以結(jié)構(gòu)之美擎起建筑之美——記建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師傅學(xué)怡

傅學(xué)怡

現(xiàn)為CCDI悉地國(guó)際（原中建國(guó)際設(shè)計(jì)顧問有限公司）董事、總工程師，著名建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家，長(zhǎng)期從事各類復(fù)雜高層、超高層、大跨空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究工作，在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)界有較大的影響和知名度，2010年，當(dāng)選第七屆全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師。1997年，傅學(xué)怡獲國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。2005年，傅學(xué)怡出任CCDI中建國(guó)際（深圳）設(shè)計(jì)顧問公司總工程師。

萬科總部

面對(duì)一座建筑，人們往往驚異于其外表的瑰麗及內(nèi)飾的華貴，而并不經(jīng)意其蘊(yùn)含的材料與技術(shù)。但對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)師來說，真實(shí)的建筑，是技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，建筑的魅力是通過建筑的物質(zhì)實(shí)體來表達(dá)、通過合理的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的。建筑師要展示結(jié)構(gòu)的力度和美感，結(jié)構(gòu)工程師則充分了解建筑的想法，創(chuàng)造性地提出結(jié)構(gòu)方案，把結(jié)構(gòu)的內(nèi)在美和建筑的外在美統(tǒng)一起來，把技術(shù)升華為藝術(shù)，共同創(chuàng)造美好的建筑。

傅學(xué)怡正是這樣一位把技術(shù)升華為藝術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師。

傅學(xué)怡，現(xiàn)為CCDI悉地國(guó)際（原中建國(guó)際設(shè)計(jì)顧問有限公司）董事、總工程師，著名建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家，長(zhǎng)期從事各類復(fù)雜高層、超高層、大跨空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究工作，在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)界有較大的影響和知名度，2010年，當(dāng)選第七屆全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師。1945年出生于蘇州的傅學(xué)怡，自1962年入學(xué)清華大學(xué)土建系工民建專業(yè)，就和建筑結(jié)構(gòu)結(jié)下了不解之緣；1968年畢業(yè)后分配到東北遼寧的煤炭部本溪礦務(wù)局任技術(shù)員，直到文革結(jié)束，1976年調(diào)回家鄉(xiāng)的蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院，才算正式踏入了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)。1982年，他被破格提升為副總工程師。1987—1989年傅學(xué)怡被公派到英國(guó)進(jìn)修，他懷著開闊眼界、深造學(xué)習(xí)的志向，在英國(guó)倫敦ARUP公司擔(dān)任結(jié)構(gòu)工程師，學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。1989年，傅學(xué)怡回到國(guó)內(nèi)，時(shí)值深圳建設(shè)如火如荼，心存高遠(yuǎn)的傅學(xué)怡幾經(jīng)周折受聘深圳大學(xué)。在任深圳大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)、總工程師期間，傅學(xué)怡一方面致力于培養(yǎng)建設(shè)人才，一方面深鉆建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)，主持設(shè)計(jì)了大量大型工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。矗立在深圳街頭的許多深圳人家喻戶曉、耳熟能詳?shù)慕ㄖ?，都滲透著傅學(xué)怡這位建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師的汗水和心血。1997年，傅學(xué)怡獲國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。2005年，傅學(xué)怡出任CCDI中建國(guó)際（深圳）設(shè)計(jì)顧問公司總工程師。

除了醉心于工程設(shè)計(jì)，傅學(xué)怡專心于學(xué)術(shù)，每完成一個(gè)項(xiàng)目，他都要進(jìn)行總結(jié)，不斷提出新的方法和理論，發(fā)表了上百篇學(xué)術(shù)論文，出版了《實(shí)用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》等多本專著。他是我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的主要編制人，《土木工程學(xué)報(bào)》《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》《空間結(jié)構(gòu)》等雜志編委，《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造手冊(cè)》常務(wù)副主編?，F(xiàn)兼任全國(guó)建筑結(jié)構(gòu)超限抗震審查委員會(huì)委員，中國(guó)建筑學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)分會(huì)理事，英國(guó)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)資深會(huì)員，英國(guó)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)中國(guó)分部主席，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)專家委員會(huì)委員，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員等。至今仍任深圳大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師的傅學(xué)怡，兼任了浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的博士生導(dǎo)師。

經(jīng)過幾十年的研究和實(shí)踐，傅學(xué)怡不僅游刃于深?yuàn)W的結(jié)構(gòu)理論，積累了豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范有著超出常人的深入理解，而且勇于創(chuàng)新，不拘于規(guī)范，甚至挑戰(zhàn)規(guī)范，對(duì)每一個(gè)工程他都孜孜不倦地探索最佳設(shè)計(jì)方案。對(duì)于傅學(xué)怡來說，他的每一個(gè)作品都是代表作。傅學(xué)怡作為工程負(fù)責(zé)人或結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人主持設(shè)計(jì)建成各類大跨、高層、超高層建筑多達(dá)百項(xiàng)、建筑面積達(dá)300多萬平方米。一座座宏偉的建筑展示了他的設(shè)計(jì)藝術(shù)，一個(gè)個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)表明了國(guó)際國(guó)內(nèi)行業(yè)對(duì)他學(xué)術(shù)高度的認(rèn)可和贊許，他設(shè)計(jì)的項(xiàng)目獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國(guó)土木工程詹天佑大獎(jiǎng)1項(xiàng)、全國(guó)優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)際橋梁及結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)杰出結(jié)構(gòu)大獎(jiǎng)1項(xiàng)，英國(guó)結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)體育建筑大獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，國(guó)際混凝土協(xié)會(huì)特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)1項(xiàng)，華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，可謂不勝枚舉。

幾乎是婦孺皆知的“水立方”（國(guó)家游泳中心——2008北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館），是傅學(xué)怡最難忘懷的作品。2003年到2005年，他擔(dān)任了中建國(guó)家游泳中心設(shè)計(jì)聯(lián)合體的設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人，主持水立方從方案到施工圖、施工全過程指導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科研工作。方形“水立方”的藍(lán)色泡泡及復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出微觀世界的宏觀建構(gòu)，以寧靜祥和的方式隱喻著深邃的中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)，與“鳥巢”奧運(yùn)主賽場(chǎng)的圓形建筑相呼應(yīng)，體現(xiàn)中國(guó)古代哲學(xué)“天圓地方”的理念，彰顯了中華傳統(tǒng)文化的底蘊(yùn)?？胺Q世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程水立方，其墻體和屋蓋采用了世界首創(chuàng)新型多面體延性空間剛架結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)采用的ETFE膜材料輕而薄，一般厚度僅有0.25 mm。用這種膜制成的氣枕，耐候性很好，可以經(jīng)受長(zhǎng)年的雨雪侵襲。水立方的鋼結(jié)構(gòu)被分解為9 000多個(gè)球和2萬多根尺寸各異的桿件，這些構(gòu)件沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，無法批量生產(chǎn)和使用機(jī)械整體安裝。安裝過程中，對(duì)于球及桿件的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均需進(jìn)行三維定位。設(shè)計(jì)、安裝施工失之毫厘，差之千里，是一個(gè)前所未有的挑戰(zhàn)。在這個(gè)工程中，由傅學(xué)怡帶領(lǐng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)成的優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)體系的受力更為合理、抗震性能更為卓越，部分桿件采用了“緊湊型”截面，增強(qiáng)了截面延性的同時(shí)，也使施工過程更為簡(jiǎn)便?！八⒎健辈捎脷馀堇碚摌?gòu)成的多面體延性空間剛架結(jié)構(gòu)備受世界矚目，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平；首創(chuàng)了上部鋼結(jié)構(gòu)下部混凝土結(jié)構(gòu)總裝分析方法；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用了多面體剛架結(jié)構(gòu)桿件受彎為主的方法。建成后的“水立方”參觀者絡(luò)繹不絕，受到國(guó)內(nèi)外同行的一致好評(píng)。該項(xiàng)目榮獲了國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國(guó)家設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)、全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)、國(guó)際橋梁及結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)杰出結(jié)構(gòu)大獎(jiǎng)等眾多國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)大獎(jiǎng)。

多哈卡塔爾外交部大樓，位于卡塔爾首都多哈的新城中心，基地呈五邊形，建筑主體為圓形塔樓，44層，高231 m，總建筑面積11萬 m2，頂部為鋼結(jié)構(gòu)穹頂，其空間螺旋網(wǎng)狀交叉斜柱賦予了它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)魅力。設(shè)計(jì)方案由法國(guó)著名設(shè)計(jì)師John Nove1提出，結(jié)構(gòu)形式為世界首例鋼筋混凝土交叉柱外網(wǎng)筒超高層建筑。2006-2009年，傅學(xué)怡主持了該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、科研和施工工作。接手該工程后，他發(fā)現(xiàn)原法國(guó)工程師標(biāo)書設(shè)計(jì)存在重大隱患。因結(jié)構(gòu)自重占建筑總重70%以上，自重作用下結(jié)構(gòu)南北兩側(cè)斜柱軸力相差極大、內(nèi)力畸形，將導(dǎo)致兩側(cè)壓縮變形差異較大，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)向南側(cè)移從5 cm開始，20年后將達(dá)30～40 cm，且不可逆轉(zhuǎn)，很有可能成為另一個(gè)“比薩斜塔”。在大量分析研究基礎(chǔ)上，他帶領(lǐng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了改進(jìn)措施，設(shè)計(jì)采取北側(cè)斜柱空心、減小南北兩側(cè)斜柱壓應(yīng)力水平差異，提高南側(cè)斜柱配筋等技術(shù)措施，減小結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移，滿足正常使用，避免新比薩斜塔出現(xiàn)。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，不僅巧妙地消除了結(jié)構(gòu)安全隱患，還取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了施工效率。這一世界現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)史罕例分析處理，獲法國(guó)標(biāo)書設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)工程師及英美專家認(rèn)同和業(yè)主贊賞，得到了業(yè)主、原設(shè)計(jì)師、審查單位、獨(dú)立復(fù)合第三方ARUP公司的一致認(rèn)可，為中國(guó)結(jié)構(gòu)界贏得了國(guó)際信譽(yù)。鑒于結(jié)構(gòu)標(biāo)書設(shè)計(jì)上述重大失誤，卡塔爾業(yè)主已支付總承包中建總公司經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償2 000萬美元，并取消工期延誤賠償金1 000萬美元。該項(xiàng)目獲得了2010年國(guó)際混凝土協(xié)會(huì)特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，2009年全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

國(guó)家游泳中心結(jié)構(gòu)

國(guó)家游泳中心內(nèi)部空間

在傅學(xué)怡手中，每一個(gè)項(xiàng)目都在締造新的紀(jì)錄。深圳萬科總部大樓創(chuàng)造了一個(gè)國(guó)內(nèi)外沒有的斜拉索集合鋼和混凝土的混合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一線建筑跨越50 m。斜拉索支撐上面的混凝土結(jié)構(gòu)，拉索連接的部分用鋼筋，下面有一個(gè)鋼的平臺(tái)，斜拉索的底端做了一個(gè)底柱，由索到節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)到鋼。該項(xiàng)目是美國(guó)著名建筑師Steven Ho11的作品，總建筑面積13.7萬m2，大樓全長(zhǎng)500多米，整個(gè)結(jié)構(gòu)下方由若干筒體、剪力墻支撐，拔地而起10～15 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去上方4～5層的多層辦公樓騰空而起，被業(yè)內(nèi)人士喻為“躺著的摩天樓、漂浮的地平線”。該結(jié)構(gòu)體形非常復(fù)雜，落地豎向構(gòu)件的水平跨度達(dá)50～60 m，端部懸臂10～15 m。出于經(jīng)濟(jì)性考慮，負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傅學(xué)怡與整個(gè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過討論，決定采用世界首創(chuàng)的混合框架加拉索結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)形似“斜拉橋上蓋房”，但又不同于斜拉橋，索數(shù)量少，單索截面大、張拉力大、后續(xù)受力大，無錨固索。為滿足索不松弛最小張拉應(yīng)力，一次張拉方便施工，創(chuàng)造性地利用上部部分樓屋蓋結(jié)構(gòu)自重作配重，同時(shí)利用其水平剛度和承載力平衡吸收斜索拉力水平分力，限制落地豎向構(gòu)件側(cè)移。工程還創(chuàng)新采用了索張拉應(yīng)力微調(diào)，使上部框架柱柱底落于首層大跨度鋼梁跨中的反彎點(diǎn)，減小上部框架柱根彎矩。巨型索與鋼結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)的連接處，采用了特殊設(shè)計(jì)的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，180個(gè)節(jié)點(diǎn)尺寸各異。最后，工程較常用巨型鋼桁架結(jié)構(gòu)節(jié)省結(jié)構(gòu)成本約8 000萬元人民幣，以合理的造價(jià)取得了出乎意料令人滿意的效果，獲2011年全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。萬科中心以獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式詮釋了建筑概念，不僅為使用空間提供了開闊的視野，也在最大限度上實(shí)現(xiàn)“還綠于民”，讓市民獲得了全新的場(chǎng)所體驗(yàn)。傅學(xué)怡認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，就要有創(chuàng)新的思想和創(chuàng)新的理念，就要付出艱巨的努力，萬科這個(gè)項(xiàng)目，我們做了大量的工作才把這個(gè)大膽的設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。他總是講，一個(gè)建筑物是建筑師和工程師的兒子和女兒，對(duì)子女是要培養(yǎng)的，子女首先是懷胎要好，以后成長(zhǎng)過程當(dāng)中要培養(yǎng)。我們?cè)谝粋€(gè)好的項(xiàng)目，從開始一直到施工，到最后，到使用，我們都要關(guān)心，就像對(duì)待子女的感情一樣對(duì)待自己設(shè)計(jì)的作品。

奧體中心體育場(chǎng)為2009年全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)的主賽場(chǎng)，以濟(jì)南的市樹——柳樹為設(shè)計(jì)構(gòu)思起點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑師巧妙的創(chuàng)意下構(gòu)成了柔美飄逸的柳葉，成組有韻律地排布在主體育場(chǎng)的外圍。設(shè)計(jì)過程中，傅學(xué)怡帶領(lǐng)的結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)與建筑團(tuán)隊(duì)并肩研究，反復(fù)推敲柳葉及柳葉組合形成的空間結(jié)構(gòu)的處理，以實(shí)現(xiàn)輕盈的建筑效果。該工程為一大型復(fù)雜的體育建筑，基礎(chǔ)為人工挖孔樁，下部為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，上部鋼結(jié)構(gòu)懸挑罩棚采用折板型懸挑空間桁架結(jié)構(gòu)受力體系，通過內(nèi)、外支座支承于下部混凝土結(jié)構(gòu)的型鋼混凝土柱上。體育場(chǎng)采用了“水立方”結(jié)構(gòu)采用的總裝分析方法，把下部混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)放在一個(gè)整體中進(jìn)行研究，最終實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的渾然一體，并大大降低了用鋼量，成為國(guó)內(nèi)同等規(guī)模的體育場(chǎng)中用鋼量最少的工程之一。奧體中心工程為國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)中標(biāo)的最大群體體育建筑，取得了安全、合理、經(jīng)濟(jì)的綜合效果，獲2011年全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

30層的深圳福建興業(yè)銀行大廈工程，采用世界首創(chuàng)搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采取主動(dòng)預(yù)應(yīng)力措施，進(jìn)一步改善了結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和抗震性能，取得了明顯經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)重大工程得到推廣。項(xiàng)目獲2005年度詹天佑土木工程大獎(jiǎng)及2005年度全國(guó)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

80層、主樓高358 m的天津中鋼國(guó)際廣場(chǎng)，為天津?yàn)I海新區(qū)目前最高的一棟標(biāo)志性建筑。該工程將六邊形網(wǎng)格應(yīng)用于超高層建筑構(gòu)成外網(wǎng)筒，既承重又抗側(cè)，與內(nèi)筒共同工作，為世界首創(chuàng)，順利通過全國(guó)抗震超限審查。

120層、主樓高660 m的平安國(guó)際金融中心，總建筑面積46萬 m2，深圳標(biāo)志性建筑，為中國(guó)在建的最高樓，主結(jié)構(gòu)采用了鋼結(jié)構(gòu)斜撐、周邊空間桁架、V形支撐、型鋼混凝土巨柱與鋼筋混凝土核心筒、外伸臂鋼桁架共同工作的新體系。由于結(jié)構(gòu)的豎向受力體系復(fù)雜，傅學(xué)怡對(duì)超高層結(jié)構(gòu)重力荷載下長(zhǎng)期豎向變形等問題做了大量分析，確保結(jié)構(gòu)受力安全，建筑正常使用。深圳平安國(guó)際金融中心以一種經(jīng)典而優(yōu)雅的姿態(tài)，為深圳這座年輕的城市創(chuàng)造出天際線的制高點(diǎn)。

年過花甲的傅學(xué)怡依舊保持著旺盛的精力，他每天都充滿著干勁，日程表排得滿滿的。雖然學(xué)術(shù)上治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，但他在生活中卻開通豁達(dá)，充滿活力和激情，經(jīng)常運(yùn)動(dòng)鍛煉身體，打球、游泳、下棋等運(yùn)動(dòng)他都喜歡。工作中的他極具團(tuán)隊(duì)合作精神，總說高樓不是由一個(gè)人蓋起的，任何工程都無法以一人之力做好，只有凝聚多人的智慧才能創(chuàng)造經(jīng)典。

濟(jì)南奧林匹克中心體育館內(nèi)的弦支穹頂

平安大廈鳥瞰

傅學(xué)怡是一位充滿活力、富有創(chuàng)新精神的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的執(zhí)著追求使他數(shù)十年來如一日保持著恒久的活力，在承接的每一個(gè)項(xiàng)目中都實(shí)踐著創(chuàng)新。他總是思維活躍、精力充沛、嚴(yán)謹(jǐn)工作，在設(shè)計(jì)的道路上不斷前行，勇于挑戰(zhàn)新的高峰。

傅學(xué)怡以其強(qiáng)烈的事業(yè)心和責(zé)任心，理論和實(shí)踐完美的結(jié)合，成就為中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)界的泰斗。他的每個(gè)作品都傾注了他的心血與汗水，他用創(chuàng)新的精神創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的奇跡，并把結(jié)構(gòu)技術(shù)的力學(xué)之美幻化為建筑之美，成就了美麗中國(guó)的建筑藝術(shù)。