“廣東殼”：節(jié)約“三材”與薄殼技術(shù)的歷史烏托邦

夏珩

賀茜子

王鵬

張騏

林兆海

建構(gòu)必須超越計(jì)算的邏輯，但不可否認(rèn)的是，任何對現(xiàn)代建筑文化的思考都必須承認(rèn)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用。

——肯尼思·弗蘭姆普敦，《建構(gòu)文化研究》[1]

一、導(dǎo)言

1.緣起：紅滿堂與“廣東殼”

刊登于2009 年《南方周末》上的一則新聞報(bào)道引起了課題組的關(guān)注：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（原華南農(nóng)學(xué)院，下同）將原樣復(fù)建由原華南工學(xué)院（現(xiàn)華南理工大學(xué)）蔡益銑、李淑敏于1958 年設(shè)計(jì)的球形薄殼建筑“紅滿堂”，這是中華人民共和國成立后的第一個(gè)磚拱薄殼建筑。此文章還提到在唐山大地震后對其結(jié)構(gòu)檢測不久，有建筑專家將其稱為“廣東殼”[2]。之后涉及“紅滿堂”的文獻(xiàn)均沿用此地域性稱謂[3]（圖1）。

圖1： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的“紅滿堂”建成后，暨南大學(xué)建成四胞胎磚拱薄殼

若關(guān)聯(lián)本課題組前期對夏昌世拱形隔熱屋頂?shù)难芯縖4]，順德人民大會(huì)堂主體屋蓋薄殼結(jié)構(gòu)研究等信息[5]，陸續(xù)拓展文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，上述“廣東殼”的實(shí)踐背景指向當(dāng)時(shí)中國更為廣泛的磚薄殼建造技術(shù)創(chuàng)新，在華南、華中、西北均有大量的應(yīng)用。若是以“廣東殼”來更廣泛地指代華南地區(qū)對磚薄殼的試驗(yàn)和應(yīng)用，這些研究創(chuàng)新實(shí)踐均離不開華南工學(xué)院土木工程系的貢獻(xiàn)。

據(jù)現(xiàn)有資料顯示，在1956—1965 年間，華南工學(xué)院土木工程系師生發(fā)表了一系列有關(guān)薄殼結(jié)構(gòu)研究的論文、報(bào)告和參與相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)踐與施工規(guī)程的編制，其中論文共計(jì)有20 篇之多（表1）。在使用Citespace 對這十年間關(guān)于拱殼的44 篇論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，發(fā)現(xiàn)華南工學(xué)院是薄殼學(xué)術(shù)研究與實(shí)踐的重要機(jī)構(gòu)[6]（圖 2）。

圖2： 有關(guān)華南工學(xué)院薄殼結(jié)構(gòu)的技術(shù)文獻(xiàn)

2.一個(gè)分析性的綱要

以上有關(guān)“紅滿堂”，“廣東殼”的史料個(gè)案之所以引起課題組的極大興趣與關(guān)注，一方面是因?yàn)檫@些拱殼建筑實(shí)例引發(fā)了一些有趣的問題：“紅滿堂”的確是中華人民共和國成立后的第一個(gè)磚拱薄殼建筑嗎？“廣東殼”這一名字究竟是一種民間稱謂，還是特定的技術(shù)術(shù)語？另一方面，主要是這個(gè)特殊的案例在研究現(xiàn)代中國早期工程建造史過程中可能呈現(xiàn)出的特殊價(jià)值：即有無可能結(jié)合當(dāng)下有關(guān)建構(gòu)理論框架和視野，探索本土建筑的知識(shí)系統(tǒng)和技術(shù)資源，對中國建筑的本土資源進(jìn)行類型學(xué)意義的歸納整理，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系。這既是一個(gè)基礎(chǔ)性的研究維度——涉及建筑學(xué)本體建造理論和方法的系統(tǒng)構(gòu)建；同時(shí)也是一個(gè)重要性被低估的維度——因?yàn)樵谟懻撝袊F(xiàn)代建筑發(fā)展的早期歷史時(shí)，相關(guān)工程建造技術(shù)的發(fā)展及其所形成的技術(shù)語境和知識(shí)范式是難以忽略的客觀事實(shí)，也是為課題組的主要問題預(yù)設(shè)和研究價(jià)值所在。

對華南工學(xué)院土木工程系關(guān)于薄殼研究學(xué)術(shù)論文的不完全統(tǒng)計(jì) 表 1

本課題的研究思路受西方建構(gòu)文化理論和史學(xué)研究的影響。當(dāng)前，國內(nèi)有關(guān)建筑設(shè)計(jì)的研究轉(zhuǎn)向了建構(gòu)文化及建造技術(shù)等方面的專題研究，從思想方法的層面來看，主要受到18、19 世紀(jì)近現(xiàn)代建構(gòu)學(xué)思潮和肯尼思·弗蘭姆普敦（Kennth Frampton）的《建構(gòu)文化研究》一書即以結(jié)構(gòu)理性主義為核心的 “建造詩學(xué)”的研究所影響。隨著20 世紀(jì)90 年代后期建構(gòu)理論引入中國，建構(gòu)話語成了實(shí)質(zhì)性推進(jìn)當(dāng)代建筑實(shí)踐與教育的理論基礎(chǔ)，成為對中國現(xiàn)代建筑文化批判的思想武器。王駿陽從跨文化視野中辨析“建構(gòu)”與“營造”的關(guān)系，呼吁建立一種面向中國建筑遺產(chǎn)和當(dāng)代實(shí)踐的本土建構(gòu)話語[7]。史永高結(jié)合廣義的地形要素和建筑材料表皮的研究，提出對中國半工業(yè)化建筑的研究視角，試圖構(gòu)建中國本土的建構(gòu)理論視角[8]。焦洋則以傳統(tǒng)斗栱為例，對接“建構(gòu)”概念與中國本土觀念“營造”[9]。而在建筑技術(shù)專題史研究方面，張復(fù)合呼吁中國近代建筑史亟需開拓近代技術(shù)史研究以彌補(bǔ)薄弱點(diǎn)[10]，劉伯英提出了中國工業(yè)遺產(chǎn)研究的科技史定位，提倡采用多學(xué)科視角發(fā)掘工業(yè)遺產(chǎn)的科技價(jià)值[11]；還有趙辰、劉大平、李海清、賴世賢、劉思鐸、孟璠磊、魯安東、周凌等學(xué)者分別針對近代建筑遺產(chǎn)的材料、建造、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系開展研究[12]。針對個(gè)案的技術(shù)專題研究，有譚剛毅重點(diǎn)發(fā)掘鄂豫湘西地區(qū)三線建設(shè)遺存的“干打壘”建造技藝[13]；劉伯英、朱曉明等分別以長春、洛陽、銅川之“156”工程項(xiàng)目、煤礦業(yè)遺產(chǎn)、磚拱建筑等田野調(diào)查案例為基礎(chǔ)，注重考查技術(shù)規(guī)范等方面的蘇（美）中技術(shù)轉(zhuǎn)移過程中的技術(shù)來源和影響[14]。值得注意的是，以上有關(guān)建構(gòu)理論的研究雖然賦予了學(xué)者們深入而有效的技術(shù)導(dǎo)向，但從方法論的層面尚未形成一種與建構(gòu)理論邏輯相關(guān)且統(tǒng)一有效的概念分析框架，特別是在經(jīng)驗(yàn)層面上由于文獻(xiàn)史料的嚴(yán)重匱乏，以至于我們很難從不同個(gè)案研究當(dāng)中總結(jié)出具有一般性解釋意義的中國本土建造的知識(shí)體系。本文可以看作是從具體的技術(shù)層面加以理論探索的一種嘗試。

本文所采用的方法屬于特殊的個(gè)案分析，然而，這里展現(xiàn)的“特殊個(gè)案”無非是為了說明更具一般意義的觀點(diǎn)。也就是說，希望針對1960 年前后華南工學(xué)院土木工程系薄殼結(jié)構(gòu)研究組的工程師群體對磚、竹、混凝土薄殼結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐來討論具有一般性意義的課題：揭示中國早期建筑和結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展圖景及其在地方上創(chuàng)新實(shí)踐，彌補(bǔ)國內(nèi)學(xué)界對建造技術(shù)史及其遺產(chǎn)研究的不足。

二、華南工學(xué)院土木工程系薄殼結(jié)構(gòu)研究圖景

1.節(jié)約“三材”與磚薄殼技術(shù)

隨著我國社會(huì)主義建設(shè)的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)出現(xiàn)了“三材”缺乏的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)存在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期。因此尋找替代性材料，如研究磚、竹的應(yīng)用成為當(dāng)務(wù)之急?！按u砌體和標(biāo)號較低的混凝土一樣，可以負(fù)擔(dān)壓力、一定的剪力和拉力，因此它完全有可能來代替混凝土結(jié)構(gòu)，但是對于這樣的替代，要求它們是怎樣的結(jié)構(gòu)形式呢？”薄殼結(jié)構(gòu)軸向內(nèi)力所要求的材料厚度比起彎曲內(nèi)力所要求的是要小得多。

—— 蔡益銑，毛子玉，1957 年[15]

通過文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，薄殼結(jié)構(gòu)的研究實(shí)踐與我國當(dāng)時(shí)“三材”（鋼材、水泥、木材）缺乏的歷史語境具有重要關(guān)聯(lián)性。薄殼結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，用材經(jīng)濟(jì)的建造技術(shù)體系，能以很薄的厚度獲得很大的強(qiáng)度和剛度。尤其在1958 年前后，基于節(jié)約“三材”“勤儉建國”的建設(shè)方針[16]，我國粵、蒙、鄂、陜、遼、甘等地區(qū)曾大量發(fā)展過以標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑的磚薄殼替代鋼筋混凝土薄殼——可以說這是磚薄殼技術(shù)的黃金時(shí)代。

2.薄殼結(jié)構(gòu)研究組的成員及實(shí)踐

文獻(xiàn)顯示，上述華南地區(qū)的薄殼研究成果多與華南工學(xué)院土木工程系的“薄殼結(jié)構(gòu)研究組”有關(guān)[17]。當(dāng)時(shí)位列“四大工學(xué)院”之一的華南工學(xué)院土木工程系的師資實(shí)力雄厚[18]，有資深教授、工程師，如鄺正文[20]、羅明燏[21]、羅崧發(fā)[22]、陸能源、蔡益銑[23]均曾在海外留學(xué)深造；年輕教師如姚肇寧[24]，他是華南工學(xué)院自己培養(yǎng)的年輕翹楚，日后也成為結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的專家。

關(guān)于研究組的確切成員組成[19]，本研究發(fā)現(xiàn)在明確提出“薄殼結(jié)構(gòu)研究組”稱謂的參考文獻(xiàn)[6]中，7 篇論文共有8 位作者：羅明燏、鄺正文共同署名的有2 篇；蔡益銑、毛子玉[25]共同署名的有1 篇；姚肇寧獨(dú)立署名的有3 篇；蔡益銑、毛子玉、姚肇寧、黃漢炎、盧理、黃漢林[26]共同署名的有1 篇。其中，毛子玉、黃漢炎、盧理、黃漢林的署名單位不是華南工學(xué)院，而是分別為省高教局、住宅公司、糧食廳等（表2、圖3）。

圖3： 1964年華南工學(xué)院建筑工程系教師合影，第一排左起為陸能源、夏昌世、羅崧發(fā)教授

從發(fā)表論文的內(nèi)容來看，鄺正文、羅明燏兩位教授以混凝土薄殼研究為主，先后完成了順德人民大會(huì)堂跨度54m 薄殼屋蓋、廣州軍區(qū)大禮堂跨度32m 薄殼屋蓋。磚、竹薄殼結(jié)構(gòu)和計(jì)算理論的研究則以蔡益銑、姚肇寧、毛子玉等為主。在1970年代以后，仍然堅(jiān)持薄殼結(jié)構(gòu)研究的是蔡益銑，他又將鋼筋混凝土薄殼擴(kuò)大至海洋、海岸、水利和交通等眾多工程領(lǐng)域。根據(jù)韓大建教授的回憶，這些學(xué)者在能力上側(cè)重不同，鄺正文教授強(qiáng)于工程實(shí)踐；蔡益銑教授精于薄殼理論與計(jì)算公式推導(dǎo)；羅崧發(fā)教授更擅長組織協(xié)調(diào)[27]。

此外，技術(shù)的快速推廣得益于高校與建工系統(tǒng)（建筑公司、市、縣多級設(shè)計(jì)院）的密切配合。當(dāng)時(shí)的廣東省建筑公司、廣州市建筑公司、廣東省建筑設(shè)計(jì)院、廣州市城市建筑設(shè)計(jì)院，以及中山、佛山、新會(huì)等地方設(shè)計(jì)室都在不同的項(xiàng)目、階段參與了磚薄殼技術(shù)的實(shí)驗(yàn)、測試與應(yīng)用推廣。在此，以參考文獻(xiàn)[6]為藍(lán)本的薄殼結(jié)構(gòu)研究相關(guān)的成員擇要介紹如下：

他們創(chuàng)造性地將竹、磚、混凝土等材料在屋蓋、樓蓋、基礎(chǔ)等各個(gè)構(gòu)造部位探索薄殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用。1956—1957 年間，華南工學(xué)院開始對磚薄殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的理論研究和試驗(yàn)工作。1957 年的3 月7 日，在由華南工學(xué)院和中國土木工程學(xué)會(huì)廣州分會(huì)、華南竹材研究委員會(huì)聯(lián)合召開的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，蔡益銑副教授作了“薄殼結(jié)構(gòu)理論在磚砌體及竹結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及建筑試驗(yàn)”的專題報(bào)告，并在會(huì)后展示了三個(gè)成功的磚砌殼體。此創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要目的就是以磚殼代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土或木板樓面，節(jié)省“三材”。[28]

1957 年底在廣東新會(huì)縣建成了第一幢三層磚薄殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)性房屋——“勞動(dòng)大學(xué)”，為以后磚薄殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。1958 年在廣州、中山、佛山等地相繼試點(diǎn)并逐步推開。1959 年7 月，廣東省建工局組織有關(guān)單位進(jìn)行初步總結(jié)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)和施工方法。1959 年底，廣東省建成磚薄殼結(jié)構(gòu)建筑12 萬m2。在1960 年2月，省建委和建工局又進(jìn)一步全面總結(jié)磚薄殼經(jīng)驗(yàn)，號召全省有計(jì)劃推廣，制定“磚薄殼”總結(jié)手冊及設(shè)計(jì)施工規(guī)程（1960 年完成初稿，1961 年出版草案），編制磚薄殼定型設(shè)計(jì)和構(gòu)件計(jì)算圖表，舉辦設(shè)計(jì)和施工訓(xùn)練班。[29]（表 3）

薄殼結(jié)構(gòu)研究相關(guān)成員教育背景、學(xué)術(shù)職務(wù)的不完全統(tǒng)計(jì) 表2

華南工學(xué)院對薄殼研究的不完全統(tǒng)計(jì)年表 表3

至1960 年，全廣東省設(shè)計(jì)了磚薄殼建筑180 余萬m2，建成和投入使用的約60 萬m2。范圍遍及城鄉(xiāng)，涉及居住、公共、倉庫和中小工業(yè)廠房等建筑類型，共有七種幾何類型：雙曲扁殼、柱面殼（或筒殼）、圓球殼、雙曲拋物面殼（或扭殼）、拋物線回旋面殼、錐形殼、無拉力殼。其中，以雙曲扁殼應(yīng)用最廣，約占總數(shù)的80%，其次為柱面殼和圓球殼。從施工方式上也有現(xiàn)砌，裝配式磚薄殼兩種[30]。

3.技術(shù)規(guī)范與圖集

在薄殼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)、初步應(yīng)用之后是技術(shù)推廣工作。1960 年，建筑工程部標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)院中南分院印刷發(fā)行、中南地區(qū)五省設(shè)計(jì)單位協(xié)作整理編制的中南地區(qū)通用結(jié)構(gòu)構(gòu)件民用建筑系列之《磚砌屋面筒殼圖集中南G-Q01》《磚砌屋面球殼圖集中南G-Q02》《磚砌長殼圖集中南G-Q03》，主持設(shè)計(jì)院是廣東省建筑設(shè)計(jì)院，廣州市城市建筑設(shè)計(jì)院，后者的署名院長為林克明，總工程師為佘畯南[31]（圖4）。

圖4： 1960年廣東省建筑設(shè)計(jì)院、城市建筑設(shè)計(jì)院主持的磚殼標(biāo)準(zhǔn)圖集

1961 年，建筑工程部技術(shù)情報(bào)局組織華南工學(xué)院主編了《磚薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（草案）》。此規(guī)程是對有模板施工的普通實(shí)心磚薄殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，優(yōu)點(diǎn)是“計(jì)算比較簡單使用，即使對薄殼結(jié)構(gòu)沒有經(jīng)驗(yàn)的同志，也能容易地進(jìn)行設(shè)計(jì)”（見翻印說明）[32]。

4.后續(xù)的調(diào)查和測試

華南工學(xué)院薄殼結(jié)構(gòu)研究組的研究并未止步于上述項(xiàng)目，而是進(jìn)行了持續(xù)的跟蹤調(diào)查和測試，致力于薄殼結(jié)構(gòu)的科學(xué)研究與理論發(fā)展。1962 年，廣東省建工局、華南工學(xué)院、廣東省建筑設(shè)計(jì)院等聯(lián)合撰寫的《磚薄殼調(diào)查總結(jié)報(bào)告》參加了中國土木工程學(xué)會(huì)年會(huì)。論文中提到在1960—1961 年，共調(diào)查了8.3萬m2的磚殼建筑，涵蓋廣州、佛山等11 個(gè)縣市的住宅、公共建筑（食堂、課室、商店）、倉庫、工業(yè)廠房等。文中比較了采用極限狀態(tài)與彈性薄殼理論計(jì)算的優(yōu)劣，指出了后者的彎矩計(jì)算較為精確和接近邊界條件。這也表明了此團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)價(jià)值與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，在結(jié)構(gòu)計(jì)算理論方面，雖然是采用蘇聯(lián)規(guī)范，但辨析了計(jì)算理論的準(zhǔn)確性[33]。從1965 年華南工學(xué)院建筑工程系測量教研組發(fā)表《用測量儀器觀測薄殼結(jié)構(gòu)靜荷變形的嘗試》一文來看，此后團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展出薄殼結(jié)構(gòu)變形檢測的工具和測量方法。這一工具主要針對磚、混凝土等不同材料的薄殼結(jié)構(gòu)變形測量[34]。

三、“廣東殼”的經(jīng)典案例

雖然上述文獻(xiàn)提及華南地區(qū)薄殼案例眾多，但圖片和檔案資料稀少，在此僅選擇混凝土、磚、竹等不同材料案例，或留有遺存的實(shí)例進(jìn)行擇要介紹以反映華南工學(xué)院薄殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)之豐富性（圖5）。

圖5： 華南工學(xué)院四個(gè)典型薄殼實(shí)例同比例一覽，從左至右依此為：a：順德人民大會(huì)堂；b：華農(nóng)紅滿堂；c：中山石岐機(jī)械廠；d：新會(huì)勞動(dòng)大學(xué)

1.竹薄殼

1957 年1 月，研究組在華南工學(xué)院的校園內(nèi)建成跨度20m 的竹薄殼廠房。從現(xiàn)存照片來推測，其為中心對稱結(jié)構(gòu)，四面均為三角形山墻以形成十字屋脊，之間以四片雙曲面形成屋蓋。屋脊中部又覆以四個(gè)雙曲面天窗，利于通風(fēng)。由于在科學(xué)計(jì)算下可剔除冗余桿件，減少材料耗量，比常規(guī)竹棚廠房要節(jié)約25%～30%的造價(jià)[35]（圖6）。

圖6： a：1957年1月華南工學(xué)院內(nèi)的竹拱薄殼廠房。b：竹拱薄殼廠房建成照片；c：竹拱薄殼廠房體量軸測圖

2.新會(huì)的勞動(dòng)大學(xué)

除在華南工學(xué)院校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)外，1957年年底，研究組在新會(huì)縣建成了第一座三層磚薄殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)性房屋——“勞動(dòng)大學(xué)”，屋蓋由兩個(gè)10.8m×10.8m 和一個(gè)9m×15m 雙曲扁殼組成，殼體厚度為24cm（空斗），為以后磚薄殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。在廣東省建工局組織的后續(xù)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)開裂嚴(yán)重，故建議在1958年后不再采用空斗砌法的磚殼[36]（圖7）。

圖7：a：1960年新會(huì)勞動(dòng)大學(xué)的空斗磚薄殼屋頂，可見其中的裂縫

圖7：b：從現(xiàn)狀照片可見新會(huì)勞動(dòng)大學(xué)的薄殼屋頂應(yīng)已經(jīng)拆除替換，但具體信息不詳

圖7：c：空斗磚薄殼屋頂?shù)姆纸廨S測示意圖

3.華南農(nóng)學(xué)院的“紅滿堂”

有了上述多處實(shí)驗(yàn)測試，磚薄殼建筑開始逐步推廣。在廣州的磚薄殼建筑最著名的當(dāng)數(shù)建于1958 年的華南農(nóng)學(xué)院教工餐廳——磚薄殼“紅滿堂”，跨度達(dá)20m。華南農(nóng)學(xué)院首先選擇教工餐廳作為實(shí)驗(yàn)建筑的目的是嘗試節(jié)約“三材”，降低造價(jià)。中央大廳20m 直徑的球面扁殼，采用1/4 磚的球形扁殼，由20 根直徑為30cm 的鋼筋混凝土柱支撐，并比外圍錐殼高出1.8m，面積314m2，周邊開氣窗供天頂采光，通風(fēng)。建筑的外圍直徑26m，除布置了20 根一磚厚的斜柱外（這是為了讓屋面的錐形磚殼能夠挑出更多，達(dá)到防水，防輻射熱要求，以及形態(tài)更輕巧），全部開有門窗[37]（圖 8）。

圖8： a，華南農(nóng)學(xué)院“紅滿堂”室內(nèi)照片；b，節(jié)慶時(shí)的華南農(nóng)學(xué)院“紅滿堂”磚拱薄殼建筑；c，華南農(nóng)學(xué)院“紅滿堂”軸測分解圖

4.順德人民大會(huì)堂

在1958 年順德番禺合并期間，位于大良鎮(zhèn)鐘樓公園旁的人民大會(huì)堂也是華南工學(xué)院的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師為羅明燏，鄺正文和羅崧發(fā)教授。它于1958年開工，1959 年國慶節(jié)落成，建筑面積共14100m2，是當(dāng)時(shí)全國最大的縣級會(huì)堂，可召開5000 人會(huì)議。其主體上蓋為跨度55m，高25m 的鋼筋混凝土薄殼頂，周圍的輔助建筑高5 層（正面為6 層）。它比同年施工的由蘇聯(lián)專家參與幫忙設(shè)計(jì)的北京火車站大廳，50m 拱殼結(jié)構(gòu)屋頂還要寬5m；比同類型結(jié)構(gòu)的莫斯科諾沃司匹克劇場的跨度還大3.45m。文獻(xiàn)指出，“禮堂采用的是平面為八角形的鋼筋混凝土球形薄殼屋頂，因此不得不采用創(chuàng)新的方法，是當(dāng)時(shí)世界上僅有的兩座薄殼頂結(jié)構(gòu)建筑作品中的一件”[38]（圖9）。

順德人民禮堂已被審定為順德重點(diǎn)保護(hù)文物。它的結(jié)構(gòu)性能曾經(jīng)經(jīng)過結(jié)構(gòu)專家論證。據(jù)文獻(xiàn)介紹，曾到現(xiàn)場考核的容柏生院士表示，“順德人民禮堂落成以來，經(jīng)歷了1962 年廣東新豐江水庫引發(fā)的六級地震的考驗(yàn)，1964 年又直面12 級臺(tái)風(fēng)折磨，證明它是質(zhì)量過硬的建筑物”[39]。

四、結(jié)語

上述呈現(xiàn)的廣東薄殼結(jié)構(gòu)研究圖景是一個(gè)由結(jié)構(gòu)工程師主導(dǎo)的群體性建造實(shí)驗(yàn)與研究循環(huán)，議題的重點(diǎn)是應(yīng)對節(jié)約“三材”的外部社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件制約因素，建筑材料匱乏問題。它們是從結(jié)構(gòu)、材料與建造層面實(shí)踐“勤儉建國”的國策，運(yùn)用設(shè)計(jì)智慧巧妙應(yīng)對節(jié)約“三材”的中國特定語境的生動(dòng)案例。值得注意的是，華南工學(xué)院的薄殼研究始終未涉及來自蘇聯(lián)技術(shù)轉(zhuǎn)移的雙曲磚拱技術(shù)類型[40]。如今看來，這是一種強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新的有意識(shí)選擇。

1.華南工學(xué)院薄殼結(jié)構(gòu)研究組的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)

華南工學(xué)院薄殼結(jié)構(gòu)研究組的工程師群體對薄殼研究的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)的水準(zhǔn)是課題組的重要關(guān)注點(diǎn)之一。[41]

薄殼結(jié)構(gòu)研究組的自我評價(jià)從蔡益銑先生于2005 年出版的系統(tǒng)性著作——《殼體理論及其工程實(shí)踐》的序言中可知，以早期“廣東殼”為線索的一系列結(jié)構(gòu)探索實(shí)驗(yàn)最終上升為殼體計(jì)算的精確理論。他解釋道，“目前殼體理論都采用古斯塔夫·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchoff，1824—1887）假說，但在實(shí)際中不可忽視參數(shù)σγy的影響，特別溫度影響是不可忽略的因素，因此需要從理論源頭解決問題”。他和團(tuán)隊(duì)采用歪斜曲線坐標(biāo)系統(tǒng)以便覆蓋更廣泛殼體來滿足更廣泛工程領(lǐng)域里各項(xiàng)目的實(shí)際情況，把殼體的實(shí)踐引向更寬廣的創(chuàng)新空間，涉及建筑、海洋、海岸、水利和交通等眾多領(lǐng)域。新的曲面創(chuàng)新也是一個(gè)重要價(jià)值，雖然蘇聯(lián)進(jìn)行了系統(tǒng)的薄殼結(jié)構(gòu)研究，但需要“尋找已有的各種薄殼形式和創(chuàng)造新的適合于磚砌體的薄殼形式”[42]。蔡益銑在第三章第六節(jié)中回顧，“選擇新的曲面來創(chuàng)新，它的提出已經(jīng)快50 年了，但除了1957 年在廣東新會(huì)建成12m 跨的磚薄殼外，世界上還未見過這個(gè)殼體的實(shí)踐，所以到現(xiàn)在還倍感新鮮”[43]（圖10）。

圖 9 ：a，順德人民大禮堂混凝土薄殼建筑；b，順德人民大禮堂室內(nèi)照片；c，順德人民大禮堂軸測分解圖

圖10： 蔡益銑2004年出版的《殼體理論及其工程實(shí)踐》中的薄殼幾何形匯總一覽

由此可見，薄殼結(jié)構(gòu)研究組的研究有其自身特點(diǎn)與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，填補(bǔ)了當(dāng)時(shí)薄殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域存在的諸多空白：①用磚、竹材料替代混凝土薄殼的變造；②考慮在華南地區(qū)的濕熱作用影響下的計(jì)算理論精確性優(yōu)化；③無筋扁殼的極限跨度測試；④各種不同形狀的薄殼之計(jì)算方法；⑤提供快速高效簡便的計(jì)算方法。

2.薄殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的工程史學(xué)

上述對廣東地區(qū)薄殼結(jié)構(gòu)的建造史概覽，是對我國除早期雙曲磚拱歷史研究之外的重要補(bǔ)充，彌補(bǔ)了國內(nèi)學(xué)界以早期工程師為對象的建筑史學(xué)研究的缺失；在建構(gòu)研究層面，也是不可或缺的薄殼結(jié)構(gòu)歷史線索的梳理，正如開篇的弗蘭姆普敦引言所述，結(jié)構(gòu)是建造體系深入研究過程中不可回避的議題。

目前，學(xué)界對國外杰出工程師的關(guān)注較多[44]，對國內(nèi)工程師建構(gòu)學(xué)研究較少，同時(shí)國內(nèi)結(jié)構(gòu)工程學(xué)界回溯自身的歷史與傳統(tǒng)的工作亦極少。剛過去60 年，當(dāng)下已經(jīng)較難挖掘這些結(jié)構(gòu)先賢和這一宏大而又細(xì)膩的薄殼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)歷史，還有眾多內(nèi)容細(xì)節(jié)有待進(jìn)一步梳理和澄清。

3.全球視角下的薄殼技術(shù)歷史烏托邦

有西班牙馬德里理工大學(xué)的學(xué)者指出，1950—1970 年代是拉美地區(qū)磚薄殼技術(shù)歷史烏托邦時(shí)代[45]。觀照我國早期的工程實(shí)踐史，彼時(shí)的中國薄殼技術(shù)又何嘗不是一段烏托邦式的宏大敘事歷史？在華南地區(qū)，當(dāng)時(shí)的林克明、佘畯南等設(shè)計(jì)師均曾先后涉及薄殼建筑領(lǐng)域。在臺(tái)灣地區(qū)，有陳其寬、張肇康等對雙曲鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)的關(guān)注與嘗試[46]?？梢韵胍姶藭r(shí)期無論是從蘇聯(lián)、中國、南歐到美洲大陸，均有充滿設(shè)計(jì)智慧的殼體結(jié)構(gòu)探索在不斷涌現(xiàn)，值得進(jìn)一步研究。

最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給60 多年前作出重要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和研究示范的華南工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程師先賢，并以蔡益銑先生在其著作中的序言自勉：

“所有這些只說明了一點(diǎn)，就是采用殼體對各項(xiàng)工程領(lǐng)域中某些項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)，其創(chuàng)新空間實(shí)在是太大了，相關(guān)理論要靠幾代人的努力才得以逐步建立起來”。

——蔡益銑，《殼體理論及其工程實(shí)踐》序言結(jié)語[47]，2004 年1 月

[致謝：華南理工大學(xué)韓大建教授、馮建平教授、馮江教授、李靜副教授、黃仕平副教授；同濟(jì)大學(xué)朱曉明教授、祝東海老師提供的幫助；美國邁阿密大學(xué)裴釗教授的啟發(fā)；新會(huì)勞動(dòng)大學(xué)林衛(wèi)紅館長、譚穎瑜女士的協(xié)助；深圳大學(xué)建筑與城規(guī)學(xué)院呂競晴、李泳霖、吳德君同學(xué)參與了新會(huì)豬舍的測繪，林雯婉、李晨提供了圖紙重新繪制與建模；楊德校先生提供了航測支持；岳子清先生提供了順德大禮堂室內(nèi)新近的照片]

注釋

[1] 見參考文獻(xiàn)[1]：345.

[2] 信息見：http：//news.sina.com.cn/c/2009-03-13/080515303356s.shtml，2020-09-05.

[3] 見參考文獻(xiàn)[2]。

[4] 見參考文獻(xiàn)[3]。

[5] 2019年馮江教授指出順德大禮堂是薄殼結(jié)構(gòu)，但并不清楚設(shè)計(jì)師情況。新的契機(jī)出現(xiàn)于2020年6月，同濟(jì)大學(xué)朱曉明教授分享的一篇微信推文——《圭峰山下的神秘廢墟—— 60年前的建筑奇譚》。它詳細(xì)介紹了1957年華南工學(xué)院在新會(huì)開展試驗(yàn)的磚拱殼豬舍遺址。課題組推測，夏昌世與蔡益銑同在華南工學(xué)院建筑、土木工程系，若考慮到在1960年前后的建筑、土木工程系合并階段，他們之間存在關(guān)聯(lián)的可能性極大。因而進(jìn)行深入挖掘，將上述碎片化信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得以逐漸拼出一個(gè)更為宏大、全面的關(guān)于薄殼研究的歷史圖景，這直接推動(dòng)了研究進(jìn)展。此推文由林兆海先生所作，經(jīng)作者邀請后共同參與研究此課題。參見：圭峰山下的神秘廢墟60年前的建筑奇譚[EB/OL]. https：//mp.weixin.qq.com/s/d-0NtQW-xJoWqEsKJbMAZQ，2020-04-05.

[6] 因篇幅所限略去44篇文獻(xiàn)的具體內(nèi)容；但是從絕對數(shù)量來看，華南工學(xué)院的薄殼相關(guān)論文約占50%之多。由于歷史原因，還有眾多的磚、混凝土薄殼史料、紙質(zhì)文獻(xiàn)并未收錄于cnki數(shù)據(jù)庫中，如本文所列的參考文獻(xiàn)[7]、[12]、[15]、[17]等，均由華南工學(xué)院或與其相關(guān)單位編著。若進(jìn)一步考慮此類文獻(xiàn)的比重，則華南工學(xué)院的分量還會(huì)進(jìn)一步增加。

[7] 見參考文獻(xiàn)[30]、[32]。

[8] 見參考文獻(xiàn)[31]。

[9] 見參考文獻(xiàn)[33]。

[10] 見參考文獻(xiàn)[34]。

[11] 見參考文獻(xiàn)[35]。

[12] 見參考文獻(xiàn)[36]～[43]。

[13] 見參考文獻(xiàn)[44]。

[14] 見參考文獻(xiàn)[45]，[46]。

[15] 見參考文獻(xiàn)[4]：1.

[16] “一五”計(jì)劃時(shí)期，厲行節(jié)約工作受到高度重視，在全國范圍內(nèi)推動(dòng)開展深入、全面的節(jié)約運(yùn)動(dòng)，并正式確立“勤儉建國”的方針。見參考文獻(xiàn)[5]：26.

[17] 來自參考文獻(xiàn)[6]：序言.

[18] 華南工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程專業(yè)有不少教授是唐山交通大學(xué)畢業(yè)并在西方留過學(xué)的，如羅崧發(fā)、陸能源、蔡益銑教授等；有庚子賠款資助留學(xué)歸國的梁綽余老教授；有工程經(jīng)驗(yàn)極為豐富的鄺正文、朱士賓教授。見參考文獻(xiàn)[18]。唐山交通大學(xué)建校于1896 年，有“東方麻省”之稱，見參考文獻(xiàn)[23]：82.

[19] 據(jù)現(xiàn)旅居加拿大的土木工程系退休教授馮建平老師回憶，他大學(xué)時(shí)的老師有蔡益銑、姚肇寧先生。蔡老師當(dāng)時(shí)講授薄殼結(jié)構(gòu)，姚老師是結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的講師。從事薄殼結(jié)構(gòu)的研究還有何逢康先生。他說土木系就以蔡、姚、何這三位先生的論文多，實(shí)踐多，但從何逢康有關(guān)薄殼的論文來看，時(shí)間在1970 年代，故可能不在1958 年的薄殼研究組之列。

[20] 鄺正文（1907—1997，廣東臺(tái)山人），1935年在菲律賓圣托馬斯大學(xué)土木工程學(xué)專業(yè)獲碩士學(xué)位，在民國期間就從事結(jié)構(gòu)工程實(shí)務(wù)并任技正，具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。[《民國時(shí)期廣東省政府檔案史料選編 8 第九屆省政府會(huì)議錄》作者：廣東省檔案館。技正為官名，是舊時(shí)中國技術(shù)人員的官職。國民政府的交通、鐵道、實(shí)業(yè)、內(nèi)政好部（會(huì)）及?。ㄊ校┱南鄳?yīng)廳（局）大多置此官，以辦理技術(shù)事務(wù)。此官在部（會(huì)）中，職位次于“技監(jiān)”’在廳（局）中為最高官職。其下屆有“技士”“技佐”等。詳見：《中國歷代官稱辭典》。]1936年起，鄺正文先后任職于廣州真光女子中學(xué)、廣東公路處、廣東糧政局、嶺南大學(xué)、廣東國民大學(xué)、中山大學(xué)。1952年調(diào)入華南工學(xué)院任教授，從事鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土木工程技術(shù)的研究、管理及教學(xué)。主講工程材料、水利學(xué)、測量、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等課程。1958年羅明燏、鄺正文教授主持設(shè)計(jì)了順德禮堂觀眾廳頂蓋主體鋼筋混凝土大薄殼（含空腹桁架）。參見文獻(xiàn)[23]：68.

[21] 羅明燏（1905—1987，廣州番禺人），被譽(yù)為“海陸空專家”，1926 年畢業(yè)于唐山交通大學(xué)，師從茅以升；1932—1934 年在美國麻省理工學(xué)院的航空、土木兩專業(yè)攻讀碩士，后游學(xué)于美國麻省理工學(xué)院，密歇根大學(xué)和英國倫敦大學(xué)等，在建筑、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、造船和飛機(jī)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域均有建樹，精通多種語言。1952年前先后在廣州工務(wù)局、省國民政府、廣東勷勤大學(xué)及國內(nèi)幾所大學(xué)等任職，1952年任華南工學(xué)院?；I委會(huì)主任，繼被任命為土木工程學(xué)院首任院長。詳見華南理工大學(xué)檔案館對“文革”前教授的介紹：http：//www2.scut.edu.cn/archives/2012/1121/c1635a26800/page.htm，2020-9-5.

[22] 羅崧發(fā)（1914—1985，廣東南海人），民盟廣東省常委，廣東省政協(xié)第四屆委員、第五屆常委。1937年唐山交通大學(xué)土木工程專業(yè)畢業(yè)。先后在廣西、貴州、云南、廣州等地從事土木工程技術(shù)員、工程師的工作（曾任黔桂鐵路工程師）。1946 年赴美國普渡大學(xué)研究院深造，1949 年獲碩士學(xué)位。1950 年回國，就任中山大學(xué)土木系代主任兼嶺南大學(xué)、華南聯(lián)合大學(xué)教授。1952年調(diào)入華南工學(xué)院任教，歷任土木工程系、建筑工程系主任、校學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、校（院）務(wù)委員會(huì)委員。參見文獻(xiàn)[17]。

[23] 蔡益銑（1925—2019，上海人），復(fù)旦大學(xué)畢業(yè)，1949 年于美國普渡大學(xué)獲得碩士學(xué)位，康奈爾大學(xué)博士學(xué)位肄業(yè)。與前述幾位在“文革”前就獲聘為教授的先賢相比，他的資歷稍淺。但畢生都致力于薄殼結(jié)構(gòu)計(jì)算方法與理論的研究及其應(yīng)用推廣，是研究組的核心人物。他主持的“磚薄殼屋蓋樓蓋及基礎(chǔ)”獲1979年廣東省科技二等獎(jiǎng)。其愛人李淑敏亦為結(jié)構(gòu)工程師，夫婦二人與毛子玉一道設(shè)計(jì)了華南農(nóng)林學(xué)院的“紅滿堂”。據(jù)韓大建教授回憶，華南工學(xué)院對上述教授的科研工作極為重視，1963年韓大建從北京大學(xué)固體力學(xué)專業(yè)分配至華南工學(xué)院土木系的主要原因也是作為蔡益銑教授的研究助手。

[24] 毛子玉（生卒年份、籍貫不詳），中山大學(xué)1940年代末期的畢業(yè)生，曾經(jīng)于1954年配合夏昌世先生完成肇慶鼎湖山教工休養(yǎng)所，并參與夏昌世先生主持的華中工學(xué)院規(guī)劃設(shè)計(jì)。據(jù)馮建平老師回憶，毛子玉是蔡益銑的助手。詳見：2013年在文化公園水產(chǎn)館里舉辦的嶺南現(xiàn)代建筑文獻(xiàn)展。在中山大學(xué)1947年四年級下注冊名單中可見到毛子玉名單。詳見參考文獻(xiàn)[27]：326.

[25] 姚肇寧（生卒年份不詳，香港），華南工學(xué)院土木工程系自己培養(yǎng)的優(yōu)秀學(xué)生，在大學(xué)期間就獨(dú)立鉆研出高等結(jié)構(gòu)學(xué)上的“直線變形理論”。1953年，姚肇寧被保送進(jìn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)攻讀研究生，其后回校任教。韓大建教授指出姚肇寧主要從事結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究，他在年輕教師里的力學(xué)基礎(chǔ)是最好。見參考文獻(xiàn)[22]。

[26] 黃漢炎，高級工程師，1934 年生，廣東省東莞人。1957 年畢業(yè)于華南工學(xué)院土木建筑工程系，曾任職于廣州市房管局，成為白天鵝賓館的設(shè)計(jì)者、中國工程設(shè)計(jì)大師，任中國高層建筑結(jié)構(gòu)委員會(huì)委員，第十屆、十一屆廣州市人大常委會(huì)副主任，廣州珠江實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司總工程師，華南理工大學(xué)董事教授，廣州珠江外資建筑設(shè)計(jì)院名譽(yù)院長，1992年起獲國務(wù)院特殊津貼。見參考文獻(xiàn)[21]。

[27] 韓大建（1940—），華南理工大學(xué)教授。2020 年11月7日，課題組就土木工程系薄殼研究組的問題當(dāng)面采訪了韓老師。極為遺憾的是，上述薄殼研究組親歷者中最為高壽的蔡益銑先生、黃漢林先生均于2019年仙逝，課題組未能及時(shí)采訪以進(jìn)一步梳理當(dāng)時(shí)的歷史細(xì)節(jié)。

[28] 見參考文獻(xiàn)[4]。

[29] 見參考文獻(xiàn)[14]。

[30] 見參考文獻(xiàn)[14]：370.

[31] 由林克明、佘峻南、麥禹喜等于1958 年開始的廣州火車站方案，有兩個(gè)過程方案是鋼筋混凝土薄殼屋蓋。

[32] 直到1971年，此設(shè)計(jì)規(guī)程還被“陜西省基建指揮部空心磚實(shí)驗(yàn)小分隊(duì)（西北工業(yè)設(shè)計(jì)院、西安實(shí)驗(yàn)磚瓦廠、西安冶金建筑學(xué)院）”所使用，參見文獻(xiàn)[25]。

[33] 見參考文獻(xiàn)[26]：序言.

[34] 見參考文獻(xiàn)[15]。

[35] 見參考文獻(xiàn)[4]：2.

[36] 1958 年7月2日，周恩來總理蒞臨新會(huì)視察指導(dǎo)工作，將圭峰農(nóng)場命名為“新會(huì)勞動(dòng)大學(xué)”，并親筆題名、題詞，參見文獻(xiàn)。其開裂原因是應(yīng)力傳遞復(fù)雜和抵抗主拉應(yīng)力性能不好，所以1958 年以后已經(jīng)不在采用。參見文獻(xiàn)[14]：373.

[37] 1999 年，“紅滿堂”被有關(guān)部門列為危樓拆除，現(xiàn)有建筑采用鋼筋混凝土原樣翻建。

[38] 1958 年12月15日，番禺、順德合并為番順縣，縣治設(shè)大良。1959 年6月10日，番順縣分開番禺、順德兩個(gè)機(jī)構(gòu)辦公，10月正式恢復(fù)兩縣原有建制。1959 年10月1日，全國最大的縣級會(huì)堂——順德縣人民禮堂落成。參見文獻(xiàn)[20]：56.

[39] 見參考文獻(xiàn)[20]：99.

[40] 朱曉明、祝東海兩位老師等曾深入研究雙曲拱結(jié)構(gòu)，參見文獻(xiàn)[24]。

[41] 馮建平老師認(rèn)為，無論在今天或在當(dāng)年，薄殼結(jié)構(gòu)都很有價(jià)值，因?yàn)樗强臻g結(jié)構(gòu)受力合理，可用于大跨度及按建筑需求做成各種曲線美妙的外形。由于計(jì)算工作量大，按當(dāng)年的計(jì)算能力和水平，進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的價(jià)值很大。當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)工程師都認(rèn)為進(jìn)入這一領(lǐng)域是屬于“頂尖”水平。

[42] 古斯塔夫·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824—1887），德國物理學(xué)家，其“線彈性薄板直法線假設(shè)”可以將一個(gè)三維彈性力學(xué)問題簡化成二維問題，此假設(shè)內(nèi)容在后續(xù)板殼力學(xué)研究中較多被引用參考文獻(xiàn)[16]：289.

[43] 參考文獻(xiàn)[16]：169.

[44] 自香港中文大學(xué)朱競翔教授1998 年完成博士論文《約束與自由：現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)史》至今，陸續(xù)有不少學(xué)者完成對日本、瑞士等結(jié)構(gòu)工程師的史學(xué)、設(shè)計(jì)方法論研究。

[45] 參考文獻(xiàn)[28]。

[46] 參考文獻(xiàn)[29]。

[47] 參考文獻(xiàn)[16]：序言.