??? 其實(shí),作為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師,常常是不能判斷建筑的形象與情感“效益”與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的“成本”之間到底誰(shuí)高誰(shuí)底的,因?yàn)榍罢呤呛茈y量化的。我們所能做的就是在保證建筑功能與美學(xué)需求的諸種可選擇的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式中找到成本較低的解決方案。
??? 例如,在國(guó)家大劇院工程結(jié)構(gòu)的第一輪初步設(shè)計(jì)時(shí),法國(guó)ADP公司確定的結(jié)構(gòu)底板的頂面標(biāo)高為-26.0米,這個(gè)標(biāo)高受到了中國(guó)建筑與結(jié)構(gòu)工程師的質(zhì)疑,如此深的基槽,且不說開挖與降水的成本會(huì)很高,結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)的抗浮設(shè)計(jì)成本更是一項(xiàng)很大的投入,為此,我們建議在保證其建筑功能需要的前提下,盡可能提高建筑底面標(biāo)高,法方在修改后的初步設(shè)計(jì)中將這一標(biāo)高提高到了-22.0米。
??? 與上述情形相反,國(guó)家游泳中心工程的建筑設(shè)計(jì)由于采用了ETFE雙層充氣膜,這種膜材的造價(jià)很高,所以,在相對(duì)深挖(增加基礎(chǔ)開挖與結(jié)構(gòu)抗浮成本)和抬升建筑總高度(增加圍護(hù)膜材的用量)的比較選擇中建筑師完全依賴的就是綜合成本最小化的原則。
??? ■結(jié)構(gòu)工程師要給浪漫的建筑師和建筑師的浪漫設(shè)定一條底線
??? 作為一名結(jié)構(gòu)工程師,我們還應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到,結(jié)構(gòu)科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)沒有達(dá)到可以令建筑師們的“浪漫思維”無約無束的境地。在實(shí)際結(jié)構(gòu)的建造過程中影響結(jié)構(gòu)安全的因素眾多,一方面,建筑結(jié)構(gòu)理論歸根結(jié)底是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),理論與實(shí)際的偏差不可避免,另一方面,建造技術(shù)的發(fā)展水平和區(qū)域差異以及施工質(zhì)量控制等等方面的諸多因素,都會(huì)給實(shí)際建造完成的建筑結(jié)構(gòu)安全性能帶來某種程度的不確定性。
??? 所以,建筑師們?cè)谕ㄟ^建筑表達(dá)其美學(xué)或情感需求的時(shí)候,結(jié)構(gòu)工程師們還是要給他們?cè)O(shè)定一條底線。這條底線不僅依賴于當(dāng)代人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)水平,而且還依賴于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平,依賴于結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展水平。在某種程度上,我們可以允許他們突破某些“規(guī)范”條文的底線,但是不能允許他們突破“基本力學(xué)準(zhǔn)則”的底線。尤其是當(dāng)我們面對(duì)國(guó)外建筑師的時(shí)候,這一點(diǎn)做起來很難,譬如在和安德魯?shù)姆▏?guó)ADP團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)國(guó)家大劇院的過程中,我們就經(jīng)歷了多次的“爭(zhēng)執(zhí)與說服”的過程。
??? 國(guó)家游泳中心的設(shè)計(jì)過程也給了我們很多啟示,在建筑師浪漫的創(chuàng)意和結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)之間還是有較長(zhǎng)的一段路要走的,因此,我們投入很多精力進(jìn)行了這種新型多面體空間鋼框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究,最終才可以保證這種結(jié)構(gòu)的安全、可靠。
??? ■不能認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性是永遠(yuǎn)的矛盾
??? 實(shí)際上,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的憂慮往往會(huì)束縛住我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造性探索的步伐,雖然這種憂慮不是多余的。發(fā)生巴黎機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)倒塌事故后,我們聽到的幾乎都是對(duì)安德魯主持設(shè)計(jì)的建筑的一片懷疑之聲,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們,尤其是從事重要公共建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師們更是增添了更多的謹(jǐn)慎與小心。
??? 我認(rèn)為,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)始終是:按照建筑的功能與美學(xué)需求確定安全、合理的結(jié)構(gòu)體系;進(jìn)而依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所確定的原則對(duì)結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力進(jìn)行符合結(jié)構(gòu)實(shí)際工作條件(性能)的分析;最終應(yīng)做到在規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi),在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的各種荷載作用下,所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的。
??? 為了實(shí)現(xiàn)這樣的使命,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的自始至終的關(guān)切無疑是必要的,另一方面,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性不但是當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的必然要求,同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)自身發(fā)展的要求。國(guó)家大劇院、國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家游泳中心以及新中央電視臺(tái)等建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)造性探索可以為我們跟蹤當(dāng)今世界先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念提供一些線索,也可以讓我們檢視一下很多經(jīng)驗(yàn)的、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維是否還適應(yīng)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的要求。
??? 因此我認(rèn)為,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們?cè)陉P(guān)注所設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)是否安全的同時(shí),也還是應(yīng)該為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的創(chuàng)造性發(fā)展做一些探索。這兩者不總是矛盾的,雖然在各種新結(jié)構(gòu)的實(shí)踐過程中或是發(fā)生了很多爭(zhēng)議、或是走過了很多曲折的道路,但我始終認(rèn)為沒有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師參與的所謂建筑設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新都是無源之本,從這個(gè)意義上講,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在確定建筑設(shè)計(jì)發(fā)展方向上的作用是舉足輕重的。
??? 尤其是當(dāng)代中國(guó)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者,國(guó)家建設(shè)的飛速發(fā)展給我們提供了前所未有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐機(jī)會(huì),在這個(gè)實(shí)踐過程中,我們是始終跟在所謂“西方世界先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維”后面,亦步亦趨,無所建樹,還是通過我們不斷的設(shè)計(jì)實(shí)踐與探索,爭(zhēng)取走在世界結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的前列,這確實(shí)值得我們認(rèn)真去思考。