重新思考一切

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首先考虑一个问题:如何用砖作为主要材料,实现接近50米的跨度或者十几米的悬挑?

普通人或许不清楚这个问题意味着什么,我们不是已经有跨度上百米的体育场和高度几百米的摩天大楼了吗?这个问题不难啊!

而对一名专业的现代结构工程师而言,解决这个问题就像是用单人小艇横渡大西洋一般不可思议。用惯了光鲜亮丽的钢和钢筋混凝土等现代材料,卑微平凡的砖甚至都要退出主体结构的历史舞台了。这个尺度即使对于钢筋混凝土也很困难了,怎么可能用砖实现呢?

但是,在几十年前遥远的南美,结构工程师埃拉迪奥·迪埃斯特·圣马丁就真实地做到了这一点。

迪埃斯特年出身于乌拉圭的一个西班牙移民家庭。年至年,迪埃斯特在首都蒙得维亚的共和国大学工程学院就读。年至年,迪埃斯特先后任职于乌拉圭公共事务部下属的高速公路管理部门和建筑部门。年至年,他在Viermond桩结构公司担任首席工程师。自年起,他还在共和国大学工程学院兼职任教。年,迪埃斯特与他的大学校友尤金尼奥·蒙坦内兹合伙创办了“迪埃斯特与蒙坦内兹事务所”。在随后的数十年中,他们的事务所完成了数量众多的建筑作品。年起,由于健康原因迪埃斯特只能在位于蒙得维亚的家中工作,直至年去世。

迪埃斯特曾是阿根廷科学院的通讯院士、乌拉圭工程院院士,也是蒙得维亚与阿根廷首都布宜诺斯艾利斯多所建筑学院的荣誉教授。但在世界范围内,迪埃斯生前所获得的声望却远低于他在结构工程领域取得的成就,其中的部分原因是人口稀少的乌拉圭远离世界科技中心,而且迪埃斯特的大部分作品都是外貌平凡的仓库、工厂、水塔、公交车站等。但从结构工程角度,这些沉默的作品证明了迪埃斯特就是名世界级结构大师。

迪埃斯特的主要成就是对于配筋砖的创造性应用。他在瓜斯塔维诺、高迪、埃菲尔等前辈经验的基础上,发明了他称之为“自支撑壳体”的连续拱壳和“高斯曲面”的双曲拱壳,进而实现了极为轻盈的配筋砖结构。迪埃斯特的作品,彻底打破了砖结构只能“粗大笨重”的边界,甚至有时让人怀疑他是否忽视了物理定律,没有考虑重力的限制。但是,他的建筑就真实地屹立在那里,历经几十年风雨,无声地证明着,一个结构工程师的创造力,能够产生怎样的建筑奇迹。

圣彼得教堂(~):主厅两侧的墙体实际上是纵向跨度的配筋砖深梁,承担了侧厅的屋面荷载,高度7.8m而厚度只有毫米,高厚比已接近30。作为对比,我国的规范要求比砖坚硬得多且配有大量钢筋的混凝土深梁的高厚比不宜大于25!由两块板内折组成的砖屋面更为惊人,跨度超过30米,而厚度只有80毫米(国内普通楼面的混凝板厚度一般不会低于毫米),高厚比接近:1。这种极致轻薄的尺度,即使用钢筋混凝土实现也会让大多数结构工程师感到不可能,而迪埃斯特用砖做到了。

基督圣工教堂(~):正弦曲线形状的墙面,承担双曲拱壳屋面传来的荷载。墙面的厚度很小,但依靠其曲线形状而获得墙面外的水平承载力,保持墙面的稳定。更令人惊叹的是,这是迪埃斯特的第一个建筑作品

萨尔托市营公共汽车总站(~):这座建筑的屋顶,是一组比例修长的自刎的筒壳。仅有一排柱子支撑在筒壳的中间位置,两侧各悬挑约12米。

海鸥():虽然只是一个加油站顶棚的建筑小品,这却是迪埃斯特最令人惊叹的作品之一。人们甚至会怀疑:重力是否消失了?似乎结构工程的所有定理都在这个轻盈的作品面前失效了。

蒙得维的亚仓库(~):跨度49.2米,矢高6.3米的砖拱壳屋面。每组壳体之间形成恰到好处的空间用来设置天窗,引入自然光。这件作品在结构工程上的挑战勿需用语言做过多描述。

迪埃斯特的作品总是令人惊叹,虽然他偏居南美,远离结构工程的学术中心,但是无疑他超越了自己的时代,在对结构形式的选择和材料的利用方面,胜于当时西方的同行们。虽然他所使用的配筋砖体系不适合于在我国推广,国内的结构工程师也无法照搬他的设计方法,但是却可以从他的作品中得到些许启示。

首先,专注于事物的本质,要遵循最基本的物理定律,但不受成规定式的束缚。如果迪埃斯特墨守成规,他绝对不可能完成这些令人惊奇的作品。在多如牛毛的规范条文和设计惯例中,工程师们应从受力的本质出发思考问题,而不是用条文来堆砌设计。正如迪埃斯特所说,重新思考一切。对于结构工程而言,在只知稳妥地循规蹈矩和勇敢而不鲁莽地挑战定式之间,有着巨大的水平差距。

其次,以合理的结构形式来实现“美好”的结构。迪埃斯特厌恶简单粗暴地堆砌材料,他说“我们建造的结构是否稳固,取决于它的形式,而不是笨拙的堆砌构件。利用巧妙的形式来实现翁,是最高贵也最优雅的手法,它完成了美学的最高使命。”而在国内,结构工程师往往以完成设计任务为目标,选择最简单最好理解最容易设计但浪费材料的方式来做设计,并不是个别现象。

另外,要具备建造的知识。和许多古典结构工程大师一样,迪埃斯特的事物所不仅负责设计,还负责建造。因而,他的设计具备建造上的合理性。迪埃斯特发明的一些建造技术,如为配筋砖施加预应力,是如此地简单和巧妙,如同他的设计一般令人惊奇。任何无法被有效建造的设计,从某种意义上说,都不会是好的设计。国内的大部分结构工程师不具备足够的工程知识,一些设计作品从建造角度非常不合理,实际上是对社会资源的一种浪费。

最后,要具备建筑学素养,有审美的能力。虽然迪埃斯特只有寥寥几次机会承担建筑师的角色,但他可以和安藤忠雄一样,巧妙地利用自然光塑造建筑,具备了一位高超的建筑师应具备的品质。结构工程师绝对不应该只是建筑师的工具,也不是机械的应力计算者,而应该是有审美能力的建筑参与者,能够感受和了解空间的表现力,从而能够合理又自然地选择合适的结构形式,布置结构的构件,来实现建筑与结构的统一。

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