民國時期江浙地區(qū)鋼筋混凝土建筑的構(gòu)造設(shè)計研究

金 輝（東南大學(xué)建筑學(xué)院 江蘇南京 210096）

淳 慶①（東南大學(xué)建筑學(xué)院 江蘇南京 210096）

張承文（東南大學(xué)建筑學(xué)院 江蘇南京 210096）

許先寶（東南大學(xué)建筑學(xué)院 江蘇南京 210096）

引言

近代中國部分城市開埠后，傳教士通過多種途徑自行籌建西式教堂，隨后大批西方職業(yè)建筑師接替了業(yè)余傳教士建筑師，中國第一批鋼筋混凝土建筑誕生，這些建筑采用了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，建筑構(gòu)造方面也采用了水刷石面層、進(jìn)口鋼門窗等新的構(gòu)造做法[1]。之后，一些在西方接受過系統(tǒng)學(xué)習(xí)的中國建筑師和工程師開始設(shè)計和建造鋼筋混凝土建筑。民國時期的鋼筋混凝土建筑作為西方傳入的新建筑技術(shù)，與中國本土的建筑材料和工藝做法相結(jié)合，出現(xiàn)了很多特有的建筑構(gòu)造做法。趙福靈[2]編著的《鋼筋混凝土學(xué)》提供了民國時期鋼筋混凝土建筑的結(jié)構(gòu)計算方法和基礎(chǔ)、樓梯等的構(gòu)造設(shè)計方法；張嘉蓀[3]編著的《簡明鋼骨混凝土術(shù)》包含了一些樓梯、基礎(chǔ)的設(shè)計方法和一般構(gòu)造方法等；劉先覺等[4]分析了1920年初南京近代建筑中新式磚木結(jié)構(gòu)、鋼木混合結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程以及當(dāng)時建筑技術(shù)對建筑設(shè)計等的影響 ；聶波[5]以上海1933老場坊為例，研究了上海地區(qū)近代鋼筋混凝土建筑的保護(hù)及再生模式，并探討了相關(guān)的修復(fù)技術(shù)；彭展展[6]對民國時期南京典型校園建筑的建筑裝飾風(fēng)格進(jìn)行了研究，同時歸納整理了屋頂、門、窗、柱等建筑構(gòu)件的裝飾做法；淳慶等[7]對12棟民國鋼筋混凝土建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行了研究；張鵬等[8]以上海外灘建筑為例，對上海近代建筑的結(jié)構(gòu)類型演進(jìn)及構(gòu)件、體系等的關(guān)鍵特征進(jìn)行了全面的討論，研究了其技術(shù)選擇的動因和作用；陳亮[9]針對性地研究了7座南京的近代工業(yè)建筑的選址、規(guī)劃布局、營造過程和結(jié)構(gòu)體系等。賴世賢等[10]通過分析《建筑新法》并結(jié)合上海外灘的建筑實例，廓清了近代鋼筋混凝土建筑中木屋架結(jié)構(gòu)技術(shù)和構(gòu)造技術(shù)的發(fā)展過程。

目前針對民國時期鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)的構(gòu)造鮮有研究。江浙地區(qū)現(xiàn)存有大量的民國鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)[11]，其地處中國的南北交接之處，為夏熱冬冷地區(qū)，其鋼筋混凝土建筑的構(gòu)造做法具有代表性。本文結(jié)合民國歷史文獻(xiàn)研究及民國鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)保護(hù)的實踐經(jīng)驗，對江浙地區(qū)十余座典型的民國鋼筋混凝土建筑的構(gòu)造做法進(jìn)行了調(diào)研和分析，獲得民國鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)的典型建筑構(gòu)造做法。

表1 民國建筑基礎(chǔ)使用情況統(tǒng)計

表2 基礎(chǔ)的構(gòu)造設(shè)計方法對比

一、基礎(chǔ)的構(gòu)造設(shè)計方法

基礎(chǔ)是承受建筑物全部荷載的最底部承重構(gòu)件。民國時期，由于西方建筑設(shè)計思想剛剛起步，雖然很多基礎(chǔ)類型和現(xiàn)代建筑一樣，但尺寸規(guī)定、構(gòu)造做法等方面都不同于現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計要求。由于基礎(chǔ)工程屬于隱蔽工程，且這些民國建筑的基礎(chǔ)至今已有近百年的使用歷史，許多基礎(chǔ)材料性能的老化、地下環(huán)境的變化等因素都可能導(dǎo)致民國建筑的基礎(chǔ)存在一些問題，因此，在加固修繕前必須要了解清楚這些基礎(chǔ)的構(gòu)造做法，特別是用于對現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)安全性的評估工作中。

通過對江浙地區(qū)一些民國建筑的基礎(chǔ)形式進(jìn)行統(tǒng)計分析可以看出（見表1），通常情況下，4層及以上的民國鋼筋混凝土建筑會采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)分為木樁和混凝土樁。木材主要是進(jìn)口的洋松木，為圓樁或楔形樁；有時單獨使用木樁，或在地下水位以下用木樁，地下水位以上用混凝土樁相連的組合樁。

現(xiàn)將部分民國鋼筋混凝土建筑的基礎(chǔ)構(gòu)造做法與現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造做法進(jìn)行對比，整理結(jié)果如表2所示。

民國鋼筋混凝土建筑的基礎(chǔ)主要為獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。而現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的基礎(chǔ)主要有獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等。將部分民國鋼筋混凝土建筑的基礎(chǔ)構(gòu)造做法與現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造做法進(jìn)行對比可以看出， 民國鋼筋混凝土建筑的獨立基礎(chǔ)形式雖然與現(xiàn)代建筑獨立基礎(chǔ)形式較為相似，但在許多細(xì)節(jié)的構(gòu)造做法方面明顯不同。民國鋼筋混凝土建筑的樁基礎(chǔ)構(gòu)造明顯不同于現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的樁基礎(chǔ)，民國時期多采用木樁基礎(chǔ)，而現(xiàn)代多采用鋼筋混凝土樁或鋼管樁。民國時期鋼筋混凝土建筑基礎(chǔ)墊層做法明顯不同于現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑基礎(chǔ)墊層，民國時期多采用三合土或灰土做墊層，而現(xiàn)代則采用素混凝土做墊層。

表3 樓地面的構(gòu)造設(shè)計方法對比

② 滿堂三合土材料是1份水泥，2份黃沙，4份石子的混合物；灰漿三合土是1份石灰，2份黑砂，4份碎磚的混合物。

二、樓地面的構(gòu)造設(shè)計

樓地面不僅有結(jié)構(gòu)功能，而且也有裝飾功能，其表面常做裝飾面層處理，可分為地面裝飾構(gòu)造和樓面裝飾構(gòu)造，有許多民國鋼筋混凝土建筑的樓地面構(gòu)造做法沿用至今，但也有一些構(gòu)造做法現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。現(xiàn)將部分典型的民國鋼筋混凝土建筑的樓地面構(gòu)造做法與現(xiàn)代構(gòu)造做法進(jìn)行對比，整理結(jié)果如表3所示。

圖1為部分民國時期建筑樓面構(gòu)造設(shè)計例證，圖2～圖4為民國時期架空地面構(gòu)造做法。

從表3和圖1～圖4可以看出，現(xiàn)存民國鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)的地面多為架空做法，樓面面層多為水泥、水磨石、花磚、馬賽克、木地板等飾面；而現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的地面多為實鋪地面，樓面面層多為木地板、面磚等。民國時期鋼筋混凝土建筑的地面架空做法與現(xiàn)代做法明顯不同，由于架空地面多用木地板，因此地壟墻必須開洞通風(fēng)，而且外墻底部也要開洞，保持架空層的通風(fēng)干燥，有利于架空木地板的防腐。而現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的架空地面多用鋼筋混凝土板，因此地壟墻和外墻均不需要再開洞。民國鋼筋混凝土建筑的樓面面層做法與現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的樓面面層做法總體較為相似，不同之處主要在于分層材料的厚度方面。

表4 墻體飾面的構(gòu)造設(shè)計方法對比

三、墻體飾面的構(gòu)造設(shè)計

墻體是建筑物的重要組成部分，其作用是承重、圍護(hù)或分隔空間，墻體在構(gòu)造設(shè)計時分為三個部分：基層、打底層、飾面層。現(xiàn)將部分民國鋼筋混凝土建筑的典型墻體飾面構(gòu)造做法與現(xiàn)代構(gòu)造做法進(jìn)行對比，整理結(jié)果如表4所示。

圖5為部分民國時期建筑墻體外飾面構(gòu)造設(shè)計例證。

從表4和圖5可以看出，民國鋼筋混凝土建筑的外飾面做法主要包括斬假石墻面、水刷石墻面和拉毛墻面等；內(nèi)飾面做法主要包括水磨石墻面、瓷磚貼面、板條抹灰和白粉墻等做法。而現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的飾面做法則多元化，除了繼承了民國時期的這些傳統(tǒng)飾面做法外，還有許多干掛面層和新材料面層做法等。民國時期鋼筋混凝土建筑墻體外飾面常用的斬假石墻面、水刷石墻面以及拉毛墻面做法與現(xiàn)代鋼筋混凝土外飾面中的斬假石墻面、水刷石墻面以及拉毛墻面做法均有所不同，在材料、厚度、工藝等方面都有一定差異。

四、屋頂?shù)臉?gòu)造設(shè)計

民國時期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展迅速，當(dāng)時的建筑師基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點，對建筑屋頂采用了多種形式，有現(xiàn)代主義的平屋頂，有“中國固有之形式”的坡屋頂，也有中西合璧的屋頂。平屋頂建筑一般為梁板柱的框架結(jié)構(gòu)，屋面板一般采用鋼筋混凝土屋面板，然后根據(jù)功能要求設(shè)置防水層、保護(hù)層、保溫層、隔熱層；而坡屋頂主要有普通的雙面坡屋頂和當(dāng)時比較特殊的“中國固有之形式”的大屋頂。雙坡屋頂構(gòu)造做法比較典型，而“中國固有之形式”的屋頂樣式與中國古建筑的屋頂外觀基本相同，種類繁多。本文針對民國鋼筋混凝土建筑中平屋頂、典型坡屋頂?shù)臉?gòu)造做法和現(xiàn)行規(guī)范構(gòu)造做法做了比較分析（見表5），民國鋼筋混凝土建筑的屋面構(gòu)造與現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的屋面構(gòu)造均有所不同。民國鋼筋混凝土建筑的平屋頂排水坡度略小于現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的平屋頂排水坡度。民國時期鋼筋混凝土建筑屋面高級防水做法中的防水材料多用牛毛氈，其防水性能、密封性能和耐久性能遠(yuǎn)不如現(xiàn)代的防水材料。民國時期鋼筋混凝土建筑的女兒墻混凝土壓頂厚度小于現(xiàn)代做法要求，且民國時期的女兒墻沒有安全高度要求。民國時期鋼筋混凝土建筑的屋面一般不考慮保溫隔熱的構(gòu)造做法，很難滿足現(xiàn)代規(guī)范（辦公、住宅、博物館等建筑規(guī)范）對建筑保溫節(jié)能的要求。

表5 屋頂?shù)臉?gòu)造設(shè)計方法對比

五、門窗的構(gòu)造設(shè)計

門窗不僅有基本使用功能和圍護(hù)功能，還起著裝飾與美化的作用。民國時期的門窗有獨特的風(fēng)格，大多數(shù)門窗都有當(dāng)時的時代特點。根據(jù)實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，民國建筑的門窗主要有木門窗和鋼門窗兩大類，木門窗一般用于中式建筑和“中國固有之形式”大屋頂建筑中，鋼門窗是時代演進(jìn)的產(chǎn)物，主要用于當(dāng)時仿西方建筑和新民族形式建筑中。現(xiàn)將民國鋼筋混凝土建筑的門窗洞口的尺寸和構(gòu)造做法與現(xiàn)代常用的門窗尺寸和規(guī)范的構(gòu)造做法進(jìn)行對比，整理結(jié)果如表6所示。

表6 門窗洞口構(gòu)造設(shè)計方法及尺寸③ 此處僅對門窗常用的構(gòu)造尺寸進(jìn)行對比分析，不考慮疏散、防火規(guī)范等對建筑物的門窗尺寸要求。對比

圖6為部分民國時期建筑過梁構(gòu)造設(shè)計例證。

從表6和圖6可以看出，民國鋼筋混凝土建筑的門窗構(gòu)造、尺寸與現(xiàn)代建筑多有不同。民國時期規(guī)范對于鋼筋混凝土建筑中門窗洞口的過梁尺寸規(guī)定了最小長度，而現(xiàn)行規(guī)范根據(jù)過梁類型限制了過梁最大長度和適用的門窗洞口尺寸。民國時期的門窗過梁有鋼筋混凝土過梁、磚砌平拱過梁、磚砌弧拱過梁、木過梁四種形式，當(dāng)時的尺寸要求雖不同于現(xiàn)行規(guī)范，但基本滿足現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造尺寸要求。

六、 樓梯的構(gòu)造設(shè)計

在民國鋼筋混凝土建筑中，樓梯材料主要有木材和鋼筋混凝土，木樓梯用于當(dāng)時的普通住宅和辦公樓的建筑，鋼筋混凝土樓梯多用于重要公共建筑，且大多為梁式樓梯。民國鋼筋混凝土建筑的樓梯可分為直跑樓梯、轉(zhuǎn)角樓梯、旋轉(zhuǎn)樓梯、留空樓梯等，轉(zhuǎn)角樓梯又分為二跑樓梯、三跑樓梯。圖7為部分民國建筑樓梯樣式例證。

民國規(guī)范對樓梯欄桿高度要求是不低于2呎8吋（812.8毫米），筆者對10棟民國建筑的樓梯欄桿高度進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)如表7所示。將民國鋼筋混凝土建筑的樓梯構(gòu)造做法與現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造做法進(jìn)行對比，整理結(jié)果如表8所示。

從表7和表8可以看出，民國樓梯欄桿的梯段高度范圍為860～1070毫米，個別案例高度小于900毫米，平臺欄桿高度范圍為800～1090毫米，均小于1100毫米。民國鋼筋混凝土建筑樓梯欄桿高度部分滿足現(xiàn)行規(guī)范室內(nèi)樓梯欄桿高度的要求（不應(yīng)小于900毫米）[53]。民國鋼筋混凝土建筑的樓梯踏步尺寸構(gòu)造要求大于現(xiàn)行規(guī)范要求，但樓梯坡度要求小于現(xiàn)行規(guī)范要求，平臺下部凈高要求小于現(xiàn)行規(guī)范要求，欄桿高度多數(shù)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。民國鋼筋混凝土建筑中的混凝土樓梯多采用梁式樓梯，而現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑中的混凝土樓梯多采用板式樓梯或梁式樓梯。

表7 民國建筑樓梯欄桿高度測量結(jié)果

表8 樓梯構(gòu)造設(shè)計方法對比

表9 民國鋼筋混凝土建筑的梁構(gòu)件高寬比測量結(jié)果

表10 民國鋼筋混凝土建筑的梁、板構(gòu)件高跨比測量結(jié)果

表11 民國鋼筋混凝土建筑的柱構(gòu)件長細(xì)比測量結(jié)果

七、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸構(gòu)造設(shè)計

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸比例關(guān)系是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要組成部分，直接影響著結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果。但是，民國時期的規(guī)范對混凝土構(gòu)件尺寸比例關(guān)系沒有明確的要求，因此筆者對5棟民國鋼筋混凝土建筑的梁板柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行測量，統(tǒng)計結(jié)果如表9、10、11所示。

從表9～11可以看出，民國鋼筋混凝土建筑主梁的高寬比范圍為1.115～4.935，高跨比范圍為1/4～1/15；次梁的高寬比范圍為1.477～2.5，高跨比范圍為1/3～1/19；板的高跨比范圍為1/12～1/44；柱長細(xì)比范圍為4.63～15.17。民國鋼筋混凝土建筑中的主梁高跨比明顯有別于現(xiàn)代建筑中的主梁合理高跨比（1/8～1/12），次梁高跨比也是明顯有別于現(xiàn)代建筑中的次梁合理高跨比（1/12～1/15），板的高跨比也是有別于現(xiàn)代建筑中板合理高跨比（1/30～1/40）。

結(jié)語

民國時期的鋼筋混凝土建筑大多為文物建筑，進(jìn)行修繕時必須要確保文物的原真性和完整性。本文通過對江浙地區(qū)民國鋼筋混凝土建筑的構(gòu)造設(shè)計方法進(jìn)行整理研究，并將其與現(xiàn)行規(guī)范和圖集中的相關(guān)構(gòu)造做法進(jìn)行對比分析，主要包括：基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計、樓地面構(gòu)造設(shè)計、墻體構(gòu)造設(shè)計、屋頂構(gòu)造設(shè)計、門窗構(gòu)造設(shè)計、樓梯構(gòu)造設(shè)計、構(gòu)件尺寸構(gòu)造設(shè)計等，研究結(jié)果表明，民國時期鋼筋混凝土建筑的許多構(gòu)造設(shè)計做法與現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑的構(gòu)造做法都有所差別，主要體現(xiàn)在材料性能、尺寸比例、施工工藝等方面。在對民國鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)進(jìn)行修繕時，務(wù)必先弄清楚其主要的原始建筑構(gòu)造做法，這樣才不會讓修繕造成文物價值的降低，避免修繕的“過度干預(yù)”，研究成果希望能為民國時期的鋼筋混凝土建筑遺產(chǎn)價值的評估和修繕提供一些參考依據(jù)。