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董石麟望向建筑的眼光，和许多人不太一样。旁人仰望恢宏建筑，看见的是砖瓦堆叠的雄伟、线条勾勒的壮美；董石麟的眼里却有另一番天地——每一根钢杆的走向里藏着力的传递，每一个节点的咬合蕴含着平衡的密码，万千构件在空间中编织成支撑起广阔天地的“骨架”。首都体育馆、水立方、上海世博会世博轴、杭州大剧院……这些被时代记住的建筑背后，都凝结着这位老人的智慧与坚持。我国著名的空间结构专家，中国工程院院士董石麟，今年已经93岁了。他的人生，如他设计的大跨度结构般开阔——始终在为中国建筑做“减法”——减掉多余的柱子，减去沉重的结构，减省宝贵的资源；同时也在做“加法”——增加科技的含金量，增添结构的美感，增强建筑工程行业的竞争力，带领中国空间结构从昔日的“跟跑”，一步步走向世界的领先地位。董石麟在建设工地现场。受访者供图撑起穹顶的力量1966年2月，北京，春寒料峭。海淀区首都体育馆建设工地上，董石麟站在寒风中，凝视着初具雏形的建筑骨架。时年33岁的他刚刚接手了一项开创性任务——在中国建造第一个大跨度网架结构建筑。此前，主流建筑结构一直是薄壳结构，这种以钢筋、混凝土为主体的技术当时已经相当成熟，但它施工复杂、耗材巨大、自重过高，且跨度有限。董石麟对大空间的向往，早在少年时代便已生根。小时候，家住杭州塘栖镇的他最爱看绍兴戏，但买不起票，只能在快散场时溜进戏院看个结尾。那时戏院的木结构中有很多柱子，常常挡住视线。“我一边踮脚看戏，一边就想着，将来一定要造个没有柱子的大剧院，让所有人都能看清舞台。”因此，当国际上开始出现网架、网壳等新型空间结构，能够实现无柱大跨度空间时，董石麟立刻意识到，中国也需要更轻、更省、更大跨度的结构体系。但这领域在国内几乎是空白，第一个探索的人，总要负载难以想象的压力。团队需要分析计算首都体育馆网架中1022个节点、3479根杆件彼此之间的受力关系。之后的所有加工、制作、安装，都必须严格依据这些数据推进。任何一个微小的误差，都可能埋下安全隐患。深夜的办公室，灯亮到很晚，董石麟的桌上堆着厚厚的计算纸和一把计算尺——没有专业计算软件，这些是当时最先进的工具。他埋首其中，一步步推导128个关于结构内力和节点变形的方程。学生们后来这样形容董石麟：董老师就像他设计的网架，对压力有着极强的承载能力——无论遇到多大的技术难题，他总能沉下心来，一点点寻找突破口。1968年秋，首都体育馆竣工。董石麟望着没有一根柱子的室内大空间，如释重负，阳光透过天窗洒落，照亮了一个崭新的时代。三十多年后，北京奥林匹克公园工地上，68岁的董石麟又一次站在了“不可能”面前。这次的项目是被誉为世纪梦幻建筑的“水立方”，那座由无数“气泡”组成的建筑，美得如梦似幻。美则美矣，技术难度却连最初承接的澳大利亚团队也望而却步。“水立方”是膜结构与空间钢架结构的结合体，设有两层膜，膜中间注气，内外均由钢管支撑。建筑设计的难点，正是在于那些看似轻盈的“气泡”——每个泡泡都是一个多面体空间钢结构，由焊接球和钢管编织而成，数千个球节点里，每个都要和四根钢件相连，切割出三角形、四边形、五边形等不同形状。“这种应用气泡理论生成的建筑，此前在国内外几乎没有先例。”董石麟解释，它涉及一套独立的复杂技术，且会使结构受力更复杂。那段时间，他们几乎是“住在”办公室分析计算。项目的参与者、浙江大学建筑工程学院教授袁行飞记得，当时难题一个接一个：这么多的“气泡”如何生成？结构如何快速精确建模？焊接空心球节点如何设计？大小形状不同的气枕用什么工艺密封？充气充多大才能扛得住温度、风、雨等荷载作用？“但有董老师在，大家就觉得没什么不可能。”袁行飞说，他的数学、力学功底很深，总能透过表面看到问题的核心。整个研究过程中，团队建立了几百个模型，水立方包含几千个球节点，每个节点的受力情况都逐一计算，仅设计计算阶段就耗时半年多，整个项目从设计到加工完成共花费两年时间……在外人看来，这种工作极其枯燥艰辛，但董石麟早已习惯，他必须以这样的姿态和耐心对待，建筑的安全性来自极致细致——哪怕是小到两个构件之间的摩擦力是否足够，都必须严格考量。北京奥运会，那座泛着蓝光的“水分子”惊艳了世界，也建立起中国自主的大跨度空间结构设计标准。从那以后，中国的空间结构建筑开始“井喷”：杭州东站的大跨度屋盖、首都机场T3航站楼、深圳国际会展中心的网架屋顶……越来越多的地标建筑，不断刷新着中国建筑的“跨度”纪录。“咱们中国人，也能做出世界一流的空间结构。”董石麟总是这样勉励每一位学生。2008年8月24日在北京奥运会闭幕式上烟花映照的“鸟巢”和“水立方”。新华社发给建筑“做减法”“我们的空间结构，是很美的。”与计算和图纸打了一辈子交道，董石麟却始终保持着对美的细腻感知。他爱听音乐，喜欢诗歌，“亭台楼阁参差见”“小桥流水人家”，“建筑不也有自己的‘韵律’吗？”在他眼中，严谨的力学公式的终点，也是一种极致的美学。 “从薄壳结构到大跨度空间结构，我们一直想给建筑‘做减法’。”董石麟说，“以更少的材料，承受同等的荷载，实现更开阔的空间。”漫长求索的过程中，最让他痴迷的，就是索穹顶。这是一种完全由索与撑杆构成的结构。索穹顶不依赖钢件，凭借预应力达成自平衡，形态轻盈、受力高效，能用极少的材料，撑起恢宏的空间。它简洁、美观，也经济。1996年，袁行飞找到他，有些犹豫地提出想做索穹顶研究。那时，国外技术封锁，国内研究刚刚起步。“大家只看过几张图片，对理论一无所知。”董石麟自然知道其中的艰难——之前研究以刚性结构为主，而索穹顶是柔性的，分析难度很大。但他还是鼓励每一个敢于挑战的学生，对袁行飞说：“好！有勇气！做好思想准备，我们一起啃硬骨头。”从本世纪初开始，董石麟便带领团队系统开展索穹顶结构研究，从设计理论到施工技术，一步步推动这一先进结构体系的国产化进程，为中国大跨度空间结构的发展奠定了坚实基础。岁月悄然染白他的鬓发，却丝毫未减他探索的热情。传统单撑杆索穹顶施工容易失稳，他就在纸上反复推演。85岁时，他研发出了索穹顶的新体系——原来的一根杆在施工中容易歪斜，稳定性不佳，他将其优化为多撑杆体系。国外通常只有一两种网格类型，他却推导出7个序列、28种结构体系，一步步拓展着这种结构的可能性。那些年，董石麟总是骑着那辆老自行车，穿过浙大玉泉校区的林荫道，准时到达办公室，捣鼓索穹顶模型，一坐就是一个上午。学生们担心他太劳累，劝他坐车，但董石麟觉得，“骑车自在，还能多看看校园”，谁也没拦住。2024年5月，董石麟被查出脑部黏膜下有血肿，经历了两次危急的手术。大病初愈，浙大建筑工程学院教授邓华探望时，他半靠在病床上，却毫无倦意，反而兴致勃勃，“小邓，你来啦，我们正好聊聊，怎么把索穹顶和弦支穹顶的优点融合起来。”谁也没想到，手术后才不久，他又回到了索穹顶的世界里——他不能再骑自行车了，就让家人推着轮椅陪他去工地现场；他还在病床边放了一张书桌，堆着成堆的稿纸，为了看清图纸上的细节，总是把腰弯得很低。老先生平时说话慢条斯理，可一谈起索穹顶，语速就快了些。他兴奋地和我们介绍，最后一名博士生王艺达的论文主题是“抽空四撑杆蜂窝型索穹顶”，“想法特别好！”说到这时，他双手撑着椅背坐直，然后在空中认真比划起来。王艺达告诉我，每周一下午，他都会带着材料来汇报。董石麟总能从厚厚一叠数据中敏锐捕捉到异常，“论文中‘跳格布置’的灵感也是来自董老师。所谓‘跳格’，就是打破原有规律，让空间更通透，材料更节省。”“目前这些方案还未落地，我希望未来能有机会应用到实际项目中。”董石麟笃定地畅想，未来的穹顶可以更轻、更美——“你看，就像飞鸟展翅那样轻盈、有力。” 首都体育馆。视觉中国跑工地的教授见到董石麟，是在医院的休养病房。他身上穿着蓝白病号服，外面却套着件工装马甲——他去工程现场的时候，常常这么穿。“学工程的，不能坐在办公室里纸上谈兵。所有的问题，都来自工地；所有的答案，也得回到工地。”邓华说，这话董石麟常挂在嘴边。董石麟培养了121名学生，包括42名硕士、63名博士和16名博士后。几乎每个人都曾被他要求“在工地住一个月”。邓华回忆，比如像电厂煤棚这类大跨度结构，动辄跨度超过百米，技术难度大，董石麟坚信只有深入现场，才能让学生真正理解工程的实际需求。驰名海内外的浙江东南网架集团公司，前身是一家名为萧山蜗轮蜗杆厂的乡镇企业。当时企业规模不大，技术基础薄弱。董石麟带着团队驻点合作，让一批批学生到工地现场解决技术问题，手把手教工人优化设计、把控质量，把学校的前沿技术一点点转化成生产线能用上的办法……如今，这个曾不足百人、年产值仅80万元的小作坊，已成长为承建“水立方”、中国天眼等国家重大工程的行业标杆。董石麟自己常开玩笑，“我不是厂子里的人，干的全是厂子里的事。”最让学生袁行飞敬佩的，是董石麟事必躬耕的治学态度。“老师岁数大了，我们有时候劝他：‘您大致说一下想法，我们来写论文的初稿。’可他仍然坚持自己推导公式。”袁行飞说，董老喜欢反复推敲，所有公式都要亲自验算，他觉得脑子越用越活，哪怕手已经抖得厉害，图纸上的字迹依然工整、清晰。 董石麟团队在实验室。通讯员卢绍庆摄这是因为，建筑工程本身是落地的学科，不能“悬浮”于概念和图纸，再完美的计算，也需要实践的检验。2006年6月，杭州滨江区高新产业大楼工地上，中天建设集团的100多位建筑工人聆听了一堂他们有生以来“规格”最高的课。为他们讲课的，正是中国工程院院士董石麟。听说杭州市建设行业创办民工学校后，董石麟自己主动请缨到建设工地为民工上课。“在施工一线的众多农民工是科学技术的直接实践者。”他想把复杂的理论变成工人们能听懂的操作指南。哪怕后来年纪大了，身体不便，董石麟也没停下跑工地的脚步。“每个学生做的工程项目，董老师都想去现场看看。”邓华说，“近期去了杭州、宁波多个工程现场，他坐着轮椅在工地上转了大半天。”这几天，听说江西要举办大跨度索穹顶的结构工程研讨会，董石麟二话没说，冒着酷暑，坐着轮椅，兴冲冲地又去了。【链接】打开新空间：中国大跨度建筑的“进化论”首都体育馆——中国首个大跨度网架结构的诞生20世纪60年代，中国建筑业正处在探索自主空间结构的初期。首都体育馆的建设，是当时国内第一个大跨度网架结构建筑，跨度达99米×112.2米，内部实现“无柱化”，在全国尚属首创。董石麟团队负责核心的网架结构分析与计算。为了算清1022个节点、3479根杆件之间的受力情况，他将自己关在办公室里整整两周，每天手工推演128个联立方程式，辅以计算机运算，把误差控制在5%以内。最终，一座现代化的“大跨度、无柱化”体育馆在北京落成。半个多世纪过去，这座体育馆依然在使用，并在2022年北京冬奥会上焕发新生。它不仅是中国体育建筑史上的里程碑，也见证了董石麟“为建筑做减法”的理念首次落地。深圳机场T1航站楼——改革开放前沿的大型航站楼尝试进入90年代，改革开放的深圳迎来建设新机场的任务。宝安国际机场T1航站楼屋盖，成为当时国内最早采用大跨度网格结构的航站楼之一。航站楼屋盖面积达4000余平方米，要求在最少柱子支撑下，覆盖庞大候机空间。常规方案难以满足需求，董石麟提出采用更轻、更高效的空间网格结构。在他的指导下，团队完成了建模与计算，确保数千个节点、上万根杆件的受力关系精确无误。最终，T1航站楼顺利建成，展现了中国工程师在大型公共建筑中的独立设计能力。对董石麟而言，这是“给建筑做减法”的又一次实践——用更少的材料，创造更大的空间。中国国家大剧院——“蛋壳”之下的力与美在北京天安门西侧水面上，一枚巨大的椭球“蛋壳”静静伫立。国家大剧院建成后，成为首都乃至全国的文化地标，而这座宏伟建筑的背后，同样凝聚了董石麟的心血。大剧院主体长212.2米、宽143.64米、高46.285米，椭球形钢结构壳体总重约6750吨，内部无支点，是当时跨度最大的壳体结构之一。壳体外覆3万余平方米钛金属板和玻璃幕墙，每一块弧度各异，安装精度要求极高。在项目中，董石麟参与结构方案评估与受力分析，他与团队反复推敲壳体的边界支撑和力的传递路径。正是这些细致的工作，使得这枚外观柔美的“蛋壳”在承受风荷载、雪荷载和地震作用时，依然稳固可靠。国家大剧院由此实现了“力”与“美”的结合，也折射出中国在复杂空间结构上的原创能力。国家游泳中心“水立方”——让“水泡”真正立起来的奥运奇迹2008年北京奥运会的“水立方”，是董石麟最满意的作品之一。外形方正，外衣由3615个大小不一的“水泡”簇拥而成，轻盈而梦幻。但如何让这个177米跨度的“水泡盒子”真正矗立，当时国内外都没有先例。董石麟带领浙大科研团队与北京团队协作，历时两年攻克难关。水立方主体采用“多面体空间刚架结构”，由2万余根杆件、6000多个节点组成。关键的空心球节点需同时承受轴力与弯矩，难度前所未有。他们通过实验与理论分析揭示了受力机理，提出了承载力计算方法，并最终写入国家行业标准。与此同时，团队研发的建模软件将原本需数天的建模缩短至8分钟，保证了大体量工程的精确与高效。水立方因此真正实现了“水泡”的轻盈与钢结构的坚实结合。它不仅是北京奥运的标志性场馆，也标志着中国在空间结构设计上的原创突破。