形或土坯（粘土块）。 自然建筑中常用的其他材料有：土（夯土或土袋），木材（松木或木材框架/柱后），稻草，稻壳，竹子和石头。 各种各样的重复使用或回收利用的无毒材料在自然建筑中很常见，包括城市建筑（废弃的混凝土块），汽车挡风玻璃和其他回收玻璃。

由于它们对环境或健康造成重大不利影响，其他材料由此建筑方法的从业人员避免。 这些包括不可持续采伐的木材，有毒木材防腐剂，硅酸盐水泥基混合料和衍生产品，如蒸压加气混凝土，油漆和其他涂料，废气挥发性有机化合物（VOC），钢铁，废料，如橡胶轮胎在哪里回收，还有一些塑料; 特别是聚氯乙烯（PVC或“乙烯”）和含有有害增塑剂或激素模拟制剂的那些。

技术
许多传统技术和材料正在经历复兴。 这与世界各地的气候适宜建筑设计和本地材料的可用性有所不同。

土砖
最古老的建筑方法之一，土坯只是粘土和沙子与水混合。 通常，加入切碎的稻草或其他纤维以增加强度。 然后使混合物以所需的形状干燥。 通常土坯被塑造成砖，可以堆积成墙。

有关粘土和沙子（或较大的聚集体）的最佳比例提出了各种要求。 有人说，最好的土坯土壤含有15％ – 30％的粘土以将材料粘合在一起。 其他人则说，等比例的粘土和沙子最好能防止砖块开裂或碎裂。 块可以倒入模具并干燥，或压块。 用粘土着色并用天然油抛光的Adobe制成具有吸引力和弹性的地板。

为了保护墙壁并减少维护，土坯建筑物通常有大的悬垂屋檐和相当大的地基。 Adobe可以用玉米芯或石灰基混合物涂抹外观和保护。 Adobe具有良好的热质量，这意味着传输热量或冷量的速度很慢。 然而，这不是一个好的绝缘体，所以可以增加绝缘（最好在外面），或者在两者之间增加空气层或绝缘层。 传统厚实，不隔热的土坯已被证明在没有严冬的地区或在寒冷时期可预测日常阳光的地区表现最佳。

COB
术语“玉米棒”用于描述基于粘土，沙子，稻草和泥土混合物的整体建筑系统。 建筑不使用任何形式，砖或木制框架; 它是从头开始建造的。 几个世纪以来，各种形式的“泥浆”建筑在世界的许多地方都被使用，名称不同，并且至少在1万年前就有过。 Cob建筑在13世纪之前开始在英格兰使用，并在第一次世界大战后失宠，尽管它今天正在复苏。 Cob是最简单和成本最低的建筑技术之一，尽管它通常是非常劳动密集型的。 Cob的另一大优势是多功能性; 它可以很容易地成形为任何形式。 尽管19世纪后期英格兰的玉米棒已经失宠，但成千上万的玉米棒结构已经到了现在（仅在英格兰德文郡就有20,000个）。 据估计，今天世界人口的三分之一到二分之一居住在土楼住宅中。 尽管通常与“低层”结构有关，但在几个世纪以来，在也门和其他中东国家，它已被用于8层或更多层的“公寓”建筑中。

棒状混合物也可用作自然建筑的几种方法中的石膏或填充物，如土坯，土袋，木框，松木和稻草捆。 地球因此是自然建筑的主要成分。

积木
Cordwood建筑是一种用于天然建筑方法的术语，其中“cordwood”或短长度的剥皮树木与砖石或玉米芯混合物交叉铺设以建造墙壁。 因此，松木成为墙壁的填充物，通常在木框架结构中的柱子之间。 Cordwood砌体可以与其他方法（例如，夯土，玉米芯或轻质粘土）结合使用以产生有吸引力的组合。 Cordwood砖石建筑提供了相对较高的热质量，这有助于最大限度地降低温度波动。

Earthbag
地球是用于袋壁施工技术的最典型的填充材料。 这种建筑方法利用堆满聚丙烯或天然纤维（粗麻布）袋，填充土或其他混合物，而不用稳定剂，除了粘土，形成地基，地基，墙壁甚至拱形或半球形屋顶。 近年来，土工建筑已成为日益增长的自然建筑技术之一。 它便于自给自足，通常是自由形式的夯土结构。 它越来越受欢迎是因为它使用了丰富且容易获得的经常现场使用的材料（地球），这是一种灵活且易于学习和使用的潜在廉价建筑技术。 但是，由于土壤是绝缘体较差，在更极端的气候条件下，现在正在探索其他填充物的变化，用浮石，稻壳或其他材料代替全部或部分地球具有更好的隔热性能（另请参阅稻壳包装袋结构） 。

Hempcrete
Hempcrete或Hemplime是生物复合材料，是用作建筑和绝缘材料的麻混合物（碎片）和石灰（可能包括天然水硬石灰，沙子，火山灰）。 它的名称如Hempcrete，Canobiote，Canosmose和Isochanvre。 与传统的石灰混合物相比，混凝土更容易使用，并起绝缘体和湿度调节剂的作用。 它缺乏混凝土的脆性，因此不需要伸缩缝。 其结果是一种轻质绝缘材料，适用于绝大多数气候，因为它结合了绝缘和热质量。

像其他植物产品一样，大麻在生长时吸收大气中的二氧化碳，保留碳并释放氧气。 理论上165公斤的碳可以在生产过程中被1立方米的混凝土墙吸收并锁住。 此外，石灰在固化期间的碳酸化增加了这种效果，因为石灰变成石灰石。

典型的抗压强度约为1MPa，约为住宅级混凝土的1/20。 它是一种低密度材料，抗运动时产生裂缝，因此非常适合在地震多发地区使用。 由于混凝土的密度是传统混凝土的15％，因此混凝土墙体必须与支撑建筑物垂直荷载的另一种材料框架一起使用。

夯土
夯土是由压实土或其他压实材料制成的墙体系统。 它非常坚固耐用。 优质夯土墙体密实，坚固，石质，具有巨大的环境效益和卓越的低维护特性。 作为一个取决于气候的选项，刚性隔热材料可放置在墙内。 同样，根据地震的考虑，可以使用竹子或其他抗拉天然材料来加强墙体。

在从低层到高层以及从小木屋到宫殿的所有类型的建筑物中，夯土已经使用了大约1万年。

冲击土墙是通过将潮湿的土壤（包含沙子，粘土和有时砾石）冲击成可移动的，可重复使用的形式，用手动或机械动力捣棒形成的。 在传统的夯土中，约70％的骨料（砾石，沙子）和30％的粘土的混合物是最佳的。 可以在混合物中加入色素以达到所需的颜色。 将大约5-10英寸的混合潮湿的亚土壤放置在模板内并夯实以实现完全压实，并且重复该过程直到达到期望的高度。 表格被删除后剩下的是一个结构化的墙，可以持续1000多年。

石
石材已被用作建筑材料数千年。 它一直被认为是一种耐用性极高的材料。 吉萨的金字塔，英国的墓室和马耳他的庙宇都是用4000多年前的石头修建而成，并且仍然站立着。 最早的石头建筑形式被称为干石或干堆叠。 这些都是独立的结构，如现场墙，桥梁和建筑物，使用不规则形状的石头仔细选择和放置，使它们紧密配合在一起而不滑倒。 底部的结构通常较宽，随着高度的增加，结构逐渐变细。 他们不需要任何特殊工具，只需要工匠在选择和放置宝石方面的技巧。

传统石材砌体由干石堆砌而成。 石块铺成一排平行（过道）或不平整（不发育）的高度，并用石灰砂浆粘在石块之间固定。 传统石材砌体现在很少使用，因为采石，切割和运输石材昂贵，建筑过程劳动强度和技术密集。

石材是高耐热，低维护的建筑材料，具有高热质量。 它是多功能的，可用于许多形状，尺寸，颜色和纹理，可用于地板，墙壁，拱门和屋顶。 石材与自然景观融为一体，可以轻松回收用于其他建筑目的。

稻草包
尽管从世界各地的历史开始，禾草和秸秆已被广泛用于建筑，但它们在机器制造的模块化草捆中的应用似乎可以追溯到20世纪初美国中西部地区，内布拉斯加州的丘陵，草地丰富，其他建筑材料（甚至优质草皮）都没有。 秸秆大包建筑物典型地包括在升起的基础或基础上堆叠一系列捆包（通常以跑胶），其间具有防潮层。 捆包墙通常用竹子或木头（内部的捆或其表面）或表面金属丝网连接在一起，然后粉刷或涂抹石灰基制剂或土/泥制品。 草捆建筑物可以具有其他材料的结构框架，在其之间（简单地用作绝缘材料和灰泥基材）（称为“填充物”）之间的捆包，或者捆包实际上可以为开口和屋顶提供支撑，称为“可以采用“承重”或“内布拉斯加式”，或采用框架和承重的组合，称为“混合”稻草包。

通常情况下，使用移动机械的农场创建的捆包（“现场捆包”），但最近更高密度的“重新压缩”捆包（或“秸秆块”）正在增加可能支持的负载; 在这种情况下，场地棉包可以支撑每英尺墙壁大约600磅，高密度棉包可承受4,000磅/林。

木构架
到9世纪，欧洲和亚洲已建立了木结构建筑连接木材，粘土墙和茅草屋顶的基本元素。 直到19世纪，它仍然是北方文化中房屋建筑的共同模式。 精湛的工艺在木结构建造中是一个重要的价值。 最古老的木结构框架（例如斯堪的纳维亚半岛的木制框架式教堂）既像日本的这种建筑一样，展示了精湛的工艺技术和对结构设计技术方面的强大把握。

木材框架通常使用“弯曲”。 弯曲是一种结构支撑，如桁架，由两根柱子，一根系杆和两根ra子组成。 这些通过细木工连接到框架中。 要练习这种工艺，必须了解弯曲的基本结构方面。 这一点以及细木工知识是木结构建筑的基础。

木结构现在是一种现代化的施工方法，非常适合大众住宅建筑以及公共建筑。 结合许多天然绝缘材料和木材覆层或现代石灰渲染，可以使用完全天然产品快速构建高性能，可持续建筑。 好处很多 – 建筑物的使用寿命更长，废物减少（大部分可以重新循环，堆肥或用作燃料）。 木材框架结构经常与其他自然建筑技术结合使用，例如玉米棒，稻草或者松木/石工。