全球流動(dòng)背景下技術(shù)改進(jìn)與選擇案例研究
——抗戰(zhàn)后方“戰(zhàn)時(shí)建筑”設(shè)計(jì)混合策略初探

李海清

敬登虎

人類文明發(fā)展史是一部不同地區(qū)間生產(chǎn)、生活技術(shù)不斷產(chǎn)生（發(fā)明）、交流（傳播）、發(fā)展（改進(jìn)）和競(jìng)爭(zhēng)（選擇）的歷史。在古代，這種狀況更多地發(fā)生于交通聯(lián)系相對(duì)便捷的、相鄰地區(qū)間的較小空間區(qū)域范圍內(nèi)，而15 世紀(jì)末至16 世紀(jì)初全球航路開(kāi)通以來(lái)，特別是18 世紀(jì)工業(yè)革命爆發(fā)之后，由于生產(chǎn)力水平的迅速提升，人類運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造自然的能力空前加強(qiáng)，全球各地區(qū)間逐步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的整體互動(dòng)——技術(shù)發(fā)明與技術(shù)傳播進(jìn)入了全球流動(dòng)時(shí)代。同時(shí)，技術(shù)發(fā)明與技術(shù)傳播也成為全球流動(dòng)背景下技術(shù)研發(fā)與輸出的主要形式。毫無(wú)疑問(wèn)，技術(shù)傳播通?？偸菑乃捷^高地區(qū)向較低地區(qū)擴(kuò)張，似乎后發(fā)地區(qū)建筑活動(dòng)的技術(shù)策略僅限于被動(dòng)接受輸入之一途，而事實(shí)并非如此。技術(shù)傳播過(guò)程中的改進(jìn)與選擇就是明證，其手段也往往不是那么純粹，而是根據(jù)各地具體條件在建造模式上采取混合策略。本研究所關(guān)注的抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)后方“戰(zhàn)時(shí)建筑”，正是反映這種技術(shù)傳播過(guò)程中的改進(jìn)與選擇之復(fù)雜機(jī)制的一類有趣例證。

其實(shí)，類似的例證顯然并非僅限于此，筆者感興趣的案例至少還包括中國(guó)近代教會(huì)大學(xué)校園建筑、三線建設(shè)時(shí)期的工業(yè)建筑與居住建筑等。那么，為什么要先從抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)后方“戰(zhàn)時(shí)建筑”做起呢？這其實(shí)是個(gè)關(guān)于中國(guó)近現(xiàn)代建筑（技術(shù)）史研究的史學(xué)史問(wèn)題。抗戰(zhàn)時(shí)期是中國(guó)近代史的重要轉(zhuǎn)折期，這是學(xué)界的基本共識(shí)。然而，這一歷史學(xué)科之通史意義上的“轉(zhuǎn)折”對(duì)于中國(guó)建筑究竟意味著什么？這種“轉(zhuǎn)折”對(duì)于當(dāng)時(shí)中國(guó)建筑活動(dòng)究竟具有怎樣的影響？建筑史學(xué)界其實(shí)極少予以關(guān)注——事實(shí)上，就既有研究而言，抗戰(zhàn)爆發(fā)之前的十多年以及戰(zhàn)后，中國(guó)建筑師在干什么、怎么干，已大體可以廓清。而有關(guān)戰(zhàn)爭(zhēng)期間他們?cè)谥袊?guó)后方所作所為的研究，也經(jīng)歷了從無(wú)到有的發(fā)展過(guò)程，且至今仍不甚清晰。出于崇尚“永恒”而矮化臨時(shí)建筑的習(xí)慣性認(rèn)知，甚至認(rèn)為他們?cè)O(shè)計(jì)的大量“戰(zhàn)時(shí)建筑”毫無(wú)價(jià)值，這其中可能存在著意味深長(zhǎng)的誤解——在亟須尋求自主創(chuàng)新之路的今日，審慎檢討有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)踐，深具理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

這里必須要明確的是：本研究之“戰(zhàn)時(shí)建筑”，是指抗戰(zhàn)時(shí)期位于戰(zhàn)略后方的中國(guó)中西部地區(qū)的建筑活動(dòng)，因鋼材、水泥等現(xiàn)代建筑材料供應(yīng)嚴(yán)重不足，以至于不得不極少使用甚至放棄，轉(zhuǎn)而向傳統(tǒng)的民間建筑學(xué)習(xí)，以就地取材的“簡(jiǎn)易建筑技術(shù)”實(shí)現(xiàn)低成本快速建造，回應(yīng)急迫現(xiàn)實(shí)需求之產(chǎn)物與載體。關(guān)于抗戰(zhàn)時(shí)期的中國(guó)建筑，既有研究主要分布于建筑學(xué)和土木工程兩大學(xué)科。前者多認(rèn)為彼時(shí)中國(guó)建筑活動(dòng)總體趨于凋零，有極少量關(guān)于簡(jiǎn)易建筑技術(shù)的觀察與描述[1]～[4]；而后者集中于中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)[5]，僅屬相關(guān)研究，關(guān)于木材力學(xué)性能[6]、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理[7]、木構(gòu)架整體受力性能[8][9]等研究有一定參考價(jià)值。顯然，“戰(zhàn)時(shí)建筑”及其簡(jiǎn)易建筑技術(shù)是長(zhǎng)期以來(lái)被忽視的主題——來(lái)自建筑學(xué)的分析缺乏科學(xué)方法支持，而來(lái)自土木工程學(xué)的研究則鮮有針對(duì)性。可見(jiàn)，與早已成為熱門話題的中國(guó)近代教會(huì)大學(xué)校園建筑、三線建設(shè)時(shí)期的工業(yè)建筑與居住建筑等相比，抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)后方“戰(zhàn)時(shí)建筑”研究尚屬亟待開(kāi)墾的荒蕪之地。加以簡(jiǎn)易建筑技術(shù)本就存在耐久性方面的天然缺憾，實(shí)物遺存寥寥無(wú)幾。若再不展開(kāi)搶救性調(diào)查、發(fā)掘與整理，勢(shì)將迅速成為“死無(wú)對(duì)證”的懸案。

有鑒于此，本研究聚焦抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)后方建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐，基于文獻(xiàn)梳理、檔案查閱和田野調(diào)查，采用建筑學(xué)和土木工程學(xué)科交叉方法，將“戰(zhàn)時(shí)建筑”置于長(zhǎng)時(shí)段的中國(guó)現(xiàn)代建筑發(fā)展脈絡(luò)中加以觀察，案例選取側(cè)重現(xiàn)存資源相對(duì)豐富的重慶地區(qū)，特別關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。意在明晰“戰(zhàn)時(shí)建筑”借鑒中國(guó)傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)的總體特征；進(jìn)而以國(guó)立女子師范學(xué)院和國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校兩所高校建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐為載體，就中西比較視角下的結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力展開(kāi)有針對(duì)性的分析，揭示其采取混合設(shè)計(jì)策略的意圖正在于尋求空間合用、結(jié)構(gòu)合理與易建性訴求的均衡，其設(shè)計(jì)思維超越了戰(zhàn)前多所倚重的“再現(xiàn)”，這不僅表征了一種認(rèn)知進(jìn)展的萌發(fā)和觀念轉(zhuǎn)變的契機(jī)，而且還投射出技術(shù)改進(jìn)與選擇的歷史邏輯。

一、“戰(zhàn)時(shí)建筑”設(shè)計(jì)實(shí)踐綜述

1.“戰(zhàn)時(shí)建筑”簡(jiǎn)要回顧

1937 年夏，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)全面爆發(fā)，大量機(jī)關(guān)、企業(yè)及學(xué)校內(nèi)遷，后方人口快速增長(zhǎng)，急需快速新建房屋。西南諸省作為戰(zhàn)略后方，現(xiàn)代建筑材料生產(chǎn)起步不久，工業(yè)化水平很低，很難獲得鋼材、水泥等新型建材。另一方面，國(guó)民政府實(shí)行“戰(zhàn)時(shí)經(jīng)濟(jì)”統(tǒng)制，民用房屋建設(shè)投入微薄。于是各地不得不借鑒傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)，快速建造大量就地取材的低成本房屋，而幾乎不用鋼材、水泥。

首先，在居住建筑方面，1939 年前后梁思成、林徽因夫婦自行設(shè)計(jì)建造昆明龍頭村寓所，采用當(dāng)?shù)孛窬映Ｒ?jiàn)木架、土墻和瓦頂；而陜北中共領(lǐng)袖們也只得屈身窯洞之中。辦公建筑如西康省義敦、甘孜二縣政府皆用生土技術(shù)構(gòu)筑；雷波、道孚二縣政府則用木架瓦頂；省府交通廳用石構(gòu)，而延安中共中央辦公廳大樓（設(shè)計(jì)者楊作材）也用類似做法。觀演建筑如重慶國(guó)民大會(huì)堂（設(shè)計(jì)者哈雄文）用木桁架、土墻，重慶青年會(huì)電影院（設(shè)計(jì)者“基泰工程司”楊廷寶）用磚柱、夯土墻、雙竹笆墻以及空斗磚墻；延安中央大禮堂（設(shè)計(jì)者楊作材）用磚石砌體（含拱券）及木屋架。教育建筑如西康省德格縣立小學(xué)用生土夯筑、密肋木梁平頂，與當(dāng)?shù)亍暗锓俊比绯鲆晦H；白玉縣小學(xué)、康定縣立瓦斯溝小學(xué)也用類似做法。即使是梁思成、林徽因規(guī)劃設(shè)計(jì)昆明西南聯(lián)大校舍，也用土墻、鐵皮頂和草頂。就連直接關(guān)涉國(guó)防安全的軍事工程，如重慶白市驛機(jī)場(chǎng)空軍指揮所及美軍第14 航空隊(duì)營(yíng)房，也均為土墻草頂，重慶珊瑚壩機(jī)場(chǎng)航站樓甚至用竹構(gòu)草頂。

2.“戰(zhàn)時(shí)建筑”之簡(jiǎn)易建筑技術(shù)特征

同樣是回應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)引起的“房荒”，西歐主要采用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)。而中國(guó)“戰(zhàn)時(shí)建筑”則普遍采用或借鑒民間建筑技術(shù)，考其緣由至少有三：一是物產(chǎn)，抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)鋼鐵、水泥工業(yè)仍較薄弱，中西部地區(qū)的現(xiàn)代建筑材料供應(yīng)更是嚴(yán)重不足；二是交通，其時(shí)后方交通運(yùn)輸條件遠(yuǎn)非今日可比，地震、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)；重慶以上長(zhǎng)江干流不適航運(yùn)，難以獲取進(jìn)口資源；三是經(jīng)濟(jì)，戰(zhàn)時(shí)經(jīng)濟(jì)“以軍事為中心，實(shí)行計(jì)劃經(jīng)濟(jì)”，基本建設(shè)必須讓路，只能因陋就簡(jiǎn)。借鑒民間建筑技術(shù)、普遍采用簡(jiǎn)易建筑技術(shù)也就順理成章了。有趣的是，雖然這些原型長(zhǎng)期且廣泛存在于民間，戰(zhàn)前卻難登建筑設(shè)計(jì)業(yè)界大雅之堂。具體而言，1920—1930 年代風(fēng)行一時(shí)的“中國(guó)固有式”建筑，其精髓早已被定義為將北方官式建筑樣式和現(xiàn)代建筑技術(shù)疊合，怎能輕易放棄鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)等而使用木架土墻？至于“國(guó)際樣式”建筑，就更不可能循此做法。

而這里的關(guān)鍵問(wèn)題在于：“戰(zhàn)時(shí)建筑”是否只要直接沿用傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)即可達(dá)成訴求？其技術(shù)路徑是否僅限于直接借鑒傳統(tǒng)民間建筑之“易建性”？若真如此，建筑師和工程師的專業(yè)工作又有何意義？實(shí)際上，因簡(jiǎn)易建筑技術(shù)耐久性普遍不理想，“戰(zhàn)時(shí)建筑”今已所剩無(wú)幾，很難構(gòu)建出完整證據(jù)鏈。所幸筆者基于長(zhǎng)期持續(xù)關(guān)注，借力同儕鼎力相助，通過(guò)文獻(xiàn)查閱、檔案搜尋和田野調(diào)查，發(fā)現(xiàn)兩處尚存實(shí)體物證的案例，且有案可查：久負(fù)盛名的“基泰工程司”設(shè)計(jì)的重慶國(guó)立女子師范學(xué)院擴(kuò)建工程，以及國(guó)立中央大學(xué)工程處自行設(shè)計(jì)的新建柏溪分校。

二、案例研究：兩所高校建筑設(shè)計(jì)之混合策略

1.兩所高校建筑設(shè)計(jì)信息簡(jiǎn)況

1）國(guó)立女子師范學(xué)院擴(kuò)建工程

針對(duì)抗戰(zhàn)全面爆發(fā)后的嚴(yán)重“師荒”，教育部于1938 年創(chuàng)設(shè)國(guó)立師范學(xué)院制度。國(guó)立女子師范學(xué)院即為其中唯一女子師范學(xué)院（下文簡(jiǎn)稱“女師院”）。1940 年5 月籌建，經(jīng)勘察設(shè)校于江津縣白沙鎮(zhèn)。當(dāng)年8 月1 日簽署購(gòu)地契約，委托“基泰工程司”設(shè)計(jì)，繼而春祥泰營(yíng)造廠中標(biāo)承包一期工程。中秋節(jié)后開(kāi)工，11 月11 日建成并投入使用。后又于1941 年擴(kuò)建，承包商同前。現(xiàn)有案可查者為基泰工程司完成于1941 年6～7 月的一套擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)圖紙，共7 張，其深度近于建筑專業(yè)施工圖。上有專業(yè)圖簽，標(biāo)注設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)名稱（中英文對(duì)照）、建設(shè)單位、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目編號(hào)、圖紙編號(hào)、設(shè)計(jì)者、繪圖者、校正者、修改者、繪圖日期以及修改日期等。圖紙反映出各類教學(xué)、生活用房皆用簡(jiǎn)易建筑技術(shù)，現(xiàn)存實(shí)物為教室一棟（圖1、圖2），食堂一棟（屋頂已毀，僅余磚柱、屋架），以及不明用途房屋一棟。

2）國(guó)立中央大學(xué)新建柏溪分校

圖1：國(guó)立女子師范學(xué)院教室設(shè)計(jì)圖

圖2：國(guó)立女子師范學(xué)院教室外景（左為1940年代舊照，右為現(xiàn)狀）

國(guó)立中央大學(xué)雖貴為國(guó)民政府教育部“長(zhǎng)子”，為當(dāng)時(shí)中國(guó)最重要、最具實(shí)力大學(xué)之一，亦不得不于1937 年9 月23 日奉教育部令遷校至重慶，僅用42 天就在沙坪壩建成可容納1000 多人的新校舍，并于11 月22 日正式開(kāi)學(xué)。校舍使用簡(jiǎn)易建筑技術(shù)，既有瓦頂也有草頂。至1938 年夏又于柏溪新建校區(qū)（下文簡(jiǎn)稱“柏溪分?！保?，9 月設(shè)本校工程處，自行籌備設(shè)計(jì)、備料與施工，翌年2 月初步建成。校區(qū)占地148.5 畝，土地含舊房全部購(gòu)價(jià)17500元。現(xiàn)有案可查者為《國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校建筑圖》和《國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校校舍建筑費(fèi)概算說(shuō)明》，完成于1939 年2—10 月，共有圖紙17 張。有證據(jù)表明，這其實(shí)是配套概算一并呈報(bào)的竣工圖，專業(yè)圖簽標(biāo)注了項(xiàng)目名稱、比例尺、繪圖日期。有設(shè)計(jì)者和繪圖者簽名，分別是張爾兆、黃登瀛和史鳳新三位[10]。其深度近于方案設(shè)計(jì)，各類校舍也普遍采用簡(jiǎn)易建筑技術(shù)，現(xiàn)存實(shí)物為傳達(dá)室一棟（圖3、圖4），保存狀況尚可。

圖3：國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校學(xué)生宿舍設(shè)計(jì)圖

圖4：國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校傳達(dá)室外景

以上兩所高校雖皆為國(guó)立，其校園建設(shè)由中央撥款，但因戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境所迫而建設(shè)周期都很短[11]，借鑒當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居之穿斗木架確屬明智之舉。因其是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制裝配，木架整體起豎，水平聯(lián)系構(gòu)件吊裝就位（圖5），加以墻體普遍使用竹笆抹灰，可達(dá)快速建造之目的。從歷史照片來(lái)看（圖2、圖4），兩所學(xué)校似僅沿用當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)技術(shù)。而實(shí)物查勘與圖檔判讀顯示它們并未直接沿用穿斗木架，而是有目的地加以調(diào)整和優(yōu)化，并與西式屋架相結(jié)合，采取混合策略，以達(dá)成結(jié)構(gòu)合理、空間合用和易建性訴求，其中尤以“女師院”為甚。

2.“混合”策略：基于力學(xué)模型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1）單榀屋架層面的混合骨骼

圖5：中國(guó)西南地區(qū)傳統(tǒng)穿斗木架建筑工地現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制裝配“攏架”場(chǎng)景

圖6：中央大學(xué)柏溪分校傳達(dá)室現(xiàn)狀測(cè)繪簡(jiǎn)圖

兩所高校建筑設(shè)計(jì)普遍存在三個(gè)層面的混合（表1）。首先是在屋架層面，即單榀屋架內(nèi)部的混合：如中央大學(xué)柏溪分校傳達(dá)室貌似僅采用穿斗木架，而通過(guò)在室內(nèi)和山面仔細(xì)辨認(rèn)可知，其屋架形式為三角形桁架與穿斗木架的疊加，即在穿斗木架梁端使用了斜向上弦桿，上弦桿之上才擱置檁條（圖6）。又如“女師院”圖書館

主體空間用三角形桁架，開(kāi)敞外廊用抬梁木架一個(gè)步架（圖7 左），形成復(fù)合屋架。如此可利用桁架少有豎向桿件落地而便于組織空間的優(yōu)勢(shì)，且避免桁架直接覆蓋開(kāi)敞外廊必然帶來(lái)的問(wèn)題（圖7 右）：竹笆抹灰外墻不得不被三角形桁架之上、下弦桿或腹桿穿過(guò)，以至增加施工難度。而外廊結(jié)構(gòu)體獨(dú)立設(shè)置可改善易建性。

國(guó)立女子師范學(xué)院和國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校建筑技術(shù)信息比較 表1

圖7：國(guó)立女子師范學(xué)院?jiǎn)伍菁軐用娴幕旌瞎趋溃簭?fù)合屋架與整體西式屋架構(gòu)造比較分析圖

更為重要的是，就抗側(cè)剛度而言，此復(fù)合屋架優(yōu)于直接覆蓋外廊的整體西式屋架：設(shè)上述兩種情況柱端約束條件相同，則柱抗側(cè)剛度與 EI / H3成 正比（柱抗側(cè)剛度等于ηEI / H3，其中E 為木材彈性模量，I 為柱截面慣性矩，圓形截面柱 I=πd4/64，d 為圓柱直徑，H 為柱高，η 取值與柱端約束條件有關(guān)）；單榀屋架抗側(cè)剛度與每根柱抗側(cè)剛度之和 ∑EiIi / Hi3成正比（i=1，2，3……n，n 為柱根數(shù)）。也就是說(shuō)，對(duì)于單榀屋架而言，柱根數(shù)越多、截面尺寸越大、高度越小，則其抗側(cè)剛度就越大。可見(jiàn)此復(fù)合屋架是一舉三得：空間合用、結(jié)構(gòu)合理且易于施工。

具體而言，以復(fù)合屋架（灰線繪制）為基準(zhǔn)型（圖8），設(shè)2、3 號(hào)軸線柱高為 h，1 號(hào)軸線柱高為 0.8h，木材彈性模量 E 以及柱截面慣性矩 I 按相同取值考慮，分別為 e 和 i ，則該復(fù)合屋架所有柱子抗側(cè)剛度之和為：∑EiIi/ Hi3= E1I1/ H13+ E2I2/ H23+ E3I3/ H33=ei /（0.8h）3+ ei / h3+ ei / h3=1.95ei / h3+ 2ei / h3=3.95ei / h3。

而直接覆蓋開(kāi)敞外廊的整體西式屋架，就其空間高度來(lái)看，實(shí)際上存在三種可能（圖8）。

首先是西式屋架下方室內(nèi)空間高度與復(fù)合屋架相同（圖8 左），即二者后檐柱等高，則該西式屋架所有柱子抗側(cè)剛度之和為：∑EiIi/ Hi3= E1I1/ H13+ E3I3/ H33= ei / h3+ ei / h3=2ei / h3?？梢?jiàn)復(fù)合屋架抗側(cè)剛度是該西式屋架約1.98 倍。

其次是西式屋架與復(fù)合屋架脊高相同（圖8中），即西式屋架柱高約為 0.9h，室內(nèi)空間高度下降10%，則其所有柱子抗側(cè)剛度之和為：∑EiIi / Hi3= E1I1/ H13+ E3I3/H33= ei/（0.9h）3+ ei/（0.9h）3=2.74ei/h3?？梢?jiàn)復(fù)合屋架抗側(cè)剛度仍為該西式屋架約1.44 倍。

再次是西式屋架與復(fù)合屋架前檐柱高相同（圖8 右），即西式屋架柱高為 0.8h，室內(nèi)空間高度下降20%，則其所有柱子抗側(cè)剛度之和為：

∑EiIi/ Hi3= E1I1/H13+ E3I3/H33= ei/（0.8h）3+ ei/（0.8h）3=3.91ei/h3?？梢?jiàn)復(fù)合屋架抗側(cè)剛度為該西式屋架約1.01 倍，仍具微弱優(yōu)勢(shì)，而這意味著西式屋架以下凈空高度降至基準(zhǔn)型的80%，僅2.64m，這是建筑設(shè)計(jì)取值無(wú)法接受的。

圖8：國(guó)立女子師范學(xué)院復(fù)合屋架與整體西式屋架抗側(cè)剛度比較分析圖

很明顯，若用西式屋架，又想獲得與基準(zhǔn)型相同的凈空高度，則其抗側(cè)剛度約為復(fù)合屋架一半，可見(jiàn)復(fù)合屋架抗側(cè)能力具有顯著優(yōu)勢(shì)?；蚩纱嬉商幵谟冢阂虮任魇轿菁芏嘤?號(hào)軸線柱，三根柱總耗材為2.8h，不夠省料。但實(shí)際情況是，若采用與前者相同室內(nèi)凈空高度的西式屋架，2 號(hào)軸線處因有竹笆抹灰外墻，亦須設(shè)構(gòu)造柱。而基泰原設(shè)計(jì)圖及春祥泰營(yíng)造廠估價(jià)單都顯示，復(fù)合屋架兩端杉木柱徑僅為5 英寸，約 127mm，已經(jīng)很細(xì)。該構(gòu)造柱用料比復(fù)合屋架結(jié)構(gòu)柱只能略小或相同，則兩根結(jié)構(gòu)柱加一根構(gòu)造柱的總耗材約為 3.0h，反超復(fù)合屋架——復(fù)合屋架 2號(hào)軸線柱可兼用于結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，這正是混合設(shè)計(jì)策略之功。

2）單體建筑層面的混合系統(tǒng)

在建筑層面，首先是單體建筑內(nèi)部、單榀屋架之間混合，即內(nèi)隔墻和山墻用穿斗木架，而室內(nèi)較大空間無(wú)隔墻處使用以桁架為主的復(fù)合屋架，每間用剪刀撐（圖9），如“女師院”圖書館、教室及“柏溪分?！钡谑私淌业?。其利在于一是空間合用，因穿斗木架多柱落地，難以形成較大無(wú)柱空間，而復(fù)合屋架則因較少豎向構(gòu)件落地而無(wú)此弊；二是改善易建性，因桁架無(wú)豎向構(gòu)件落地，若內(nèi)隔墻及山墻使用它來(lái)結(jié)合竹疤抹灰墻，須另設(shè)龍骨，而穿斗木架則無(wú)此弊；三是利于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度，穿斗木架因多柱落地，其抗側(cè)能力優(yōu)于僅兩端設(shè)柱的桁架，也優(yōu)于僅三柱落地、以桁架為主的復(fù)合屋架。若于縱向間插使用復(fù)合屋架、穿斗木架及剪刀撐，與僅用桁架相比，有助于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度。

單體建筑層面的另一種混合是：若不需要較大無(wú)柱空間或大小空間兼具，則皆可使用穿斗木架并設(shè)剪刀撐（圖10），也顯然有別于全用穿斗木架而無(wú)剪刀撐的傳統(tǒng)做法，其結(jié)構(gòu)縱向抗側(cè)剛度得到有效加強(qiáng)。如“女師院”學(xué)生宿舍儲(chǔ)藏室、醫(yī)療室以及教職員廁所浴室。

若建筑單體內(nèi)部兼具大小空間，則采用前述各類混合型屋架并以不同方式組合。這便于統(tǒng)籌兼顧各建筑單體設(shè)計(jì)以滿足不同訴求，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化，即空間合用、結(jié)構(gòu)合理和便于施工。但即使以西式屋架為主，也可能引入原生竹材和綁扎節(jié)點(diǎn)等中國(guó)民間做法，如“女師院”禮堂兼飯廳與附屬小學(xué)。總之，技術(shù)策略上的混合是一種常態(tài)。

3）選材與構(gòu)造方面的混合運(yùn)用

圖9：國(guó)立女子師范學(xué)院?jiǎn)误w建筑層面的混合系統(tǒng)之一：穿斗木架、以桁架為主體的復(fù)合屋架以及剪刀撐混用狀況分析圖

圖10：國(guó)立女子師范學(xué)院?jiǎn)误w建筑層面的混合系統(tǒng)之二：穿斗木架引入剪刀撐混用狀況分析圖

既然“混合”是一種常態(tài)，就并非僅限于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在墻體構(gòu)造上，“女師院”外墻多用土墻和單竹笆墻，而內(nèi)墻則多用雙竹笆墻——這應(yīng)是設(shè)計(jì)者認(rèn)為該地區(qū)建筑熱工訴求不及隔聲重要；“柏溪分?！薄胺藏Q列木柱之下均壘砌與房址原有各方面高度相合之方墩承之，以免塌陷之弊。墻之最下部用青磚壘砌，減少潮濕；中部用雙層竹照壁以便隔音隔熱；最上部用單層竹照壁，兩面均糊灰刷粉”。選材根據(jù)項(xiàng)目具體狀況合理搭配：居住、教學(xué)建筑多用瓦頂，而廁所、浴室等多用草頂；“女師院”禮堂兼飯廳、附屬小學(xué)以及與“柏溪分?！蓖诮ㄔO(shè)的沙坪壩校區(qū)第十三、十五教室甚至使用楠竹桁架、草頂和土質(zhì)地面；“柏溪分?！薄八奚峒按蟛糠謱?shí)驗(yàn)室均裝置地板及附建閣樓，教室等處均用磚地，圖書館、飯廳、圖房、水爐房、浴室、盥洗室及一部分實(shí)驗(yàn)室用石板地”。室內(nèi)普遍用竹席吊頂，也有完全暴露屋架者；即使采用穿斗木架的宿舍，也于山墻設(shè)氣窗，以改善竹席吊頂內(nèi)通風(fēng)。凡此種種，不勝枚舉。所有這些都說(shuō)明混合策略已被設(shè)計(jì)者運(yùn)用到極致，而不必顧忌是否純粹。

三、討論：知識(shí)儲(chǔ)備、理智姿態(tài)和設(shè)計(jì)意圖

上述分析與此前對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑在工程科學(xué)合理性方面的既有認(rèn)知有所不同。如梁思成認(rèn)為其“至于‘工程的’方面，由今日工程眼光來(lái)看，甚屬幼稚簡(jiǎn)陋，對(duì)于將來(lái)不能有所貢獻(xiàn)”。雖然本研究無(wú)意苛求前人，但實(shí)際狀況確非完全如此——梁作出這一結(jié)論是在1934 年1 月，其時(shí)中國(guó)營(yíng)造學(xué)社正忙于調(diào)查北方官式建筑，對(duì)于南方民間建筑的成規(guī)模田野調(diào)查與研究遠(yuǎn)未展開(kāi)。而西南地區(qū)民居大量使用穿斗木架，與北方官式建筑普遍使用“抬梁”存在顯著差異。其單榀木架柱間距多為0.8～1.5m，柱的抗側(cè)剛度與 EI / H3成正比，即與柱高成反比。由于柱間聯(lián)系大量使用水平構(gòu)件“穿”，實(shí)際上降低了柱的計(jì)算高度，有利于提高柱自身的抗側(cè)能力。而單榀屋架抗側(cè)剛度與每根柱抗側(cè)剛度之和 ∑EiIi/ Hi3成正比（i=1，2，3……n，n 為柱的根數(shù)），柱越多則屋架抗側(cè)能力越強(qiáng)。因此，單榀穿斗木架不僅每根柱因大量使用水平構(gòu)件“穿”而抗側(cè)能力較強(qiáng)，且因多柱落地而使其整體橫向抗側(cè)剛度較優(yōu)。但在開(kāi)間方向（縱向）上，穿斗木架間距多為3～4m，兩榀相鄰木架形成“Π”形結(jié)構(gòu)。而中國(guó)木構(gòu)普遍使用榫卯節(jié)點(diǎn)，榫卯既非理想鉸接，也絕非理想剛接，這意味著穿斗木構(gòu)縱向抗側(cè)比橫向抗側(cè)更重要。若屋架間設(shè)剪刀撐，可利用三角形穩(wěn)定性，大大增強(qiáng)其縱向抗側(cè)能力。另外，西式桁架雖因缺少落地豎向構(gòu)件以致單榀屋架橫向抗側(cè)剛度較弱，卻因慣用剪刀撐而使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)縱向抗側(cè)較優(yōu)。上述兩所高校建筑設(shè)計(jì)，其共性在于兼取中西木構(gòu)二者優(yōu)勢(shì)加以“混合”：以局部或全部使用穿斗木架加強(qiáng)橫向抗側(cè)，另以剪刀撐加強(qiáng)縱向抗側(cè)。雙管齊下，超越純粹中國(guó)穿斗木架和純粹西式屋架結(jié)構(gòu)，堪稱前無(wú)古人，是一種耐人尋味的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

關(guān)于穿斗木架缺乏非正交構(gòu)件而不能利用三角形穩(wěn)定性之弱點(diǎn)，其時(shí)中國(guó)建筑學(xué)人已有認(rèn)知：“中國(guó)匠師素不用三角形”[12]，木框架易變形失穩(wěn)引起結(jié)構(gòu)破壞（圖11），這與西式屋架恰成鮮明對(duì)照（圖12）。而“女師院”項(xiàng)目都設(shè)剪刀撐或角撐，這應(yīng)主要?dú)w因于第一代中國(guó)建筑師普遍接受近現(xiàn)代建筑學(xué)專業(yè)教育，能運(yùn)用結(jié)構(gòu)科學(xué)知識(shí)：1920—1930 年代“中國(guó)固有式”建筑大量使用各類桁架，足以說(shuō)明此問(wèn)題已得到足夠關(guān)注。

圖11：中國(guó)傳統(tǒng)穿斗木架缺乏非正交構(gòu)件導(dǎo)致木框架易于變形、失穩(wěn)和引起結(jié)構(gòu)破壞

綜上，“戰(zhàn)時(shí)建筑”設(shè)計(jì)之混合策略，其意圖并非獲得新的結(jié)構(gòu)技術(shù)在形式上的純粹——單純考慮結(jié)構(gòu)自身的力學(xué)特性是否合理而置空間合用與易建性等于不顧，也并非僅為借鑒傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)易建性，而置結(jié)構(gòu)力學(xué)合理性和空間合用于不顧。其意圖正是尋求空間合用、結(jié)構(gòu)合理與易建性的綜合平衡，具有典型的建筑設(shè)計(jì)思維整合優(yōu)化特征。相較于此前“中國(guó)固有式”建筑滿足于用現(xiàn)代建筑材料（鋼與鋼筋混凝土）和建筑結(jié)構(gòu)類型（西式屋架）再現(xiàn)與它們?cè)炔o(wú)瓜葛的中國(guó)傳統(tǒng)北方官式建筑樣式，且為此不惜犧牲功能、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)三者合理性，不僅是結(jié)構(gòu)技術(shù)革新，也堪稱設(shè)計(jì)觀念上的進(jìn)步。他們并不盲目排斥或一味崇尚什么，而是具有中西兼治的知識(shí)儲(chǔ)備，理解中國(guó)營(yíng)造傳統(tǒng)和西方建筑技術(shù)互有長(zhǎng)短，采取了為我所用的理智姿態(tài)，并集中體現(xiàn)為明確的設(shè)計(jì)意圖。

圖12：法國(guó)Chateau de Digoine古堡始建于1233年（左），利用三角形穩(wěn)定性原理設(shè)置桁架與角撐，而2014年初建于中國(guó)云南大理的民居穿斗木架（右）僅將剪刀撐和斜撐作為施工臨時(shí)支撐構(gòu)件來(lái)使用

四、結(jié)論：結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步與認(rèn)知進(jìn)展的萌發(fā)

本研究聚焦抗戰(zhàn)時(shí)期中國(guó)后方“戰(zhàn)時(shí)建筑”設(shè)計(jì)實(shí)踐及其簡(jiǎn)易建筑技術(shù)，基于文獻(xiàn)梳理、檔案查閱和田野調(diào)查，通過(guò)描述其普遍采用的材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和施工技術(shù)，明晰其超常之舉的總體特征是借鑒中國(guó)傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)之易建性；進(jìn)而以兩所高校建筑設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，對(duì)其結(jié)構(gòu)合理性、空間合用性及易建性進(jìn)行綜合分析與比較，結(jié)果表明：

首先，中國(guó)傳統(tǒng)穿斗木構(gòu)在力學(xué)上并非一無(wú)是處，其單榀木架橫向抗側(cè)較強(qiáng)，但總體縱向抗側(cè)較弱；而常見(jiàn)西式屋架尤其是兩端支承的三角形桁架結(jié)構(gòu)在力學(xué)方面也并非十全十美，其單榀屋架橫向抗側(cè)能力較弱，但因使用剪刀撐而總體縱向抗側(cè)較強(qiáng)。另外，中國(guó)傳統(tǒng)穿斗木架結(jié)構(gòu)便于和竹笆抹灰墻體結(jié)合但難以獲取大空間；常見(jiàn)西式屋架尤其是兩端支承的桁架結(jié)構(gòu)體系雖利于獲取大空間，卻較難與竹笆抹灰墻結(jié)合。因此，中國(guó)傳統(tǒng)穿斗木架和西式屋架尤其是兩端支承的桁架，二者在結(jié)構(gòu)合理性、空間合用性及易建性三方面各有優(yōu)勢(shì)，存在互補(bǔ)的可能。

其次，以上述兩所高校案例為代表的“戰(zhàn)時(shí)建筑”，其設(shè)計(jì)兼取中、西兩種體系各自優(yōu)勢(shì)，以“混合”求互補(bǔ)：以局部或全部使用穿斗木架及復(fù)合屋架加強(qiáng)橫向抗側(cè)，另以普遍使用剪刀撐加強(qiáng)縱向抗側(cè)。它沒(méi)有直接沿用穿斗木架或西式屋架這兩大類原型，而用剪刀撐增強(qiáng)結(jié)構(gòu)縱向抗側(cè)，為傳統(tǒng)穿斗木架植入科學(xué)性；而西式屋架也因其有規(guī)律的間插性運(yùn)用、地方性的選材與施工工藝等得以完成其環(huán)境適應(yīng)性過(guò)程。

再者，“戰(zhàn)時(shí)建筑”選材與構(gòu)造設(shè)計(jì)一以貫之采取混合策略，結(jié)合施工便利和空間合用等通盤考量，顯示其并非直接照搬中國(guó)穿斗木架之易建性優(yōu)勢(shì)或直接運(yùn)用西式屋架之空間合用優(yōu)勢(shì)，而是尋求空間合用性、結(jié)構(gòu)合理性與易建性訴求的綜合平衡，是一種基于典型的設(shè)計(jì)思維的建筑技術(shù)進(jìn)步。盡管迄今為止并未發(fā)現(xiàn)上述兩個(gè)案例的設(shè)計(jì)者發(fā)表相關(guān)著述直接闡明其設(shè)計(jì)思路，但圖檔判讀和實(shí)物查勘兩方面提供的證據(jù)，足以展示其基于現(xiàn)代建筑工程專業(yè)知識(shí)的設(shè)計(jì)思維，表征著一種認(rèn)知進(jìn)展的萌發(fā)：中國(guó)建筑師開(kāi)始意識(shí)到中西木構(gòu)技術(shù)其實(shí)各有長(zhǎng)短的真相，由此嘗試跳脫傳統(tǒng)的“再現(xiàn)”模式，針對(duì)“中國(guó)問(wèn)題”，基于效率考量，開(kāi)拓新的設(shè)計(jì)思路。

而有趣之處還在于，這種轉(zhuǎn)變并非孤立或個(gè)別現(xiàn)象。抗戰(zhàn)時(shí)期的中國(guó)建筑師多有類似借鑒傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)的實(shí)踐嘗試，而與此并行的，是研究者的興趣焦點(diǎn)也同期并行轉(zhuǎn)向了民間建筑。其實(shí)，西式屋架技術(shù)在19 世紀(jì)中葉以后早已在中國(guó)傳播開(kāi)來(lái)，而中國(guó)建筑師也已于20 世紀(jì)初葉研習(xí)并掌握之；同時(shí)，中國(guó)傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)本就一直存在而并非如今日這樣岌岌可危。那為什么這種富有深意的集體性、方向性轉(zhuǎn)變——兼取二者之長(zhǎng)的互補(bǔ)與創(chuàng)造性改進(jìn)——一直要等到抗戰(zhàn)時(shí)期才集中出現(xiàn)呢？實(shí)際上，至少在此前的一些地方性實(shí)踐如“嘉庚建筑”和一些教會(huì)大學(xué)校園建筑中，借鑒傳統(tǒng)民間建筑技術(shù)的混合設(shè)計(jì)策略已多所斬獲，但問(wèn)題在于其設(shè)計(jì)主體并非當(dāng)時(shí)正試圖在建筑學(xué)專業(yè)界占據(jù)主流的中國(guó)建筑師，更未見(jiàn)他們就此受到顯著影響的報(bào)道。而因戰(zhàn)爭(zhēng)逼迫退入西南一隅乃至深處絕境之后，此前沉湎于永恒價(jià)值觀和兩種再現(xiàn)的中國(guó)建筑師，其直面真實(shí)問(wèn)題之建造本能終于被喚醒：基于現(xiàn)代建筑科技的知識(shí)背景，因應(yīng)此地之宜，回應(yīng)此地之題。這似乎投射出一種全球流動(dòng)背景下技術(shù)改進(jìn)與選擇的歷史邏輯，即創(chuàng)造性思維和實(shí)踐突破往往伴隨著外力的擠壓。

那么，創(chuàng)新的內(nèi)生驅(qū)動(dòng)機(jī)制何時(shí)才能真正形成？

(田野調(diào)查和論文寫作過(guò)程中得到趙辰、張十慶、張宏、郭璇、龍灝、 王歆、吳琳、許東明、裴釗以及其他師友指教與幫助， 碩士研究生張嘉新、王英妮、朱鎮(zhèn)宇，以及筆者指導(dǎo)的 本科生課外研學(xué)小組朱翼、周明睿、郭浩倫等提供資 料查詢和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪支持，謹(jǐn)此一并致以衷心感謝!)

注釋

[1]建筑工程部建筑科學(xué)研究院.中國(guó)建筑簡(jiǎn)史·第二冊(cè)：中國(guó)近代建筑簡(jiǎn)史[M].北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1962：6-7.

[2]楊秉德.中國(guó)近代城市與建筑[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993：3，8，19，57.

[3]李海清. 中國(guó)建筑現(xiàn)代轉(zhuǎn)型[M].南京：東南大學(xué)出版社，2004：228-230.

[4]郭小蘭. 重慶陪都時(shí)期建筑發(fā)展史綱[D].重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：61-64.

[5]陳志勇，祝恩淳，潘景龍. 中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)力學(xué)研究進(jìn)[J].力學(xué)進(jìn)展，2012，42（5）：644-654.

[6]李瑜，瞿偉廉，李百浩. 古建筑木構(gòu)件基于累積損傷的剩余壽命評(píng)估[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（8）：173-177.

[7]淳慶等. 江浙地區(qū)抬梁和穿斗木構(gòu)體系典型榫卯節(jié)點(diǎn)受力性能[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，45（1）：151-158.

[8] Kataoka Y，Itoh H，Inoue S. Investigation of fuzzily arranged“Hanegi”in traditional wooden building[C]. Whistler：6thWorld Conference on Timber Engineering，2000.

[9] Maeda T. Column rocking behavior of traditional wooden buildings in Japan[C].Miyazaki：10thWorld Conference on Timber Engineering，2008.

[10]依概算說(shuō)明書可知，設(shè)計(jì)單位就是中央大學(xué)自設(shè)“工程處”。從圖紙上的術(shù)語(yǔ)使用（剖視圖、立視圖）、剖面繪制（多無(wú)室內(nèi)外高差），以及《國(guó)立中央大學(xué)柏溪分校校舍建筑費(fèi)概算說(shuō)明》上第四項(xiàng)“工務(wù)費(fèi)”關(guān)于人員薪資支出“主任兼設(shè)計(jì)一人，監(jiān)工兼繪圖二人，收發(fā)材料員一人，計(jì)由（19）27年9月至（19）28年7月共支薪如左數(shù)。其由本大學(xué)調(diào)用者月薪不計(jì)，仍列于本校經(jīng)常費(fèi)內(nèi)”等細(xì)節(jié)可以推斷，三位設(shè)計(jì)者極有可能并非建筑學(xué)專業(yè)出身，而是從本校臨時(shí)調(diào)用，具有機(jī)械或土木類專業(yè)背景。其設(shè)計(jì)繪圖質(zhì)量遠(yuǎn)遜于基泰工程司為國(guó)立女子師范學(xué)院所做工作。

[11]如國(guó)立女子師范學(xué)院與春祥泰營(yíng)造廠于1942年8月25日訂立的建筑工程承包合同，其建設(shè)內(nèi)容為附屬中學(xué)分校教室一棟和學(xué)生宿舍一棟，合同約定施工期限僅35天（包括雨天）。

[12]“林徽因在《清式營(yíng)造則例》之《第一章 緒論》中認(rèn)為：中國(guó)匠師雖從來(lái)不用三角形，但他們知曉三角形是唯一不變動(dòng)的幾何形，只不過(guò)極少運(yùn)用這一原則。依筆者田野調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，似亦確實(shí)如此。如在施工過(guò)程中利用三角形穩(wěn)定性原理架設(shè)剪刀撐和斜撐作為臨時(shí)支撐，但在竣工后通常都會(huì)被拆掉。當(dāng)然，也有在木結(jié)構(gòu)主體部分及其維修加固工程中使用剪刀撐之類的三角形構(gòu)法之案例，如應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔暗層即使用了剪刀撐，實(shí)際上形成了類似腰箍的整體交圈桁架。盡管如此，它是刻意被隱匿的。另一方面，工匠幾無(wú)通過(guò)寫作傳播職業(yè)經(jīng)驗(yàn)特別是理性認(rèn)知的習(xí)慣，依據(jù)今日存世的《營(yíng)造法式》仍無(wú)從確認(rèn)他們是否真的在理念上對(duì)此有足夠清晰的認(rèn)知。與中國(guó)木構(gòu)建筑存在密切親緣關(guān)系的日本傳統(tǒng)木構(gòu)建筑也有類似情形——即日本工匠似乎意識(shí)到三角形具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但因?yàn)槊缹W(xué)上的顧慮，在實(shí)踐中極為排斥其運(yùn)用?？梢赃@樣認(rèn)為：關(guān)于三角形的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，中、日傳統(tǒng)工匠在經(jīng)驗(yàn)上有此意識(shí)，但尚未達(dá)到明白其科學(xué)原理的水平，最多只能算是經(jīng)驗(yàn)科學(xué)——千百次試錯(cuò)之后獲得的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)知，而經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)以及經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，三者并不能劃等號(hào)。反觀近代時(shí)期的日本，其木構(gòu)技術(shù)進(jìn)步之一即在于受西式結(jié)構(gòu)技術(shù)影響，明確了三角形穩(wěn)定性原理的科學(xué)價(jià)值，并在實(shí)踐中加以積極推廣和運(yùn)用。詳見(jiàn)：中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所.中國(guó)古代建筑技術(shù)史[M].北京：科學(xué)出版社，2016：84-89；另見(jiàn)：村松貞次郎著. 日本建築技術(shù)史——近代建築技術(shù)の成り立ち[M]. 東京：地人書館株式會(huì)社，昭和38年.108-109.”