地标建筑背后的结构秘密

作为一名结构工程师，蒲柏在工作中经常遇到的挑战，就是让看起来天马行空的设计转化为真实矗立的建筑

王菲宇

无论微笑或严肃，查尔斯·蒲柏(Chas Pope)的脸上总有一种认真的神情。这种神情一半是英国绅士的传统使然，一半应是蒲柏的工作所赐。

作为一名结构工程师，蒲柏在工作中经常遇到的挑战，就是让看起来天马行空的设计转化为真实矗立的建筑。说起这些挑战，蒲柏的语调中有着抑制不住的兴奋。11月18日的晚上，在“智慧课堂”的舞台上，他从自己的亲身经历出发，向大家揭示了隐没在地标建筑背后的结构秘密。

“世界需要地标式建筑”

如果说建筑师设计了一个神采飞扬的“灵魂”，那么结构工程师需要做的就是用真实的血肉安放这一“灵魂”。在蒲柏看来，对结构工程师而言，安全、坚固、舒适永远是第一位的。为达到这三个目标，结构设计需要考虑很多因素——从重力到风速甚至地震的可能，因而也要求工程师掌握物理、几何等多门科学。

蒲柏坦言，在学校学习的大部分时间里，课程都繁重而枯燥。对校园生活的美好回忆，与学校里的车间联系在一起。每到一年一度的“武器周”，学生们可以利用这个车间自己制作东西。“我们做各式各样的东西，从工具到给女朋友的戒指。这可比物理和数学课好玩多了！”

锻造车间让蒲柏第一次体验到动手的乐趣，而之后在建筑承建方的经历则让他从理论跨入实际。这几个月的工作也被蒲柏看作最宝贵的经验之一：“光有理论远远不够，结构工程师必须了解设计乃至建造的整个过程。直到身处建造的第一现场，我才知道了什么是可能实现的，什么是不能的。”

蒲柏将结构工程师形容为“一直与建筑师紧密工作在一起的人”。在他看来，工程师最重要的职责之一，就是与建筑师保持密切的沟通，并给予建筑师建议。“比如设计是否可行，以及对一些可能遇到的情况制定预先的解决方案。”地震、火灾等天灾人祸的危险，亦在结构工程师的考虑之中。而所做的一切，都是为了一个目标——安全。“工程师一定要保证安全，这是毋庸置疑的。”蒲柏强调道。

因为“安全至上”的信念，无论是面对普通建筑，还是设计独特的标志性建筑，查尔斯·蒲柏的原则都不曾改变。“虽然我职业生涯的大部分时间，面对的都是普通、实用的设计，但是地标式的建筑对我而言更有挑战性。”

对一个结构工程师而言，地标建筑相当让人兴奋，但是大众对这些建筑的态度却分歧极大。很多情况下，这些造型奇异的建筑都被认为不过是哗众取宠。对此，蒲柏表达了他的看法：“世界不能处处都是地标式建筑，但是世界需要地标式建筑。”他甚至反问道：“如果没有这些地标建筑，每一个地方岂不是看起来都一样？像悉尼歌剧院，最初也有很多人不喜欢它，但现在它已经成为一个城市的标志了。”

“我的职业生涯被这座建筑点亮”

因为工作关系，蒲柏的足迹遍布世界各地。但在最近的七年，他将大部分的工作时间都献给了中国。

与中国结缘始于央视新总部大楼。2003年，蒲柏加入了为这栋大楼进行工程设计的团队。在竞标阶段，他第一次来到中国。那一次北京之行只有短短六星期。“后来这六个星期变成了六个月，接着又延长到了六年。”蒲柏笑着说。

在中国的几年间，蒲柏目睹了一栋栋摩天大楼在中国拔地而起。在他看来，近十年的中国提供了萌发地标式建筑的丰厚土壤。“近几年来，中国的大城市陆续举办了一些大型活动，比如在北京举办的奥运会，在上海举办的世博会和正在广州进行的亚运会。”蒲柏认为，正是这些机遇让更多的地标建筑拔地而起。“更何况，当一座地标性建筑建起来，人们看到了，就会想建第二座。”他笑着补充道。

央视新总部大楼可以算是引领这股风潮的先驱之一。这栋命途多舛的大楼自诞生之日起就遭遇了前所未有的争议。“喜欢和不喜欢的人都很多，我知道很多人称它为‘大裤衩’。”在演讲中，查尔斯·蒲柏甚至颇为坦然地展示了美国动画片《辛普森一家》中对“大裤衩”的恶搞。

这座设计独特的大楼堪称蒲柏职业生涯中最大的挑战之一。甚至在还没有确定夺标之时，查尔斯·蒲柏和工程团队已经为大楼制定了11个方案。“我们不断调整模型，改变形状和想法。因为我们必须自己先明确，什么样的建筑是可以建造起来的。”

因为不按常理出牌的设计，大楼的结构在各个方面都备受考验，特别是主体钢结构的承重状况。“我必须清楚建筑在各种荷载状况下的表现，保证它达到规定的性能要求。特别需要验证的是它在大震下的非线性表现。”拜高新科技所赐，蒲柏得以通过软件模拟大楼在各级地震下的表现。除了模拟实验，在工程初期，工程团队还运用大楼模型，反复进行了多次破坏性实验。

难题从设计之时即已开始，一直持续到大楼竣工。直到现在，蒲柏仍能清楚数出大楼建设的每一个步骤：2005年12月，筏板混凝土浇筑；2006年1月，柱基从上海通过陆路运输到北京……从2007年8月开始的悬挑部分最为牵动人心。对两栋楼的顶部对接，甚至有精确的施工时间要求。“结构工程师必须保证，清楚当前正发生着什么。”

2008年8月8日，也就是北京奥运会开幕当日，央视总部大楼的外部幕墙施工完成，按计划竣工。这个原本被人们认定为“不可能实现”的设计，最终变成了真实的建筑。完成了“人生中最大挑战”的查尔斯·蒲柏对此非常自豪：“我的职业生涯被这座建筑点亮。”