略谈埃菲尔铁塔结构创新

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摘要：埃菲尔铁塔作为世界建筑史上的杰作,多年来人们从不同角度对其解读,本文从技术、创新与坚韧三个方面结合当今实际予以探讨,这对于当今建筑结构工作者来说,会有所借鉴与启发。

关键词：缜密设计 创新意识 坚持精神

埃菲尔铁塔于1889年建成,得名于设计它的结构工程师居斯塔夫・埃菲尔。铁塔设计新颖独特,是世界建筑史上的技术杰作。本文仅就科学设计、创新意识和坚持精神三个方面略述浅见。

1、缜密设计是创新的基本保障

铁塔采用交错式结构,由四条与地面成75度角、粗大、带有混凝土水泥台基的铁柱支撑着高耸入云的塔身,内设四部水力升降机。它使用了1500多根巨型预制梁架、数百万颗铆钉、12000个钢铁铸件,并且没有用一点水泥,由250个工人花了17个月建成,由于铁塔上的每个部件事先都严格编号,所以装配时没出一点差错。施工完全依照设计进行,中途没有进行任何改动,可见设计之合理、计算之精确。这一庞然大物显示了资本主义初期工业生产的强大威力,与其说是建筑,不如叫做装配更为恰当。在设计、分解、生产零件、组装到修整过程中,总结出一套科学、经济而有效的方法。

有趣的是,每年夏天铁塔都会因受热膨胀而自动升高约17厘米,而在天气变冷时,铁塔又会自动收缩至正常水平。

任何结构建筑,都是一个系统工程。这就要求设计者要有全局观念,不能只见树木不见森林,不仅计算准确,还要设计合理,具有前瞻性。在分工越来越细的今天,协同与配合也越来越重要。埃菲尔铁塔的建造中计算之精确令人叹服,但其前提在于总体布局的合理,否则“一招不慎,全盘皆输”,无论是塔墩及组合,任一环节出现问题,都会给铁塔造成致命的损害。在工作实践中深切感受到,结构与工艺及其它方面设计作为一个整体,任何出格行为,都会形成“短板效应”,从而影响一个工程的质量,不仅仅是进度。

2、超前意识为创新融入了活力

埃菲尔出生于1832年法国东部的第戎城,母亲是一位富有想象力的妇女。埃菲尔自小由外婆抚养,艾菲尔的外婆心细善良。正是由于长期受到母亲和外婆耳濡目染的影响和教育,埃菲尔从小养成了善于独立思考、大胆设想、勤学好问的品格,从而为日后成为一个出类拨萃的结构工程师奠定了基础。埃菲尔以优异的成绩考上了培养工程师的技艺学校,并以良好的成绩领到了工程师的毕业文凭。

埃菲尔铁塔的设计出现在一个变革的时期,铁塔是现代主义作品,反对古典的穹隆顶模式。19世纪的巴黎依然是仿文艺复兴古典主义的风格,体现于建筑上是恢复穹隆顶的风尚,埃菲尔设计的铁塔突破了传统的束缚。铁塔是钢铁结构建筑,自从伦敦“水晶宫”作为历史上第一个利用玻璃、钢铁和木材建造的大型建筑物,开创了现代建筑的先河之后,还没有能与之媲美的城市建筑问世。

埃菲尔肯钻研,敢创新,大胆使用钢材和混凝土,使土木建筑从“土”和“木”中解脱出来。他为设计铁塔付出了巨大的劳动,仅设计图纸就有5000多张。这些宝贵的资料,作为艾菲尔劳动的结晶,至今仍被妥善地保存在巴黎。

创新的大忌是简单的照抄照搬,据报道,杭州临平星桥镇一个住宅小区内竟仿造巴黎埃菲尔铁塔,该塔按1:3比例设计修建。全塔整体用钢1000余吨,塔身总高度为108米。其实这种仿建既没创意也缺乏实用价值,被认为是“东施效颦”。世界上任何一座著名建筑,除了本身的设计与建造的特点外,都得益于其特殊的历史文化背景。如果不顾及历史文化背景,生搬硬套,在异地他乡对这些建筑简单仿造,肯定是缺乏生命力的。科学与艺术之间也不是彼此隔绝的,二者可以兼容,从一些结构建筑的大家身上可以看到这一点。兼收并蓄,提高自身素质,树立超前意识,对于一个结构设计者而言是不可或缺的。

3、坚持是创新成功的关键所在

当初,为举办国际博览会而在塞纳河左岸建造埃菲尔铁塔时,即刻遭到了大部分巴黎人的冷淡和拒绝,更不用说那些建筑和城市规划专家尖刻的批评了。《泰晤士报》刊登了由300多人签名的呼吁书反对埃菲尔的设计方案,认为铁塔将会把巴黎的建筑艺术风格破坏殆尽,其中包括著名的莫泊桑和小仲马等人,法国一位数学教授预计,当建到748英尺之后,这个建筑会轰然倒塌;还有“专家”称铁塔的灯光将会杀死塞纳河中所有的鱼。

面对文艺界、政界和市民发出的愤怒吼声,当局保证,一俟博览会结束,即拆除这个“怪物”。若不是法国军方发现此塔极适用于无线电发射,这座高大的铁塔也许早已不复存在了。而如今这座昔日令人讨厌的“怪物”,却成为了巴黎的象征。

历史仿佛开了一个玩笑:一个压根没想到以艺术为出发点的工程师,却创造了当代最伟大的艺术品;一个不是为广播发射装置建造的纪念碑式铁塔,却因扮演着发射台的角色才得以存在。埃菲尔顶着难以想象的巨大压力,用事实说话,使得人们由不理解到理解,由最初的恐惧感到敬畏感,历史给了他丰厚的回报。埃菲尔自信的坚持精神,至今仍激励着后人。

由于主客观两个方面的制约,特定时代的人们的眼界也必然会受到某种局限。埃菲尔锲而不舍,咬定青山不放松的坚持精神是其成功的重要因素。法国大仲马所著的《基督山恩仇记》一书结尾处,有一段发人深醒的话,仿佛专为埃菲尔所作:人类智慧全部包含在这两个词中“等待和希望！”。等待,是说事物的发展需要一个过程,希望是主观愿景,而坚持则是二者的精华,包容二者又有所升华。因此,对于与人们常识相悖的新事物,不应动辄取缔、简单否定,应由实践和历史去评说,对于当事人而言坚持至关重要。

参考文献

[1]盛勇,陈艾荣.从埃菲尔铁塔看结构艺术的表现.《结构工程师》,2005年第2期.

[2]罗福午.埃菲尔铁塔的结构特色.《建筑技术》,2001年第8期.

[3]王汉猷.世界四大建筑奇迹背后的故事.《建筑工人》,2009年第2期.