谁的青春比他狂(一)
预应力混凝土之父-林同炎(Tung-yen Lin)
一
林同炎,原名林同棪 ,1911年出生。祖父为清代进士。父亲林鼎章,早年中举,民国后攻读法律,是一位法官,曾任北京最高法院法官。母亲操持家务,家境小康。父母很重视对子女的教育。林同炎六七岁就能背诵《左传》、《四书》。
林同炎1岁时随父母举家迁往北京。在北京汇文中学念书,因成绩优秀跳级提早毕业。14岁时以第一名的成绩考进当时的最高工程学府——交通大学唐山学院土木工程系。他每试必冠,是校长茅以升、教授孙宝琦的得意门生。他曾说,我的科学工程的真正基础是在唐山交大4年学习期间奠定的。林同炎后来接受恩师茅以升的建议,把“ 棪”改为 炎”,认为“既好懂,又代表自己是炎黄子孙”。
1931年,林同炎毕业,后由在美国加州大学柏克莱分校执教的大哥林同济的资助,到该校工程研究院深造,获学士学位。在柏克莱分校,他参与了举世闻名的旧金山金门大桥与海湾大桥的研究工作。1933年获硕士学位。林同炎的毕业论文《直接力矩分配法》,轰动了美国建筑界,他所阐述的方法被命名为“林氏法”而广泛应用。刚到美国时,他只想当个小工程师,没想到最后却成了享誉国际的世界著名桥梁和结构工程学家、世界级建筑工程大师。
1933年,林同炎为了报效祖国,回国任成渝铁路桥梁课长、滇缅铁路设计课长、工信公司总工程师及台湾糖业铁路处长等职。主持过沱江大桥、成昆铁路及宝天铁路的设计与施工,为成渝铁路设计了1000多座桥涵。
有一天,毕业于美国康奈尔大学的一位上级,将成渝铁路线上最大的沱江大桥的设计图纸拿给林同炎看。林同炎看得很认真,他发现图纸有问题,于是对上级说:“你的设计完全错误。”上级勃然大怒,骂道:“你这个乳臭未干的小子,竟然目中无人。”就把林同炎轰出门去。过了几个小时,上级把林同炎找来,说:“我们开会研究过了图纸,你的意见是正确的,从明天起,你就是桥梁课的课长。”这个故事当时被传为佳话。
林同炎性格耿直。在当时的政治环境下,他既不愿同流合污,又不能谋生路,曾一度(1943—1945年)被迫做包工商。1944年,他在夫人高训铨的建议下,写信给加州州立大学的杰姆逊教授,表示愿意回到母校教书。1946年,他携夫人赴美定居,先后任美国加州伯克利大学教授、结构工程系主任、全校改进委员会工委,荣获该校多种最高奖。1951年,林同炎领导研究小组,为建成加州第一座跨度达33.5米的预应力大桥——洛杉矶阿罗约基柯河人行桥,做出了重大贡献。1952年,他第一次发表了两篇有关预应力混凝土的论文。1953年,他荣获美国政府的奖金。此后前往比利时,进一步从事预应力混凝土的研究,以卓越的成就获得了“富尔白兰奖金”。
二
1953 —1954年,林同炎深入研究法国弗雷西内工程师在上世纪20年代发明的“预应力学说”,创造了“预应力学说”理论体系,被誉为“预应力混凝土先生”。1956年完成厚达466页的成名力作《预应力混凝土》一书,被公认为预应力学术界的权威著作,同时被美国土木工程学会评选为大学最好教科书之一,翻译成日、俄、西班牙等多种文字出版。他的理论很快在许多预应力工程界推广应用,仅美国到1960年为止,就建造了2052座预应力桥梁,总长达68英里。林同炎首创的“荷载平衡法”设计理论,成为预应力混凝土设计三大基础理论之一,被尊为现代建筑的一代宗师。
1954年,林同炎从欧洲回到美国,着手两件事:一是创建“林同炎工程事务所”,并承接世界各地的工程。林同炎是个敢于创新的人,他将“预应力混凝土”的新技术应用于建筑工程,大大节省了建筑材料,既降低了造价,又缩短了工期,建筑物因而设计得更艺术,造型更美。但许多建筑界的同行,却横加怀疑,认为林同炎减少材料,房屋不牢固,短期内有可能坍塌,简直就是偷工减料,最终引发官司,并要吊销林同炎公司的营业执照。官司打了两年,到1972年,已到白热化程度。恰恰此时,中美洲发生强烈大地震。尼加拉瓜首都马拉瓜灾情严重,市中心511个街区化成废墟,惟林同炎设计建造的一座60米高、18层的美洲银行大厦巍然屹立,所受损失“仅为电梯井壁联系梁开裂”。
有人就好奇地问林同炎有何绝招。林同炎说,他在设计这座高楼时应用了中国哲学中“柔能克刚”的思想,采用了分阶段抗震设计,使建筑物具有柔性,以柔化强,故能在强震中不倒。
林同炎的学生问他:“你设计这些创新的工程,不怕出问题吗?晚上睡得着觉吗?”林同炎笑着答道:“我睡得着,而且睡得很好。胆子要大,同时也要心细。思想要放开,而设计中各项细节都要想到,要想到底。施工工人、材料条件,风、雨、地震、监工等等等等,都要想到。有些问题比如风、地震、钢索材料维护等,还要请教专家,甚至多位专家顾问咨询,听他们的意见,才有把握。我所设计的所有工程,没有一个出问题的。”
美国同行高度赞扬林同炎在建筑中应用中国哲学“柔能克刚”的思想,并尊称他为“美国预应力学的功勋人”。各国媒体争相报道此事。世界建筑同行纷纷向林同炎祝贺。从此,林同炎和他的公司声名大噪,再没有人敢和他打官司了。
林同炎着手的第二件事,就是创建了“预应力学会”,并在美国国家研究所的赞助下,集资约1亿美元,在旧金山组织召开了世界预应力混凝土讨论大会,亲任大会主席。与会者有27个国家的1200多名专家。会后,美国出版了《林同炎》专刊,给予林同炎高度评价。
从1960年到1972年,林同炎以工程教育上的杰出贡献一直担任柏克莱教育发展委员会主席。1972年,他将“林同炎工程事务所”改名为“林同炎国际咨询公司”,亲任董事长,还在世界各国分设了子公司,大规模开展建筑设计的施工业务,一年的营业额就高达10亿美元。他的活动已超越一个单纯的学者范围,而成为世界性的企业家了。
1992年,林同炎在北京创办“林同炎咨询公司”。他说,创办公司的目的主要不是赚钱,而有三个目标:对祖国做贡献、引进新技术、培训人才。林同炎说:“ 我急切希望把知道和掌握的国外新技术带回到国内来,传给优秀的工程技术人员。”
三
林同炎因在美国和世界各地设计、建造了百余座美仑美奂的悬臂拼装桥、悬臂浇铸桥、悬吊桥、斜拉桥、公路及房屋建筑而举世闻名。
横跨欧非大陆地中海出口的直布罗陀海峡大桥,峡宽海深,桥址有14公里、30公里和44公里三个跨海宽度的选择,世界各国研究专家多采用30公里跨海设计多桥墩的方案。而林同炎设计了与众不同的桥式方案,不但更好地保持航道畅通和避免船只冲撞,造价估计也降低到84%,即节省大约10亿美元的资金。林同炎大胆的方案得到了普遍赞赏,他的论文获得国际桥梁及结构工程会颁发的第一名的奖状。该会称林同炎“远瞻人类和平与四海于一家。”
林同炎早在1958年就构思设计连接东西两半球之间的85公里长的白令海峡大桥。他的设计方案是《洲际和平桥——两半球再联成一气》。林同炎说,这座桥修成后,全球五大洲均可在陆路上交通来往,具有全球性意义,把它命名为“和平桥”再恰当不过了。他的构想是:220孔预应力混凝土预制桥梁,主跨550米,桥下净空60米,以便通航,其他跨度360米。桥修成箱形封闭式,箱上桥面在短暂的暖和季节可以走汽车,箱内有暖气设备,上层是双轨火车道,冷天汽车装进火车过桥,下层供管道和其他设备。林同炎说:“(造桥)技术上没有问题。建桥估计要用约600万立方米的钢筋混凝土材料,造价42亿美元,工期5年……”林同炎写道:“造桥目的是联通阿拉斯加和西伯利亚两岸,贯通世界各大洲。两个半球的联通不仅只是“实”的连接,它还将成为东西方之间的政治文化联系的纽带。
1986年,当美国总统里根给林同炎颁发最高国家科学奖时,林同炎一手接过奖状,一手递上他修建“和平桥”的建议,并说:“这是修建联通俄美的“和平桥”建议。40亿美元造价像是很高,但如采纳建议修桥,那省下的军备费用,足够修一百多座这样的桥。”里根笑着接下了建议书。林同炎此举成为当时轰动国际的新闻。
半个世纪以来,在林同炎一贯的创新思想的指导下,“林同炎国际咨询公司”还设计修建了一系列壮观、独特的伟大建筑,如—— 世界上最大的双曲线抛物面壳顶结构的波多黎各体育馆;首创使用后张法现浇预应力混凝土楼板、高40层的新加坡工商联合大厦;地震时成为市民们紧急“避难所”的旧金山地下展览厅;世界首创、开建桥业风气之先的哥斯达黎加跨越深谷的倒挂式悬索桥;与周围山景红绿相映,成精美景观的台北关渡桥(该桥出现在美国《工程新闻记录》的封面上。林同炎公司设计修建的工程项目在该杂志封面出现已有10次之多,是其他任何工程单位所没有的);闻名遐迩的曲面斜拉罗卡巧克桥(此桥虽因故未建,但被公认为适合当地情况的最佳造型。《先进建筑》杂志在923件参赛建筑设计中,惟独选中此桥刊登封面并颁发首奖);林同炎设计的旧金山莫斯康会议中心是一重无楹柱的地下建筑,居然在地面下10多公尺的深处,令人称奇。该中心会议厅能容18000人开会,餐厅可供6000人同时用膳,舞厅可容4000人翩翩起舞。如此庞大的会议中心,却无一根支柱,只用了8对拱架来承受上面的压力,引起世界轰动,被誉为“结构的计算和视觉观感”的奇迹;1977年,林同炎精心设计了世界上第一座半面弧形的克拉巧起大厦,轰动全美,并荣获美国建筑设计大赛第一名;巴拿马运河现有的大桥是由美国人设计建造的,于1962年建成通车。40年来,它一直是巴拿马内陆的交通要道。随着交通日益繁忙,这座大桥早在多年前就已不堪重负了。于是,巴拿马政府决定在运河上再建一座大桥,以缓解交通的压力,各国建筑师纷纷竞标,结果林同炎竞标成功。林同炎为巴拿马运河设计的大桥长10000米,高80米,上有6条车道,是一座大跨度悬吊式水泥桥。现在该桥成为巴拿马的标志性建筑物;林同炎还大胆构思了横跨直布罗陀海峡连接西班牙和摩洛哥长达9公里的跨海大桥。如果该大桥顺利建成,将是世界上最长的悬索桥;林同炎时刻想到科学家要为社会谋福利。他设计了核电站预应力保护罩,以防止核辐射、核扩散,受到高度肯定。他还设计出利用330米深处的海水温差进行发电的“预应力混凝土发电站”,为人类开发能源开拓了新领域。
四
林同炎生前得奖无数,荣誉辉煌。1974年,国际联合预应力协会颁发给他该学会最高荣誉——“福森厄特奖章”和“福纳西内奖”。美国科学院和工程院联合房屋研究委员会曾颁发给他“四分之一世纪贡献成就。
1986年3月12日,他荣获美国总统里根亲自颁发的美国科技界最高荣誉——“国家科学奖”。美国政府赞誉林同炎“是工程师、教师和作家。他的科学分析、技术创新和富于想象力的设计,不仅跨过了科学与艺术的壕沟,还打破了技术与社会的隔阂”。
1987年,林同炎得到美国咨询工程师学会的最高奖状——“功绩奖”(他为获得此奖惟一的华裔人士),表彰他在建筑工程方面的突出成就,称他是“工程界的先驱者”,说他“具有高瞻远瞩的眼光,同时是教育家、研究者,其工程设计的创意和优雅造型,使全人类均共受其利”。该奖自1952年起,规定每年只发给一人,获奖者包括美国的两位总统胡佛及艾森豪威尔。林同炎是该奖颁发34年以来的第一位华人得奖者。他为炎黄子孙在国际科技领域争得了崇高的荣誉。
1994年,他获得美国加州柏克利大学全校教育改进委员会颁发的“杰出校友奖”。此奖每年从30多名万校友中仅遴选出一名。另外,他还获得国际预应力协会的“Freyssinet Medal奖”、欧洲以外惟一的法国建设协会的“Albert Caquot Meaal 奖”、全美顾问工程师最高奖、美国首届OPAL奖(美国工程及工程师奖)等等。
除此之外,林同炎还是中国科学院外籍院士,同时也是获选美国工程研究院院士的第一个中国人。在美国土木工程学会设立的首届4个杰出奖项中,他又是“设计类”奖的第一名得主。
美国土木工程学会为了表彰他在建筑设计方面的特殊功绩,特将该学会的“预应力奖”该为“林同炎奖”。此奖为最早以中国人命名的科学奖。加州大学特别授予他“终身荣誉教授”和最高奖——“柏克莱奖”,并设立了“林同炎纪念馆”。
美国建筑工程界最权威的杂志《工程新闻记录》曾选出125位在过去125年对建筑工程最有贡献的人物,林同炎和建筑大师贝聿铭、桥梁专家邓文中、“污染防治先生”林作砥4位华裔同时入选。
林同炎还曾获得美国、中国以及中国香港地区的4个名誉博士学位,并先后被西南交通大学、同济大学和清华大学聘为名誉教授。
林同炎一生著作等身,仅世界性影响的论文就高达百余篇,而且这些论文“都极具创新和独特的风格”。他在国内出版了《林氏文选》。他所著工程书籍共有3本问世,即《预应力混凝土结构》、《钢结构》及《房屋与桥梁系统》。这些著作如今都已译成欧、亚各文,风行世界各地。
“林同炎的设计有着常人无法比拟的大胆和创意,他深信:将现实条件和力学的美融合在一起,加之对结构前卫的认识使他能够做出前所未有的设计。正是基于对预应力混凝土结构这种近乎完美理解,林同炎改变了建造领域的历史——使得高耸、优美的大跨结构能够从容面对荷载、地震、飓风的光顾”。“林同炎一直试图通过他在技术和结构工程领域的努力将人类社会带往一片更加宽广的领域,他的激情正在激发着全世界工程师的创造性。”——这是世人对他的高度评价。

林同炎專長於橋樑工程,他的碩士論文是美國土木工程師學會第一個於會刊刊登的學生論文。也是預力混凝土工程標準化的先河,他在加州El Cerrito的住宅是世界上第一個使用預力混凝土的住宅結構,因此有「預應力之父」之稱。
1969年,美國土木工程師學會(ASCE)將該學會的「預應力混凝土獎」改名為「林同炎獎」,這是美國科技史上第一次以一個華人名字命名的科學獎項。1974年,他獲得每4年一屆的國際預應力協會(FIP)「弗雷西涅獎」,開創了美國工程師、亞裔工程師獲得此獎項的先河。1986年他榮獲了由美國總統雷根(Reagan)在白宮內頒發的美國國家科學獎(National Medal of Science)。1987年,美國諮詢工程師學會(ACEC)授予他「傑出成就獎」,並對他賦予最高的評價:「林同炎是工程界的先驅。他高瞻遠矚,他所設計的工程具有的創造性和優美造型,是一份使全人類都能受益的國際性遺產,也使所有工程界人士都能分享到職業的榮譽感」。該獎自1952年起,規定每年只發給一個人,獲獎者包括美國前任的兩位總統胡佛(Herbert Hoover)及艾森豪(Dwight Eisenhower)。1995年,他獲得法國建設協會(AFGC)「艾伯特·卡克特獎」,這是世界上第一位歐洲以外的工程師獲得此獎項。1999年,他被世界權威雜誌《工程新聞記錄》選為「125年來125位最傑出的工程人士」。2000年,在美國土木工程學會(ASCE)設立首屆「傑出工程與領袖 (OPAL)獎的四個傑出獎項中,他又是第一名「設計類」獎的得主。
1986年,他從美國總統雷根手中獲得國家科學獎章(National Medal of Science),他送交一本16頁的洲際和平橋(Intercontinental Peace Bridge)計劃書,該橋橫跨白令海峽,連接美國阿拉斯加州與俄羅斯遠東地區的西伯利亞。另外也推動在直布羅陀海峽興建一座長16000呎的橋以連結歐洲與非洲。他說:「這座橋將會告訴世界人民,人類的能力和技術可以被更好地投入到建設而不是毀滅我們的家園和財富上去。」 雷根為此稱讚林同炎先生說:「他是工程師、教師和作家。他的科學分析、技術創新和富於想象力的設計,不僅跨過了科學與藝術的壕溝,還打破了技術與社會的隔閡。」
他主導的知名工程包括了美國加州舊金山的莫斯康地下會議中心(Moscone Convention Center)、尼加拉瓜美洲銀行大廈、新加坡的橋外單柱斜拉橋、僅有4根柱子支撐巨大屋頂的波多黎各雙曲線拋物面殼頂結構的體育館、委內瑞拉加拉加斯的全國賽馬場屋頂、台灣的關渡大橋、忠孝大橋、高屏大橋、國道三號的碧潭橋、中國上海的黃浦大橋等。1977年,林同炎和D. Allan Firmage設計了跨越亞美利堅河奧本壩庫區的Ruck-A-Chucky懸索橋方案,這座有1,300英尺長,由三度空間幾何配置的鋼索從山谷兩邊斜張錨定形成與大自然融和又變化萬千的獨特造形。此橋曾在1979年贏得Progressive Architecture的設計首獎。雖然最後未能付諸於工程,該橋一直被公認為力學與美學結合的典範作品,而被稱為「最著名的未建成的橋樑」
林同炎曾经毫不留情地批评那些守旧、浪费、丑态百出的设计,勇敢地捍卫正确而美好的工程理念。由于他的影响,加州海达德到圣马特奥的大桥方案得以重新选择,美国桥梁界称这是“化腐朽为神奇”的转变。林同炎曾说:“花无数的钱制造威力无比的炸弹和其它武器,但不到十年它们就落后了,你不得不抛弃甚至销毁它们。我们建造大桥吧,因为她是永恒的!”

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