民國時期江浙地區鋼筋混凝土建筑的構造設計研究

金 輝（東南大學建筑學院 江蘇南京 210096）

淳 慶①（東南大學建筑學院 江蘇南京 210096）

張承文（東南大學建筑學院 江蘇南京 210096）

許先寶（東南大學建筑學院 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，隨后大批西方職業建筑師接替了業余傳教士建筑師，中國第一批鋼筋混凝土建筑誕生，這些建筑采用了新的結構設計方法，建筑構造方面也采用了水刷石面層、進口鋼門窗等新的構造做法[1]。之后，一些在西方接受過系統學習的中國建筑師和工程師開始設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，與中國本土的建筑材料和工藝做法相結合，出現了很多特有的建筑構造做法。趙福靈[2]編著的《鋼筋混凝土學》提供了民國時期鋼筋混凝土建筑的結構計算方法和基礎、樓梯等的構造設計方法；張嘉蓀[3]編著的《簡明鋼骨混凝土術》包含了一些樓梯、基礎的設計方法和一般構造方法等；劉先覺等[4]分析了1920年初南京近代建筑中新式磚木結構、鋼木混合結構和鋼筋混凝土結構的發展過程以及當時建筑技術對建筑設計等的影響 ；聶波[5]以上海1933老場坊為例，研究了上海地區近代鋼筋混凝土建筑的保護及再生模式，并探討了相關的修復技術；彭展展[6]對民國時期南京典型校園建筑的建筑裝飾風格進行了研究，同時歸納整理了屋頂、門、窗、柱等建筑構件的裝飾做法；淳慶等[7]對12棟民國鋼筋混凝土建筑的結構構造進行了研究；張鵬等[8]以上海外灘建筑為例，對上海近代建筑的結構類型演進及構件、體系等的關鍵特征進行了全面的討論，研究了其技術選擇的動因和作用；陳亮[9]針對性地研究了7座南京的近代工業建筑的選址、規劃布局、營造過程和結構體系等。賴世賢等[10]通過分析《建筑新法》并結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構技術和構造技術的發展過程。

目前針對民國時期鋼筋混凝土建筑遺產的構造鮮有研究。江浙地區現存有大量的民國鋼筋混凝土建筑遺產[11]，其地處中國的南北交接之處，為夏熱冬冷地區，其鋼筋混凝土建筑的構造做法具有代表性。本文結合民國歷史文獻研究及民國鋼筋混凝土建筑遺產保護的實踐經驗，對江浙地區十余座典型的民國鋼筋混凝土建筑的構造做法進行了調研和分析，獲得民國鋼筋混凝土建筑遺產的典型建筑構造做法。

表1 民國建筑基礎使用情況統計

表2 基礎的構造設計方法對比

一、基礎的構造設計方法

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

通過對江浙地區一些民國建筑的基礎形式進行統計分析可以看出（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。樁基礎分為木樁和混凝土樁。木材主要是進口的洋松木，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。

現將部分民國鋼筋混凝土建筑的基礎構造做法與現行規范的構造做法進行對比，整理結果如表2所示。

民國鋼筋混凝土建筑的基礎主要為獨立基礎、條形基礎、箱形基礎、樁基礎等。而現代鋼筋混凝土建筑的基礎主要有獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱型基礎和樁基礎等。將部分民國鋼筋混凝土建筑的基礎構造做法與現行規范的構造做法進行對比可以看出， 民國鋼筋混凝土建筑的獨立基礎形式雖然與現代建筑獨立基礎形式較為相似，但在許多細節的構造做法方面明顯不同。民國鋼筋混凝土建筑的樁基礎構造明顯不同于現代鋼筋混凝土建筑的樁基礎，民國時期多采用木樁基礎，而現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墊層做法明顯不同于現代鋼筋混凝土建筑基礎墊層，民國時期多采用三合土或灰土做墊層，而現代則采用素混凝土做墊層。

表3 樓地面的構造設計方法對比

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、樓地面的構造設計

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

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

從表3和圖1～圖4可以看出，現存民國鋼筋混凝土建筑遺產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，而且外墻底部也要開洞，保持架空層的通風干燥，有利于架空木地板的防腐。而現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 墻體飾面的構造設計方法對比

三、墻體飾面的構造設計

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

圖5為部分民國時期建筑墻體外飾面構造設計例證。

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、屋頂的構造設計

民國時期鋼筋混凝土結構技術發展迅速，當時的建筑師基于鋼筋混凝土結構的特點，對建筑屋頂采用了多種形式，有現代主義的平屋頂，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構，屋面板一般采用鋼筋混凝土屋面板，然后根據功能要求設置防水層、保護層、保溫層、隔熱層；而坡屋頂主要有普通的雙面坡屋頂和當時比較特殊的“中國固有之形式”的大屋頂。雙坡屋頂構造做法比較典型，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、典型坡屋頂的構造做法和現行規范構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造與現代鋼筋混凝土建筑的屋面構造均有所不同。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不如現代的防水材料。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造做法，很難滿足現代規范（辦公、住宅、博物館等建筑規范）對建筑保溫節能的要求。

表5 屋頂的構造設計方法對比

五、門窗的構造設計

門窗不僅有基本使用功能和圍護功能，還起著裝飾與美化的作用。民國時期的門窗有獨特的風格，大多數門窗都有當時的時代特點。根據實地調研發現，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，鋼門窗是時代演進的產物，主要用于當時仿西方建筑和新民族形式建筑中?，F將民國鋼筋混凝土建筑的門窗洞口的尺寸和構造做法與現代常用的門窗尺寸和規范的構造做法進行對比，整理結果如表6所示。

表6 門窗洞口構造設計方法及尺寸③ 此處僅對門窗常用的構造尺寸進行對比分析，不考慮疏散、防火規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造設計例證。

從表6和圖6可以看出，民國鋼筋混凝土建筑的門窗構造、尺寸與現代建筑多有不同。民國時期規范對于鋼筋混凝土建筑中門窗洞口的過梁尺寸規定了最小長度，而現行規范根據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，當時的尺寸要求雖不同于現行規范，但基本滿足現行規范的構造尺寸要求。

六、 樓梯的構造設計

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、轉角樓梯、旋轉樓梯、留空樓梯等，轉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行測量，測量數據如表7所示。將民國鋼筋混凝土建筑的樓梯構造做法與現行規范的構造做法進行對比，整理結果如表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行規范室內樓梯欄桿高度的要求（不應小于900毫米）[53]。民國鋼筋混凝土建筑的樓梯踏步尺寸構造要求大于現行規范要求，但樓梯坡度要求小于現行規范要求，平臺下部凈高要求小于現行規范要求，欄桿高度多數不能滿足現行規范要求。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果

表8 樓梯構造設計方法對比

表9 民國鋼筋混凝土建筑的梁構件高寬比測量結果

表10 民國鋼筋混凝土建筑的梁、板構件高跨比測量結果

表11 民國鋼筋混凝土建筑的柱構件長細比測量結果

七、結構構件的尺寸構造設計

結構構件的尺寸比例關系是結構設計的一個重要組成部分，直接影響著結構計算的結果。但是，民國時期的規范對混凝土構件尺寸比例關系沒有明確的要求，因此筆者對5棟民國鋼筋混凝土建筑的梁板柱結構構件進行測量，統計結果如表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代建筑中板合理高跨比（1/30～1/40）。

結語

民國時期的鋼筋混凝土建筑大多為文物建筑，進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民國鋼筋混凝土建筑的構造設計方法進行整理研究，并將其與現行規范和圖集中的相關構造做法進行對比分析，主要包括：基礎構造設計、樓地面構造設計、墻體構造設計、屋頂構造設計、門窗構造設計、樓梯構造設計、構件尺寸構造設計等，研究結果表明，民國時期鋼筋混凝土建筑的許多構造設計做法與現代鋼筋混凝土建筑的構造做法都有所差別，主要體現在材料性能、尺寸比例、施工工藝等方面。在對民國鋼筋混凝土建筑遺產進行修繕時，務必先弄清楚其主要的原始建筑構造做法，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”，研究成果希望能為民國時期的鋼筋混凝土建筑遺產價值的評估和修繕提供一些參考依據。