上海的建筑工业几乎是伴随着工程师们解决建筑往高处发展过程中遇到的各种问题而发展起来的，在这里，接受西方新材料与新技术的过程颇有一些“拿来主义”特色。由于租界为西人治理，摩天楼在上海出现初期也为西人设计，至20世纪初期，框架结构技术在西方已经发展的相对成熟，因而我们在技术上并没有经历美国人在解决建筑往高处发展时，由砌体结构向框架结构转变的革命性思考，同时，在解决上海软土地基上建造高层建筑的过程中，尤其是美国芝加哥等城市在建筑基础方面已经取得的成就为我们在技术上的发展提供了经验借鉴。

我国古代建筑以木结构为主，分为穿斗式与抬梁式两种。这一类木结构建筑仅通过榫卯结构连接承重构件，具有抗震性能好，结构自重轻等特点。若论建筑专业工种，清代雍正十二年《工程做法》记载上就有大木作、装修作、石作、瓦作、土作、搭材作、钢铁作、油作、画作、裱糊作等10多个专业。上海历史悠久，考古成果证明早在6 000年前就已有居民在此生息。直到唐天宝年间（742—755）设青龙镇（今青浦县境内），上海成为当时东南通商大邑，同时也标志着这一地区的兴起；而后历经宋元明3个朝代的发展，至明末清初时，上海已是全国棉纺织手工业的生产和贸易中心^[62]，此时上海已楼宇相连，店铺林立，其中私家园林、会馆建筑成为上海古建筑的一大特色，直到开埠前，上海建筑都是以传统的木构架结构建筑为主。随着开埠后，外国商品和外资纷纷涌进这一长江门户，帝国主义列强在这里划定租界、开设行栈、设立码头，办洋行、造教堂、建住宅等活动，大大带动了上海建筑业的发展。这一时期，西方建筑新技术很快传入，这给中国传统的建筑理念带来了很大的冲击，但是为适应西方人的生活习惯与革新追求，西方建筑先进的理念与技术很快得到了上海本土匠人接受。

1.地貌与地基

上海地貌为堆积地貌类型，是长江河口地段河流和潮汐相互作用下逐渐淤积成的冲积平原，与芝加哥的地基相似，为泥砂冲积成陆的软土地基。软土在我国沿海一带分布很多，如渤海湾、津溏地区、长江三角洲、珠江三角洲及浙、闽沿海，都存在着海相或湖相沉积的软土，上海地区是长江下游第四纪沉积型淤泥黏土层^[63]。因而，与芝加哥摩天楼建造发展类似，在上海，建筑向高处发展的前提，便是了解地质条件，解决建筑基础与沉降问题。

早在1860年，上海的建筑公司和房地产商便要求对上海地质状况进行详细调查^[64]，其结果是工程师莫里森（G.J.Morrisson）建议“建造非常低矮并且地基巨大的房屋”，并且认可了传统木结构的中式建筑及“殖民地式”建筑作为主流的建筑形式，到20世纪初，上海的地质状况通过探井勘探得到比较确实的报告，淤泥层约6米深（20英尺），砂土层深达91米（从地面下20英尺至300英尺深），从91米至300米为砂石混合层，即砂砾层，深达1 000英尺^[65]，约300米以下才是坚实的岩土层。而上海的地下水位就在地平面向下5英尺至8英尺处（1.5～2.4米）^[66]，软土层在20米深度内的含水量一般为40%，孔隙比1.2～1.6，土的压缩性高，抗剪强度低，在外荷载作用下地基变形大，不均匀沉降也较大，且沉降时间长，往往持续数年甚至属十年之久^[67]。当时的外国专家希望能够通过抽排地下水以改善地质条件，但是，结果并不令人满意。^[68]1875年英商韦尔斯组建的苏州河桥梁建筑公司在建筑韦尔斯桥时，木桩竖在泥砂里，未打桩，桩就自然沉下去，不见踪影，当时大家都非常沮丧，认为在上海这种软土地基上盖高楼非常困难^[69]。这一时期上海建筑大多为3层高。

20世纪初，新材料登陆上海滩，包括钢梁、混凝土、水泥等，这使得建筑往高处发展成为可能。^[70]地价上涨导致社会对高层建筑的需求，也迫使西方工程师需要想出更好的解决办法。1902年，当时上海工程师建筑师学会（SSEA）的主席卡特（W.J.B.Carter）与副主席、工部局工务处总工程师梅因（Charles Mayne）组织会员就这一问题进行讨论。梅因表示：“地价的上涨和租界商业区的集中，带动着高层建筑的建造”，但“考虑到泥土的性质时，建筑基础就成为一个很严重的问题”，“上海的土质像是一种特别的粘面团，在一些时候走过大片挖掘过的土地，就像走在空中飞人杂技表演的保护网上。”按照美国芝加哥建筑法的规定，这样的地基承载力每平方英尺仅为1吨（相当于每平方米9吨），比正常的土质低1倍（每平方米18吨）。不仅如此，地基还非常不均匀，甚至在同一条基槽里，都可能会有软泥沼泽与硬质泥灰岩的差异。大型建筑物被安放在打进淤泥的木桩上，为防止把建筑物安放得高低不平，还需非常小心。于是，工程师哈丁（J.R.Harding）提出了一个方法，这一方法在后来的实践中被证明最为有效。此方法是在地势低处建造大型建筑时，用浅埋的波特兰（Portland）水泥打的混凝土筏（raft）和钢梁做基础。^[71]实际上，这一筏型基础与20世纪80年代末鲁特在芝加哥发明并运用到摩天楼上的地基系统的原理基本类似，只是在上海，起初材料的选择上略有不同，桩基的选择还是木地桩。

很明显，西方建筑师与工程师已经将先进的建造技术与现代的建筑材料，介绍并运用到了中国的建筑上来。1910年建造的5层楼高的上海总会（ShanghaiClub），同样运用了筏型基础。这一新型地基系统的运用，为建筑向高处发展提供了可能，在公和洋行1915年设计的有利大楼中，洋行合伙人之一约翰（John Richie）参考了美国麻省理工学院的建议。针对上海土质提出了出色的方案，通过实验，对大楼沉降进行了测定，决定在地基中建混凝土平台打木地桩^[72]，从美国俄勒冈州（Oregon）进口松木桩，将巨大荷载传递到持力层，整个混凝土平台平均承接整座建筑的荷载。此后，他们专门为此地基结构申请了专利，在该结构设计获得极高声誉，并且为其他建筑师事务所进行同类型建筑设计提供了非常有价值的案例参考^[73]。到20世纪20至30年代，上海的大型建筑物几乎都采用了这种混凝土筏型基础。1930年百老汇大厦动工，就盖在了当年韦尔斯桥旁边，新仁记营造厂根据外国建筑师图纸，打满堂洋松长桩，现浇地下室，完美的施工质量，使箱形基础十分稳固，大厦一直竖立至今无明显沉降。

2.钢筋混凝土结构与钢结构

早在1863年建造的英商上海自来火房炭化炉房，是中国近代的第一座铁结构建筑；1882年（清光绪八年），上海电气公司最早采用了钢结构；1883年上海自来水厂首创使用水泥^[74]；1901年建造的华俄道胜银行就采用了钢梁柱外包混凝土的钢骨混凝土结构；1906年，在6层楼高的汇中饭店建造中，也采用了砖木结构与部分钢筋混凝土结合的形式。(www.daowen.com)

19世纪60年代起上海工业发展促进建筑技术引入与发展的这一条线索也不可忽视。1861年，岌岌可危的大清王朝发起了“师夷长技以制夷”的洋务运动^[75]，这一运动开启了中国工业发展和现代化之路。由于洋务运动刺激，民族资本主义工业得到了迅速发展，促使了新的建筑形态的出现，工业建筑向大跨度多层方向发展，墙面采用大面积的开窗形式，为新的采光通风形式建立前提。不仅砖木混合结构在工业建筑中大量被使用，至19世纪末期，木桁架及钢木组合屋架等新型屋顶结构亦有广泛运用^[76]，建筑也因面积需要向多层发展，1898年上海福丰面粉公司制粉楼高达四层。显然，工业建筑这一现代建筑类型的出现，及其通过三十余年发展，在建筑形态、建筑材料及建造技术上的新引入与新突破对近代上海建筑建造发展起到积极推动作用。

1907年，德商瑞记洋行在四川路、九江路兴建一座商务楼，由美国底特律钢筋混凝土建筑公司担任工程指导并施工，设计师是菲利普斯（G.W.Philips），由于这座建筑采用当时世界上最新颖的建筑材料和工业化施工方法，在上海具有里程碑式的意义。首先，它采用了贯穿楼层的钢筋、混凝土楼梯，天花板、楼板取代横梁，整个建筑以钢筋混凝土承重，增减建筑的稳固性，同时大大缩短了工期；第二，在加高楼层时，地基施工不必太深太宽，此基础适合外滩地区由流沙构成的地质特点；第三，在结构框架外部，安装了砖、木、玻璃等制成的外墙及室内装饰，简洁实用。这种新型材料与技术的运用引起了当时人们不小的猜测及担忧，“人们当初还怀疑，这些拔地而起的铁栅条是不是做野兽笼子用的，但当楼盖到二层时，那些铁条的用途便一目了然。”对这些新风格建筑物当时评论界坦陈：“我们虽不能完全赞叹这些德国建筑师使用的建筑手法，然而我们必须承认，他们是懂得如何改变上海的面貌的”。^[77]1908年，江西路和汉口路交界口上海华洋德律风（电话）公司^[78]大楼施工，由新瑞和洋行设计，建筑师是查理斯（Charles Luthy），协泰洋行负责结构设计，姚新记营造厂的建筑工人成了上海第一个吃螃蟹的人，按照外国建筑师设计的图纸，灌注混凝土满堂基础^[79]，制作混凝土框架。这幢六层楼高的新楼成为上海第一幢完整意义上的钢筋混凝土建筑，并使用新型建筑基础的大楼^[80]。

钢筋混凝土框架结构技术为建造高层建筑提供了结构安全，保障业主获得更多建筑面积赚取更多利益提供了前提。1913年由通和洋行设计的福新面粉厂主厂房建成，高6层，由英商马海洋行（Moorehead Hales & Robinson）设计，被誉为外滩1号的亚细亚大楼，1915年底建成，高8层，由公和洋行设计的扬子大楼、永安公司等都为钢筋混凝土结构建筑的代表，发展至20世纪10年代末，钢筋混凝土结构建筑在上海租界已经得到广泛应用，技术上已经发展较为成熟。

高层钢结构技术在中国得到引入，最开始也是从上海、广州等开埠城市首先得到运用^[81]。1898年位于南京路工部局市政厅旁的中国菜场建成，这是据史料记载上海最早完全采用钢架结构并覆盖玻璃天棚的结构物之一^[82]，1913年杨树浦发电厂一号炉建成，这是上海最早的大型钢结构厂房^[83]。20世纪10年代末，钢结构开始运用至民用建筑，以公和洋行为代表的外国建筑师几乎垄断了钢框架结构高层建筑的设计市场，首先是1917年完工的坐落于外滩的有利大楼，建筑设计与结构设计都由公和洋行完成，高7层，是上海第一座采用钢框架结构的建筑。（图2—4—5）^[84]随后公和洋行接连完成了几座钢框架结构建筑的设计工作，包括1923年兴建的汇丰洋行、1925年兴建的华懋公寓，及1927年建成的新海关大楼等。新海关大楼建筑主体高达98.5英尺（约28.95米），值得一提的是，在这一建筑基础设计中，公和洋行率先使用了长达16米预制钢筋混凝土桩，用以取代传统的洋松木桩，由于考虑到外滩地质原因，这一水泥钢骨用量达到 1 000余根，此后混凝土的出现逐渐取代木桩结构^[85]。（图2—4—6）到20世纪20年代末，上海摩天楼高度逐渐突破10层，1929年建成13层的沙逊大厦，1934年建成21层高的四行储蓄会大厦，1937年结构完工的17层高中国银行总行新厦等都为钢框架结构建筑。

图2—4—5　公和洋行设计有利大楼钢柱底部节点图

图2—4—6　江海关新屋采用水泥钢骨的施工现场图

从1917年上海第一幢钢结构建筑竖立，至1937年，钢框架结构占据了高层建筑很大一部分市场，钢框架结构高度不断攀升，结构跨度也不断加大，西方工程师们先进的建造技术和现代的建筑材料为上海建筑工业的发展带来了巨大可能，也为上海摩天楼的发展提供了必不可少的技术支撑。