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“广东壳”:节约“三材”与薄壳技术的历史乌托邦

2021-02-14夏珩

建筑师 2021年6期
关键词:工学院薄壳华南

夏珩

贺茜子

王鹏

张骐

林兆海

建构必须超越计算的逻辑,但不可否认的是,任何对现代建筑文化的思考都必须承认结构的关键作用。

——肯尼思·弗兰姆普敦,《建构文化研究》[1]

一、导言

1.缘起:红满堂与“广东壳”

刊登于2009 年《南方周末》上的一则新闻报道引起了课题组的关注:华南农业大学(原华南农学院,下同)将原样复建由原华南工学院(现华南理工大学)蔡益铣、李淑敏于1958 年设计的球形薄壳建筑“红满堂”,这是中华人民共和国成立后的第一个砖拱薄壳建筑。此文章还提到在唐山大地震后对其结构检测不久,有建筑专家将其称为“广东壳”[2]。之后涉及“红满堂”的文献均沿用此地域性称谓[3](图1)。

图1: 华南农业大学的“红满堂”建成后,暨南大学建成四胞胎砖拱薄壳

若关联本课题组前期对夏昌世拱形隔热屋顶的研究[4],顺德人民大会堂主体屋盖薄壳结构研究等信息[5],陆续拓展文献资料发现,上述“广东壳”的实践背景指向当时中国更为广泛的砖薄壳建造技术创新,在华南、华中、西北均有大量的应用。若是以“广东壳”来更广泛地指代华南地区对砖薄壳的试验和应用,这些研究创新实践均离不开华南工学院土木工程系的贡献。

据现有资料显示,在1956—1965 年间,华南工学院土木工程系师生发表了一系列有关薄壳结构研究的论文、报告和参与相关设计实践与施工规程的编制,其中论文共计有20 篇之多(表1)。在使用Citespace 对这十年间关于拱壳的44 篇论文进行统计分析后,发现华南工学院是薄壳学术研究与实践的重要机构[6](图 2)。

图2: 有关华南工学院薄壳结构的技术文献

2.一个分析性的纲要

以上有关“红满堂”,“广东壳”的史料个案之所以引起课题组的极大兴趣与关注,一方面是因为这些拱壳建筑实例引发了一些有趣的问题:“红满堂”的确是中华人民共和国成立后的第一个砖拱薄壳建筑吗?“广东壳”这一名字究竟是一种民间称谓,还是特定的技术术语?另一方面,主要是这个特殊的案例在研究现代中国早期工程建造史过程中可能呈现出的特殊价值:即有无可能结合当下有关建构理论框架和视野,探索本土建筑的知识系统和技术资源,对中国建筑的本土资源进行类型学意义的归纳整理,构建系统的知识体系。这既是一个基础性的研究维度——涉及建筑学本体建造理论和方法的系统构建;同时也是一个重要性被低估的维度——因为在讨论中国现代建筑发展的早期历史时,相关工程建造技术的发展及其所形成的技术语境和知识范式是难以忽略的客观事实,也是为课题组的主要问题预设和研究价值所在。

对华南工学院土木工程系关于薄壳研究学术论文的不完全统计 表 1

本课题的研究思路受西方建构文化理论和史学研究的影响。当前,国内有关建筑设计的研究转向了建构文化及建造技术等方面的专题研究,从思想方法的层面来看,主要受到18、19 世纪近现代建构学思潮和肯尼思·弗兰姆普敦(Kennth Frampton)的《建构文化研究》一书即以结构理性主义为核心的 “建造诗学”的研究所影响。随着20 世纪90 年代后期建构理论引入中国,建构话语成了实质性推进当代建筑实践与教育的理论基础,成为对中国现代建筑文化批判的思想武器。王骏阳从跨文化视野中辨析“建构”与“营造”的关系,呼吁建立一种面向中国建筑遗产和当代实践的本土建构话语[7]。史永高结合广义的地形要素和建筑材料表皮的研究,提出对中国半工业化建筑的研究视角,试图构建中国本土的建构理论视角[8]。焦洋则以传统斗栱为例,对接“建构”概念与中国本土观念“营造”[9]。而在建筑技术专题史研究方面,张复合呼吁中国近代建筑史亟需开拓近代技术史研究以弥补薄弱点[10],刘伯英提出了中国工业遗产研究的科技史定位,提倡采用多学科视角发掘工业遗产的科技价值[11];还有赵辰、刘大平、李海清、赖世贤、刘思铎、孟璠磊、鲁安东、周凌等学者分别针对近代建筑遗产的材料、建造、构件、结构体系开展研究[12]。针对个案的技术专题研究,有谭刚毅重点发掘鄂豫湘西地区三线建设遗存的“干打垒”建造技艺[13];刘伯英、朱晓明等分别以长春、洛阳、铜川之“156”工程项目、煤矿业遗产、砖拱建筑等田野调查案例为基础,注重考查技术规范等方面的苏(美)中技术转移过程中的技术来源和影响[14]。值得注意的是,以上有关建构理论的研究虽然赋予了学者们深入而有效的技术导向,但从方法论的层面尚未形成一种与建构理论逻辑相关且统一有效的概念分析框架,特别是在经验层面上由于文献史料的严重匮乏,以至于我们很难从不同个案研究当中总结出具有一般性解释意义的中国本土建造的知识体系。本文可以看作是从具体的技术层面加以理论探索的一种尝试。

本文所采用的方法属于特殊的个案分析,然而,这里展现的“特殊个案”无非是为了说明更具一般意义的观点。也就是说,希望针对1960 年前后华南工学院土木工程系薄壳结构研究组的工程师群体对砖、竹、混凝土薄壳结构的工程实践来讨论具有一般性意义的课题:揭示中国早期建筑和结构技术的发展图景及其在地方上创新实践,弥补国内学界对建造技术史及其遗产研究的不足。

二、华南工学院土木工程系薄壳结构研究图景

1.节约“三材”与砖薄壳技术

随着我国社会主义建设的迅速发展,建筑行业出现了“三材”缺乏的现象,这种现象会存在一个相当长的时期。因此寻找替代性材料,如研究砖、竹的应用成为当务之急。“砖砌体和标号较低的混凝土一样,可以负担压力、一定的剪力和拉力,因此它完全有可能来代替混凝土结构,但是对于这样的替代,要求它们是怎样的结构形式呢?”薄壳结构轴向内力所要求的材料厚度比起弯曲内力所要求的是要小得多。

—— 蔡益铣,毛子玉,1957 年[15]

通过文献研究发现,薄壳结构的研究实践与我国当时“三材”(钢材、水泥、木材)缺乏的历史语境具有重要关联性。薄壳结构是一种结构性能优良,用材经济的建造技术体系,能以很薄的厚度获得很大的强度和刚度。尤其在1958 年前后,基于节约“三材”“勤俭建国”的建设方针[16],我国粤、蒙、鄂、陕、辽、甘等地区曾大量发展过以标准砖砌筑的砖薄壳替代钢筋混凝土薄壳——可以说这是砖薄壳技术的黄金时代。

2.薄壳结构研究组的成员及实践

文献显示,上述华南地区的薄壳研究成果多与华南工学院土木工程系的“薄壳结构研究组”有关[17]。当时位列“四大工学院”之一的华南工学院土木工程系的师资实力雄厚[18],有资深教授、工程师,如邝正文[20]、罗明燏[21]、罗崧发[22]、陆能源、蔡益铣[23]均曾在海外留学深造;年轻教师如姚肇宁[24],他是华南工学院自己培养的年轻翘楚,日后也成为结构领域的专家。

关于研究组的确切成员组成[19],本研究发现在明确提出“薄壳结构研究组”称谓的参考文献[6]中,7 篇论文共有8 位作者:罗明燏、邝正文共同署名的有2 篇;蔡益铣、毛子玉[25]共同署名的有1 篇;姚肇宁独立署名的有3 篇;蔡益铣、毛子玉、姚肇宁、黄汉炎、卢理、黄汉林[26]共同署名的有1 篇。其中,毛子玉、黄汉炎、卢理、黄汉林的署名单位不是华南工学院,而是分别为省高教局、住宅公司、粮食厅等(表2、图3)。

图3: 1964年华南工学院建筑工程系教师合影,第一排左起为陆能源、夏昌世、罗崧发教授

从发表论文的内容来看,邝正文、罗明燏两位教授以混凝土薄壳研究为主,先后完成了顺德人民大会堂跨度54m 薄壳屋盖、广州军区大礼堂跨度32m 薄壳屋盖。砖、竹薄壳结构和计算理论的研究则以蔡益铣、姚肇宁、毛子玉等为主。在1970年代以后,仍然坚持薄壳结构研究的是蔡益铣,他又将钢筋混凝土薄壳扩大至海洋、海岸、水利和交通等众多工程领域。根据韩大建教授的回忆,这些学者在能力上侧重不同,邝正文教授强于工程实践;蔡益铣教授精于薄壳理论与计算公式推导;罗崧发教授更擅长组织协调[27]。

此外,技术的快速推广得益于高校与建工系统(建筑公司、市、县多级设计院)的密切配合。当时的广东省建筑公司、广州市建筑公司、广东省建筑设计院、广州市城市建筑设计院,以及中山、佛山、新会等地方设计室都在不同的项目、阶段参与了砖薄壳技术的实验、测试与应用推广。在此,以参考文献[6]为蓝本的薄壳结构研究相关的成员择要介绍如下:

他们创造性地将竹、砖、混凝土等材料在屋盖、楼盖、基础等各个构造部位探索薄壳结构应用。1956—1957 年间,华南工学院开始对砖薄壳结构进行了初步的理论研究和试验工作。1957 年的3 月7 日,在由华南工学院和中国土木工程学会广州分会、华南竹材研究委员会联合召开的学术报告会上,蔡益铣副教授作了“薄壳结构理论在砖砌体及竹结构中的应用及建筑试验”的专题报告,并在会后展示了三个成功的砖砌壳体。此创新设计的主要目的就是以砖壳代替传统钢筋混凝土或木板楼面,节省“三材”。[28]

1957 年底在广东新会县建成了第一幢三层砖薄壳结构试验性房屋——“劳动大学”,为以后砖薄壳结构的发展提供了科学依据。1958 年在广州、中山、佛山等地相继试点并逐步推开。1959 年7 月,广东省建工局组织有关单位进行初步总结、统一设计和施工方法。1959 年底,广东省建成砖薄壳结构建筑12 万m2。在1960 年2月,省建委和建工局又进一步全面总结砖薄壳经验,号召全省有计划推广,制定“砖薄壳”总结手册及设计施工规程(1960 年完成初稿,1961 年出版草案),编制砖薄壳定型设计和构件计算图表,举办设计和施工训练班。[29](表 3)

薄壳结构研究相关成员教育背景、学术职务的不完全统计 表2

华南工学院对薄壳研究的不完全统计年表 表3

至1960 年,全广东省设计了砖薄壳建筑180 余万m2,建成和投入使用的约60 万m2。范围遍及城乡,涉及居住、公共、仓库和中小工业厂房等建筑类型,共有七种几何类型:双曲扁壳、柱面壳(或筒壳)、圆球壳、双曲抛物面壳(或扭壳)、抛物线回旋面壳、锥形壳、无拉力壳。其中,以双曲扁壳应用最广,约占总数的80%,其次为柱面壳和圆球壳。从施工方式上也有现砌,装配式砖薄壳两种[30]。

3.技术规范与图集

在薄壳结构实验、初步应用之后是技术推广工作。1960 年,建筑工程部标准设计院中南分院印刷发行、中南地区五省设计单位协作整理编制的中南地区通用结构构件民用建筑系列之《砖砌屋面筒壳图集中南G-Q01》《砖砌屋面球壳图集中南G-Q02》《砖砌长壳图集中南G-Q03》,主持设计院是广东省建筑设计院,广州市城市建筑设计院,后者的署名院长为林克明,总工程师为佘畯南[31](图4)。

图4: 1960年广东省建筑设计院、城市建筑设计院主持的砖壳标准图集

1961 年,建筑工程部技术情报局组织华南工学院主编了《砖薄壳结构设计与施工规程(草案)》。此规程是对有模板施工的普通实心砖薄壳结构的设计施工经验总结,优点是“计算比较简单使用,即使对薄壳结构没有经验的同志,也能容易地进行设计”(见翻印说明)[32]。

4.后续的调查和测试

华南工学院薄壳结构研究组的研究并未止步于上述项目,而是进行了持续的跟踪调查和测试,致力于薄壳结构的科学研究与理论发展。1962 年,广东省建工局、华南工学院、广东省建筑设计院等联合撰写的《砖薄壳调查总结报告》参加了中国土木工程学会年会。论文中提到在1960—1961 年,共调查了8.3万m2的砖壳建筑,涵盖广州、佛山等11 个县市的住宅、公共建筑(食堂、课室、商店)、仓库、工业厂房等。文中比较了采用极限状态与弹性薄壳理论计算的优劣,指出了后者的弯矩计算较为精确和接近边界条件。这也表明了此团队的结构实验价值与学术贡献,在结构计算理论方面,虽然是采用苏联规范,但辨析了计算理论的准确性[33]。从1965 年华南工学院建筑工程系测量教研组发表《用测量仪器观测薄壳结构静荷变形的尝试》一文来看,此后团队进一步发展出薄壳结构变形检测的工具和测量方法。这一工具主要针对砖、混凝土等不同材料的薄壳结构变形测量[34]。

三、“广东壳”的经典案例

虽然上述文献提及华南地区薄壳案例众多,但图片和档案资料稀少,在此仅选择混凝土、砖、竹等不同材料案例,或留有遗存的实例进行择要介绍以反映华南工学院薄壳结构试验之丰富性(图5)。

图5: 华南工学院四个典型薄壳实例同比例一览,从左至右依此为:a:顺德人民大会堂;b:华农红满堂;c:中山石岐机械厂;d:新会劳动大学

1.竹薄壳

1957 年1 月,研究组在华南工学院的校园内建成跨度20m 的竹薄壳厂房。从现存照片来推测,其为中心对称结构,四面均为三角形山墙以形成十字屋脊,之间以四片双曲面形成屋盖。屋脊中部又覆以四个双曲面天窗,利于通风。由于在科学计算下可剔除冗余杆件,减少材料耗量,比常规竹棚厂房要节约25%~30%的造价[35](图6)。

图6: a:1957年1月华南工学院内的竹拱薄壳厂房。b:竹拱薄壳厂房建成照片;c:竹拱薄壳厂房体量轴测图

2.新会的劳动大学

除在华南工学院校内的实验外,1957年年底,研究组在新会县建成了第一座三层砖薄壳结构试验性房屋——“劳动大学”,屋盖由两个10.8m×10.8m 和一个9m×15m 双曲扁壳组成,壳体厚度为24cm(空斗),为以后砖薄壳结构的发展提供了科学依据。在广东省建工局组织的后续调查时发现开裂严重,故建议在1958年后不再采用空斗砌法的砖壳[36](图7)。

图7:a:1960年新会劳动大学的空斗砖薄壳屋顶,可见其中的裂缝

图7:b:从现状照片可见新会劳动大学的薄壳屋顶应已经拆除替换,但具体信息不详

图7:c:空斗砖薄壳屋顶的分解轴测示意图

3.华南农学院的“红满堂”

有了上述多处实验测试,砖薄壳建筑开始逐步推广。在广州的砖薄壳建筑最著名的当数建于1958 年的华南农学院教工餐厅——砖薄壳“红满堂”,跨度达20m。华南农学院首先选择教工餐厅作为实验建筑的目的是尝试节约“三材”,降低造价。中央大厅20m 直径的球面扁壳,采用1/4 砖的球形扁壳,由20 根直径为30cm 的钢筋混凝土柱支撑,并比外围锥壳高出1.8m,面积314m2,周边开气窗供天顶采光,通风。建筑的外围直径26m,除布置了20 根一砖厚的斜柱外(这是为了让屋面的锥形砖壳能够挑出更多,达到防水,防辐射热要求,以及形态更轻巧),全部开有门窗[37](图 8)。

图8: a,华南农学院“红满堂”室内照片;b,节庆时的华南农学院“红满堂”砖拱薄壳建筑;c,华南农学院“红满堂”轴测分解图

4.顺德人民大会堂

在1958 年顺德番禺合并期间,位于大良镇钟楼公园旁的人民大会堂也是华南工学院的结构实验产物,结构设计师为罗明燏,邝正文和罗崧发教授。它于1958年开工,1959 年国庆节落成,建筑面积共14100m2,是当时全国最大的县级会堂,可召开5000 人会议。其主体上盖为跨度55m,高25m 的钢筋混凝土薄壳顶,周围的辅助建筑高5 层(正面为6 层)。它比同年施工的由苏联专家参与帮忙设计的北京火车站大厅,50m 拱壳结构屋顶还要宽5m;比同类型结构的莫斯科诺沃司匹克剧场的跨度还大3.45m。文献指出,“礼堂采用的是平面为八角形的钢筋混凝土球形薄壳屋顶,因此不得不采用创新的方法,是当时世界上仅有的两座薄壳顶结构建筑作品中的一件”[38](图9)。

顺德人民礼堂已被审定为顺德重点保护文物。它的结构性能曾经经过结构专家论证。据文献介绍,曾到现场考核的容柏生院士表示,“顺德人民礼堂落成以来,经历了1962 年广东新丰江水库引发的六级地震的考验,1964 年又直面12 级台风折磨,证明它是质量过硬的建筑物”[39]。

四、结语

上述呈现的广东薄壳结构研究图景是一个由结构工程师主导的群体性建造实验与研究循环,议题的重点是应对节约“三材”的外部社会经济条件制约因素,建筑材料匮乏问题。它们是从结构、材料与建造层面实践“勤俭建国”的国策,运用设计智慧巧妙应对节约“三材”的中国特定语境的生动案例。值得注意的是,华南工学院的薄壳研究始终未涉及来自苏联技术转移的双曲砖拱技术类型[40]。如今看来,这是一种强调自主创新的有意识选择。

1.华南工学院薄壳结构研究组的学术贡献

华南工学院薄壳结构研究组的工程师群体对薄壳研究的学术贡献的水准是课题组的重要关注点之一。[41]

薄壳结构研究组的自我评价从蔡益铣先生于2005 年出版的系统性著作——《壳体理论及其工程实践》的序言中可知,以早期“广东壳”为线索的一系列结构探索实验最终上升为壳体计算的精确理论。他解释道,“目前壳体理论都采用古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Robert Kirchoff,1824—1887)假说,但在实际中不可忽视参数σγy的影响,特别温度影响是不可忽略的因素,因此需要从理论源头解决问题”。他和团队采用歪斜曲线坐标系统以便覆盖更广泛壳体来满足更广泛工程领域里各项目的实际情况,把壳体的实践引向更宽广的创新空间,涉及建筑、海洋、海岸、水利和交通等众多领域。新的曲面创新也是一个重要价值,虽然苏联进行了系统的薄壳结构研究,但需要“寻找已有的各种薄壳形式和创造新的适合于砖砌体的薄壳形式”[42]。蔡益铣在第三章第六节中回顾,“选择新的曲面来创新,它的提出已经快50 年了,但除了1957 年在广东新会建成12m 跨的砖薄壳外,世界上还未见过这个壳体的实践,所以到现在还倍感新鲜”[43](图10)。

图 9 :a,顺德人民大礼堂混凝土薄壳建筑;b,顺德人民大礼堂室内照片;c,顺德人民大礼堂轴测分解图

图10: 蔡益铣2004年出版的《壳体理论及其工程实践》中的薄壳几何形汇总一览

由此可见,薄壳结构研究组的研究有其自身特点与学术贡献,填补了当时薄壳结构领域存在的诸多空白:①用砖、竹材料替代混凝土薄壳的变造;②考虑在华南地区的湿热作用影响下的计算理论精确性优化;③无筋扁壳的极限跨度测试;④各种不同形状的薄壳之计算方法;⑤提供快速高效简便的计算方法。

2.薄壳结构领域的工程史学

上述对广东地区薄壳结构的建造史概览,是对我国除早期双曲砖拱历史研究之外的重要补充,弥补了国内学界以早期工程师为对象的建筑史学研究的缺失;在建构研究层面,也是不可或缺的薄壳结构历史线索的梳理,正如开篇的弗兰姆普敦引言所述,结构是建造体系深入研究过程中不可回避的议题。

目前,学界对国外杰出工程师的关注较多[44],对国内工程师建构学研究较少,同时国内结构工程学界回溯自身的历史与传统的工作亦极少。刚过去60 年,当下已经较难挖掘这些结构先贤和这一宏大而又细腻的薄壳结构实验历史,还有众多内容细节有待进一步梳理和澄清。

3.全球视角下的薄壳技术历史乌托邦

有西班牙马德里理工大学的学者指出,1950—1970 年代是拉美地区砖薄壳技术历史乌托邦时代[45]。观照我国早期的工程实践史,彼时的中国薄壳技术又何尝不是一段乌托邦式的宏大叙事历史?在华南地区,当时的林克明、佘畯南等设计师均曾先后涉及薄壳建筑领域。在台湾地区,有陈其宽、张肇康等对双曲钢筋混凝土薄壳结构的关注与尝试[46]。可以想见此时期无论是从苏联、中国、南欧到美洲大陆,均有充满设计智慧的壳体结构探索在不断涌现,值得进一步研究。

最后,谨以此文献给60 多年前作出重要结构创新和研究示范的华南工学院结构工程师先贤,并以蔡益铣先生在其著作中的序言自勉:

“所有这些只说明了一点,就是采用壳体对各项工程领域中某些项目进行开发,其创新空间实在是太大了,相关理论要靠几代人的努力才得以逐步建立起来”。

——蔡益铣,《壳体理论及其工程实践》序言结语[47],2004 年1 月

[致谢:华南理工大学韩大建教授、冯建平教授、冯江教授、李静副教授、黄仕平副教授;同济大学朱晓明教授、祝东海老师提供的帮助;美国迈阿密大学裴钊教授的启发;新会劳动大学林卫红馆长、谭颖瑜女士的协助;深圳大学建筑与城规学院吕竞晴、李泳霖、吴德君同学参与了新会猪舍的测绘,林雯婉、李晨提供了图纸重新绘制与建模;杨德校先生提供了航测支持;岳子清先生提供了顺德大礼堂室内新近的照片]

注释

[1] 见参考文献[1]:345.

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

[3] 见参考文献[2]。

[4] 见参考文献[3]。

[5] 2019年冯江教授指出顺德大礼堂是薄壳结构,但并不清楚设计师情况。新的契机出现于2020年6月,同济大学朱晓明教授分享的一篇微信推文——《圭峰山下的神秘废墟—— 60年前的建筑奇谭》。它详细介绍了1957年华南工学院在新会开展试验的砖拱壳猪舍遗址。课题组推测,夏昌世与蔡益铣同在华南工学院建筑、土木工程系,若考虑到在1960年前后的建筑、土木工程系合并阶段,他们之间存在关联的可能性极大。因而进行深入挖掘,将上述碎片化信息进行关联,得以逐渐拼出一个更为宏大、全面的关于薄壳研究的历史图景,这直接推动了研究进展。此推文由林兆海先生所作,经作者邀请后共同参与研究此课题。参见:圭峰山下的神秘废墟60年前的建筑奇谭[EB/OL]. https://mp.weixin.qq.com/s/d-0NtQW-xJoWqEsKJbMAZQ,2020-04-05.

[6] 因篇幅所限略去44篇文献的具体内容;但是从绝对数量来看,华南工学院的薄壳相关论文约占50%之多。由于历史原因,还有众多的砖、混凝土薄壳史料、纸质文献并未收录于cnki数据库中,如本文所列的参考文献[7]、[12]、[15]、[17]等,均由华南工学院或与其相关单位编著。若进一步考虑此类文献的比重,则华南工学院的分量还会进一步增加。

[7] 见参考文献[30]、[32]。

[8] 见参考文献[31]。

[9] 见参考文献[33]。

[10] 见参考文献[34]。

[11] 见参考文献[35]。

[12] 见参考文献[36]~[43]。

[13] 见参考文献[44]。

[14] 见参考文献[45],[46]。

[15] 见参考文献[4]:1.

[16] “一五”计划时期,厉行节约工作受到高度重视,在全国范围内推动开展深入、全面的节约运动,并正式确立“勤俭建国”的方针。见参考文献[5]:26.

[17] 来自参考文献[6]:序言.

[18] 华南工学院结构工程专业有不少教授是唐山交通大学毕业并在西方留过学的,如罗崧发、陆能源、蔡益铣教授等;有庚子赔款资助留学归国的梁绰余老教授;有工程经验极为丰富的邝正文、朱士宾教授。见参考文献[18]。唐山交通大学建校于1896 年,有“东方麻省”之称,见参考文献[23]:82.

[19] 据现旅居加拿大的土木工程系退休教授冯建平老师回忆,他大学时的老师有蔡益铣、姚肇宁先生。蔡老师当时讲授薄壳结构,姚老师是结构实验室的讲师。从事薄壳结构的研究还有何逢康先生。他说土木系就以蔡、姚、何这三位先生的论文多,实践多,但从何逢康有关薄壳的论文来看,时间在1970 年代,故可能不在1958 年的薄壳研究组之列。

[20] 邝正文(1907—1997,广东台山人),1935年在菲律宾圣托马斯大学土木工程学专业获硕士学位,在民国期间就从事结构工程实务并任技正,具有丰富的工程经验。[《民国时期广东省政府档案史料选编 8 第九届省政府会议录》作者:广东省档案馆。技正为官名,是旧时中国技术人员的官职。国民政府的交通、铁道、实业、内政好部(会)及省(市)政府的相应厅(局)大多置此官,以办理技术事务。此官在部(会)中,职位次于“技监”’在厅(局)中为最高官职。其下届有“技士”“技佐”等。详见:《中国历代官称辞典》。]1936年起,邝正文先后任职于广州真光女子中学、广东公路处、广东粮政局、岭南大学、广东国民大学、中山大学。1952年调入华南工学院任教授,从事钢筋混凝土结构、土木工程技术的研究、管理及教学。主讲工程材料、水利学、测量、钢筋混凝土结构等课程。1958年罗明燏、邝正文教授主持设计了顺德礼堂观众厅顶盖主体钢筋混凝土大薄壳(含空腹桁架)。参见文献[23]:68.

[21] 罗明燏(1905—1987,广州番禺人),被誉为“海陆空专家”,1926 年毕业于唐山交通大学,师从茅以升;1932—1934 年在美国麻省理工学院的航空、土木两专业攻读硕士,后游学于美国麻省理工学院,密歇根大学和英国伦敦大学等,在建筑、结构、力学、造船和飞机设计等领域均有建树,精通多种语言。1952年前先后在广州工务局、省国民政府、广东勷勤大学及国内几所大学等任职,1952年任华南工学院校筹委会主任,继被任命为土木工程学院首任院长。详见华南理工大学档案馆对“文革”前教授的介绍:http://www2.scut.edu.cn/archives/2012/1121/c1635a26800/page.htm,2020-9-5.

[22] 罗崧发(1914—1985,广东南海人),民盟广东省常委,广东省政协第四届委员、第五届常委。1937年唐山交通大学土木工程专业毕业。先后在广西、贵州、云南、广州等地从事土木工程技术员、工程师的工作(曾任黔桂铁路工程师)。1946 年赴美国普渡大学研究院深造,1949 年获硕士学位。1950 年回国,就任中山大学土木系代主任兼岭南大学、华南联合大学教授。1952年调入华南工学院任教,历任土木工程系、建筑工程系主任、校学术委员会委员、校(院)务委员会委员。参见文献[17]。

[23] 蔡益铣(1925—2019,上海人),复旦大学毕业,1949 年于美国普渡大学获得硕士学位,康奈尔大学博士学位肄业。与前述几位在“文革”前就获聘为教授的先贤相比,他的资历稍浅。但毕生都致力于薄壳结构计算方法与理论的研究及其应用推广,是研究组的核心人物。他主持的“砖薄壳屋盖楼盖及基础”获1979年广东省科技二等奖。其爱人李淑敏亦为结构工程师,夫妇二人与毛子玉一道设计了华南农林学院的“红满堂”。据韩大建教授回忆,华南工学院对上述教授的科研工作极为重视,1963年韩大建从北京大学固体力学专业分配至华南工学院土木系的主要原因也是作为蔡益铣教授的研究助手。

[24] 毛子玉(生卒年份、籍贯不详),中山大学1940年代末期的毕业生,曾经于1954年配合夏昌世先生完成肇庆鼎湖山教工休养所,并参与夏昌世先生主持的华中工学院规划设计。据冯建平老师回忆,毛子玉是蔡益铣的助手。详见:2013年在文化公园水产馆里举办的岭南现代建筑文献展。在中山大学1947年四年级下注册名单中可见到毛子玉名单。详见参考文献[27]:326.

[25] 姚肇宁(生卒年份不详,香港),华南工学院土木工程系自己培养的优秀学生,在大学期间就独立钻研出高等结构学上的“直线变形理论”。1953年,姚肇宁被保送进哈尔滨工业大学攻读研究生,其后回校任教。韩大建教授指出姚肇宁主要从事结构稳定性研究,他在年轻教师里的力学基础是最好。见参考文献[22]。

[26] 黄汉炎,高级工程师,1934 年生,广东省东莞人。1957 年毕业于华南工学院土木建筑工程系,曾任职于广州市房管局,成为白天鹅宾馆的设计者、中国工程设计大师,任中国高层建筑结构委员会委员,第十届、十一届广州市人大常委会副主任,广州珠江实业集团有限公司总工程师,华南理工大学董事教授,广州珠江外资建筑设计院名誉院长,1992年起获国务院特殊津贴。见参考文献[21]。

[27] 韩大建(1940—),华南理工大学教授。2020 年11月7日,课题组就土木工程系薄壳研究组的问题当面采访了韩老师。极为遗憾的是,上述薄壳研究组亲历者中最为高寿的蔡益铣先生、黄汉林先生均于2019年仙逝,课题组未能及时采访以进一步梳理当时的历史细节。

[28] 见参考文献[4]。

[29] 见参考文献[14]。

[30] 见参考文献[14]:370.

[31] 由林克明、佘峻南、麦禹喜等于1958 年开始的广州火车站方案,有两个过程方案是钢筋混凝土薄壳屋盖。

[32] 直到1971年,此设计规程还被“陕西省基建指挥部空心砖实验小分队(西北工业设计院、西安实验砖瓦厂、西安冶金建筑学院)”所使用,参见文献[25]。

[33] 见参考文献[26]:序言.

[34] 见参考文献[15]。

[35] 见参考文献[4]:2.

[36] 1958 年7月2日,周恩来总理莅临新会视察指导工作,将圭峰农场命名为“新会劳动大学”,并亲笔题名、题词,参见文献。其开裂原因是应力传递复杂和抵抗主拉应力性能不好,所以1958 年以后已经不在采用。参见文献[14]:373.

[37] 1999 年,“红满堂”被有关部门列为危楼拆除,现有建筑采用钢筋混凝土原样翻建。

[38] 1958 年12月15日,番禺、顺德合并为番顺县,县治设大良。1959 年6月10日,番顺县分开番禺、顺德两个机构办公,10月正式恢复两县原有建制。1959 年10月1日,全国最大的县级会堂——顺德县人民礼堂落成。参见文献[20]:56.

[39] 见参考文献[20]:99.

[40] 朱晓明、祝东海两位老师等曾深入研究双曲拱结构,参见文献[24]。

[41] 冯建平老师认为,无论在今天或在当年,薄壳结构都很有价值,因为它是空间结构受力合理,可用于大跨度及按建筑需求做成各种曲线美妙的外形。由于计算工作量大,按当年的计算能力和水平,进入这个领域的价值很大。当时的结构工程师都认为进入这一领域是属于“顶尖”水平。

[42] 古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824—1887),德国物理学家,其“线弹性薄板直法线假设”可以将一个三维弹性力学问题简化成二维问题,此假设内容在后续板壳力学研究中较多被引用参考文献[16]:289.

[43] 参考文献[16]:169.

[44] 自香港中文大学朱竞翔教授1998 年完成博士论文《约束与自由:现代建筑结构史》至今,陆续有不少学者完成对日本、瑞士等结构工程师的史学、设计方法论研究。

[45] 参考文献[28]。

[46] 参考文献[29]。

[47] 参考文献[16]:序言.

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