淺析我國早期砌塊拱殼技術體系中的“儒—匠”關系四例

夏珩

林如華

一、緣起與問題

2021 年12 月，東南大學建筑學院舉辦主題為“建造與思想互動”研討會，主題是深入探討“儒”“匠”關系二分之下的建造與思想二分關系。在此，本文將建造簡化理解成行動（施工+安裝）、將思想視為觀念（設計+表述）?！皽贤ㄈ褰场边@一話語早在20 世紀30 年代營造學社成立之初就得以被認真思考。在朱啟鈐《中國營造學社緣起》一文中，“營造學”和“溝通儒匠”是兩個關鍵性概念。后者是在西風東漸的背景下，將傳統的邊緣知識或實用技藝系統化，以“與世界學術名家公開討論”的嘗試[1]。

從“溝通儒匠”這一學術話語的歷史脈絡來看，已有研究多討論古代、近代時期的思想變遷[1][2]，而較少關注我國現代史時期的發展，尤其是中華人民共和國成立后前30 年，包括社會主義改造、蘇聯援華“156”工程、“大躍進”、“三線建設”等不同歷史階段，中國整個工業體系、技術、產能均處于起步、積累期，匱乏的生產資料依賴于計劃經濟體制進行分配與供應[3]。在這個歷史時期，節約“三材（鋼材、木材、水泥）”是當時建筑行業普遍遵循、時刻倡導的政策約束條件[4]。它是本學科領域對于“勤儉建國”國策方針的具體回應，即要求從規劃、建筑設計、結構、材料、建造等各個層面踐行“實用、經濟、在可能的條件下注重美觀”“厲行節約、節約一厘一毫建設社會主義”[5]，以面對“三材”匱乏的現實問題。這種特殊的政策，實際構成了一種設計與建造上的極限而嚴苛的條件。且因中國地域廣袤，地質氣候條件、地方材料差異，施工技術水準不一[6]，工業建筑建造技術來源多樣，如此激發出一系列具有中國特定技術文化語境的建筑設計與工程實踐以及特殊的“工業建造”技術體系，凸顯出令人驚嘆的工程智慧與技術想象力。如鄒德儂先生曾經指出的，中國前30 年的建筑史暗合了國際現代主義潮流，特別是1958年“大躍進”期間的“技術革命”，建筑師和工程師出自對于建筑本體的深刻理解、對于材料匱乏的節約，探索新結構、新技術，是中國現代建筑史上的一個閃光點[7]。

因而在本課題組看來，回顧在此時期的建造與思想的關系極為重要，它處于一個承前啟后的歷史時期。一方面隨著中國工業化進程全面展開而面臨大量的建設任務，以及建筑學專業教育、工程建設的專門化（如建筑設計、工民建、建筑施工、材料等專業的分化）；一方面又是面臨經濟基礎薄弱、全國各地建造技術水準差異巨大的現實約束，同時還有引進的新技術存在水土不服（如蘇聯等先進結構工程技術的引進），自身經濟文化社會地理等要素特質認知不足（如全國氣候分區、地質條件等[8][9]）等諸多問題。

仔細想來，身處這一歷史時刻的“儒”“匠”，其面臨的挑戰似乎還是不僅是如前文所述的“溝通”問題——單方面挖掘散落于鄉野的經驗主義匠作體系，并將之整理為知識體系，而是需要“洋土結合”進一步達到技術適應、技術革新，從而快速解決實際問題，可謂是多向作戰。那么，此間的建造與思想之關系如何，是如何實現緊密融合？又是一種什么樣的具體表現形式，與過往的理想原型又是否存在差異性？

“三材節約”“三結合”技術革新是當時主要的社會命題與技術路徑?！叭摹眳T乏是當時社會經濟建設面臨的主要約束，涵蓋了整個社會生產鏈條的各個層級、方面?！叭Y合”是指在技術改革中實行企業領導干部、技術人員、工人三結合的原則。與之相對應的還有“兩參一改”，即“干部參加勞動，工人參加管理；改革不合理的規章制度；管理者和工人在生產實踐和技術革命中相結合?！雹僭趪揽恋纳鐣s束條件下，過度細分的專業分工方式視角會過于狹隘，只有深刻理解建設活動全流程的多專業協作才能積極回應上述問題。

本課題組試圖以此時期的砌體拱殼技術體系為切片審視這一話題。課題組以往的一系列研究多關注于客觀的技術層面，而對于技術主體方面的系統性梳理不足[10]—[12]。雖有開展對工程師個體的采訪、回憶整理，但是未從建造組織方式的角度進行系統性回顧與梳理。所以，此次研討會的主題討論是一個極好的契機，極大地推動了砌體拱殼建造史專題研究的深度與廣度。

二、四個典型的案例

課題組從研究數據庫中選擇了四個典型案例：1956—1964 年間華南工學院（今華南理工大學）薄殼結構研究組的磚薄殼結構一系列實驗；1957 年西安市建筑工程局的土坯拱樓房試驗；1958 年重慶建筑工程學院（今重慶大學）大型空心砌塊筒拱廠房；1969 年南京新寧磚瓦廠“掛鉤磚”拱殼體系（表1）。

四個案例反映的“建造—設計”的四種關系一覽表 表1

在向建筑學本體回歸的磚拱、殼技術創新過程中，可發現上述四者的“建造—設計”主體間關系至少呈現出四種不同類型：工程師結構計算主導，建造從屬的方式；民間建造先行，工程計算進行理論提升的方式；建筑工程系師生統籌設計、結構計算、施工規劃、建造等“儒—匠”合一的方式；除了在材料生產階段中工人、技術人員和管理者的“三結合”，實際上還有更為廣泛的工程設計、材料生產和施工建造環節之間的“三結合”。

1.華南地區系列磚薄殼實驗（華南工學院薄殼結構研究組，1956—1964 年）

朝鮮戰爭后，我國受到了經濟封鎖，建筑材料的供應與需求差距很大，于是磚薄殼結構應運而生。第一個實驗性的磚薄殼于1957 年在廣州華南工學院建成，它是19m 跨的雙層雙曲扁殼，后來采用了鋼筋混凝土替代并被移植到該校11 號樓的加層工程中去。1960 年在廣東省建委指導下，全省進行磚薄殼的推廣工作，應用于商業、教育、居住、工業、倉儲等多種建筑類型。就殼型來說，有古典殼型像柱殼、球殼等，也有現代殼型像雙曲扁殼、雙曲拋物面殼，還有創新殼型即拋物線回旋磚薄殼。施工方法有現磚的、吊裝的、地模頂升的（如外語學院32m 跨度的飯堂）。這些磚薄殼經過了長時間（包括地震）的考驗，沒有聽說有一例是由于結構原因倒塌的。無數的磚薄殼實踐證明了一點，它的計算理論是正確的。

—— 蔡益銑，華南理工大學土木系教授，2004 年，168—169 頁。

據現有文獻資料顯示，華南工學院薄殼研究組的教授團體從1956 年開始就開展對薄殼結構的研究，直至1964 年，時間跨度達近10 年，是我國早期薄殼研究的重要機構之一②。其研究涉及薄殼結構計算、幾何找形、施工方法，以及結構檢測的儀器等眾多方面。材料涉及竹、磚、竹筋混凝土、鋼筋混凝土等。結構形態有常見的球面殼、筒殼等，也有罕見的負高斯曲率回旋殼、零高斯曲率的圓錐殼、雙曲拋物面殼體等類型。施工方法有現場砌筑、澆筑，也有裝配式薄殼結構，還有采用振動磚板的做法。在構造方面，磚薄殼的砌法有嘗試采用特殊的“空斗砌法”。在高校研究初具雛形之后，廣東省建筑工程局、廣東省建筑科學研究院、廣東省建筑工程公司、廣東省建筑設計研究院等不同部門單位均參與了技術總結、推廣工作。這是一套自上而下的技術實驗、應用與推廣的方式（圖1a,圖1b）。

在此僅以蔡益銑教授主持的磚薄殼結構實驗為例。建筑的鋼筋混凝土薄殼結構計算與工程應用在當時屬于前沿，磚質薄殼的實驗實際上是用在中國較易獲得的本土材料去替換鋼筋混凝土結構，屬于一種適合中國國情的“變造”式的探索。

在1957 年，磚薄殼結構在學校內完成結構試驗之后，首先在新會地區獲得落地應用。但是，對于這種新的結構類型，新會當地的工匠、施工隊有眾多的抗拒，殼體的建造還是引起了許多爭議。以新會勞動大學教學樓為例，據文獻介紹，它的實施建造過程頗費周折：雖然設計圖紙已完成，但這種大跨度磚拱結構卻讓施工方望而卻步，以結構不牢固、有危險等理由推托。最后由縣委書記承諾，實驗性的建筑，塌下來不用賠償，才勉強完成施工。不過，施工隊將殼體跨度縮小，最終采用的是一個1080cm×1080cm 和兩個900cm×1500cm 的一磚厚空斗砌筑磚殼。大樓落成后，面對這種無梁無柱的大拱頂，依舊有人擔心屋頂會坍塌，進入參觀時需要帶上頭盔以保障安全[9]。

正是因為自上而下的推廣方式，這種全新的三維空間受力結構形式在初始的實施過程中并未充分獲得來自具有親身操作經驗的工人群體的逆向反饋，從而錯過修正設計的機會。一些獨特做法的磚薄殼在1961 年的質量調查過程中發現存在結構問題，主要是出現不同程度的裂縫③。比如，上述采用“空斗砌法”的勞動大學屋頂出現安全等級最嚴重的裂縫（評估屬于第三級），最終在后續使用過程中被拆除（1971年的圖紙顯示它已經被結構加固并替換成平屋頂）。文獻顯示，在1961 年，蔡益銑教授認為是施工過程質量把控的問題，但也提出不再采用“空斗砌法”。

2.西安市建筑工程局的土坯拱樓房試驗（1957 年）

在1957 年，西安市建筑工程局的技術人員不知道如何使用土坯拱技術建造樓層，“為了節約‘三材’……從甘肅請來了幾位老工人，開始試建二層土坯拱樓房……起初，我們總覺得用土坯不能保證質量”。故而聘請了甘肅的老工人來示范砌筑一座兩層的土坯拱結構的樓房（1 號方式實驗房），并隨后做出結構驗算與技術改進。具體如下，1 號方式試驗房為三跨拱的二層樓房，單個拱跨度3.5m，長度5m，但其山墻厚度達1.4m，內隔墻0.6m，墻體占據建筑面積的44%，空間與結構之間的效率不足；2 號試驗房，隨著磚柱結構加強和“金鑲玉”拱形開口的做法，內外承重墻體厚度分別得以減少0.2m，墻體比例減少6%；其后的標準化設計是進一步改善空間布局，將端部外樓梯改為中部內樓梯，從結構均好性和使用便捷性上均獲得顯著提升（圖2a）。

圖1：a：新會風景亭——極為獨特的負高斯曲率拋物線回旋殼

圖1：b：振動法制造磚拱

這一案例首先在1957 年10 月由國家城市建設部勘測設計局與建筑工程局共同主辦的內部刊物——《地方建筑》的創刊號中進行報道④，并隨后在1958 年再次重新排版印刷，作為技術成果在全國工業交通展覽會建筑工業館中得以展出⑤（圖2b）。

這是一種自下而上的做法：專業工程技術人員先觀察民間工匠的建造技法，再分析其優缺點，并進一步優化其技術特征，提出適合新時代材料約束、使用功能的原型。

3.重慶建筑工程學院大型空心砌塊筒拱廠房：設計建造一體化（1958 年）

在中國的西南地區，1958 年由重慶建筑工程學院（下文簡稱重建工）建造的重慶江陵機器廠五號單層廠房實例引起課題組的極大關注，因其提出了大型空心砌塊厚殼的詳細構想。這一砌塊類型在目前我國已知的拱殼案例中具有特殊性。

另一獨特之處是主體的建造組織層面，即由重建工師生完成砌塊生產、設計、建造、施工管理實現一體化，從設計開始到落成僅用了1 個多月。實際上，這已經是重建工師生協力完成的第二項建筑工程。此前，已經完成6 層高的五號教學樓的設計、建造施工（此樓目前已經拆除）。

在技術層面，施工設備的設計是這一項目的重點。設計者已經考慮到砌塊筒拱滿堂模架會引起木材浪費的問題，故特地精細設計了可移動的活動模架，以達到局部單元支模、重復利用之目的。另外，由于采用了大型空心砌塊，非人力可搬運，故在此項目中也設計了機械式吊裝工具（圖3a，圖3b）。

由于緊張的工期目標，施工教研組師生曾經對施工方案有過極為詳細的編排，從甘特圖來看時間極為緊湊，9 月21—24日完成砌塊預制和腳手架搭建，之后7 天時間完成整個廠房的主體建造，拆除腳手架完畢，施工計劃是精確到小時（圖3c）。

圖2：a：土坯拱樓房的觀察—研究—優化過程圖解

圖2：b：《地方建筑》內部刊物的封面

圖3：a：大型空心磚筒拱廠房的實景照片

圖3：b：施工模架單元的軸測圖

圖3：c：施工計劃甘特圖

時任院黨委副書記牛富海教授擔任工程總指揮，蕭師表、劉中和教授分別任現場正副指揮。文獻指出，“多快好省”總路線中速度是靈魂。在技術方面，包含建筑機械、施工技術，施工組織等學科的施工教研組是主角[4]。在施工現場，是由土木系師生擔任主力。其中學生典型是后來留校任教的李銘順老師，負責拱殼的木模架制作。他在進入大學之前，曾經有過3年的木工經驗。他曾經組織學生“長鋒施工隊”發明木屋架的吊裝技術，得到蘇聯相關技術期刊的報道。另外值得注意的是，本課題組也發現這個時期的學生和1964年開始的三線建設其實存在密切聯系。比如，重建工參加這幾項工程建設的學生畢業后分散到全國各地，其中有不少參與了川、黔地區的三線建設，輾轉支援了多地的建設（圖4a，圖4b）。

圖4：a：邊施工邊學習，左一為楊柏皆、左三為張理武、左五為夏克裕（均為工業與民用建筑1959 級二班，由王和平先生辨認）

圖4：b：學生在砌筑大型三孔空心砌塊

上述成果曾經獲得當時社會媒體的多方報道，如1958 年的《光明日報》曾經刊登這一技術成果。這一方式具有深刻的社會背景，當時全國開展“教育與生產勞動相結合”運動，教育與生產勞動相結合是指教育過程和生產勞動過程不可分割地聯系和有機結合在一起，其目的是要培養學生成為“有社會主義覺悟、有文化的勞動者”⑥。這一設想最早是文藝復興時期英國人文主義教育家莫爾在其《烏托邦》中提出。在1958 年底以后，我國的“教育與生產勞動相結合”政策有了調整，重建工從全校全力以赴調整為以工民建專業為主，從全面參加勞動調整為只在施工學科搞現場教學。

在教學的角度，這與當下強調的“1 ∶1”真實建造教學（Design-Build）不無吻合之處，但它在規模、組織、材料可獲得性方面更具挑戰性。用當下眼光來看，這實際上也是EPC（Engineering Procurement Construction）總承包的一種建造組織方式。這為當下的建造教學方法提供了有益的歷史坐標，應該也是中國建筑教育史上頗具價值的一個方面。

4.南京新寧磚瓦廠的“掛鉤磚”拱殼技術體系（1969 年）

在1969 年，我國出現了“掛鉤磚”拱殼建造技術體系，其后在全國多地獲得了大量的推廣應用。這一技術體系在1971年版的《建筑設計資料集3》中有一整頁篇幅的介紹。此建造技術的基礎是“掛鉤磚”砌塊產品，由南京新寧磚瓦廠的技術工人在反復試驗的基礎上首先獲得技術突破。它的核心設計意圖是實現“少模/無模拱殼”，從而減少在施工過程中對木材的消耗，實現“三材”的節約。掛鉤榫口設計并非為了有助于實現拱的跨度，而是為了實現長度方向的臨時勾掛，這與以采用層疊構造策略的加泰羅尼亞拱薄片砌塊具有異曲同工之妙，從砌筑方式、順序可得到印證。這一設計與古典時期拱殼結構中的異形砌塊設計具有本質的差異，因為后者的異形設計是為了加強拱體的成形（圖5）。

圖5： 合柴1972文創園中陳列的拱殼磚的實物照片

在此案例中，首先，“三結合”體現在砌塊生產環節，技術難度是在如何能保證擠出成形磚坯的強度，奧秘在于其成形模具的設計。這是一線生產工人、技術人員、管理者“三結合”的協作產物。其次，“三結合”還體現在砌塊材料、結構實驗、推廣應用這一更為宏大的社會組織系統層面。當時的高校如南京工學院（今東南大學）、西安冶金建筑工程學院（今西安建筑科技大學）均在材料、結構的測試、論證方面具有重要貢獻。而后，各地的建委，直至國家建筑工程局在標準圖集繪制、推廣應用方面起到了重要推手的作用（圖6a，圖6b）。

從技術成就來看，縱觀我國砌體拱殼技術的30 年發展脈絡，“掛鉤磚”拱殼技術體系實際上代表了我國在“少模/無模拱殼”領域的高峰，且從國際視野來看，也還未發現雷同者。究其原因，當然離不開中國建筑工業近20 年的技術積累，同時在組織管理層面全產業鏈條“三結合”實現通力合作也是重要原因。

三、討論與結語

由上可知，在我國早期砌體拱殼技術體系的演進歷史中，向前看學習國外一切先進技術和向后看學習傳統、地方經驗是兩條重要的技術路徑。在這兩條腿同時前行的過程中，“儒”“匠”分別發揮出不同的重要作用，故而也就存在“溝通”并且“協作”“合一”的必要性。在30 年間，隨著不同的歷史、外部條件的變化，他們之間形成了不同的協作關系。

在本課題組看來，以案例三“重建工大型空心砌塊筒拱項目”的建造組織方式為代表的這一方式，可能是建筑工程領域在中國現代史早期階段最為契合古典理想主義“儒”“匠”合一的嘗試。前文提及的重建工的李木匠（1959 級重建工畢業生對李銘順老師的昵稱）是其中一個典型個體，而背后又是指向具有群體特征的“儒”“匠”合體。不過仔細想來，這與案例四“掛鉤磚”拱殼建造體系所代表的“三結合”方式又存在差異性。我國在1960年頒發《鞍鋼憲法》之后倡導的“三結合”是在認識到社會分工的基礎上，強調打通專業隔閡促進生產力的發展，是多專業力量的一種“協奏”。案例二“西安市建筑工程局的土坯拱樓房試驗”實際上是“三結合”方式的前奏，是一種自下而上的專業分工協作的樸素形式。而在案例一，由華南工學院土木系薄殼結構研究組先賢們主導的一系列實驗是代表了一種學院派的“研究—試驗—推廣”的自上而下模式。在面對先進結構形式、理論之時，欠發達地區的地方工匠自然是毫無還手之力，只能以執行為主，但是在將先進薄殼理論與低技術的砌體材料、工藝結合的過程中，其具體的身體感知經驗、反向的技術優化建議無疑是具有積極價值的。面對這一“建造—思想”的斷層，實際上需要主導者能將兩者快速、有效關聯，否則就會面臨水土不服的威脅。

在當下，隨著專業分工的日益細化、知識的爆炸式增長，在此背景下的技術創新極具復雜性（complexity of innovation）⑦，在技術和組織網絡兩個層面均呈現新挑戰。在如此背景下，要求設計者個體自身完成“儒”“匠”身份、角色的無縫轉換的確難度極高，只能作為一種理想狀態可望而不可及。故而需要全產業鏈條參與者的多方結合，很可能是群體多人之間實現“合一”。雖然曾經有人提出，隨著計算機輔助工具以及增材制造技術的日益強大，出現能夠統籌建筑、結構、設備、建造等眾多專業的“超級建筑師”也不無可能。課題組認為，迅猛發展的計算機輔助工具固然可在組織網絡層面極大地增強人體，但同時也在加速“圖法”的獨立性從而使得身體經驗異化，如若缺乏建造身體經驗這一參數，搭載有再多信息屬性的模型也僅是一種仿真，因其匱乏真實的“意義”。

就作者目前所處的身份來看建筑設計教學，通過建造學習建筑（learn architecture by construction）的教學課程極為重要，以1 ∶1 真實建造（design-build）最具有挑戰性，它是對以畫圖為學習手段的設計教學（learn architecture by drawing）的重要補充。最近幾年的教學活動讓筆者深刻體會到當下建筑學教育中經驗與知識之間的斷裂問題之嚴峻，認識到建立“知行合一”的工作方法的重要性。例如，在2020 年6 月至2021 年9 月第三屆太陽能十項全能競賽中國賽區的參賽過程中，筆者發現，參賽學生在建造環節遭遇很大的“瓶頸”，在此階段不但有設計能力強的優秀學生退出，而堅持到最后的學生也在圖紙階段滯留了相當長的一段時間，其中的問題突出表現在對“專業”分工的盲目依賴，比如將結構策略探索先驗地等同于結構計算，或者對材料性能的茫然，以及施工建造步驟、運輸物流限制、時間等諸多現實要素掌控的手足無措。這種“瓶頸”不在于技術、工具與技巧，而是存在于觀念與認知層面，源自親身經驗的缺乏。因此，重新認識我國早期工程建設歷史過程中“建造—思想”的多種組織方式具有重要的現實意義。

圖6：a：在科教片《拱殼磚》中顯示的空心“掛鉤磚”的模具和擠出工藝截圖

圖6：b：南京新寧磚瓦廠工人、技術人員與管理者“三結合”進行研發拱殼磚的照片

掩卷靜思，只要建筑學本體強調身體性建造經驗的不可分離性，那么“溝通儒匠”仍將是一個具有生命力的持久話題。

圖7： 2018年深圳大學建筑學院師生在河南周山村跟隨工匠學習磚拱木模架

（致謝：東南大學李海清、深圳大學饒小軍、同濟大學朱曉明、香港中文大學朱競翔、重慶大學龍灝等多位教授）

注釋

① 1960 年3月22日，毛澤東在中央轉發《鞍山市委關于技術革新和技術革命運動開展情況報告》的批語，即“鞍鋼憲法”。核心內容是“兩參一改三結合”，即“干部參加勞動，工人參加管理；改革不合理的規章制度；管理者和工人在生產實踐和技術革命中相結合?！?/p>

② 在明確提出“薄殼結構研究組”稱謂的參考文獻中，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、毛子玉共同署名的有1篇；姚肇寧獨立署名的有3 篇；蔡益銑、毛子玉、姚肇寧、黃漢炎、盧理、黃漢林共同署名的有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院，而是分別為省高教局、住宅公司、糧食廳等。詳見參考文獻[2]。

③ 當然，本課題組認為導致拱殼裂縫的原因還有砌塊質量的問題，由于當時新會過分強調利用廢舊材料生產磚砌塊。詳見參考文獻[2]。

④ 1957年10月，中華人民共和國城市建設部試行內部刊物《地方建筑》創刊，其目的是在中央“增產節約、勤儉建國”的總方針下，針對地方工業的技術政策（采取以手工勞動為主、輔以適當的機械設備，新技術和舊技術相結合的方針，因地制宜、就地取材、勤儉辦企業的方針），廣泛交流在設計與施工方面的經驗。

⑤ 全國工業交通展覽會于1958 年10月在北京的蘇聯展覽館（現北京展覽館）舉行。這次展覽會共有冶金、機械、原子能、地質、石油、煤炭、電力、化學、森林、輕工、紡織、建筑工程、鐵道、交通、郵電等15 個展覽館。在這次展覽會上，用實物和圖片展現了中華人民共和國成立9 年來，在工業交通建設方面所取得的輝煌成就。

⑥ 1957 年，毛澤東在《關于正確處理人民內部矛盾的問題》中提出：“我們的教育方針，應該使受教育者在德育、智育、體育幾方面都得到發展，成為有社會主義覺悟的有文化的勞動者?！蓖曛泄仓醒胄麄鞑堪l布《關于加強中小學校畢業生勞動生產教育的通知》，教育部發布《關于初級中學增設農業基礎知識課的通知》，均要求學校教育與農業生產相結合。1958 年，共青團發布《關于在學生中提倡勤工儉學的決定》，時任教育部長陸定一在《紅旗》雜志發表《教育必須與生產勞動相結合》，均明確提出教勞結合的教育方針，提倡勤工儉學、半工半讀和半農半讀。同年8 月1 日，江西共產主義勞動大學正式開學。

⑦ 創新復雜性（complexity of innovation）是2016年全國科學技術名詞審定委員會公布的管理科學技術名詞。