建筑结构.功能.形式的完美结合

谈建筑功能、结构、形式的完美融合

【内容提要】：法国建筑师、工程师Marc Mimram在天津直沽桥的设计中，将其交通功能、桥梁结构与形式有机地结合起来，充分考虑自然景观因素和城市的发展，处处体现出对环境的尊重和对人的关怀。

【关键词】：直沽桥 功能 结构 形式 Marc Mimram

在位于天津市中心城区的海河段上，法国建筑师、工程师Marc Mimram和他事务所的同事以及中国的合作伙伴（天津城建设计研究院）在2003年设计了一座公路桥——直沽桥，连接河东区大直沽西路和河西区奉化道。2007年，直沽桥已建成通车，它轻盈地越过海河，风姿绰约，静静地注视着城市生活的变迁，诠释着现代设计理念。

主设计师Marc Mimram先生是欧洲著名的建筑师和结构工程师。他毕业于法国国立路桥学院，获数学硕士学位，他具有法国国家建筑师资格，同时还拥有伯克利加州大学土木工程硕士学位和哲学硕士学位。Marc Mimram先生曾执教于法国路桥学院、瑞士洛桑联邦理工学院，以及美国普林斯顿大学，现在在Marne-La-Valleé建筑学院任教授。多学科的教育背景，促使Marc Mimram在设计中融合各种理念，综合地考虑各方面因素，创作出诸多建筑精品，获得了建筑设计和工程设计方面的许多奖项。其主要设计作品有：巴黎塞纳河Solferino人行天桥、法德边境连接斯特拉斯堡和科尔的人行天桥、Belfort公路桥、Figeac人行天桥、图卢兹PSO人行天桥、巴黎A5高速公路Eprunes收费站和Courneuve市的A86高速公路上的Palmer灯塔等构筑物，以及Esnil Amelot游泳、滑冰、保龄娱乐综合体，巴黎（19区）Pailleron游泳。滑冰综合体、Les ULIS水上活动中心和Viry-Chatillon游泳馆等建筑物。

他的设计风格是：将工程结构与建筑美学完美结合；将建筑工程融入自然环境；建筑物或构筑物外形简洁、线条流畅、构件纤细、结构合理、用材经济；去除多余的装饰物，但所有的构件都简洁美观。在直沽桥的设计中，Marc Mimram强调桥梁与城市环境的协调，以优雅的造型表达内在的受力关系，在满足交通功能需求的同时体现人文关怀，注重技术创新，充分展示技术理性所能呈现的逻辑美，堪称工程杰作和艺术精品。

一、城市环境与桥梁

审视天津直沽桥所在地区的历史文脉和自然条件，结合当今城市化的背景，设计师找到了以下两个创作基点：其一是该项目将成为天津市城市高速发展的标志；其二是项目周边沿岸区域的改造将作为此方案需要考虑的一个重要方面。

Mimram在设计之初提出：“希望通过直沽桥的设计，提供一个重新审视海河，并将其改变成优美的城市花园的机会。”他在主桥南侧附加步行桥与花园连接，希望回馈给这座城市一个与桥梁融为一体的、优美的滨水空间——富于活力的道路、桥梁形成的交通轴和充满自然野趣的带状花园，将海河的自然美景传递到城市的商业、居住和文化空间当中。 正如他在巴黎Solferino人行桥中所表现出来的对于桥梁与河流关系的关注，[1]在直沽桥的设计中，Mimram也希望桥梁尽可能地接近河流，甚至成为海河不可分割的一部分。

二、机动车与行人

虽然直沽桥是中心城区快速路系统中的重点工程，但Mimram在设计中不单单考虑机动车的通行功能，而更多地出于对城市界面的考虑，赋予它人性化的尺度。该桥自东向西，由三组拱组成 ：第一组跨过城市主要道路。它使得这条道路与城市保持在同一平面上，从而避免引桥斜坡对地形连续性的破坏；第二组拱是桥梁跨越海河的主体部分，它是由多个交叉的轻型构件组成，非常轻盈，而且视线可以透过网状结构体观赏天空和河岸的景色；第三组拱是进入城市中心区的标志，也是这个序列的最后一个空间。

直沽桥设计中处处体现了对行人的关怀：在两岸保持步行道路的连续性，避免机动车道对其产生哪怕只是视觉上的干扰；在主桥南侧设置形式新颖独特的、与机动车道隔离开来的步行桥，使行人得以舒适地欣赏到海河两岸的景观；行人能够很方便地选择不同路线从海河的一端达到另一端；在北侧的非机动车道适当加宽，以便创造一个可供行人驻足、休息、观赏海河景色的空间。

三、结构与形式

“我觉得应该把建造的概念放在设计方案的核心地位，”Mimram认为，“它不是在方案设计后推导出来的，而是作为构思过程的一部分，先于设计方案存在的。” ［2］在他看来，一个设计方案的实施是设计灵感与结构及建造可能性之间反复角力的结果。

在Marc Mimram的作品里经常会运用剥离、分解、重构等手法，表达出结构受力状况和功能的内在关系的复杂性。［3］他就是这样把直沽桥分为三部分，使其外形完全顺应弯矩图的要求；将机动车道与人行道分离，使其形式更符合各自受力特点，同时也可以减小噪声对行人的干扰；在同跨的三道拱之间设置花瓣形的风撑连接，既加强拱结构的侧向稳定，又起到照明及装饰作用。

直沽桥的结构形式具有多重目的，它在满足交通功能的同时还提供了休闲、观光的空间，同时，这个结构形式本身也独具魅力，它可以映射出一年四季的光线变化，随着太阳的移动，其结构形式将呈现不同的景观；设计师在钢拱架之间镶嵌了75个花瓣，他们大小不一，其连接方式、曲度和方向均有所不同，应力的传导方向与人行道的曲度契合，使得桥体、光线与河道融为一体；另外，设计师还希望直沽桥成为夜间的城市地标：通过人工照明的方式，使这些花瓣形的构件发亮，使整座桥变成一道发光的弧线跨越海河，形成一座美丽、明亮的巨型城市雕塑。

四、技术创新与实施可能性

直沽桥下部结构采用混凝土桥墩、桥台、承台及钻孔灌注桩基础；桥面系由横纵梁和桥面钢板组成，采用正交异性板体系，将车道荷载通过横梁、纵梁及吊杆，最终传递给拱；在中墩设置斜撑杆及拉杆作为消减部分水平力的构造。

桥梁跨径布置为56+138+56米，全长250米。主跨拱最高为32.5米，一跨跨越海河，河道内不设墩，两侧边跨最高为20米，分别跨越海河东路及海河西路。桥梁上部结构主体为三跨连续中承式无推力拱，每跨拱由三道独立的拱组成，每个独立的拱又由三条箱形钢拱组成，箱形钢拱为三维曲线造型，而且箱顶板又呈弧形；箱形钢梁之间由几何形状各异的金属叶状连接片连接，同时可以限制局部翘曲。

由纤细的钢拱架组成的轻盈、稳定的结构形式通过以下两种先进技术实现：基于三维结构计算程序强大的分析能力；基于计算机辅助程序支持的钢铁构件切割与焊接的精确定位系

统。此拱架的刚性类似于普通的二维结构形式，但其外观看上去却更加通透。

在技术创新的同时，Mimram在设计中也同样注重方案实施的可行性。“尽管设计奉化桥上花瓣的形状靠的是计算机的精确计算，但是建造过程却完全依赖于传统的铸模方式。随着计算机辅助设计和计算机辅助施工的发展，设计者对工程开始出现一种想要完全掌控的心理。但是米姆拉姆很重视、尊重他的合作者（从大承包商到朴实的建筑工人）的经验和才能，因此他的作品中就很少有那种目空一切的自负。”[4]他在中国的项目设计中，尽力摆正自己的位置，努力适应当地的生产力水平和建造条件，独运匠心，在当地可实施的条件下（如加工工艺、施工组织、造价等因素），引入先进理念和新的技术手段。

“在经济快速发展和科技日新月异的今天，新材料、新技术的出现不仅极大地丰富了人们的物质生活，更为人们追求心灵上的美感和享受提供了更广阔的空间和前景。对于普通人的生活来说，物质带来的已经不再是过去单一使用需要的满足，更多地上升为一种对精神层面的追求和欣赏来催化生活，自我超越。作为人类活动的重要物质载体之一的建（构）筑物，更是责无旁贷地肩负着这种重要的使命。作为凝固史书的城市建筑，不仅仅记录着那个时代的人们的生活方式，更展示着建设者的风貌、人们的生活品位和质量、城市未来的希望和机遇。因此，我们相信桥梁在城市生活中具有同样的使命。” [5]

在直沽桥的创作中，Mimram先生在结构工程师、建筑师和桥梁设计专家的角色之间不断转换，打破了建筑技术研究与艺术创作之间的壁垒，以他独到的、融合的设计方法，为海河添加了一道绚丽的彩虹——美丽而不张扬，独特而不唐突，自信而内敛地徜徉在天津这座古老而又蕴含着无穷活力的城市的蓝天白云之下。

注释：

[1]F.Fromonot,Marc Mimram，Passerelle Solférino,巴黎,巴塞尔,柏林,波士顿: Birkhuser, 2001：处理好构筑物与河流的关系，以及用适当的设计手法表现即是SOLFERINO桥的设计创意的源泉。正因如此，完成了的作品体现了一种桥与塞纳河的接近感，甚至是一种亲密感。

[2]M.Mimram, "L'Architecture: un art de la transformation", 1998年左右建筑学教授考核时的陈词。

[3][4]Atony,PICON,HYBRIFD,巴黎,2007。

[5]Marc Mimram,“150名中国建筑师在法国”总统奖学金项目交流论坛上的演讲,同济大学,2005.5。