【结构大师系列】结构艺术家——约格·施莱希

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约格·施莱希（Jorg Schlaich，1934～）



结构艺术家，小i最佩服的结构大师之一。1934年，出生于斯图加特近郊的斯坦廷；1955年，毕业于柏林工业大学；1974年，任斯图加特大学教授；1980年，创办Schlaich and Partner，后创办Schlaich Bergermann and Partners（SBP）。

在斋藤公男《空间结构的发展与展望》一书中，介绍当代结构工程师时，所有工程师介绍都是一页或两页，但唯独施莱希介绍了四页。因此，小i也不试图用一篇文章就介绍完，本次将从人行桥这一小小的专项切入，希望可以让更多人了解这位大师。

可能后期很多作品已经不是施莱希直接设计的了，但SBP依然传承了其创始人的精神——“轻、远”，在此就不区分是否为大师直接设计。

索的游戏

凯尔海姆人行桥（Footbridge over Rhine-Main-Danube Channel at Keilheim/1987）

一个圆弧形梁只需要沿着一条边有一排铰接的支座，就不会倾覆。但是，对于直梁或板条，就需要两端各有一排铰支座或一排固定支座，如下图所示。

在圆弧形梁内圈的一排支座上，荷载P使得梁上端形成拉力环、下端形成压力环；而如果支座位于圆弧形梁外侧，内力就完全相反。上下反号的拉力和压力环，形成了抗倾覆的力矩。

凯尔海姆人行桥从河岸两边撑起两个倾斜的桅杆，通过拉索仅提供圆弧形内圈的支点。人行桥的横截面为下图左边所示的预应力混凝土截面，横截面下部承受压力，所以没有配筋，上部通过预应力筋承受拉力。

但实际上，在横截面中只有梁靠近支座一侧的结构是起作用的，其他部分的重量成为了荷载。所以，在下面介绍的加仑所大街的人行桥中，横截面被简化成索和钢管，分别承担拉力和压力，如上图右边所示。

加仑所大街人行桥（Footbridge over Gahlensche Strasse/2003）

加仑所大街人行桥由两段圆弧拼接而成，形成优美的S形，蜿蜒在自然景观之中。每段圆弧半径46m，长度66m。两根斜塔柱分别位于圆弧的内侧，下挂的吊索仅在圆弧内侧提供支点。同索的变化相匹配，圆弧形梁的横截面也随着桥梁位置的变化而变化。

加仑所大街人行桥的另一个特点是桅杆没有稳定索，而是通过两条主索来起稳定作用。这种做法的前提条件是，桅杆的底部比两边主索的锚点要低，而与桅杆是直的还是斜的无关。

如果桅杆的底部与主索的锚点位于同一平面上，那么该体系是一个瞬变体系，如上图左边所示。


当桅杆的底部比主索的锚点高，那么桅杆是不稳定的，如上图中间所示。只有桅杆的底部比主索的锚点低时，才是稳定的结构，如上图右边所示。

Footbridge Sassnitz/2007

Sassnitz


人行桥的不同之处在于，其拉索提供的支点不是在桥面板的位置处，而是拉在了扶手顶部，使得拉索通过人行桥横截面的形心，从而减小了倾覆弯矩。从上图中可以看出，这座桥的横截面高度比之前的单边悬挑人行桥更小。写到这里，小i只能是佩服。

单边悬挑的人行桥sbp做了很多探索，在此无法逐一展开，小i给大家罗列几个。

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德国国家博物馆入口人行桥（Deutsches Museum Visitor/1998）

德国国家博物馆入口人行桥是第一个取消了背索的人行桥，比加仑所大街人行桥要早。而且从图中可以看出，桅杆是竖直的。桥面上覆玻璃，使受力体系更加清晰地展现出来。参观者经过桥面所引起的振动以及桅杆的内力通过设备记录下，并实时地展示给参观者。

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Federal Garden Show，Havel Region/2015

薄到不可思议

恩茨河三号桥（Bridge III across Enz river/1992）

一座薄得几乎看不见的带桥，轻盈地横跨在恩茨河的水面上，几乎和水面相接，行走其上，对于步行者来说，有着莫大的乐趣。这样低的设计高度有一个先决条件：恩茨河不是通航水道，而且水面标高常年稳定。

桥面主要的受力体系是两根预张拉的钢带。480mmx40mm的两条钢带锚固在河岸两端的桥台上，钢带上铺预制混凝土板，作为桥面板。同时，混凝土板作为配重压住钢带，使其保持一定的形态。

桥长50m，混凝土板厚度为10cm。桥面坡度为6%，主要是考虑到轮椅的通行。

这么薄的人行桥如何解决振动问题？施莱希给出的方案是增加阻尼：在桥面板的接缝中安装了氯丁橡胶用于增加桥梁阻尼；同时，栏杆用

螺栓固定在混凝土板上，每一个扶手都有滑动接头与相邻扶手连接，这些滑动接头中的摩擦起到增加阻尼的效果

。因此，行人或自行车经过桥面时，桥只会产生轻微的晃动。

基于上述原理，SBP不断尝试推进，设计了很多优美的作品。

▲博斯特尔桥（Borstel Bridge/2000）

▲罗斯托克北桥（Rostock North Bridge/2003）

▲Fehrlesteg桥/2011

▲Phyllis TilleyMemorial Bridge/2012

运动的人行桥

三跨折叠桥（Three-Segment Folding Bridge Kieler Hörn/1997）

在德国基尔霍恩区的码头，码头栈桥的中段是一个三跨的可折叠桥，每天12次张拉


、折叠


、弹出，成为港口的一个醒目标志。

展开状态时，折叠桥是跨度为26m的单边悬索桥。桥面可以绕桥上三个铰点进行转动提升。5m宽的桥面在两侧分别由两个门架上伸出的悬索承担，门架以铰接方式锚固于栈桥基础上。

为了使展开和折叠的过程坚固耐用，施莱希设计了一个简洁的驱动系统。绞盘以匀速转动，或由一个恒定的扭矩驱动，即可保证到两边拉索的同步性。整个折叠或展开过程仅需要2min。

弓背桥（Footbridgeover the Inner Harbour Duisburg/1999）

位于杜伊斯堡中心水面内港的一座桥可以像猫一样把背弓起来，以便大型船只通过。船只驶过，它又收缩起来恢复成一座含蓄的后锚固悬索桥。

四根纤细的桅杆（每根高20m，直径42cm），通过悬索吊挂着轻薄的桥面板，轻松地实现73m跨越。偶尔，警报声响起，桅杆将桥缓缓地拉起。桥面最大能被拉起到9.2m矢高处，而达到最大高度也只要5min。

桥面可以停留在任意一个位置处，但有三个位置是预先设定好的，90%的船只都可以从中档通过。在这三个预先设定的位置，桥梁仍可让行人通过。

桥面的抬升是通过液压装置驱动背索来实现的，液压装置收索，背索缩短，桅杆向外倾斜。桅杆顶部在空中划出一个优美的弧线，引起主承重索收缩，将桥面升起呈放射形状。桥身拱起8.1m高度，索长减小了3m，而桅杆顶部仅平移1.7m。

由于


桥面需要能够应对巨大的变形，所以被设计成铰链形式。14块宽3.5m的预制混凝土板，用钢框镶边，角部用可转动的销轴连接。当桥面升高时，从两边基础中伸出约1.8m长的附加构件，满足桥面必要的伸长以便于搭接在河岸上。

其他人行桥欣赏

▲Footbridge BleichwieseBacknang/2013

▲Passerelle de la Paix/2014

▲Margarete-Müller-Bull-Steg/2011

▲Footbridge acrossHessenring/2002

▲Pedestrian BridgesEXPO/2000

▲Passerelle La Défense/2007

▲FootbridgePragsattel/1992

▲Footbridge HeilbronnerStrasse/1992

小结

写完人行桥部分，小i最大的感叹就是，人家是在设计，我们是在生产



。大神施莱希的每一个项目都很经典，在开创一项设计后，持续改进，不断推向极致，比如弧形的单边支承桥。

最后以安东尼·亨特的一段评语作为结束。“这些工程实践是富于冒险精神和创造性的。他们所采用的先进技术不是为了展示技术本身，而是为了以结构工程师的方式创造出真正的典雅和优美。”

参考资料：

1.

 

《轻·远—德国约格·施莱希和鲁道夫·贝格曼的轻型结构》

2.

   

http://www.sbp.de