中國近代建筑混合結構類型分析

都超鋒 奚江琳 孫 威

(解放軍理工大學，江蘇南京 210007)

中國近代建筑混合結構類型分析

都超鋒 奚江琳 孫 威

(解放軍理工大學，江蘇南京 210007)

介紹了中國近代建筑的磚(石)木混合結構、磚(石)鋼骨混凝土混合結構、磚(石)鋼筋混凝土混合結構三種基本結構類型的特點，并結合實際案例，探索了近代建筑結構的演變及其混合形態的復雜性，為現代建筑結構設計提供了思路。

近代建筑，混合結構，墻體，屋架

0 引言

1840年鴉片戰爭以后，西方建筑文化和技術的輸入使中國的建筑結構體系發生了前所未有的變化，產生了多樣的混合結構類型。對近代建筑結構的研究有助于理解建筑結構演變的規律和特定時期的特殊案例的典型意義。有建筑學專業的學者在近代建筑研究中對相應的結構變遷有一定的探索與描述，結構學科的概論中關于結構發展的細節闡述甚少，故這方面的研究依舊相對匱乏。本文以他人的研究成果為基礎結合實際案例對中國近代建筑混合結構做初步的探索。

1 近代建筑混合結構三種基本類型及其運用

在近代中西建筑體系的交匯與融合以及不同材料的發展與使用兩者作用下，中國近代建筑結構呈現出一種混合的模式。

1.1 中國近代磚(石)木混合結構

首先傳入中國的為磚(石)木混合結構。豎向承重體系采用墻體承重為該結構的一大特點，墻體以磚砌而成。樓層與屋架充當建筑的水平結構體系，樓層由木梁，木樓板構成，屋架采用西式屋架，如豪式屋架、弧形屋架等。盡管各種屋架外形不同，但結構的受力特征符合三角形穩定原理，桿件以軸力為主要內力，在力學性能上優于以垂直受力為特征的中國傳統抬梁式和穿斗式木結構，可以實現更大的建筑空間(見圖1)。磚(石)木混合結構的應用最廣泛，它的出現貫穿于中國近代建筑結構發展的全過程。

圖1 青島海軍俱樂部舊址木屋架現狀

1.2 磚(石)墻鋼骨混凝土混合結構

磚石鋼骨混凝土在中國的應用約始于19世紀末、20世紀初。該結構依然主要由墻體來承擔豎向荷載，與磚(石)木混合結構的木制樓層不同，磚(石)鋼骨混凝土結構樓板采用工字鋼及混凝土等材料。國內學者李海清在《中國建筑現代轉型》中描述過它的構造方式，鋼骨混凝土樓板以工字鋼為梁，工字鋼平行排列形成密肋(密肋間距為1.5 m左右)，相鄰工字鋼之間以弧形鐵板或鋼板搭接，或者采用磚砌拱或平拱，上面再澆筑混凝土，最上層敷設需要的樓面面層(見圖2)。此種結構技術在當時處于不成熟階段，鋼與混凝土的結合方式沒有充分發揮材料的力學性能，導致鋼材大量浪費。因此，磚石鋼骨混凝土結構的應用與磚木結構相比較少，即使使用該結構也僅僅是部分的，建筑仍以磚(石)木混合結構為主。

圖2 鋼骨混凝土結構四種構造

1.3 磚(石)墻鋼筋混凝土混合結構

磚石墻鋼筋混凝土混合結構采用磚砌墻體來承擔豎向荷載。該結構技術的特征主要體現在樓層，過梁，圈梁等水平結構體系、樓梯以及基礎均采用鋼筋混凝土這樣的新材料。磚墻鋼筋混凝土混合結構的樓層結構主要有以下兩種構造方式:一種是水平結構圈梁部分采用鋼筋混凝土結構，樓面采用傳統的做法，豎向荷載由磚墻承受。另一種是梁、樓板等水平受力構件均由鋼筋混凝土制成(見圖3)。

圖3 海軍俱樂部舊址地下室鋼筋混凝土結構

兩者相比，第一種是新舊技術聯合使用，能更充分地體現出兩種技術之間的過渡階段的“混合”特征，并且在鋼材較為稀缺的年代，此種做法在節約資源方面具有重大意義。后者的結構相對單一，梁、板均采用清一色的新材料。鋼筋混凝土較木材耐火、耐腐蝕、力學性能更優越，使得建筑壽命有較大的提高，空間跨度限制較少。該結構類型在現今的3層～4層民用建筑中仍得到廣泛應用。

2 從案例看近代建筑結構混合模式

上文闡述了中國近代建筑結構的三種基本類型，但是由于中國地域廣大，近代中國又處于半殖民地半封建社會，各地區材料的地域性，施工技術和能力，現實情況等的差異導致三種基本結構類型在近代建筑中的應用有時不是獨立的，完整的，而是聯系的，不完全的。中國近代建筑結構往往呈現出“混合”狀態。以下將以兩個建筑實例來說明近代建筑的混合特點。

2.1 案例一:磚木與鋼骨的混合

關東軍陸防副司令官邸舊址建于1900年，由沙俄建造。1904年，日俄戰爭以俄國的戰敗結束后，該地區由日本接手。該建筑為地上2層、局部半地下1層的混合結構，結構復雜。

具體特點如下:該建筑為俄式宮廷建筑，在建筑結構上采用了磚(石)墻鋼骨混凝土與木結構的混合。該建筑的1層以上為典型的磚(石)木混合結構。承重結構的墻柱等材料為粘土磚，由于部分區域內墻體均未抹灰，可知砌筑時采用青磚及紅磚混合砌筑。屋頂為木屋架結構，樓層采用木制主梁和密肋木梁共同承托木板樓面的梁板形式。

半地下室的部分區域采用木結構柱梁板形式。而另一部分采用鋼梁—弧形拱素混凝土砌體結構形式。該結構形式由工字鋼平行布置形成密肋，兩端擱置于厚重的石墻之上。相鄰工字鋼的下翼緣上設有弧形鋼板，上面澆筑混凝土，上部荷載通過弧形板以側推力的形式傳遞至工字鋼，充分發揮工字鋼的效能(如圖4所示)。

圖4 關東軍陸防副司令官邸舊址鋼骨混凝土樓板現狀

2.2 案例二:磚木與磚(石)墻鋼筋混凝土的混合

林園三號樓，又稱馬歇爾公館，始建于1943年，1944年完工。

該結構具有如下特點:

該建筑為2層磚木混合結構，1層主體為磚、混凝土混合承重結構，外墻體為230厚磚墻(青磚200+抹灰厚30)，承重柱均為磚柱，部分區域青紅磚混合砌筑(如圖5所示)。山墻為230 mm厚紅磚墻，2層外墻體由240 mm厚紅磚砌至窗臺處，外墻窗臺上部以及內隔墻均為60 mm厚的夾板墻。夾板墻墻薄質輕，能減小下部承重構件的負荷，并且使整個建筑呈現出上輕下重的狀態，重心降低有利于建筑的整體穩定。2層外墻墻體的構造方式體現了新技術與傳統技術的結合。

圖5 馬歇爾樓1層墻和柱情況

2層建筑室內樓層采用木梁板結構，而走廊樓板為預制混凝土樓板，兩側分別搭接在磚墻和鋼筋混凝土梁上，鋼筋混凝土梁兩端分別擱置于磚墻和磚柱之上(見圖6)。在磚(石)木混合結構中混入磚(石)墻鋼筋混凝土混合結構的技術元素，合理利用材料的性能及經濟的優勢，取長補短。從鋼筋混凝土梁的剖面圖可以看出，不同于早期的扁長矩形截面鋼條，鋼筋截面變小，布置更為合理，與現代鋼筋混凝土結構更接近。由此可見，近代鋼筋混凝土結構的發展是一個鋼筋用量變小，設計更合理，材料使用效率不斷提高的過程。

圖6 鋼筋混凝土梁剖面示意圖

房屋屋架采用西式屋架，單榀屋架是在三角形結構的基礎上逐步增加二元體而形成的，這樣的結構形式保證了屋架在豎直方向的穩定性(見圖7)。屋架之間設有垂直支撐，從而提高了屋架的抗側能力，使整個屋蓋擁有足夠的空間剛度。組成屋架的各桿件以軸向受力為主，受力方式更合理，使屋架具有較高承載能力，實現更大室內空間。

圖7 馬歇爾公館屋架現狀

以上案例中的建筑主體均以磚木混合結構為主并局部結合了鋼骨混凝土結構及鋼筋混凝土結構以及中國傳統建筑的結構元素，體現出了“混合”特征。

3 結語

中國近代建筑結構向現代式建筑的演變是一種由突變到漸變再由漸變到轉型的過程。西方結構技術的導入使近代建筑發生了從傳統建筑結構到墻體承重的磚(石)木混合結構的突變。隨著人們對建筑功能要求的提高以及新材料等因素的出現，近代建筑向磚(石)鋼骨混凝土混合結構以及磚(石)鋼筋混凝土結構轉變，這個過程是局部的、聯系的、不完全的、漸變的。處于這些漸變階段的建筑往往呈現出一種混合的特征。

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［5］ 李海清.中國建筑現代轉型［M］.南京:東南大學出版社，2003:103-120.

On analysis of mixed structural types in modern buildings in China

Du Chaofeng Xi Jianglin Sun Wei

(PLA University of Science and Technology，Nanjing 210007，China)

The paper introduces the three basic structural types of the modern buildings in China，including the brick-wood mixed structure，brick-steel-reinforced concrete structure，and brick steel-reinforced mixed structure，and explores the evolution of modern buildings and the complexity of the mixture，so as to provide some idea for the design of modern architectural structures.

modern building，mixed structure，wall，roof

TU318.1

A

1009-6825(2016)35-0056-03

2016-10-09

都超鋒(1991-)，男; 奚江琳(1969-)，女，副教授; 孫 威(1981-)，男，講師