中国近代建筑混合结构类型分析

都超锋 奚江琳 孙 威

(解放军理工大学，江苏南京 210007)

中国近代建筑混合结构类型分析

都超锋 奚江琳 孙 威

(解放军理工大学，江苏南京 210007)

介绍了中国近代建筑的砖(石)木混合结构、砖(石)钢骨混凝土混合结构、砖(石)钢筋混凝土混合结构三种基本结构类型的特点，并结合实际案例，探索了近代建筑结构的演变及其混合形态的复杂性，为现代建筑结构设计提供了思路。

近代建筑，混合结构，墙体，屋架

0 引言

1840年鸦片战争以后，西方建筑文化和技术的输入使中国的建筑结构体系发生了前所未有的变化，产生了多样的混合结构类型。对近代建筑结构的研究有助于理解建筑结构演变的规律和特定时期的特殊案例的典型意义。有建筑学专业的学者在近代建筑研究中对相应的结构变迁有一定的探索与描述，结构学科的概论中关于结构发展的细节阐述甚少，故这方面的研究依旧相对匮乏。本文以他人的研究成果为基础结合实际案例对中国近代建筑混合结构做初步的探索。

1 近代建筑混合结构三种基本类型及其运用

在近代中西建筑体系的交汇与融合以及不同材料的发展与使用两者作用下，中国近代建筑结构呈现出一种混合的模式。

1.1 中国近代砖(石)木混合结构

首先传入中国的为砖(石)木混合结构。竖向承重体系采用墙体承重为该结构的一大特点，墙体以砖砌而成。楼层与屋架充当建筑的水平结构体系，楼层由木梁，木楼板构成，屋架采用西式屋架，如豪式屋架、弧形屋架等。尽管各种屋架外形不同，但结构的受力特征符合三角形稳定原理，杆件以轴力为主要内力，在力学性能上优于以垂直受力为特征的中国传统抬梁式和穿斗式木结构，可以实现更大的建筑空间(见图1)。砖(石)木混合结构的应用最广泛，它的出现贯穿于中国近代建筑结构发展的全过程。

图1 青岛海军俱乐部旧址木屋架现状

1.2 砖(石)墙钢骨混凝土混合结构

砖石钢骨混凝土在中国的应用约始于19世纪末、20世纪初。该结构依然主要由墙体来承担竖向荷载，与砖(石)木混合结构的木制楼层不同，砖(石)钢骨混凝土结构楼板采用工字钢及混凝土等材料。国内学者李海清在《中国建筑现代转型》中描述过它的构造方式，钢骨混凝土楼板以工字钢为梁，工字钢平行排列形成密肋(密肋间距为1.5 m左右)，相邻工字钢之间以弧形铁板或钢板搭接，或者采用砖砌拱或平拱，上面再浇筑混凝土，最上层敷设需要的楼面面层(见图2)。此种结构技术在当时处于不成熟阶段，钢与混凝土的结合方式没有充分发挥材料的力学性能，导致钢材大量浪费。因此，砖石钢骨混凝土结构的应用与砖木结构相比较少，即使使用该结构也仅仅是部分的，建筑仍以砖(石)木混合结构为主。

图2 钢骨混凝土结构四种构造

1.3 砖(石)墙钢筋混凝土混合结构

砖石墙钢筋混凝土混合结构采用砖砌墙体来承担竖向荷载。该结构技术的特征主要体现在楼层，过梁，圈梁等水平结构体系、楼梯以及基础均采用钢筋混凝土这样的新材料。砖墙钢筋混凝土混合结构的楼层结构主要有以下两种构造方式:一种是水平结构圈梁部分采用钢筋混凝土结构，楼面采用传统的做法，竖向荷载由砖墙承受。另一种是梁、楼板等水平受力构件均由钢筋混凝土制成(见图3)。

图3 海军俱乐部旧址地下室钢筋混凝土结构

两者相比，第一种是新旧技术联合使用，能更充分地体现出两种技术之间的过渡阶段的“混合”特征，并且在钢材较为稀缺的年代，此种做法在节约资源方面具有重大意义。后者的结构相对单一，梁、板均采用清一色的新材料。钢筋混凝土较木材耐火、耐腐蚀、力学性能更优越，使得建筑寿命有较大的提高，空间跨度限制较少。该结构类型在现今的3层～4层民用建筑中仍得到广泛应用。

2 从案例看近代建筑结构混合模式

上文阐述了中国近代建筑结构的三种基本类型，但是由于中国地域广大，近代中国又处于半殖民地半封建社会，各地区材料的地域性，施工技术和能力，现实情况等的差异导致三种基本结构类型在近代建筑中的应用有时不是独立的，完整的，而是联系的，不完全的。中国近代建筑结构往往呈现出“混合”状态。以下将以两个建筑实例来说明近代建筑的混合特点。

2.1 案例一:砖木与钢骨的混合

关东军陆防副司令官邸旧址建于1900年，由沙俄建造。1904年，日俄战争以俄国的战败结束后，该地区由日本接手。该建筑为地上2层、局部半地下1层的混合结构，结构复杂。

具体特点如下:该建筑为俄式宫廷建筑，在建筑结构上采用了砖(石)墙钢骨混凝土与木结构的混合。该建筑的1层以上为典型的砖(石)木混合结构。承重结构的墙柱等材料为粘土砖，由于部分区域内墙体均未抹灰，可知砌筑时采用青砖及红砖混合砌筑。屋顶为木屋架结构，楼层采用木制主梁和密肋木梁共同承托木板楼面的梁板形式。

半地下室的部分区域采用木结构柱梁板形式。而另一部分采用钢梁—弧形拱素混凝土砌体结构形式。该结构形式由工字钢平行布置形成密肋，两端搁置于厚重的石墙之上。相邻工字钢的下翼缘上设有弧形钢板，上面浇筑混凝土，上部荷载通过弧形板以侧推力的形式传递至工字钢，充分发挥工字钢的效能(如图4所示)。

图4 关东军陆防副司令官邸旧址钢骨混凝土楼板现状

2.2 案例二:砖木与砖(石)墙钢筋混凝土的混合

林园三号楼，又称马歇尔公馆，始建于1943年，1944年完工。

该结构具有如下特点:

该建筑为2层砖木混合结构，1层主体为砖、混凝土混合承重结构，外墙体为230厚砖墙(青砖200+抹灰厚30)，承重柱均为砖柱，部分区域青红砖混合砌筑(如图5所示)。山墙为230 mm厚红砖墙，2层外墙体由240 mm厚红砖砌至窗台处，外墙窗台上部以及内隔墙均为60 mm厚的夹板墙。夹板墙墙薄质轻，能减小下部承重构件的负荷，并且使整个建筑呈现出上轻下重的状态，重心降低有利于建筑的整体稳定。2层外墙墙体的构造方式体现了新技术与传统技术的结合。

图5 马歇尔楼1层墙和柱情况

2层建筑室内楼层采用木梁板结构，而走廊楼板为预制混凝土楼板，两侧分别搭接在砖墙和钢筋混凝土梁上，钢筋混凝土梁两端分别搁置于砖墙和砖柱之上(见图6)。在砖(石)木混合结构中混入砖(石)墙钢筋混凝土混合结构的技术元素，合理利用材料的性能及经济的优势，取长补短。从钢筋混凝土梁的剖面图可以看出，不同于早期的扁长矩形截面钢条，钢筋截面变小，布置更为合理，与现代钢筋混凝土结构更接近。由此可见，近代钢筋混凝土结构的发展是一个钢筋用量变小，设计更合理，材料使用效率不断提高的过程。

图6 钢筋混凝土梁剖面示意图

房屋屋架采用西式屋架，单榀屋架是在三角形结构的基础上逐步增加二元体而形成的，这样的结构形式保证了屋架在竖直方向的稳定性(见图7)。屋架之间设有垂直支撑，从而提高了屋架的抗侧能力，使整个屋盖拥有足够的空间刚度。组成屋架的各杆件以轴向受力为主，受力方式更合理，使屋架具有较高承载能力，实现更大室内空间。

图7 马歇尔公馆屋架现状

以上案例中的建筑主体均以砖木混合结构为主并局部结合了钢骨混凝土结构及钢筋混凝土结构以及中国传统建筑的结构元素，体现出了“混合”特征。

3 结语

中国近代建筑结构向现代式建筑的演变是一种由突变到渐变再由渐变到转型的过程。西方结构技术的导入使近代建筑发生了从传统建筑结构到墙体承重的砖(石)木混合结构的突变。随着人们对建筑功能要求的提高以及新材料等因素的出现，近代建筑向砖(石)钢骨混凝土混合结构以及砖(石)钢筋混凝土结构转变，这个过程是局部的、联系的、不完全的、渐变的。处于这些渐变阶段的建筑往往呈现出一种混合的特征。

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［5］ 李海清.中国建筑现代转型［M］.南京:东南大学出版社，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

都超锋(1991-)，男; 奚江琳(1969-)，女，副教授; 孙 威(1981-)，男，讲师