??? 其實,作為一個結構工程師,常常是不能判斷建筑的形象與情感“效益”與結構實現的“成本”之間到底誰高誰底的,因為前者是很難量化的。我們所能做的就是在保證建筑功能與美學需求的諸種可選擇的結構實現方式中找到成本較低的解決方案。
??? 例如,在國家大劇院工程結構的第一輪初步設計時,法國ADP公司確定的結構底板的頂面標高為-26.0米,這個標高受到了中國建筑與結構工程師的質疑,如此深的基槽,且不說開挖與降水的成本會很高,結構壽命期內的抗浮設計成本更是一項很大的投入,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高,法方在修改后的初步設計中將這一標高提高到了-22.0米。
??? 與上述情形相反,國家游泳中心工程的建筑設計由于采用了ETFE雙層充氣膜,這種膜材的造價很高,所以,在相對深挖(增加基礎開挖與結構抗浮成本)和抬升建筑總高度(增加圍護膜材的用量)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。
??? ■結構工程師要給浪漫的建筑師和建筑師的浪漫設定一條底線
??? 作為一名結構工程師,我們還應該清醒地認識到,結構科學和材料科學的發(fā)展遠沒有達到可以令建筑師們的“浪漫思維”無約無束的境地。在實際結構的建造過程中影響結構安全的因素眾多,一方面,建筑結構理論歸根結底是一門實驗科學,理論與實際的偏差不可避免,另一方面,建造技術的發(fā)展水平和區(qū)域差異以及施工質量控制等等方面的諸多因素,都會給實際建造完成的建筑結構安全性能帶來某種程度的不確定性。
??? 所以,建筑師們在通過建筑表達其美學或情感需求的時候,結構工程師們還是要給他們設定一條底線。這條底線不僅依賴于當代人類對自然界的認識水平,而且還依賴于現代結構技術與材料科學的發(fā)展水平,依賴于結構分析技術的發(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“基本力學準則”的底線。尤其是當我們面對國外建筑師的時候,這一點做起來很難,譬如在和安德魯的法國ADP團隊合作設計國家大劇院的過程中,我們就經歷了多次的“爭執(zhí)與說服”的過程。
??? 國家游泳中心的設計過程也給了我們很多啟示,在建筑師浪漫的創(chuàng)意和結構的可實現之間還是有較長的一段路要走的,因此,我們投入很多精力進行了這種新型多面體空間鋼框架結構的試驗研究,最終才可以保證這種結構的安全、可靠。
??? ■不能認為結構設計安全與結構設計的創(chuàng)造性是永遠的矛盾
??? 實際上,對結構設計安全性的憂慮往往會束縛住我們結構設計創(chuàng)造性探索的步伐,雖然這種憂慮不是多余的。發(fā)生巴黎機場結構倒塌事故后,我們聽到的幾乎都是對安德魯主持設計的建筑的一片懷疑之聲,結構設計工程師們,尤其是從事重要公共建筑結構設計的工程師們更是增添了更多的謹慎與小心。
??? 我認為,結構設計的任務始終是:按照建筑的功能與美學需求確定安全、合理的結構體系;進而依據建筑結構可靠度設計有關標準所確定的原則對結構作用效應與結構抗力進行符合結構實際工作條件(性能)的分析;最終應做到在規(guī)定的結構設計使用年限內,在現行規(guī)范規(guī)定的各種荷載作用下,所設計的結構是安全可靠、經濟合理、技術先進的。
??? 為了實現這樣的使命,對結構設計安全的自始至終的關切無疑是必要的,另一方面,結構設計的創(chuàng)造性不但是當今建筑設計發(fā)展的必然要求,同時也是結構設計技術自身發(fā)展的要求。國家大劇院、國家體育場、國家游泳中心以及新中央電視臺等建筑在結構設計方面的創(chuàng)造性探索可以為我們跟蹤當今世界先進的結構設計理念提供一些線索,也可以讓我們檢視一下很多經驗的、傳統(tǒng)的結構設計思維是否還適應現代結構設計發(fā)展的要求。
??? 因此我認為,結構設計工程師們在關注所設計的建筑結構是否安全的同時,也還是應該為結構設計技術的創(chuàng)造性發(fā)展做一些探索。這兩者不總是矛盾的,雖然在各種新結構的實踐過程中或是發(fā)生了很多爭議、或是走過了很多曲折的道路,但我始終認為沒有結構設計師參與的所謂建筑設計理念的創(chuàng)新都是無源之本,從這個意義上講,結構設計師在確定建筑設計發(fā)展方向上的作用是舉足輕重的。
??? 尤其是當代中國的結構設計工作者,國家建設的飛速發(fā)展給我們提供了前所未有的結構設計實踐機會,在這個實踐過程中,我們是始終跟在所謂“西方世界先進的結構設計思維”后面,亦步亦趨,無所建樹,還是通過我們不斷的設計實踐與探索,爭取走在世界結構設計技術發(fā)展的前列,這確實值得我們認真去思考。