另一種面向——近代工程師萊文斯比爾的在華探索

唐莉*，童喬慧

關(guān)鍵字：萊文斯比爾，結(jié)構(gòu)工程師，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，武漢大學(xué)早期建筑

0 引言

2005年，美國工程院院士奧特夫·萊文斯比爾（Octave Levenspiel），將父子珍藏的多幅武漢大學(xué)早期建筑群結(jié)構(gòu)圖紙，以及一張建筑群即將竣工時(shí)的全景照片捐贈(zèng)給武漢大學(xué)。經(jīng)整理這些圖紙是民國時(shí)期的武漢大學(xué)在修建珞珈山校區(qū)1）時(shí)期的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，共150余幅，以藍(lán)圖紙和硫酸圖紙為主要載體，繪制時(shí)間集中在1930年代，是國立武漢大學(xué)珞珈山校區(qū)建設(shè)特別是二期建設(shè)2）的主要時(shí)間，圖紙內(nèi)容囊括了現(xiàn)在校區(qū)里的10余處文物建筑3）的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。原始史料為我們研究武漢大學(xué)早期建筑群的建造歷史提供了重要支撐。

綜合爬梳2010年之前發(fā)表的多份相關(guān)研究，關(guān)于武漢大學(xué)珞珈山校園及建筑群的建造年代、設(shè)計(jì)師、建筑技術(shù)等內(nèi)容的研究存有多處矛盾及錯(cuò)誤之處，而又因?yàn)槌霭嫖锏膫鞑?，進(jìn)一步加深了大眾對(duì)武漢大學(xué)早期建筑群的認(rèn)知錯(cuò)誤。伴隨著史料的逐漸公開，關(guān)于武漢大學(xué)早期建筑群的研究也進(jìn)一步深入，筆者也在思考如何逃出史料桎梏，去發(fā)現(xiàn)真正推動(dòng)歷史的文明之光。

在這樣的思考下，筆者重新審視獲贈(zèng)的百余份建筑圖紙，發(fā)現(xiàn)獲贈(zèng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深度、制圖形制、圖紙編碼等都與武漢大學(xué)一期工程圖紙不同，呈現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及專業(yè)現(xiàn)代化的制圖模式，那么是什么因素促使了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范化及專業(yè)化繪制？這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如何解決“形式模仿時(shí)期”建筑風(fēng)格與建筑技術(shù)之間的邏輯矛盾？帶著這些疑問，圖簽欄處的一個(gè)人名引起了筆者的深究，也許透過對(duì)這位工程師及其事務(wù)所的關(guān)注可以解答上述各種疑問，填補(bǔ)早期關(guān)于武漢大學(xué)早期建筑群設(shè)計(jì)思想及技術(shù)模式研究的空白。

1 追溯：工程師萊文斯比爾

圍繞關(guān)鍵詞展開歷史信息的追索是紛繁史料研究中的重要階段，這些圖紙中最直接的信息便是圖簽欄里的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方：亞伯拉罕·萊文斯比爾（Abraham Levenspiel，圖1）。近代建筑技術(shù)問題的理解不可忽視技術(shù)主體的成長經(jīng)歷，因?yàn)樗^技術(shù)，總歸是有人來研發(fā)、使用和改進(jìn)的，其主體性的一面不應(yīng)為研究者忽略。

圖1 Abraham Levenspiel在武漢大學(xué)早期建筑群結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙上的簽名，來源：武漢大學(xué)檔案館圖紙（檔案號(hào)：4-JJC02-002-003）

而提及對(duì)武漢大學(xué)早期建筑群設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的研究，對(duì)總設(shè)計(jì)師開爾斯（Francis Henry Kales，1882-1957）的關(guān)注最多，近年隨著眾多文獻(xiàn)的開放，曾參與校園一期建筑設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師李錦沛及景明洋行工程師逐漸被大家所關(guān)注，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師萊文斯比爾關(guān)注甚少，有學(xué)者論及萊文斯比爾的貢獻(xiàn)也僅是一個(gè)名字而已，甚至關(guān)于他的生卒國籍等都語焉不詳。亞伯拉罕·萊文斯比爾是捐贈(zèng)圖紙的奧特夫·萊文斯比爾（Octave Levenspiel）的父親（圖2），筆者通過武漢大學(xué)檔案館、湖北省檔案館、倫敦瑪麗女王大學(xué)（Queen Mary University of London）檔案館、亞伯拉罕·萊文斯比爾的孫女貝基（Bekki Levien）4）等提供的資料，以期勾勒出技術(shù)主體萊文斯比爾的成長及技術(shù)知識(shí)的構(gòu)建過程，探討其在中國本土環(huán)境中呈現(xiàn)出的特殊性。

圖2 亞伯拉罕·萊文斯比爾（右）與奧特夫·萊文斯比爾（左）的合影，引自參考文獻(xiàn)[4]96

亞伯拉罕·萊文斯比爾5），1899年2月20日出生在波蘭（Poland，near Warsaw），6個(gè)月大時(shí)舉家遷往英國倫敦，1917年從東倫敦學(xué)院（The East London College）6）電氣工程（Electrical Engineering）專業(yè)畢業(yè)（圖3、4）后服兵役，被派往俄國的阿爾坎格爾斯克（Arkangelsk，俄語:Архангельск）地區(qū)7）及符拉迪沃斯托克（Vladivostok，俄語:Владивосток）地區(qū)8）援戰(zhàn)，同年離開軍隊(duì)，從俄國來到了中國香港，從事建筑工程工作，參與了一些大型酒店及橋梁設(shè)計(jì)[1]。萊文斯比爾在大學(xué)期間學(xué)習(xí)過應(yīng)用力學(xué)（Applied Mechanics）、幾何學(xué)（Practical Geometry）、繪圖（Drawing）等課程，為他從業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。1919年萊文斯比爾來到上海，主職建筑工程師，先后供職于上海著名的英資企業(yè)安利洋行（Arnold & Company.LTD.）9）旗下的地產(chǎn)部門和華懋地產(chǎn)有限公司（Cathay Land Co,.LTD.），據(jù)了解其參與了華懋公寓（現(xiàn)上海錦江飯店北樓）10）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目等。1936年后開始以個(gè)人事務(wù)所名義承接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程。1943年，萊文斯比爾在上海被囚禁近兩年。1949年，萊文斯比爾申請(qǐng)了去澳洲的護(hù)照，并加入澳大利亞國籍11），之后便一直在悉尼獨(dú)居。

圖3 Abraham Levenspiel在東倫敦學(xué)院的信息卡，來源：倫敦瑪麗女王大學(xué)檔案館

圖4 Abraham Levenspiel的畢業(yè)證書，引自參考文獻(xiàn)[4]14

根據(jù)貝基（Bekki）描述萊文斯比爾是一位極其認(rèn)真的一點(diǎn)幽默感都沒有的人，也是一位對(duì)工程學(xué)“情有獨(dú)鐘”，極其專業(yè)、理性的工程師，勇敢而又樂于創(chuàng)新，晚年仍然熱衷于工程設(shè)計(jì)，曾發(fā)明了微型擋風(fēng)眼鏡刷、煤氣灶自動(dòng)切斷閥等12）。

通過追溯可考史料，可以發(fā)現(xiàn)萊文斯比爾在建筑方面的實(shí)踐集中于國立武漢大學(xué)新校舍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖5），一部分是其在華懋地產(chǎn)公司工作期間負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，一部分是其事務(wù)所的承接的武大項(xiàng)目[2]。根據(jù)其家人回憶，在戰(zhàn)爭爆發(fā)后，萊文斯比爾幾乎沒有展開過任何建筑實(shí)踐（表1）。所以武漢大學(xué)早期建筑群的建筑項(xiàng)目是萊文斯比爾在華的主要建筑實(shí)踐，是他有關(guān)中國古典建筑形式與西方結(jié)構(gòu)建筑體系的一次“發(fā)明”創(chuàng)造，如同中西兩種結(jié)構(gòu)體系組成的魔方，在他的手下推敲創(chuàng)造出不同的組合，每一棟的結(jié)構(gòu)體系都獨(dú)具特色，創(chuàng)造出不同的“適應(yīng)”中國古典建筑形式的西方結(jié)構(gòu)體系，不刻板堆砌，也不隨波逐流，其結(jié)構(gòu)技術(shù)探索在當(dāng)時(shí)的校園建筑乃至其他公共建筑中都首屈一指。筆者試圖通過對(duì)其建筑實(shí)踐項(xiàng)目調(diào)研測繪發(fā)現(xiàn)其在現(xiàn)代性建筑結(jié)構(gòu)體系和地域性傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌的融合方面所做的多元探索，不僅豐富了武漢大學(xué)早期建筑群的建筑價(jià)值，更是在建筑技術(shù)層面推動(dòng)中國近代建筑現(xiàn)代化過程的珍貴探索。

圖5 1935年國立武漢大學(xué)珞珈山校址風(fēng)景，來源：武漢大學(xué)校史館

表1 萊文斯比爾參與及主持的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，唐莉統(tǒng)計(jì)繪制

表2 萊文斯比爾參與的建筑實(shí)踐圖紙統(tǒng)計(jì)，唐莉統(tǒng)計(jì)繪制

2 探索1：建筑制圖規(guī)范化的現(xiàn)代探索

2.1.建筑圖紙?jiān)诮袊陌l(fā)展

建筑圖紙?jiān)谖覈ㄖl(fā)展過程中并未完成分工、規(guī)范化發(fā)展，圖紙繪制及編制受個(gè)人或者事務(wù)所的習(xí)慣影響較大[3]。在我國傳統(tǒng)大型建筑工程中，圖樣表現(xiàn)平面布局或建筑的立面情況及裝修細(xì)部，燙樣立體展示建筑的形象輪廓和區(qū)域的群體配置，并標(biāo)注建筑的主要尺寸與做法13）。1865年江南制造總局的建設(shè)圖紙已經(jīng)開始吸收西方建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)，在總圖上出現(xiàn)比例尺、指北針以及圖例。在西方建筑制圖習(xí)慣的影響下，測繪員葛尚宣1920年出版的《建筑圖案》，是工程“圖案”（Drawing）較早運(yùn)用在建筑中的實(shí)例，但是書中“圖式”均無標(biāo)注比例等，顯示出科學(xué)性的同時(shí)也透露著傳統(tǒng)工匠圖樣的痕跡[4]，與科學(xué)制圖之間還存在一定差距。1910-1920年代，建筑被納入美術(shù)范疇[5]，建筑“圖案”指方案設(shè)計(jì)，具有藝術(shù)繪畫及裝飾特色[6]，而功能性與物質(zhì)性則被忽略。1933年，楊肇輝提出“凡關(guān)于建筑各圖紙可稱之為施工圖”，“供承造者作為施工操作之依據(jù)以及造價(jià)估算之參考”。建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模糊分工使建筑圖紙屬性復(fù)合。其中建筑結(jié)構(gòu)施工圖以清晰表達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念及做法為宗旨，并無標(biāo)準(zhǔn)制圖規(guī)范，設(shè)計(jì)深度也參差不齊。如基泰工程司（Kwan, Chu and Yang Architects）1931年繪制的中央體育場的百張施工圖紙，比例、尺寸等信息表達(dá)充分有利于工程實(shí)現(xiàn)，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)圖紙并未區(qū)分，部分結(jié)構(gòu)大樣圖散落分布在建筑設(shè)計(jì)圖紙之中（圖 6）。

圖6 基泰工程司中央體育館國術(shù)場施工圖，1931，引自參考文獻(xiàn)[11]72

2.2.萊文斯比的建筑制圖探索

明確的職責(zé)分工與規(guī)范化的建筑制圖保證了建筑活動(dòng)的社會(huì)性生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)，并為設(shè)計(jì)師遠(yuǎn)程調(diào)控工程提供了可能。萊文斯比爾于1933年以華懋地產(chǎn)公司工程師的角色加入武漢大學(xué)的校園建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中14），在萊文斯比爾加入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作之前，新校舍的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由助理建筑師石格司（Richard Sachse，1882-1966）15）、李錦沛（Poy Gum Lee，1900-1968）16）完成17）[2]。從武漢大學(xué)檔案館藏早期校園建設(shè)圖紙中，我們可以發(fā)現(xiàn)：在1933年前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙有單獨(dú)成頁的案例，也有混合在建筑設(shè)計(jì)圖紙中的；而自1933年后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙便從中獨(dú)立出來，圖紙編目、繪制等已規(guī)范化管理（表2）。這在處于轉(zhuǎn)型時(shí)期的中國近代建筑中也并非常態(tài)[7]。

在圖紙繪制方面，萊文斯比爾的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙繪制與1990年代興起的“平法表達(dá)”相似[8]，用平面整體設(shè)計(jì)來表達(dá)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、標(biāo)高、構(gòu)造、配筋等內(nèi)容，再與標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖相配合，即構(gòu)成一套完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙。在理學(xué)院二期工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中（1936年），其采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，用列表及截面注寫方式繪制柱平法施工圖18）（圖7），即在柱平面布置圖上用軸線（橫向A-U、縱向1-6）確定柱號(hào)，在同一個(gè)編號(hào)的柱中選擇一個(gè)或者幾個(gè)截面標(biāo)注集合參數(shù)代號(hào)；在柱表中注寫柱編號(hào)、柱段起止標(biāo)高、幾何尺寸與配筋的具體數(shù)值，配以各種柱截面形狀及其箍筋類型圖的方式（表3），來表達(dá)柱平法施工圖。融合了現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)施工圖中常用的列表注寫與截面注寫方式[9]。

圖7 1936年武漢大學(xué)早期建筑群理學(xué)院二期工程 柱列表及截面注寫方式的柱平法施工圖（局部），來源：武漢大學(xué)檔案館圖紙（檔案號(hào)：4X12-1994-J112-4）

相較于1930年代的行業(yè)常態(tài)，萊文斯比爾的制圖探索具有前瞻性及開創(chuàng)性，其將梁柱墻構(gòu)件中含有規(guī)律性的要素用統(tǒng)一數(shù)值和共用構(gòu)造通用標(biāo)準(zhǔn)圖，直接在各層結(jié)構(gòu)平面圖中一次性完整的表達(dá)清楚，制圖深度和現(xiàn)通行平面整體設(shè)計(jì)制圖規(guī)則相似，圖紙繪制方式方便高效，提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)成本，更節(jié)省約65%～80%的圖紙量[10]。萊文斯比爾在建筑制圖規(guī)范方面的探索一方面加速了中國近代建筑工業(yè)體系的完善，另一方面也保障了中國近代建筑現(xiàn)代化探索的實(shí)現(xiàn)，為我國近代建筑現(xiàn)代化進(jìn)程奠定了基礎(chǔ)。

表3 1936年武漢大學(xué)早期建筑群理學(xué)院二期工程 標(biāo)高93.0＆apos;～155.5＆apos;（A1）柱平法施工圖（局部），唐莉根據(jù)圖7施工圖整理繪制

3 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)“中國化”的探索

3.1 20世紀(jì)初期“中國固有式”建筑技術(shù)模式

所謂“中國固有式”建筑是指運(yùn)用（至少是部分運(yùn)用）西方建筑技術(shù)手段，同時(shí)又具有中國官式建筑某些形式特征（如“大屋頂”、仿木構(gòu)柱、梁及斗拱、彩畫等）與視覺效果的中國近代建筑[7]，在總體風(fēng)格上追求“像不像”中國傳統(tǒng)建筑，其中最核心的問題集中在如何用西式屋架模仿中式古典屋面曲線做出“舉折”19）。

中國傳統(tǒng)官式建筑木構(gòu)架大屋架工程采用層疊式原則搭建，在進(jìn)深方向以檁條確定步架，逐級(jí)抬高，創(chuàng)造舉折，使屋面呈曲線[11]；而西方建筑結(jié)構(gòu)體系以框架結(jié)構(gòu)為主，屋身和屋架可以分開建造，屋面平直或者為多段直線，普遍使用斜向構(gòu)建增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。關(guān)于中國固有式建筑模仿“大屋頂”的技術(shù)探索，可以根據(jù)跨度大小對(duì)屋架進(jìn)行局部處理。當(dāng)屋架跨度較小 （20m以內(nèi)），屋面曲線需要直接上抬脊檁及檐檁（金檁根據(jù)曲面需要不變或者抬高等），或者在屋架上弦桿上立高度不同的短柱，連接檁條或者短柱上皮屋面自動(dòng)成折線（圖8），通過屋面構(gòu)造將屋面處理為平滑的曲線，這在江南水師學(xué)堂辦公處、國立上海醫(yī)學(xué)院（圖9）、中央體育場游泳更衣室等實(shí)踐中均有體現(xiàn)；當(dāng)屋架跨度較大時(shí)，直接下凹屋架上弦桿為折線或者曲線形成屋面曲線（圖10），比如中山紀(jì)念堂、上海市政府辦公大樓（圖11）、廣州中山圖書館中心閱覽室等[12]。

圖8 桁架上弦桿增加短柱形成屋面折線示意

圖9 國立上海醫(yī)學(xué)院B -B 剖面，來源：《建筑月刊》1936年第4卷第8期第11頁

圖10 下凹屋架上弦桿為折線示意

圖11 原上海特別市政府辦公樓中部剖視，來源：《中國建筑》1933年第1卷第6期第26頁

3.2 萊文斯比爾的“中國化”技術(shù)探索

建筑作為一種物質(zhì)性生產(chǎn)活動(dòng)，也因地緣、學(xué)緣而存在不同的“性格”，所以在總體風(fēng)格上追求“像不像”的同時(shí)，在具體做法上卻是極具多元化的，在萊文斯比爾的建筑結(jié)構(gòu)實(shí)踐中，為了表達(dá)“像”中式建筑，他在建筑屋架上做了多種探索，與中國近代不同時(shí)期的具體建筑技術(shù)理念和做法都有細(xì)微的差別，但是細(xì)微的差別在技術(shù)理念上卻頗有意味。

萊文斯比爾的建筑結(jié)構(gòu)探索屬于中國本土性現(xiàn)代建筑探索時(shí)期的高潮階段（1920-1930年代），國立武漢大學(xué)新校舍作為政府支持建造的校園建筑工程，在建筑風(fēng)格上采用“中國固有之形式”的大屋頂，而在建筑技術(shù)上則偏于具有科學(xué)表征的新材料和新技術(shù)的運(yùn)用。在其6組建筑實(shí)踐中，所有的屋面坡度均較為平緩，甚至屋面平直沒有曲線，具體設(shè)計(jì)手法大致可以歸納為3類：內(nèi)凹桁架上弦桿、在檐口增加“飛椽”、增加裝飾檐的做法，3類做法屋面坡度依次逐漸平直（表4）。

表4 萊文斯比爾的屋架設(shè)計(jì)探索，唐莉統(tǒng)計(jì)繪制

（1）三角桁架增加“飛椽”

武漢大學(xué)早期建筑——圖書館（1933-1934年），采用鋼桁架混合屋架，由主桁架（兩榀整體三角鋼桁架）及次桁架（共五類28個(gè)鋼桁架）組成。為了形成屋面曲線，萊文斯比爾在屋架主桁架、轉(zhuǎn)角桁架C、D的“檐口”模仿中國傳統(tǒng)建筑“飛椽”構(gòu)件做法，在鋼桁架檐口增加“鋼飛椽”形成一次舉折，再鋪設(shè)屋面構(gòu)造，形成平滑的屋面曲線（圖12），這種做法在其主持的華中水工建筑所建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案（1936年）中也曾有嘗試（圖13）。

圖12 武漢大學(xué)早期圖書館a-圖書館建筑鳥瞰b-屋頂桁架平面布置圖，來源：武漢大學(xué)檔案館圖紙（檔案號(hào)：4X12-C02-001）c-主桁架詳圖，來源：根據(jù)武漢大學(xué)檔案館圖紙（檔案號(hào)：4X12-C02-001）描繪

圖13 華中水工實(shí)驗(yàn)所a-1948年照片，來源：湖北省檔案館（檔案號(hào)：LS－31-4-331）b-主體屋頂桁架詳圖，來源：唐莉根據(jù)湖北省檔案館圖紙（檔案號(hào)：LS－31-4-331）描繪

（2）內(nèi)凹一側(cè)上弦桿

1935年落成的法學(xué)院建筑，回字布局，采用鋼筋混凝土三角桁架，萊文斯比爾為了營造屋面曲線，內(nèi)凹外側(cè)屋架上弦桿，內(nèi)側(cè)上弦桿保持平直，并在檐下開高窗，使建筑在外立面上呈現(xiàn)出中國傳統(tǒng)大屋頂?shù)囊曈X感（圖14）。

圖14 武漢大學(xué)法學(xué)院a-法學(xué)院建筑鳥瞰b-桁架A詳圖，來源：武漢大學(xué)檔案館圖紙（檔案號(hào)：4JJC01-008-001）

（3）添加裝飾檐

工學(xué)院及體育館建筑的屋面平直，萊文斯比爾僅使用具有屋面曲線的裝飾檐烘托中式傳統(tǒng)建筑的“氛圍感”。1934年展開設(shè)計(jì)的工學(xué)院建筑群，主體建筑屋架跨度15m，方形平面布局，用5類共20個(gè)三角桁架組成。體育館建筑（1935年）跨度21m，采用三鉸拱鋼屋架，萊文斯比爾在桁架上增加垂直構(gòu)建，制造屋面高差，增加裝飾檐，檐下開高窗，在立面上形成“三重檐”效果（圖15），盡量降低了對(duì)屋架結(jié)構(gòu)效率的影響，又解決了室內(nèi)采光問題，是解決中國固有建筑結(jié)構(gòu)與形式之間矛盾的重要探索。

圖15 武漢大學(xué)早期體育館a-體育館現(xiàn)狀b-屋架形式示意圖，來源：唐莉根據(jù)《建筑月刊》1936年第4卷第2期第7頁圖紙繪制

3.3 結(jié)構(gòu)合理性討論

新建筑技術(shù)和傳統(tǒng)建筑形式之間的矛盾是中國固有式建筑設(shè)計(jì)的核心問題，萊文斯比爾以工程師的身份從技術(shù)角度給予嘗試探索，從建筑立面的整體效果出發(fā)，盡量保證結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。關(guān)于屋架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方法的核心為不下凹或者只下凹一側(cè)弦桿，盡量保持屋架平直。

那么當(dāng)屋架為三角鋼桁架時(shí)，假定桁架跨度相同（均為L）、桁架坡度相同（例如任意選取為1:4）20），折線桁架下凹值為L/8021），桁架上弦桿中節(jié)點(diǎn)所受豎向等效節(jié)點(diǎn)荷載為P，上弦桿支座節(jié)點(diǎn)所受豎向等效節(jié)點(diǎn)荷載即為P/2。應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器SM Solver建立桁架力學(xué)模型（圖16、17），那么桁架各桿件軸力N分析結(jié)果如下（軸力以拉為正壓為負(fù)）：

圖16 模型一：上弦桿軸線為直線的桁架受力模型

圖17 模型二：上弦桿軸線為折線的桁架受力模型

模型二（表6）的每一處桿件的內(nèi)力N均大于模型一（表5）的桿件內(nèi)力。根據(jù)材料力學(xué)桿件截面正應(yīng)力計(jì)算：

表5 模型一(上弦桿軸線為直線桁架)力學(xué)分析數(shù)據(jù)表，唐莉通過SM Solver所得

表6 模型二（上弦桿軸線為折線桁架）力學(xué)分析數(shù)據(jù)，唐莉通過SM Solver所得

FN為軸力，A為桿件截面積，f為材料抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。假定模型一和模型二同位置的桿件截面積A相同，則模型二各桿件的截面正應(yīng)力均大于模型一同位置的桿件截面正應(yīng)力。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB50017-2017》第7章相關(guān)規(guī)定可知，A相同的條件下，F(xiàn)N越大，則應(yīng)力值σ也就越大，當(dāng)應(yīng)力σ超過f時(shí)，材料截面即破壞。顯然，上弦桿軸線為直線的三角鋼桁架受力性能更優(yōu)越。下凹弦桿弦桿內(nèi)部軸向力傳導(dǎo)出現(xiàn)偏差，降低結(jié)構(gòu)效率，必然導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性大打折扣。結(jié)構(gòu)效率降低意味著浪費(fèi)材料，而所獲建筑空間的使用效能也會(huì)降低。

同樣在鋼筋混凝土屋架中，下凹上弦有悖于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則（預(yù)先起拱應(yīng)設(shè)置在荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生下?lián)现档姆捶较?，預(yù)加力對(duì)結(jié)構(gòu)受拉區(qū)起預(yù)壓作用），且削弱了構(gòu)件的承載能力狀態(tài)和正常使用狀態(tài)的受力性能22）。萊文斯比爾通過在檐部增加飛椽構(gòu)件、裝飾檐的做法保證了鋼桁架的受力性能不被“妥協(xié)”，甚至其在法學(xué)院建筑中下凹一側(cè)上弦桿的設(shè)計(jì)邏輯都是在處理建筑技術(shù)與中式形式矛盾中的重要閃光點(diǎn)，為我們解讀當(dāng)時(shí)的建筑技術(shù)實(shí)踐提供了另一個(gè)面向。

4 結(jié)論：近代建筑技術(shù)的另一種面向

上述分析與此前中國傳統(tǒng)建筑屋架結(jié)構(gòu)融合的既有認(rèn)知有所不同。例如，既往研究均認(rèn)為新建筑技術(shù)與中國傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的矛盾是難以解決的遺憾，其中的探索嘗試，由今日結(jié)構(gòu)工程眼光來看違背桁架結(jié)構(gòu)力學(xué)原理與建筑之經(jīng)濟(jì)性。新的建筑技術(shù)只能被動(dòng)地、消極地適應(yīng)中國傳統(tǒng)建筑形式。而從整體效果出發(fā)的萊文斯比爾的探索實(shí)踐，并未粗暴地用西方建筑技術(shù)套用中國建筑形式，以形式模仿為路徑和目的。在命題作文下，其盡量避免或者減少對(duì)屋架結(jié)構(gòu)效率的破毀，巧妙地在裝飾細(xì)節(jié)之處點(diǎn)題，回應(yīng)意識(shí)形態(tài)的束縛。即使有所妥協(xié)，也盡量通過開檐下高窗等手法彌補(bǔ)空間功能破壞的遺憾。

萊文斯比爾的主觀能動(dòng)性創(chuàng)作是對(duì)建筑技術(shù)與地域文化融合的嘗試，其在處理建筑結(jié)構(gòu)和形式關(guān)系的邏輯探索中，對(duì)于中國傳統(tǒng)建筑的轉(zhuǎn)譯和再現(xiàn)，以空間的功能性為著重考慮的因素，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的本質(zhì)是滿足建筑功能的訴求，這與同時(shí)期西方現(xiàn)代建筑師如賴特運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)與地域文化融合的嘗試，雖然在手法上存有高低差異，但是思維邏輯上卻具有共通性。

中國近代建筑的發(fā)展過程是各行各業(yè)共同構(gòu)筑的，如今我們習(xí)以為常的職業(yè)分工、制度管理、施工建造等就是在這樣的基礎(chǔ)上萌芽并確立的。本文通過追溯圖紙史料分析結(jié)構(gòu)工程師萊文斯比爾在建筑制圖及建筑技術(shù)方面的探索，解讀其在中國建筑現(xiàn)代化發(fā)展過程中的閃光點(diǎn)，旨在以整體視閾理解中國近代建筑遺產(chǎn)的現(xiàn)代性與地域性，對(duì)中國當(dāng)代建筑活動(dòng)檢討提供進(jìn)一步的思考?！?/p>

附表 1 萊文斯比爾參與的武漢大學(xué)早期建筑項(xiàng)目簡況，唐莉統(tǒng)計(jì)繪制

注釋

1） 1928年國立武漢大學(xué)成立時(shí)暫以武昌城內(nèi)東廠口的原武昌中山大學(xué)一院為校址。是年，擇定武昌城外的東湖珞珈山區(qū)域?yàn)樾滦Ｖ罚?932年全體師生遷入珞珈山校址。

2） 武漢大學(xué)珞珈山校舍的建筑共分為兩期完成：1930-1932年為一期建設(shè)，完成了文學(xué)院大樓、理學(xué)院一期大樓、男生寄宿舍、學(xué)生飯廳、運(yùn)動(dòng)場、國立武漢大學(xué)牌坊、教工第一、二住宅區(qū)等；1932-1937年為二期建設(shè)，圖書館大樓、宋卿體育館、水工實(shí)驗(yàn)樓、法學(xué)院、理學(xué)院二期大樓、工學(xué)院、珞珈山水塔和生活用房等在該時(shí)期完成。

3） 2001年國務(wù)院公布的第五批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位“武漢大學(xué)早期建筑”包括15處26棟建筑，分別是在1920-1930年代建設(shè)完成的男生寄宿舍、學(xué)生飯廳、文學(xué)院、理學(xué)院、周恩來舊居、郭沫若舊居、國立武漢大學(xué)牌樓、半山廬、圖書館、法學(xué)院、工學(xué)院、體育館、華中水工實(shí)驗(yàn)所，以及在1950年代左右落成的六一紀(jì)念亭和李達(dá)故居。

4） 貝基（Bekki Levien），美國自由平面設(shè)計(jì)師，亞伯拉罕·萊文斯比爾（Abraham Levenspiel）的孫女。

5） 萊文斯比爾家族名稱Lewinszpil，1899年全家移居英國后，家族名稱改寫為Levenspiel。據(jù)其孫女貝基（Bekki Levien）介紹，萊文斯比爾家族分支對(duì)此拼寫不一，不同的語言有不同的拼寫形式。在1956年其加入澳大利亞國籍后，便正式將自己的名字修改為Levenspiel。

6） 1934年東倫敦學(xué)院（The East London College）更名為倫敦瑪麗女王大學(xué)（Queen Mary University of London）。

7） 阿爾漢格爾斯克（Arkangelsk），位于俄羅斯西北角。蘇德戰(zhàn)爭期間（1941-1945），英美盟軍援助白俄羅斯軍隊(duì)的主要入境港。

8） 海參崴（Vladivostok），位于俄羅斯東南角，是俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)最大、最重要的城市，臨近俄、中、朝三國交界之處，三面臨海，地理位置優(yōu)越，是俄羅斯在太平洋沿岸最重要的港口。

9） 1930年代英資安利洋行因經(jīng)營不善，1935年正式將公司讓渡給新沙遜洋行。

10） 1928年華懋地產(chǎn)公司投資330萬元建造華懋公寓，也就是現(xiàn)在的錦江飯店北樓。華懋公寓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，共14層，高57m（一說13層，高65m），建筑面積21,202m2，“一”字形平面不分段，在當(dāng)時(shí)上海高層建筑中是較為突出的，是上海優(yōu)秀歷史建筑。

11） 1949年，萊文斯比爾申請(qǐng)了去澳洲的護(hù)照，和在新南威爾士州懷昂（Wyong，NSW）的弟弟（Phil）生活。1959年萊文斯比爾正式加入澳大利亞國籍，后前往悉尼獨(dú)自生活。

12） 在香港生活的時(shí)候，其曾自己組裝了一套降落傘，并從香港港口跳下，當(dāng)時(shí)的報(bào)道稱他是遠(yuǎn)東第一位建造并使用降落傘的人；1925前后在上海，他擁有過一臺(tái)單人飛機(jī)。

13） 在我國清朝建筑工程，燙樣、圖樣與具體做法說明統(tǒng)以《工程做法》或《內(nèi)庭工程做法》為依據(jù)。在管理上有內(nèi)外工之分。工部營繕?biāo)菊乒芡夤?，?nèi)務(wù)府營造司承辦內(nèi)工。乾隆年間又在圓明園臨時(shí)設(shè)有內(nèi)工部，專門辦理園工設(shè)計(jì)事務(wù)。內(nèi)務(wù)府營造司設(shè)有樣房、算房，樣房負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)圖紙，制作燙樣，算房負(fù)責(zé)應(yīng)用工料估算。國家圖書館—清代建筑工程管理制度 http://www.nlc.cn/nmcb/gcjpdz/ysl/sjtd/

14） 國立武漢大學(xué)新校舍工程于1928年開始籌備建造，至1937年因戰(zhàn)爭被迫停止。

15） 石格司（Richard Sachse，1882-1966），德國建筑工程師。關(guān)于其中文譯名，有的資料譯為薩克瑟、 石格思、石格司等，但是筆者依據(jù)其“建筑科工業(yè)技師登記證”和 The China Architects and Builders Compendium1924-1935 的記載及武漢大學(xué)檔案館藏相關(guān)資料，均稱“石格司”，所以本文仍以“石格司”為 Richard Sachse 的中文譯名；1930 年石格司以開爾斯的駐漢代表和助理建筑師身份加入國立武漢大學(xué)珞珈山新校舍工程，參與了文學(xué)院的建筑大樣圖設(shè)計(jì)（1930121-193105）、理學(xué)院的建筑設(shè)計(jì)（193008-193104）、珞珈山水塔機(jī)房等設(shè)計(jì)（1931-1932）。1932 年 8 月 ，石格司開始單獨(dú)和國立武漢大學(xué)建筑設(shè)備委員會(huì)合作，主持完成女生宿舍（1932）、第一教職員住宅區(qū)（又名珞珈山十八棟 ，1931-1933）的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為校園建筑帶來了新古典主義的典雅和莊重，豐富了武漢大學(xué)早期建筑群的建筑風(fēng)格的多元性。并且石格司要代表開爾斯駐場解決工地工程相關(guān)事宜，具有督查責(zé)任，保證了在主設(shè)計(jì)師開爾斯不在漢的情況下，工程的順利進(jìn)展，是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中的重要性不可否認(rèn)。

16） 李錦沛，祖籍廣東臺(tái)山，在美國紐約長大，接受了美國完整的學(xué)院派教育訓(xùn)練，1923年獲得紐約大學(xué)文憑后正式登記為建筑師，曾受聘于墨菲建筑事務(wù)所、杰克遜建筑公司和羅路建筑公司等，擔(dān)任設(shè)計(jì)要職，參與的項(xiàng)目有燕京大學(xué)、紐約及泰晤士大廈等。

17） 助理建筑師不僅要輔助建筑設(shè)計(jì)同時(shí)也參與建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

18） 在平面布置圖上，表示構(gòu)件尺寸和配筋的方式分為平面注寫方式、列表注寫方式和截面注寫方式三種。

19） 基礎(chǔ)、主體及屋頂是建筑結(jié)構(gòu)體系的三部分，在中國官式建筑在基礎(chǔ)與主體上與現(xiàn)代建筑有相似之處，所以在中式傳統(tǒng)建筑中引入各類西式基礎(chǔ)及混凝土框架概念相對(duì)容易接受，而中西屋頂結(jié)構(gòu)則截然不同。

20） 為方便計(jì)算選取坡度為1:4。

21） 為方便計(jì)算選取為L/80。

22） 混凝土屋架內(nèi)各連接部位剛接，可將上弦看作斜置并承受均布荷載的“連續(xù)梁”（ 實(shí)際上有軸向力作用，不能稱之為梁，應(yīng)為受側(cè)向作用的偏心受壓構(gòu)件），此時(shí)，對(duì)均布荷載進(jìn)行分解，垂直于上弦的分力使上弦產(chǎn)生彎矩，平行于上弦的分力使上弦產(chǎn)生軸向壓力。根據(jù)“N-M相關(guān)曲線”可知，N（軸力）相同時(shí)，M（彎矩）越大越不安全。相較于直線上弦，下凹曲線上弦存在初始偏心彎矩的作用，承載能力狀態(tài)受到一定程度的降低；同時(shí)存在初始下?lián)现担╢），與構(gòu)件正常使用過程中產(chǎn)生的撓度值疊加（方向一致），使得上弦正常使用狀態(tài)下的撓度值加大，影響結(jié)構(gòu)的正常使用；最后，由于初始偏心彎矩M存在，相當(dāng)于對(duì)上弦正彎矩區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋施加了一定的預(yù)加力，使得這部分鋼筋內(nèi)的拉應(yīng)力增大，加劇上弦的裂縫發(fā)展。綜上，不管是從承載能力狀態(tài)來看，還是正常使用狀態(tài)來分析，下凹曲線上弦的受力性能相較于直線上弦都受到一定程度的削弱，受力性能是不利的，同時(shí)，也是跟現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)理念（預(yù)先起拱設(shè)置在荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生下?lián)现档姆捶较?，預(yù)加力對(duì)結(jié)構(gòu)受拉區(qū)起預(yù)壓作用）有所相悖的。