丝路历史建筑绿色营建技术研究——以清真寺建筑为例

高博，尚路轩，王子纶

0 引言

公元7 世纪中叶，伊斯兰教沿着古代丝绸之路由阿拉伯、波斯及中亚等地逐渐进入到中国[1]。随着伊斯兰文化在我国由西向东传播，为满足教义礼拜所需，清真寺建筑在丝路沿线各地广泛兴盛开来。经过长期的发展演进，逐渐与我国传统建筑文化、地域环境相融合，结合本土材料和建造技艺，形成了独具中国特色的清真寺建筑营建智慧。

目前建筑学领域对清真寺建筑的研究主要集中在历史沿革、空间布局、建筑形式、艺术风格等方面，缺少系统的技术体系研究，尤其是针对气候环境适应性的绿色营建技术研究。我国清真寺建筑大致分为两类，一类是新疆地区的维吾尔族清真寺，这类清真寺深受阿拉伯和中亚文化影响，另一类是其他广大地区的回族清真寺，大多采用当地汉族传统建筑形式[2]。本文以我国丝路沿线3 座典型清真寺建筑——西安化觉巷清真大寺、泉州清净寺、吐鲁番苏公塔清真寺为研究对象（图1），系统梳理其空间特征、材料构造，总结适应独特气候环境的绿色营建技术。

1 空间特征

最早的伊斯兰清真寺起源于公元622 年穆罕默德在麦地那建造的自用住宅，平面呈正方形，包含两间卧室以及用于礼拜的室外中庭。后经不断建设发展，清真寺建筑形成了由庭院和柱廊构成的礼拜空间、朝向麦加的墙面、洗浴水池、宣礼塔等空间要素构成的基本模式[3]。以上基本模式东渐过程中，受我国各地区、民族居住文化和建造技艺的影响，清真寺建筑在丝路沿线形成了一体多面的空间形制（图2）。

1 我国丝路沿线典型清真寺案例

2 阿拉伯清真寺与中国清真寺

5 清净寺平面示意

6 苏公塔清真寺平面示意

1.1 多进合院式布局——西安化觉巷清真大寺

作为古丝路的起点，西安的清真寺具有较高的历史价值和宗教影响力，其中化觉巷清真大寺是我国现存规模最大、保存最完整的传统合院式清真寺。清真大寺位于西安明城墙内回坊，始建于北宋，历经多次修缮，现存建筑群以明清时期为主。结合伊斯兰清真寺“一院一厅”的空间形制，形成多进合院式的总体布局，建筑群坐西朝东，沿一条长约245m 的轴线形成五进院落，布置着照壁、木牌楼、石牌坊、宣礼塔（省心楼）、一真亭、月台、礼拜大殿等，其他辅助功能在轴线两侧对称布局，形成严整的轴线控制空间序列（图3、4）。

3 化觉巷清真大寺平面示意图

4 化觉巷清真大寺剖面示意图

1.2 单进合院式布局——泉州清净寺

作为海上丝路的起点，泉州也是我国最早传入伊斯兰文化的城市之一。清净寺位于泉州鲤城区涂门街，是中国伊斯兰教四大古寺之一，始建于北宋，为石砌的中亚建筑风格，主要包含门楼、奉天坛、明善堂，明清时期遭到损毁，遗存已不完整[4]。今天的历史地段中，损毁的奉天坛已失去原有功能意义，复建于明清时期的明善堂则承担清真寺的核心功能。明善堂采用单进合院式布局及传统闽南大厝的建筑形式。随着清净寺对东南亚穆斯林的影响扩大，明善堂无法满足室内礼拜的需求，2008 年该历史地段又新建一座伊斯兰风格礼拜大殿（图5）。

1.3 集中式布局——苏公塔清真寺

吐鲁番是我国与中亚、西亚文化交流的地理前沿，公元8 世纪初，穆斯林沿着丝绸之路抵达中国西部边境，最早与回鹘人（今维吾尔族）建立文化交流，因此今天吐鲁番地区清真寺建筑仍然保留着明显的中亚建筑风格，其中苏公塔清真寺是新疆麻扎清真寺的代表，位于吐鲁番市东郊，始建于清代，整座清真寺建于高台之上，延续伊斯兰建筑坐西朝东布局，南侧和西侧为麻扎。该清真寺将礼拜堂、圣殿等统一在一个完整空间中，宣礼塔（苏公塔）不单独设院，与主体建筑直接相连（图6）。

2 营建技术

自伊斯兰文化传入中国后，各民族地区结合独特气候、地理、文化、经济、技术水平，发展出了土木、砖木、生土等传统清真寺礼教空间营建体系。

2.1 关中木构大殿

（1）结构体系

化觉巷清真大寺礼拜大殿是中国北方典型的抬梁式木构建筑，平面呈“凸”形，面阔7 间，进深9 间，能够满足上千人的礼拜活动。由于进深较大，如果采用统一屋面会导致体量巨大，比例失衡。为了便于区分室内空间，屋面采用“勾连搭”的做法，即两个平行的歇山式屋顶覆盖礼拜堂，后窑殿屋面纵向穿插。屋面构件交接采用“双柱”作法，各自承担屋面荷载，避免损伤结构强度，同时富有装饰性。整体屋面覆盖青色琉璃瓦，屋面结构符合功能与结构逻辑，也普遍用于体量较大的回族清真寺（图7）。

（2）材料构造

礼拜大殿以关中本土材料木材、砖石为主。屋面坡度在30°左右，自下而上分别是木椽、屋面板、防水层、青瓦。入口挑檐深远，形成良好的遮阳空间。室内设置木质井字天花作为装饰遮挡梁架结构，同时在大厅之上形成气候缓冲区。外墙采用青砖砌筑，最厚处达1.2m，具有良好的保温、防火、防腐性能（图8）。

2.2 闽南木构大厝

（1）结构体系

清代重建后的清净寺明善堂采用抬梁式木构建筑形式，在当地被称为大厝，西侧是礼拜殿，面阔3 间，东侧为大门，两侧布置辅助用房，北侧设置净身房，天井院落解决了采光和通风问题。梁柱为木结构，围护结构以砖砌墙体为主（图9）。

（2）材料构造

明善堂建造以木材、砖瓦、生土为主要材料。屋面坡度在20°左右，自下而上分别是木椽、屋面板、防水层、红瓦。基于台风影响，明善堂与当地民居一致，都采用较浅的屋面挑檐。外墙底部采用石材砌筑，以增加结构稳定性，同时为提升防潮效果，墙体上部采用“斗仔砌”作法，外侧红砖以三顺一丁的方式砌筑，中间填充碎砖三合土，具有较好地隔热性能（图10）。

7 礼拜大殿结构体系

8 礼拜大殿构造详图

9 明善堂结构体系

10 明善堂构造详图

11 苏公塔清真寺结构体系

12 苏公塔清真寺构造详图

2.3 东疆生土大寺

（1）结构体系

地处吐鲁番的苏公塔清真寺是东疆地区最具代表性的生土建筑，主体结构采用土坯砖砌筑而成，屋面采用生土砌筑的穹顶和土木混合的密柱小梁平顶结构体系[5]。为应对干热气候，采取封闭内向的建筑形式，仅在东侧入口对外开门，屋顶设高窗和天窗。其中礼拜大殿是整座建筑中最重要的空间，中间面宽5 跨，进深9 跨，由尺寸较小的木梁柱支撑生土屋面，形成一个完整的大空间，周围是40 个穹顶覆盖的小空间（图11）。

（2）材料构造

吐鲁番地处西北荒漠区，干旱炎热，生土聚落成为该地区的主要特征，如麻扎村、康喀村等。清真寺屋面以草泥构造为主，自下而上分别为木椽、铺苇席、麦草和草泥。外墙为生土砌筑，最厚处达2.3m，内外侧用草泥抹面，具有较好的冬季保温蓄热与夏季隔热性能。苏公塔高36.5m，整体由灰砖砌筑而成，自下而上逐渐收缩，利用多种砌筑方式起到装饰作用（图12）。

3 绿色经验的科学化分析

同为清真寺建筑，虽然具有共同的精神内涵，但是由于所处地域文化和气候环境不同，3 座建筑形式产生了显著的差别。通过分析建筑在应对不同气候条件下采用的营建方式，利用基于Rhino＆Grasshopper 软件平台的Ladybug、Honeybee、Butterfly 建筑绿色性能分析工具集，对建筑室内风环境、热环境进行定量分析，凝练传统清真寺的绿色营建技术，进而为实现现代化转换提供科学依据。

3.1 化觉巷清真大寺

关中平原属暖温带半湿润大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，因此化觉巷清真大寺采用注重保温与隔热、通风与遮阳的内向院落建筑模式。

（1）保温与隔热

化觉巷清真大寺五进院落空间外封内敞，可有效减少冬季冷风侵袭，院内高大乔木也可降低室外风速，调节微气候。礼拜大殿内部采用关中传统民居“闷顶”的设计，冬夏两季可作气候缓冲层，起到保温隔热作用（图13）。

（2）通风与降温

大殿不同朝向的开口面积与建筑朝向耦合设计，东侧5 开间全部开启，两侧山墙局部开窗，充分利用风压通风，促进夏季室内空气流通。深远的挑檐形成灰空间，高大的屋面可有效抵挡西晒和冬季寒风，为东侧室外礼拜场所（月台）提供遮阳空间（图14）。

13 化觉巷清真寺礼拜大殿保温与隔热分析

14 化觉巷清真寺礼拜大殿通风与遮阳分析

15 化觉巷清真寺礼拜大殿室内外风速模拟分析

16 化觉巷清真寺礼拜大殿室内温度模拟分析

（3）软件模拟

依据CSWD 中国标准天气资料，西安夏季主导风为东北风，通过风速模拟可知，东侧开门较多，结合侧面门窗利于风压通风的形成，室内大部分区域风速为0.3～1.5m/s，处于人体舒适范围。由温度模拟可知，礼拜殿室内夏季平均温度为23.15～23.70℃，冬季平均温度为14.97～16.57℃（图15、16）。

3.2 清净寺

泉州属亚热带海洋性季风气候，夏热冬暖，平均每年遭受台风灾害3.2 次；降水量为1000～1800mm，清净寺采用注重遮阳与隔热、通风与防风的天井合院建筑模式。

（1）遮阳与隔热

明善堂利用小尺度天井形成通高的阴影空间，调节室内微环境；建筑采用硬山屋面，利用檐廊形成阴影空间。围护墙体利用红砖与生土材料良好的热惰性，起到隔热、防潮作用，调节室内热环境（图17）。

（2）通风与防风

泉州夏季潮湿多雨，良好的通风环境可以有效减少室内多余水汽，防腐防潮，促进空气流动，降低温度。院落南、北、东3 面均开设门洞，创造通透的通风环境，利于风压通风；天井地面受到阳光照射导致温度升高，产生向上的热空气，形成热压通风，利于室内空气循环。由于台风频发，建筑防风也至关重要，为了减少上升气流的影响，提高建筑抗风能力，因此挑檐较短。由于较大的屋面坡度利于排水但不利于抵御台风，沿海地区多台风地带传统建筑屋顶坡度为了减少正压推力，其屋顶坡度都不超过 30°[6]。明善堂屋面坡度为20°，利于抵御台风侵害（图18）。

（3）软件模拟

依据CSWD 中国标准天气资料，泉州夏季主导风为西南风，通过风速模拟可知，明善堂天井内风速为0.3～2.4m/s，由于大殿两侧无开窗，室内大部分为静风区，靠近窗户部分风速为0.3m/s。由温度模拟可知，明善堂礼拜殿室内温度较为舒适，夏季平均温度为26.35～26.76℃，冬季平均温度为21.14～21.48℃（图19、20）。

3.3 苏公塔清真寺

吐鲁番属大陆性暖温带荒漠气候，夏季炎热干燥，冬季寒冷，全年约有100 天气温超过35℃，降雨稀少，大风频发，素有“火州”“风库”的称号。苏公塔清真寺采用注重保温与隔热、遮阳与通风的封闭式建筑模式。

17 清真寺明善堂遮阳与隔热分析

18 清真寺明善堂通风与防风分析

19 清真寺明善堂室内外风速模拟分析

20 清真寺明善堂室内外温度模拟分析

21 苏公塔清真寺保温与隔热分析

22 苏公塔清真寺通风与遮阳分析

23 苏公塔清真寺室内外风速模拟分析

24 苏公塔清真寺室内温度模拟分析

（1）保温与隔热

苏公塔清真寺摒弃院落式布局，将所有功能空间集中布置，采用紧凑的建筑平面形式，减少建筑体型系数。厚重的生土墙体可有效避免外界极端气候影响，减少室内外热交换，调节室内温度，夏季凉爽，冬季温暖（图21）。

（2）通风与遮阳

为了避免外界风沙侵蚀和极端气候的影响，建筑外墙没有开窗，仅在顶部设置高窗和天窗，夏季避免阳光直射，随着室内活动导致温度上升，空气向上流动排出室外，利用热压通风促进室内空气循环，降低室内温度（图22）。

（3）软件模拟

依据CSWD 中国标准天气资料，吐鲁番夏季主导风为东风，通过风速模拟可知，室内大部分区域风速为0～0.3m/s，靠近天窗部分风速可达1.8m/s，拔风效果明显。由温度模拟可知，礼拜殿室内夏季平均温度为25.44～25.95℃，冬季平均温度为16.14～16.61℃，环境较为舒适（图23、24）。

4 结论

丝绸之路上的文化、城市、居民的进步和发展都有其原因可寻：人们在从事贸易沟通、思想沟通、在互相学习、互相借鉴；在哲学、科学、语言和宗教方面，人们从交流中得到启发，得到拓展[7]。化觉巷清真大寺、泉州清净寺、苏公塔清真寺作为我国中部、东部、西部不同气候区的清真寺建筑代表，在文化交流传播中相互借鉴与拓展，在功能与性能上充分体现了本源性与在地性，突出表现了与本土营建技术融合、适应当地气候环境的特征，最终形成“文绿一体”的独特地域绿色建筑营建技术。

（1）以化觉巷清真大寺为代表的关中清真寺，为应对寒冷气候呈现外封内敞式的建筑布局，利用院落调节微气候，降低室外风速。大殿采用木梁柱和厚重的青砖墙体，设置闷顶空间，起到气候缓冲作用。深远的挑檐和檐廊创造遮阳空间，减少夏季阳光直射。

（2）以清净寺为代表的闽南清真寺，为应对湿热气候呈现紧凑天井式的建筑布局，利用天井调节微气候，解决采光通风问题。礼拜大殿采用传统闽南大厝形式，围护结构由砖、石、土材料砌筑，提高结构稳定性，同时具有良好的保温隔热效果。建筑降低屋面坡度、减少屋檐出挑提升抗风能力。

（3）以苏公塔清真寺为代表的东疆清真寺，为应对干热气候呈现封闭集中式的建筑布局，采用紧凑的平面形式，减少建筑体型系数，利用顶部天窗解决室内采光和通风问题。厚重的生土外墙有效抵御外界极端气候条件，提高室内保温隔热效果，创造舒适的室内环境。