型钢混凝土的艺术张力

型钢混凝土的艺术张力

【老郭视角】

纽约世贸中心新建的地铁换乘中心地面建筑物是一座精彩的建筑，在世贸中心新建筑群中非常抢眼（如图1所示）。这座2016年建成的交通枢纽汇集了八条地铁线，还有几条地下购物街，中心大厅是休闲和观光之处。

图1 纽约世贸中心地铁换乘中心

这座建在911遗址附近的建筑物像一只从孩子手中放出的和平鸽，伸展着翅膀，表达了人类对和平与安宁的渴望。这是世界著名建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦的作品。

2016年我去世贸中心时，由于日程安排很紧，没能近距离仔细看，只从远处拍了这座造型新颖的建筑。根据建筑物的造型、构件的尺度和构件表面的细腻质感，我以为是钢结构建筑，金属表皮。

几个月前我去美国，又一次来到世贸中心。这次时间从容，我里里外外把这座建筑看了个仔细。在敲击构件表面时，感觉是混凝土；但构件那么长，如果是钢筋混凝土，断面不会这么小。在建筑内部一个管线接口处，我终于看明白了，混凝土里面包裹着型钢，这座建筑是型钢混凝土结构。

型钢混凝土是型钢与混凝土混合的结构，是在钢筋混凝土中插入型钢；或者说用钢筋混凝土裹住型钢。型钢混凝土较多用于高层建筑的柱、梁，它比钢筋混凝土有更大的韧性和抗拉、抗弯性能，比钢结构有更好的刚度和防火性能。型钢混凝土用于结构非常普遍，但集建筑、结构和装饰于一体则很少见。这次卡拉特拉瓦做了很好的尝试。

建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦是西班牙人，学结构出身，对桥梁设计很在行。阿根廷布宜诺斯艾利斯有一座他设计的著名的女人桥，我去看过，结构巧妙，造型漂亮，实用方便。从结构工程师转为建筑师，卡拉特拉瓦设计了一些令人瞩目的建筑作品，主要是车站、体育场馆和博物馆，其中最著名的是美国密尔沃基美术馆新馆。由于有结构功底和设计桥梁的经验，卡拉特拉瓦善于把建筑艺术的象征之美、结构力学的逻辑之美和使用功能的便利性精妙地结合在一起，因此被誉为创新型建筑师。

纽约世贸中心地铁换乘中心的结构柱、梁等构件采用异形型钢，外部包裹钢筋混凝土，充分利用钢结构的强度优势以及混凝土在增加刚度、防火、造型、质感以及曲线连续性的优势，整座建筑将材料、结构和艺术巧妙地结合起来，实现了美妙绝伦的效果（如图2、图3所示）。最主要的构件是细长轻盈的变截面曲线柱，从室外看是折线形，越来越细，达到和平鸽展翅的效果，最长构件长达200英尺（60多米）；从室内看，两侧柱子构成未闭合的人字形，屋脊处是透明的天窗，别有韵味。屋脊处的天窗在每年9月11日10点28分，也就是“9·11事件”发生时刻打开，阳光直接投射进来，以此作为一种纪念方式。柱子地面以上部分是单根悬臂，地面以下部分也就是交通枢纽室内大厅两侧，是曲线形框架，非常优美，框架底端连接到基础上。

图2 细长轻盈的变截面曲线柱

图3 纽约世贸中心地铁换乘中心内景

就这座建筑物的造型和尺度而言，单独的钢筋混凝土结构或钢结构都不易实现。60多米高的柱子，如果采用钢筋混凝土结构，断面会很大，不可能做得如此纤细轻盈，造型也不可能如此随意自如；如果采用钢结构，型钢断面小，刚度不够，容易变形，构件表面不易做到顺滑流畅，质感无法做到如此柔和，防火构造也不易实现；如果为了提高构件刚度，把异形型钢的断面加大，那么成本会增加很多。

室内大厅两端的大悬挑楼梯加观景台是一个亮点。图3可以看到观景台的正面全景，图4可以看到侧面楼梯和观景台的造型。楼梯加观景台悬挑长达20多米，端部是游客观景拍照的地方，悬挑较长，负弯矩较大，卡拉特拉瓦充分利用型钢混凝土的优势，采用清晰的结构逻辑设计造型，给人以很强的心理安全感，既不显得厚重，也不显得呆板，看上去造型流畅、比例得体、舒展自如。