上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋典型結(jié)構(gòu)特征統(tǒng)計(jì)與分析*

白 雪

(1 上海市建筑科學(xué)研究院有限公司， 上海 200032；2 上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200032)

0 引言

自19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代建造的上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋是上海在西方城市房地產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式下形成的最具有特色的一種建筑形式，是中西建筑形式和生活方式相互交融的典型。上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋大部分由歐洲的建筑師和工程師設(shè)計(jì)和監(jiān)工，實(shí)際建造工作由上海的手工匠人完成，因此建筑細(xì)部裝飾采用水泥、磚和石材，模仿西方新古典主義紋樣，結(jié)構(gòu)建造結(jié)合了本土和西方的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，具有典型的結(jié)構(gòu)特征。

由于當(dāng)年經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平限制，磚木結(jié)構(gòu)以其施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的房屋，其中部分為文物或優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑。受居住條件、維修資金的限制，磚木結(jié)構(gòu)房屋往往缺乏有效維護(hù)，市民對(duì)歷史建筑的保護(hù)意識(shí)也非常淡薄，隨處可見(jiàn)的廣告、空調(diào)設(shè)備、晾衣架、電線等遮掩損壞了許多優(yōu)美的建筑細(xì)部，改建搭建以及老化損傷潛在影響著老房子的安全性和使用性，大規(guī)模的建設(shè)在某種程度上正在對(duì)許多優(yōu)秀的近代建筑產(chǎn)生破壞作用。因此，認(rèn)識(shí)并挖掘近代磚木結(jié)構(gòu)房屋的典型結(jié)構(gòu)特征，了解其材料、構(gòu)造特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念，才能更好地保護(hù)這些優(yōu)秀歷史文化遺產(chǎn)。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)近代磚木結(jié)構(gòu)房屋的研究主要是從建筑史、建筑設(shè)計(jì)、建筑師、建筑技術(shù)、修繕保護(hù)和改造利用等角度，對(duì)近代建筑的構(gòu)造方法的研究比較罕見(jiàn)。結(jié)構(gòu)方面的研究較多側(cè)重于加固技術(shù)，很少涉及結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)方法。沈華[1]分析了上海里弄民居產(chǎn)生的自然和社會(huì)背景條件，介紹了它的分布與規(guī)模、總平面布局和結(jié)構(gòu)、用材、細(xì)部裝修與施工方法等。鄭時(shí)齡[2]分析了磚木結(jié)構(gòu)里弄住宅的典型建筑風(fēng)格演化歷史。杜衡[3]介紹了磚木結(jié)構(gòu)房屋安全排查要點(diǎn)。徐志堅(jiān)等[4]介紹了新式里弄房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從基礎(chǔ)、樓面、屋面和墻體四個(gè)方面對(duì)房屋完損檢測(cè)的要點(diǎn)進(jìn)行分析。陳志強(qiáng)等[5]對(duì)磚木結(jié)構(gòu)優(yōu)秀歷史建筑檢測(cè)與評(píng)定過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行探討。但是上述研究多數(shù)基于磚木結(jié)構(gòu)房屋的日常檢測(cè)工作，參考的歷史資料和檢測(cè)成果有限，且未針對(duì)上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋典型結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征進(jìn)行深入分析。

本文通過(guò)分析《中國(guó)工程師手冊(cè)》[6]、《上海市建筑規(guī)則》[7]、《建筑構(gòu)造學(xué)》[8]、《實(shí)用磚工程建筑詳圖》[9]等書(shū)籍，并基于120份磚木結(jié)構(gòu)房屋檢測(cè)報(bào)告，統(tǒng)計(jì)上海近代磚木結(jié)構(gòu)材料和典型結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，旨在為上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋檢測(cè)評(píng)估、加固修繕提供依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 房屋類型

上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋以民用建筑為主，少數(shù)為公共建筑、工業(yè)建筑和特殊建筑。民用建筑在演變歷史中先后出現(xiàn)江南傳統(tǒng)民居、早期石庫(kù)門(mén)里弄、后期石庫(kù)門(mén)里弄、廣式里弄、新式里弄、花園里弄、公寓里弄等。

江南傳統(tǒng)民居是中國(guó)傳統(tǒng)民居建筑的重要組成部分，一般布置緊湊，院落占地面積較小；房屋坐北朝南，注重內(nèi)采光，以木梁承重，以磚、石、土砌護(hù)墻；以堂屋為中心，以雕梁畫(huà)棟和裝飾屋頂、檐口為特色。

早期石庫(kù)門(mén)里弄的建筑材料與構(gòu)造方式繼承了江南傳統(tǒng)民居的作法，建筑材料以木、磚、石為主，承重結(jié)構(gòu)采用立帖式木構(gòu)架，裝修材料全用木材，屋面用小青瓦，墻面采用紙筋石灰，勒腳及石庫(kù)門(mén)門(mén)框用條石。立面常用馬頭墻或觀音兜形式的山墻，客堂的落地窗、檐部掛落以及兩廂的格子窗均為傳統(tǒng)作法。每一單元朝向弄道的正立面一般由石庫(kù)門(mén)院墻和兩側(cè)略高的廂房山墻組成，正中設(shè)有石庫(kù)門(mén)。典型早期石庫(kù)門(mén)里弄見(jiàn)圖1。

圖1 建國(guó)西路496弄建業(yè)里(典型早期石庫(kù)門(mén)里弄)

后期石庫(kù)門(mén)里弄的結(jié)構(gòu)體系多由立帖式木構(gòu)架變成了磚墻承重和木屋架屋頂。鋼筋混凝土也大量被采用，在亭子間及曬臺(tái)等部位使用鋼筋混凝土樓板。石庫(kù)門(mén)門(mén)框多由石料門(mén)框改成清水磚砌或外粉水刷石面層。石庫(kù)門(mén)門(mén)頭和窗楣大多采用西式山花裝飾，建筑細(xì)部裝飾開(kāi)始模仿西式建筑的處理手法。典型后期石庫(kù)門(mén)里弄見(jiàn)圖2。

圖2 承興里黃河路253弄58～126雙號(hào)(典型后期石庫(kù)門(mén)里弄)

廣式里弄是從早期石庫(kù)門(mén)里弄住宅脫胎而出的，其平面為單開(kāi)間，高兩層。此類住宅房式比較低矮，外觀好像廣東城市里的舊宅，當(dāng)初建成之時(shí)多住廣東籍居民與日僑職員。

新式里弄住宅是在后期石庫(kù)門(mén)里弄住宅基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種新類型，最早約出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代中期，更多地模仿西式式樣而較少采用中國(guó)傳統(tǒng)裝飾。除承重結(jié)構(gòu)一般仍由磚墻承重外，新式里弄住宅大量采用鋼筋混凝土構(gòu)件。水、電、衛(wèi)生設(shè)備已較為齊全，有些還安裝了煤氣和水汀取暖設(shè)備。典型新式里弄住宅見(jiàn)圖3。

圖3 南昌路136弄(典型新式里弄住宅)

花園里弄住宅是由新式里弄住宅發(fā)展演變出的標(biāo)準(zhǔn)更高的里弄住宅。這種住宅由長(zhǎng)條式變成了半獨(dú)立式，注重建筑間的環(huán)境綠化。室內(nèi)布局和外觀接近于獨(dú)立式私人住宅，風(fēng)格多為西班牙式或現(xiàn)代式[2]。典型花園式里弄住宅見(jiàn)圖4。

圖4 思南路70號(hào)別墅(典型花園里弄住宅)

公寓里弄住宅是花園里弄住宅的改進(jìn)型。這類住宅居室面積一般不大，層高也有所降低。層數(shù)為二層、三層和四層，圍墻以弄口大門(mén)取代。每層有一套或數(shù)套房間，包括起居室、臥室、浴室、廚房等單元。陽(yáng)臺(tái)采用凹陽(yáng)臺(tái)，不再向室外挑出。

本文檢測(cè)樣本為120幢房屋，房屋類型分類見(jiàn)圖5，其中花園里弄和新式里弄分別占樣本總量的46%和22%，其余房屋類型相對(duì)較少。

圖5 檢測(cè)樣本中房屋類型及占比(樣本數(shù)量120幢)

2 房屋建造年代

圖6為上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋根據(jù)建造年代統(tǒng)計(jì)的數(shù)量，呈現(xiàn)三階段趨勢(shì)。第一階段為20世紀(jì)初期，此時(shí)上海商業(yè)資本化激烈，城市人口急劇增長(zhǎng)，由此也引起城市建設(shè)和建筑的興旺。第二階段為1920—1940年代，這段時(shí)間是上海地產(chǎn)業(yè)最興旺的時(shí)期，上海有產(chǎn)者均認(rèn)為投資地產(chǎn)最為可靠，一時(shí)間蔚然成風(fēng)，建筑界呈現(xiàn)欣欣向榮的景象。第三階段為解放前期，由于抗日戰(zhàn)爭(zhēng)和第二次世界大戰(zhàn)，尤其是日軍進(jìn)入租界后，上海近代建筑在20世紀(jì)二三十年代的繁榮景象不再，新建建筑數(shù)量大為減少。

圖6 房屋建造年代統(tǒng)計(jì)

我國(guó)傳統(tǒng)建筑中常用的是青磚，尺寸也不同于歐洲的紅磚，上海開(kāi)始生產(chǎn)歐洲紅磚大約是在1858年，中國(guó)傳統(tǒng)青磚在尺寸上也開(kāi)始轉(zhuǎn)向與紅磚相同的尺寸。20世紀(jì)初房屋多混合使用青磚和紅磚，到了后期建筑風(fēng)格西方化程度較高，青磚的使用減少，轉(zhuǎn)為多用紅磚。

根據(jù)《中國(guó)工程師手冊(cè)》[6]，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)曾以房屋磚的強(qiáng)度對(duì)磚進(jìn)行分級(jí)(表1)。民國(guó)時(shí)期的中央工業(yè)試驗(yàn)所對(duì)國(guó)內(nèi)各廠家磚進(jìn)行抗壓和抗彎試驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)磚尺寸接近于普通磚尺寸(240mm×115mm×53mm)；兩個(gè)廠家生產(chǎn)的建筑紅磚質(zhì)量等級(jí)可達(dá)到A級(jí)，其余廠家生產(chǎn)的磚質(zhì)量多為C級(jí)。

不同等級(jí)磚抗壓強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度 表1

圖7為上海磚木結(jié)構(gòu)房屋實(shí)測(cè)磚強(qiáng)度等級(jí)分布。可見(jiàn)大部分房屋磚強(qiáng)度等級(jí)可以達(dá)到MU10和MU7.5，即達(dá)到C級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 實(shí)測(cè)磚強(qiáng)度等級(jí)分布(樣本數(shù)量120幢)

根據(jù)《建筑構(gòu)造學(xué)》[8]，近代磚木結(jié)構(gòu)房屋砂漿通常采用灰砂漿和水泥漿；文獻(xiàn)[10]提出上海近代建筑磚墻大部分是用強(qiáng)度較低的白灰或混合砂漿砌筑的。灰砂漿成分為石灰1份，河泥2份，水過(guò)量；水泥漿成分為水泥1份，黃沙3～4份，水過(guò)量[8]。

圖8為上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋實(shí)測(cè)砂漿強(qiáng)度推定值，大部分房屋實(shí)測(cè)砂漿強(qiáng)度介于1.1～1.9MPa之間，砂漿強(qiáng)度偏低。砂漿強(qiáng)度偏低使得砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取值偏低，安全性評(píng)估時(shí)砌體墻肢抗壓承載力偏低。

圖8 實(shí)測(cè)砂漿強(qiáng)度推定值(樣本數(shù)量120幢)

圖9為上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)分布，大部分房屋實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)介于C10～C20之間，多數(shù)房屋實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C15。大部分房屋鋼筋強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到HPB235。

圖9 實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)分布(樣本數(shù)量120幢)

4 磚木結(jié)構(gòu)房屋的構(gòu)造做法

4.1 地基和基礎(chǔ)構(gòu)造做法

房屋淺基礎(chǔ)地基通常采用灰漿三合土或水泥三合土砌筑而成。根據(jù)《上海市建筑規(guī)則》[7]，灰漿三合土成分為1份石灰、2份黃砂、4份碎磚，水泥三合土成分為1份水泥、2～4份黃砂，7份碎磚。

近代磚木結(jié)構(gòu)房屋承重磚墻下通常采用磚砌或素混凝土條形基礎(chǔ)，柱下采用磚砌或素混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，個(gè)別基礎(chǔ)下方設(shè)置木樁。

根據(jù)《實(shí)用磚工程建筑詳圖》[9]，墻腳砌至地坪線上三皮磚時(shí)，全部鋪設(shè)一層油毛氈作為防潮層。

4.2 墻體構(gòu)造做法

近代磚木結(jié)構(gòu)房屋層數(shù)多數(shù)為二層和三層(圖10)，墻體砌筑方式、墻厚、防火墻間距等按照構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。根據(jù)《中國(guó)工程師手冊(cè)》[6]，普通住宅房屋的墻身厚度如表2所示。此外《上海市建筑規(guī)則》[7]規(guī)定，房屋外墻至少須厚200mm；房屋高度在11m以下者，分間墻至少須厚120mm，房屋高度在11m以上者，分間墻至少須厚250mm。兩防護(hù)墻之距離不得超過(guò)18m，沿轉(zhuǎn)角之處，不得超過(guò)23m，防火墻應(yīng)較附近屋面高出0.5m，如公共房屋至少須高出屋面1m。

圖10 房屋層數(shù)統(tǒng)計(jì)(樣本數(shù)量120幢)

普通住宅房屋的墻身厚度 表2

部分房屋墻身厚度滿足要求，部分墻身厚度偏小，如某三層磚木結(jié)構(gòu)花園洋房，一層外墻厚度為370mm，一層內(nèi)墻、二層及以上墻體厚度為240mm，部分墻體厚度為120mm，其中二層外墻厚度偏小。

4.3 樓屋面構(gòu)造做法

4.3.1 樓面構(gòu)造做法

房屋底層一般設(shè)置架空層，砌筑地壟墻用于擱置底層樓面木擱柵，二層及以上室內(nèi)及走道的樓面一般采用木擱柵、木樓板。擱柵擱置在兩側(cè)橫墻上，有些開(kāi)間較大、縱墻承重的房屋，擱柵則擱置在前后縱墻上，入墻擱置處應(yīng)鋪設(shè)油毛氈一層。樓板擱柵至少應(yīng)擱入墻身75mm，如為防火墻，應(yīng)挑出100mm[8]。木擱柵間距應(yīng)為0.8～1m；靠于墻身的木擱柵，不應(yīng)緊靠墻面，與墻面距離20mm；如遇煙囪，應(yīng)用橫擱柵接換，橫擱柵與靠近煙囪的擱柵均須距離煙囪約100mm，以防火險(xiǎn)[8]。

陽(yáng)臺(tái)、曬臺(tái)及底層為灶間的亭子間樓面通常采用鋼筋混凝土樓板，衛(wèi)生間、盥洗室等部位通常采用夾砂樓面。

4.3.2 屋架構(gòu)造及屋面做法

根據(jù)《建筑構(gòu)造學(xué)》[8]，屋架分為有閣屋架和無(wú)閣屋架兩種。無(wú)閣屋架是以木桁架作為屋架的主要部分，用于無(wú)閣樓的房屋。有閣屋架即屋架本身作為閣樓使用，若該處空間作居室使用，凈高至少2.8～3.1m。

屋面做法有：瓦屋面、石片屋面、油毛氈屋面、柏油屋面、金屬屋面。絕大多數(shù)近代磚木結(jié)構(gòu)房屋采用瓦屋面，個(gè)別采用金屬屋面和油毛氈屋面(圖11)。

圖11 房屋屋面構(gòu)造做法(樣本數(shù)量120幢)

4.4 外墻構(gòu)造做法

近代磚木結(jié)構(gòu)房屋外墻通常采用水泥拉毛墻面、清水墻面、涂料墻面、斬假石墻面、馬賽克墻面、大理石墻面、假清水磚墻面、水泥抹面等。多數(shù)房屋外墻采用水泥拉毛墻面和清水墻面(圖12)。內(nèi)墻墻面粉刷通常采用紙筋石灰。

圖12 房屋墻面構(gòu)造做法(樣本數(shù)量120幢)

5 房屋損傷情況

5.1 主要損傷情況

上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋使用至今至少已逾70年，且受當(dāng)時(shí)材料質(zhì)量和建造工藝的制約，加之后期改建搭建，老房子耐久性、安全性和使用性問(wèn)題突出。

統(tǒng)計(jì)顯示，磚木結(jié)構(gòu)房屋損傷主要有以下幾種情況：樓板或地坪傾斜、底層架空層下陷變形；磚墻風(fēng)化；墻體開(kāi)裂；鋼筋銹蝕；木構(gòu)件腐朽或蟲(chóng)蛀；木構(gòu)件開(kāi)裂；墻體和樓屋面滲水或存在水漬；檐口腐爛松動(dòng)；對(duì)主體結(jié)構(gòu)有影響的改建加建。這些損傷情況在120幢樣本房屋中的統(tǒng)計(jì)分布情況見(jiàn)圖13(圖中縱坐標(biāo)百分比指存在該損傷情況的房屋數(shù)量占房屋總數(shù)量120的百分比。其中傾斜下陷指的是樓板或地坪傾斜、底層架空層下陷變形；腐朽蟲(chóng)蛀指的是木構(gòu)件腐朽或蟲(chóng)蛀；樓屋面滲水指的是墻體和樓屋面滲水或存在水漬)。

圖13 房屋損傷情況統(tǒng)計(jì)(樣本數(shù)量120幢)

由圖可知，75%的房屋存在墻體和樓屋面滲水或存在水漬情況，一半以上房屋存在木構(gòu)件開(kāi)裂和墻體開(kāi)裂情況，木構(gòu)件腐朽或蟲(chóng)蛀、鋼筋銹脹、磚墻風(fēng)化也較為普遍，此外23%的房屋存在改建加建情況，無(wú)正規(guī)設(shè)計(jì)和施工，對(duì)原建主體結(jié)構(gòu)安全性造成一定影響。

5.2 改建加建對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

近代磚木結(jié)構(gòu)房屋建成后由于使用功能需要，部分進(jìn)行了較大規(guī)模改建。如上海原法租界會(huì)審公廨舊址(建國(guó)中路20號(hào))于1915年竣工；1930年加建外廊并于北側(cè)擴(kuò)建；1990年在主體建筑西側(cè)外廊處擴(kuò)建辦公樓，將房屋二層走廊和輔助區(qū)域進(jìn)行插層，并加建南側(cè)與新建辦公樓的公用樓梯。舊址1915年的南立面和南立面現(xiàn)狀見(jiàn)圖14，房屋改建加建情況見(jiàn)圖15。

圖14 上海原法租界會(huì)審公廨舊址

圖15 房屋改建加建情況

改建加建對(duì)原建主體結(jié)構(gòu)安全性造成一定影響。二層插層使房屋的西側(cè)荷載增加；西側(cè)加建在西側(cè)軸，增加圍護(hù)墻體，增大了墻體荷載，同時(shí)加建的混凝土柱直接擱置在軸基礎(chǔ)上，加大了基礎(chǔ)荷載(圖16)。南側(cè)加建樓梯與房屋緊貼，且三層和屋面部分?jǐn)R置在南側(cè)外墻上，增加了南側(cè)外墻和基礎(chǔ)的荷載(圖17)。

圖16 房屋二層插層及西側(cè)加建示意圖

圖17 房屋南側(cè)加建樓梯示意圖

6 結(jié)論

本文以上海近代磚木結(jié)構(gòu)房屋的材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法為主要研究對(duì)象，通過(guò)研究相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、教科書(shū)、構(gòu)造圖集等資料以及大量房屋檢測(cè)結(jié)果，總結(jié)歸納出當(dāng)時(shí)磚木結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法及特征，得到如下結(jié)論：

(1)上海近代磚木結(jié)構(gòu)大部分房屋磚強(qiáng)度等級(jí)可以達(dá)到MU10和MU7.5，砂漿強(qiáng)度推定值介于1.4～1.9MPa之間，砂漿強(qiáng)度偏低，混凝土強(qiáng)度等級(jí)介于C10～C20之間，多數(shù)房屋實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C15和C18，大部分房屋鋼筋強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到HPB235。

(2)房屋淺基礎(chǔ)地基通常采用灰漿三合土或水泥三合土砌筑而成。承重磚墻下通常采用磚砌或素混凝土條形基礎(chǔ)，柱下采用磚砌或素混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，個(gè)別基礎(chǔ)下方設(shè)置木樁。

(3)近代磚木結(jié)構(gòu)房屋層數(shù)多數(shù)為二層和三層。部分房屋墻身厚度滿足要求，部分墻身厚度偏小。

(4)房屋底層一般設(shè)置架空層，砌筑地壟墻用于擱置底層樓面木擱柵，二層及以上室內(nèi)及走道的樓面一般采用木擱柵、木樓板。陽(yáng)臺(tái)、曬臺(tái)及底層為灶間的亭子間樓面通常采用鋼筋混凝土樓板，衛(wèi)生間、盥洗室等部位通常采用夾砂樓面。屋架采用有閣屋架和無(wú)閣屋架兩種。絕大多數(shù)近代磚木結(jié)構(gòu)房屋采用瓦屋面，個(gè)別采用金屬屋面和油毛氈屋面。多數(shù)房屋外墻采用水泥拉毛墻面和清水墻面。內(nèi)墻墻面粉刷通常采用紙筋石灰。

(5)大部分房屋存在墻體和樓屋面滲水或存在水漬情況，一半以上房屋存在木構(gòu)件開(kāi)裂和墻體開(kāi)裂情況，木構(gòu)件腐朽或蟲(chóng)蛀、鋼筋銹脹、磚墻風(fēng)化也較為普遍，此外23%的房屋存在改建加建情況，無(wú)正規(guī)設(shè)計(jì)和施工，對(duì)原建主體結(jié)構(gòu)安全性造成一定影響。

(6)受新中國(guó)成立前建筑材料、施工技術(shù)等因素制約，加之后期改建搭建，磚木結(jié)構(gòu)老房子耐久性、安全性和使用性問(wèn)題突出。因此，對(duì)其材料、構(gòu)造做法、老化損傷和改建搭建現(xiàn)狀情況進(jìn)行深入分析，才可以有計(jì)劃地保護(hù)這些優(yōu)秀歷史文化遺產(chǎn)。