征服高空的建筑师

林廖君

一九六九年建成的汉考克中心大厦，

是筒式结构的又一座里程碑。

在阿联酋著名旅游城市迪拜，坐落着当今世界上最高的建筑——哈利法塔（原名迪拜塔）。这座高耸入云的建筑共有162层，高达828米，远远望去，就像是一根插入天空的长矛。哈利法塔的建成无疑是建筑界一个里程碑式的突破，而它的设计方，是美国SOM建筑设计事务所。

在哈利法塔之前，SOM事务所就因设计芝加哥的西尔斯大厦和纽约市的自由塔而闻名于世，它是高层和超高层建筑设计领域当之无愧的领头羊。SOM事务所之所以能够独领风骚，很大程度上要归功于一个天才设计师的加入。他就是“建筑界的爱因斯坦”——法茨拉·卡恩。

来自孟加拉农村的建筑界巨人

1929年3月3日，卡恩出生于孟加拉国的一个村庄。父亲是当地一位备受尊敬的高中数学老师，后来成为孟加拉地区公共教育部主任。在书香世家氛围的熏陶下，小卡恩对学习知识有很高的热情。上中学时，堂兄考上了当地一所大学，学习工程技术，从学校回来，经常给他讲述学习中遇到的一些趣闻，让卡恩对工程技术产生了兴趣。

因成绩优异，卡恩到美国的伊利诺伊大学深造，获得了理论和应用力学的硕士学位以及结构工程学的博士学位。毕业后，就被美国知名建筑设计事务所SOM录取，开始了相对短暂却又无比辉煌的事业生涯。

在SOM事务所中，卡恩凭借自己过硬的理论知识、天马行空的想象力，以及敢于打破成规的创新能力，在建筑界掀起了一场名为超高层建筑潮的风暴。

突破瓶颈提出全新结构方案

在卡恩之前，世界上的高层建筑被卡在300多米的高度上，再难寸进。卡恩进入SOM事务所时，也受阻于这个难题。但与前辈们不同，他敏锐地感觉到，传统的框架结构遇到的瓶颈，不是简单的改进能够解决的，想要建造更高的大厦，必须创造更加高效、更加经济的结构模式。

于是，卡恩开始用自己的方式思考，将自己融入正在设计的大厦中，用心感受大厦的每一个部分。慢慢地，风吹来时墙面承受的力量、遭遇地震时每个部件受到的压力和扭力，全都呈现在眼前。他紧紧抓住这些力量的作用方式、作用位置，想象着一个更加合理的建筑结构。

没多久，卡恩就提出了筒式结构的设计方案。它和框架结构不同，特点是将大量的材料集中在周边，内部中空，如同竹筒一般。比起棋盘状的承重柱，筒式结构的承重墙明显在抵御横向作用力上更具有优势。如果让承重墙完全承受来自横向的作用力，而只让承重柱负责承载竖直的重力载荷，那么，就可以在减小承重柱体积的情况下，进一步增加建筑的高度了。

法茨拉·卡恩

更高明的是，外围的筒体能够承受水平方向作用力的大小，是依靠整体设计的几何效应来实现的，而不是像传统框架结构那样，只是单纯加大构件的横截面积，来增加承重墙的体积。这样一来，既保证了建筑的经济实用性，又维持了建筑的美观，可谓一举两得。

设计一经提出，就受到了SOM公司的重视。1966年，卡恩接手芝加哥46层公寓“Plaza on DeWitt”的设计。在实践过程中，获取了大量的经验，为之后纽约世贸中心双子大厦的设计提供了大量的理论基础和第一手资料。他的筒式结构，受到了建筑界的认可。

对筒式结构进行“版本更新”

筒式结构的出现，已然是建筑界的一大突破，但对于卡恩来说，只是事业生涯迈出的第一步。1969年，他设计了约翰·汉考克中心大厦，对筒式结构进行了一次“版本更新”，正式引进了带斜撑的框架筒体结构，也称为桁架筒体结构。

直观地说，就是在建筑的外墙上增加了一个巨大的X型桁架斜撑。由于有这个斜撑，建筑外围的墙体可以抵御的水平向作用力大大增加，使得内部的承重柱数量进一步减少，让人们拥有更多的使用空间。同时在外观上，也有巨大的视觉冲击，体现了建筑结构自身的美学艺术，因此受到了无数建筑师的追捧与效仿。著名美籍华裔建筑师贝聿铭设计的香港中银大厦，就采用了卡恩的这种设计理念。

筒型结构建筑虽然比原来的传统结构建筑拥有更多的使用空间，但能够增加的楼层高度仍旧有限。卡恩并不满意，希望获得更大的突破。

一次又一次涂抹掉自己的设计方案后，卡恩终于找到了灵感，那就是“束筒”的概念。相信大家都知道父亲让几个儿子折木棍的故事，单独的一根木棍很轻易就折断了，但是将木棍合在一起，就再难折断它们了，这就是团结的力量。束筒正是利用这个原理，将多个框筒或桁架筒“捆”在一起，以更好地抵御外力。

束筒结构的出现，掀起了超高层建筑的新一波浪潮。现在世界上著名的超高层建筑，如哈利法塔、台北101塔、西尔斯大厦、世贸双塔等，无一不是采用了束筒结构。而在未来，还会有更多的超高层建筑按照卡恩的理念被设计出来，供人们使用。

让建筑与艺术元素完美结合

卡恩能够在建筑领域取得如此巨大的成就，一次次突破建筑高度的极限，与他的艺术情结息息相关。虽然艺术和工程学似乎是风马牛不相及的两个领域，但都是人类生活中必不可少的一部分。在卡恩的设计中，这两种元素被完美地结合在了一起。

束筒结构不仅在工程力学方面具有极大的优势，还有着巨大的实用性及艺术价值。不同形状的束筒结构组合起来，可以建成各式各样的高层建筑，比如由多个六边形筒体组成的蜂巢形束筒、多个三角形组成的五角星形束筒、多个圆形组成的泡沫状束筒，等等。而且，不同筒体的高度还可以根据建筑功能的需求自由变化，使建筑外观变得错落有致、立体鲜活。可以说，卡恩在开创了超高层建筑新时代的同时，也开创了建筑艺术的新时代。

著名工程师大卫·比灵顿说过：结构艺术的第一要素就是专业的效率，即要用最少的材料获得最低的重量、最少的花费以及最小的视觉质量。卡恩的设计就是对结构艺术的完美例证。艺术本身就是“一切皆有可能”，当结构成为了一种艺术，又有什么是不可能实现的呢？

因为将工程当成一种艺术，卡恩才能大胆创新，挣脱传统的桎梏。卡恩的设计处处体现着艺术家追求美、追求极限、追求突破自我的意识。与此同时，又有工程师的严谨、学识和为人们服务的意识。两者交汇之下，他的设计才能超越常规又不脱离实际，成为建筑界的经典。

芝加哥第一高楼西尔斯大厦