石 英，王 雪，2

( 1. 西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安 710055； 2. 西安建筑科技大學(xué) 省部共建西部綠色建筑國家重點實驗室，陜西 西安 710055)

陜西渭河平原東部，與黃河西岸灘地接壤處，大荔朝邑鎮(zhèn)南寨子老崖頂上，矗立著一座外觀古樸的清代建筑——豐圖義倉，曾被慈禧太后批為“天下第一倉”，建于清光緒八年(公元1882年).是我國目前所存的清代大型糧倉建筑之一.其獨特的選址、精巧的布局和功能充分展現(xiàn)了我國農(nóng)耕時期的倉儲文化、建筑文化等，具有重要的研究價值和歷史意義[1].

目前，豐圖義倉研究的相關(guān)文獻還較少，文獻[2]注重從糧食文化、糧倉歷史、建筑藝術(shù)角度研究豐圖義倉；文獻[3]注重研究倉儲的保障體系，明確倉儲保障體系的保障對象，內(nèi)容；文獻[4]對比分析了儲糧指標(biāo)，并將其物理參數(shù)與普通房式糧倉建筑作對比分析；文獻[5]主要針對建筑設(shè)計與建筑排水進行研究與分析.尚無從防御和儲藏設(shè)計兩個角度研究豐圖義倉的文獻，筆者側(cè)重研究了該倉的選址、空間組織、圍護結(jié)構(gòu)和建筑排水等主要內(nèi)容，重點研究其儲藏與防御設(shè)計特點，探求糧倉設(shè)計對形成儲存糧食的適宜條件、原因，明確合理的糧倉設(shè)計，節(jié)約設(shè)備的條件[6]，對今后糧倉建筑建設(shè)具有借鑒意義[7].

1 場地選址

1.1 地理位置

豐圖義倉所在地，位于黃河、渭河、洛河交匯處的關(guān)中平原，有肥沃的土地和河灘，地質(zhì)地貌、氣候條件優(yōu)越.自古以來就是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，但也是旱澇災(zāi)害多發(fā)地帶.在此造倉，可以豐收年入，歉收年出，賑災(zāi)備荒.該倉依塬而建，地勢高，土質(zhì)堅硬，通風(fēng)良好，氣候干燥，排水方便，適宜糧食儲存.

1.2 交通條件

這一地帶自古就是秦晉交通的咽喉要道，扼守古渡驛道，義倉北臨臨晉古道，東臨黃河，陸路水路均十分方便，便于農(nóng)作物的納入和調(diào)出，有效地保證了糧食的補給.

1.3 政治經(jīng)濟軍事方面.

義倉東、南、北三面懸崖絕壁，并修有護城河，形成三面高險，西面連塬的獨特高顯地勢，進可攻，退可守，居高臨下，占據(jù)了有利的制高點，形成一個軍事堡壘，守衛(wèi)著崖下古朝邑這一歷史軍事重鎮(zhèn)[7].

圖1 豐圖義倉總平面Fig.1 Site planning of fengtu charitable granary

圖2 豐圖義倉外倉城環(huán)境Fig.2 Environment of outside wall of fengtu charitable granary

2 空間組織

2.1 布局方式

豐圖義倉分為內(nèi)城和外城.外城夯土筑城，坐東朝西，城門在西側(cè).其占地約42 021 m2，西城門頂與城角角堡有望孔和射擊口，均有防御功能.外城門是兩扇鐵質(zhì)大門，且門上有鐵銃眼，便于觀察敵情的同時做好射擊準(zhǔn)備，門頂上有8處水洞防止敵人火攻倉城.

內(nèi)倉城占地約11 039 m2，其中東西長133 m，南北寬83 m，四周封閉形成一個內(nèi)部院落.南側(cè)有東、西兩門，分別作為儲糧入口與出糧口，行車通暢、互不干擾.倉城墻內(nèi)環(huán)列糧倉58間，每間面闊約4 m，進深約9～12 m，全倉可儲糧5 220噸.豐圖義倉內(nèi)城墻圍合布局，城中有城.城墻內(nèi)為倉洞，倉洞依墻而建，并形成環(huán)形回廊，倉頂及倉城內(nèi)廣場為晾曬糧食的空地，倉院內(nèi)有水井可供人畜飲水.

圍合式院落很早就出現(xiàn)于遠(yuǎn)古時期，圍合使野獸們不易輕易進入，使人感覺安全與安定，中國封建農(nóng)耕時期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為主要的生活方式，給人們在心靈上打上深深的烙印，在建筑形式上反映就是“圍合”空間，農(nóng)耕文明它需要一種穩(wěn)定的、安全的環(huán)境保障日常生產(chǎn)，防止受到他人的侵?jǐn)_.體現(xiàn)一種“防”的心理特征.這一精神特質(zhì)反映在傳統(tǒng)建筑形式就表現(xiàn)為“圍合”[8].內(nèi)向性領(lǐng)域空間，適應(yīng)了當(dāng)時傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會的生活方式.這種四幢建筑背外朝內(nèi)的布局，四周連續(xù)的實體界面加強了心理內(nèi)向性的暗示，因而防御性好是豐圖義倉采用內(nèi)院式布局的重要原因[9].險要的地理位置加上城中城的布局固若金湯，城內(nèi)廣場可作為閱兵演練的場所，又兼顧儲糧、積草功能.北墻上的倉樓可觀察指揮.

圖3 院落式建筑布局方式Fig.3 courtyard space layout

2.2 倉房內(nèi)部設(shè)計

糧倉每間倉房內(nèi)表面以及倉房底部都用灰土處理，可以防腐防潮，提高了儲存條件.

倉洞內(nèi)由松木鋪成的木地板，在離底面40 cm高度支架懸空.木板與底部地面、墻面形成通風(fēng)道，風(fēng)道四周有排氣孔，一便于通風(fēng)，帶走室內(nèi)的潮濕空氣，保持倉洞內(nèi)的干燥.二便于放貓，避免糧食受到鼠害.

倉房進深兩端上部有通風(fēng)窗，外窗直接開口至倉城外表面，保證其溫濕度在合理波動范圍內(nèi)的狀態(tài)下，能夠獲得少量的通風(fēng)，讓糧食獲得更好的儲藏條件.

倉門采用發(fā)券結(jié)構(gòu)，門檻內(nèi)部地面0.5 m，厚60 m.倉門采用插板式，可依據(jù)儲糧情況增加或降低高度，最頂部插板可以根據(jù)氣候條件打開，排出室內(nèi)潮氣，使倉房干燥.

圖4 豐圖義倉倉洞圖Fig.4 The room in fengtu charitable granary

倉房呈拱券式相互聯(lián)排，因而當(dāng)倉房堆積滿糧食后，倉墻間互相抵消側(cè)壓力，降低倉墻因兩側(cè)糧食的側(cè)壓力發(fā)生的受力變形，增強建筑整體的穩(wěn)固性[10].

3 圍護結(jié)構(gòu)

內(nèi)倉城看似城墻，實則倉、城合二為一.58間倉洞在墻體內(nèi)呈磚窯式環(huán)隔排列，采用這種材料與建筑形式，既能繼承土窯所具有的冬暖夏涼長處，又能克服土窯的潮濕，塌陷劣勢，具有很好的熱穩(wěn)定性.

由木柱支撐的倉窯間的磚瓦結(jié)構(gòu)檐廊，四面貫通，呈環(huán)狀，既可防雨防潮，又可臨時儲糧.倉窯外墻厚度約為1 m，窯頂厚度大約0.8 m.建筑內(nèi)墻材料采用夯土，該材料密度約1 700 kg/m3，傳熱阻大，使得熱穩(wěn)定性好.此圍護結(jié)構(gòu)對室外溫度波的衰減和延遲能力強，能夠減輕室外氣候變化對室內(nèi)熱環(huán)境的影響[11].盡管寒冬與炎夏，但只需要提供少量通風(fēng)，就容易保證一個合理波動范圍之內(nèi)的室內(nèi)熱環(huán)境[12].

如圖5為了解糧倉的保溫隔熱性能，選擇夏季和冬季典型性天氣對室內(nèi)外四點進行溫濕度測量.選用溫濕度自計議Thermo Recorder 72Ui，測量溫度范圍：-40～110 ℃，濕度范圍：10%～95% RH,連續(xù)24小時記錄，每小時記錄一次數(shù)據(jù)，保證測點數(shù)據(jù)完全同步記錄.四個測點分別位于北面糧倉、東部空倉、倉院內(nèi)和倉外廊檐下，均選在室內(nèi)外中心位置，離地面高度為1.5 m.

圖5 內(nèi)倉城平面測點示意圖Fig.5 Ground floor plan of fengtu charitable granary

測試時，糧倉內(nèi)有儲糧，未干擾糧倉正常儲存狀態(tài)[13].夏季測量數(shù)據(jù)參考文獻[4].冬季時糧食因呼吸作用，會釋放大量熱量，需要將內(nèi)擾熱及時釋放出去，在建筑上須開門窗通風(fēng)散熱，門尺寸為2.3 m×1.4 m，門上窗尺寸為0.8 m×1 m，外窗0.8 m×0.6 m，通風(fēng)有效面積4.6 m2，冬季北面糧倉測試點位于滿倉糧食頂部，離倉底3 m，測試結(jié)果如下圖5～圖8所示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如表1～2所示.

圖6 夏季糧倉溫度變化曲線圖Fig.6 The temperature change of fengtu charitable granary in summer

圖7 夏季糧倉濕度變化曲線圖Fig.7 The humidity change of fengtu charitable granary in summer

圖8 冬季糧倉溫度變化曲線圖Fig.8 The temperature change of fengtu charitable granary in winter

圖9 冬季糧倉濕度變化曲線圖Fig.9 The humidity change of fengtu charitable granary in winter

如圖6的溫度曲線可以看出，糧倉及空倉溫度變化平穩(wěn)，波動小，糧倉溫度略高于空倉溫度，而倉院和檐廊的溫度變化大，檐廊溫度變化與倉院溫度變化具有較強的相關(guān)性，其溫度波動小于倉院.表1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果也表明了這種趨勢，空倉的溫度變化均方差為0.64，為四個測點中波動程度最小，糧倉溫度變化均方差為0.81，其波動程度次之，相比于倉院和廊檐的波動明顯要小.圖7的濕度變化圖及表1的濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果也說明了這種情況.

表1 夏季糧倉溫度濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表2 冬季糧倉溫度濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

冬季的情況與夏季類似，因冬季糧倉存糧通風(fēng)需要，其糧倉溫度及濕度的均方差比夏季要大，但相比于倉院和廊檐仍然要小的多，空倉溫濕度變化不明顯，可近似為恒溫恒濕的環(huán)境.雖然冬季倉院平均溫度低于空倉平均溫度，但其平均相對濕度為65.24%，要明顯高于空倉平均相對濕度的46.28%，顯然在相對低溫的條件下，保持較低的濕度是有利于糧食儲存的.

綜合圖5～圖8，表1～表2，證明糧倉可以為糧食的儲存提供一個較低的溫度和濕度條件，且在一定程度上保持合理波動范圍之內(nèi)，這主要得益于糧倉夯土厚重型墻體的合理設(shè)計.

夯土厚重型墻體熱穩(wěn)定好，冬季時該墻體內(nèi)壁面溫度高于室內(nèi)空氣溫度，表現(xiàn)為輻射熱量，而普通材質(zhì)墻體熱穩(wěn)定有限，則表現(xiàn)為從室內(nèi)吸熱.冬天時夯土厚重型墻體糧倉內(nèi)空氣溫度比普通墻體的室內(nèi)空氣溫度高.在夏季時，這種情況則相反，夯土厚墻體壁面溫度比室內(nèi)空氣溫度低，會從室內(nèi)帶走熱量，普通墻體則是內(nèi)表面溫度高于室內(nèi)空氣溫度，表現(xiàn)為放出熱量.所以在這種厚重型夯土墻體結(jié)構(gòu)建筑中使人感覺涼快一些，該物理屬性讓糧倉常年平均溫度都保持在19℃左右.建成百年沿用至今仍可以保持糧食儲存溫濕度在合理波動范圍以內(nèi)的儲糧要求.這種墻體結(jié)構(gòu)適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?，采用了?dāng)?shù)夭牧?，滿足了室內(nèi)熱環(huán)境要求[14].

4 排水設(shè)計

豐圖義倉仍發(fā)揮著儲糧功能，與其的建筑排水設(shè)計直接相關(guān).下雨時，這種卓越的排水設(shè)計讓糧倉從倉頂?shù)酵ピ海潘〞?，雨停即?

圖10 豐圖義倉排水示意圖Fig.10 drain off water sketch of fengtu charitable granary

倉房上面的地面由青磚鋪成，共分成12個排水區(qū)域，每個區(qū)域周邊高，中間低，形成四坡，以1/12的坡度巧妙地將雨水匯集于中間.再由12個5 m長的導(dǎo)水墻內(nèi)含U型鐵鑄水槽，將雨水排向院內(nèi)，導(dǎo)水墻的設(shè)計避免讓倉房頂形成積水，不會造成雨水淋濕倉城，同時又可作為支撐墻，防火墻.

院內(nèi)地面向南微傾，使得雨水匯聚院內(nèi)兩處排水口，通過暗渠排出內(nèi)倉城，明渠排至外倉城門東小門處，由青磚砌水道連暗渠排入崖下，以防止院內(nèi)積水.

5 結(jié)論

豐圖義倉從選址、布局、建筑設(shè)計及其技術(shù)等方面展現(xiàn)了中華民族高度的智慧與結(jié)晶，承載了我國倉政、倉儲歷史、倉儲文化，特別是糧倉建筑歷史，不愧為“天下第一倉”.豐圖義倉建成至今都為儲糧之用，為當(dāng)?shù)刎S年儲糧、荒年賑災(zāi)做出卓越功績.是一座既能儲藏、又能防火防盜防入侵的防御性糧倉.

本文在調(diào)研和理論研究的基礎(chǔ)上，得出豐圖義倉可指導(dǎo)今后糧倉的設(shè)計建議包括以下四點：

(1) 合理的選址策略.該倉地處三角洲，北部與東岳廟相對，共同扼守崖下的朝坂古道，地勢高燥的得天優(yōu)勢加上厚實堅固的寨墻，保障了糧食儲藏的安全.

若建筑功能需要環(huán)境干燥，通風(fēng)，就應(yīng)選在地勢高，通風(fēng)好，排水利的開闊處，若建筑功能要求其環(huán)境陰涼，封閉，則應(yīng)選遮陽、背坡、通風(fēng)低洼處.

(2) 適宜的被動式生態(tài)建筑技術(shù)措施.

研究被動式、造價低廉、就地取材的綠色建筑技術(shù)措施，對我國今后建筑的發(fā)展具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義.該糧倉有地壟風(fēng)啟示，現(xiàn)代建筑可以采用樓層雙層界面通風(fēng)設(shè)計.

(3) 生態(tài)建筑材料的選用

倉房厚實的夯土墻體.在不需要任何通風(fēng)除濕設(shè)備條件下，就能保障糧倉在合理的溫濕度波動范圍，為儲糧提供有利環(huán)境.

現(xiàn)代建筑應(yīng)繼承傳統(tǒng)建筑中因地制宜、就地取材優(yōu)勢，選擇容易得到和加工的，無污染的傳統(tǒng)生態(tài)建材.例如土坯、草泥等在傳統(tǒng)建筑中常見的材料.這兩類建筑材料不僅保溫隔熱性能良好，而且也有很好的防火性.

(4) 建筑構(gòu)件多功能性設(shè)計

倉頂?shù)姆謪^(qū)找坡與排水墻合理設(shè)計保障了雨天糧倉的排水通暢，巧妙的建筑排水墻充當(dāng)屋頂排水，糧食輸送，防火墻，支撐墻的作用，使糧倉更加穩(wěn)固，百年屹立.

受“豐圖義倉”導(dǎo)水墻設(shè)計之啟發(fā)，可考慮將現(xiàn)代建筑遮陽，導(dǎo)風(fēng)板等構(gòu)件做多功能考慮，及可利用中庭、管道井、樓梯間等兼作通風(fēng)功能.