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【听Ta说建筑】石之拾遗:《工程估价》与《营造学》中的石(下)

 黄之中 2024-05-15 发布于上海
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石,是比砖的历史更加悠久的天然建筑材料,在古代文明中已经取得了非常辉煌的建设成果。但相比欧洲,在中国古代,无论是主观选择还是客观限制,最终的结果都是木结构成为了古代中国的主要建筑形式,石材主要作于台基、踏步、栏杆等建筑构件和陵墓等一些纪念性建构筑中。

随着上海开埠,西式建筑伴随着从事贸易的洋商进入上海,在经历了早期洋商和传教士自主设计并由中国工匠营造的“殖民地外廊式”建筑之后,建筑师、工程师抵达上海的同时也将风格各异的欧洲建筑带入上海,对石材的需求量则日益突显。

关于近代上海建筑用石的类型和特点已在旧文《上海近代建筑的砖与石(下篇)》中有所介绍,相似内容不再赘述。这篇《石之拾遗》继续从上海市建筑协会创办的专业杂志《建筑月刊》中挖掘关于近代建筑石材的资料,以供今日历史建筑研究与保护工程参考。

接上文《石之拾遗:《工程估价》与《营造学》中的石(上)》

《营造学》石作工程

“石作工程”位于杜彦耿《营造学》中的第三章第一节,连载于《建筑月刊》第四卷第二期到第六期,共计五期。“石作工程”采用辞典条目解读的方式,分别叙述了石作定义、概要、术语、乱石墙、连接构造、中式石作和石加工工具等内容。

如前所述,由于《营造学》借鉴于英国米歇尔兄弟《Building Construction and Drawing》等英国和美国的建筑学教程,因此关于石作的内容也自然是从西方建筑中石材砌筑构造和古典主义建筑石材特点讲起。《营造学》中大量的笔墨用在了石墙砌筑等纯粹石质建筑的术语、做法和工艺要求上,如果仅从工程的角度上看,这些内容与近代上海钢结构或钢混结构外包石材的构造做法差异较大。

《营造学》的开篇第一部分即“石作之术语”,以图文结合的形式用词条介绍了石作常用名称。但这些名称实际与当代建筑学的汉译名已大不相同,如拱券中心的“券心石”Key Stone在《营造学》中称为“老虎牌”,诸如此类。好在可以通过1936年出版的杜彦耿编译《英华·华英合解建筑辞典》,获知当时汉译名称对应的英文,从而再对照到当下的汉语译名。

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《营造学》中常用建筑构件的汉译名称

来源:《建筑月刊》第四卷第二期

除了建筑构件名称外,《营造学》中也介绍了与建筑装饰相结合的装饰构件名称,如线脚名称、石材加工面名称等。线脚名称也与当代称呼大多不相同。从运用上,各式线脚可单独使用,也可组合使用。

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《营造学》中常用古典线脚及其名称

来源:《建筑月刊》第四卷第二期

在石面的处理上,《营造学》图示中的粗糙面、錾平、鎚平、麻点、打边等工艺在上海近代建筑中均有实物对应的案例,也说明这是当时较多采用的石面加工和装饰方式。

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石面加工类型

来源:《建筑月刊》第四卷第三期

关于石材之间的连接构造,主要采用榫卯方式。考虑到石材的材料性能特点,石材榫卯相较木构榫卯要简单很多,较常使用的是直榫,或通过金属锭筍(榫)、插筍(榫)等来连接两块石材,也有采用水泥胶接方式。

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石材连接方式图示

来源:《建筑月刊》第四卷第四期

在基础的词条名称介绍后,《营造学》中关于石建筑构造的图文解释,为传统上不善于石质建筑的中国工匠提供了参考。

中国传统石质建筑的建造逻辑依旧延循木构的构架逻辑,以石牌坊为例,是在石柱之间架起整根石过梁,石柱之间的跨度取决于石过梁的长度。考虑到石材大料取材、运输、安装的难度,中式传统石质建筑(牌坊)的柱跨不会太大。如需要体现等级规模,则是通过增加柱跨数来实现建筑放大。

而西式建筑面对柱子之间的跨度时,采用了与东方不同的建构逻辑。外观形式上看似平整的台口和门头线,其实是采用了小石块组成石拱券作为过梁,再外包平整的壁缘石,形成用石块组合而成的大跨度石过梁。这种内部石拱券与外包装饰石的组合方式,也为近代钢结构与石材装饰相结合技术提供了历史渊源。

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结合法圈(拱券)的石过梁构造示意

来源:《建筑月刊》第四卷第五期

近代建筑钢结构与石材结合构造

1910年代中后期,钢结构在上海近代建筑中流行起来。而此时的主流建筑风格还是新古典主义,因此一些重要的大体量公共建筑,大多采用了古典的建筑立面与钢结构结合的方式来建造。由于这些钢结构古典主义建筑大多保存状况较好,我们如今在修缮工程中也极少有机会可以看到它们的构造连接方式,而历史图纸中又大多不涉及这类施工节点详图,因此《营造学》中的详图成为我们了解近代钢结构与石材结合构造的珍贵资料。

正如西式传统用石拱券外包壁缘石的组合形式,当钢结构流行起来时基本延续了这种构造逻辑,即在钢梁外包石材作为古典主义装饰,石块之间通过各式石榫、铁锭固定,并与钢结构牢固连接。

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钢梁外包石构造

来源:《建筑月刊》第四卷第五期

对于造型复杂且跨度较大的石材造型,建筑结构采用工字钢承接上部荷载,石过梁则以数块方石料连接而成,石材后背也做榫口嵌入工字钢梁之间,再用铁钩、螺栓固定。钢梁与室内钢筋混凝土楼板形成结构连接,成为主体钢骨混凝土结构,这应该是近代上海钢结构石材饰面新古典主义建筑的主要节点构造形式。

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大跨度钢梁混凝土结构外包石构造

来源:《建筑月刊》第四卷第五期

当石台口悬挑距离过大时,西式传统的做法是采用石材悬挑,石材后尾有结构压实平衡,因而无倾覆的危险;而钢结构建筑,出挑的石台口需要采用在主梁上锚栓悬挑钢梁来避免倾覆。工字钢挑梁位于台口的两块石材之间,每块台口石的一端都搁置在挑梁上,既便于施工又节省钢材。

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外挑石台口与钢结构结合构造

来源:《建筑月刊》第四卷第五期

在《营造学》图文阐释基础上,我们可以对近代建筑历史图纸中的钢结构与石材连接图做更为深入的认知。在靠近外墙部位,钢梁与外包石块嵌接咬合,石材与钢梁混凝土一体浇筑成型,确保牢固;而门廊等主体结构之外的小品类石部件,则完全采用石块按照西式传统方式独立建造,并与主体钢结构牢固连接。这种钢结构与石材灵活组合的构造方式,使钢结构新古典主义建筑还可以保持准确的古典比例,不因内部钢结构而比例失当;也是近代建筑师在古典式样需求的时代背景下,巧妙运用新材料(钢结构)进行建筑设计的探索和实践。

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左:外墙处钢梁与外包石块嵌接咬合并一体浇筑;右:门廊等主体结构之外的小品类石部件采用石块独立建造

来源:上海市城建档案馆藏图纸

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