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法兹勒·拉赫曼·汗
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法兹勒·拉合曼·汗 （孟加拉语：ফজলুর রহমান খান、英语：Fazlur Rahman Khan，1929年4月3日—1982年3月27日），是一位孟加拉裔美国人[2]结构工程师与建筑师，为摩天大楼发展开创出重要的结构体系。[3][4][5]
他被誉为管状结构之父，并且是电脑辅助设计（CAD）先驱之一。他设计了当时全球最高建筑——前称“西尔斯大厦”的威利斯大厦，以及高达100层的约翰·汉考克中心。作为芝加哥SOM建筑设计事务所的合伙人，汗在20世纪后半引领了摩天楼建设的复兴，被誉为“结构工程界的爱因斯坦”与“20世纪最伟大的结构工程师”，他开创的结构体系，至今仍为现代摩天大楼设计与建造的基础。[3][6] 为表彰其贡献，高层建筑与都市人居理事会特设立“法兹卢尔·汗终身成就奖”。
尽管最知名于摩天大楼设计，但汗也参与了其他类型建筑，包括朝觐航厦、麦克马斯－皮尔斯太阳望远镜以及数座体育场馆。[7][8]
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生平
汗于1929年4月3日出生于达卡，当时隶属于英属印度的孟加拉管辖区（今孟加拉国），出身于一个孟加拉穆斯林家庭。[9]
汗自幼在福里德布尔专区的希布恰尔乌帕齐拉汗巴里成长。其父亲阿卜杜尔·拉赫曼·汗为中学数学教师及教科书作者，后来担任孟加拉地区公共教育指导长（Director of Public Instruction），退休后成为贾甘纳塔学院首任校长。[9]母亲卡蒂贾·哈通（Khadijah Khatun）出身于苏贾纳格尔乌帕齐拉的杜莱庄园，为当地著名赞明达尔（孟加拉贵族地主）阿卜杜勒·巴西特·乔杜里（Abdul Basit Chowdhury）之女，其祖先可追溯至来自突厥斯坦撒马尔罕的移民。[10]
汗的叔父阿卜杜勒·哈基姆·汗是科米拉知名扎明达尔赛义德·阿卜杜勒·贾巴尔（Syed Abdul Jabbar）的女婿。[11]
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汗曾就读于达卡的阿尔玛尼托拉政府中学（Armanitola Government High School）。随后，他前往位于西孟加拉施布尔的孟加拉工程与科学大学（今为印度施布尔工程科学技术学院）修习土木工程，并于阿赫桑乌拉工程学院（今孟加拉工程技术大学）取得土木工程学士学位。凭借傅尔布莱特奖学金及孟加拉政府的奖学金资助，他于1952年前往美国深造。期间，他在伊利诺大学香槟分校攻读结构工程与理论与应用力学，三年内获得两个硕士学位，并取得结构工程博士学位。其博士论文题为《矩形预力混凝土梁之各设计准则间关系的解析研究》。[12][13]
1955年，汗加入SOM建筑设计事务所，并在位于芝加哥的办公室工作，于1966年晋升为合伙人。他职涯后半段与建筑师布鲁斯·格雷厄姆密切合作。[14]
当时，汗的故乡达卡尚未有高于三层楼的建筑。他直到21岁才首次亲眼见到摩天大楼，并且在赴美攻读研究所之前，从未踏入过中高层建筑。尽管如此，达卡的生活环境深刻影响了他的“管状结构”建筑理念，此理念灵感来自当地随处可见的竹子。他发现竹子中空的结构，有助于摩天大楼实现垂直方向的高稳定性。[15]
此期间，汗提出多项创新设计方法与概念，提升建筑材料的使用效率。他首度运用“管状结构”的建筑作品为栗子街-德威特公寓大楼。[16]
1960至1970年代，汗凭借设计芝加哥的百层大楼约翰·汉考克中心及110层的西尔斯大厦（今威利斯大厦）闻名全球，后者自1973年至1998年曾为世界最高建筑。他主张工程师应具备更广阔的人文视野，曾表示：“技术人员不应迷失于自身的技术中；他应该理解生活，而生活就是艺术、戏剧、音乐，更重要的是——人。”[9]
汗生前大部分个人文件皆保存于其办公室，目前由芝加哥艺术博物馆所属的莱尔森与伯纳姆图书馆收藏。该馆的“法兹卢尔·汗档案”包含手稿、草图、录音带、幻灯片及其他与其建筑工作相关的资料。
1971年孟加拉国解放战争期间，汗积极参与舆论塑造并筹募紧急资金以支援孟加拉人民。他创立了总部设于芝加哥的孟加拉紧急福利呼吁组织（Bangladesh Emergency Welfare Appeal）。[17][18]
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汗于1982年3月27日在沙乌地阿拉伯吉达出差期间因心脏病发逝世，享年52岁，当时担任SOM建筑设计事务所的普通合伙人。其遗体被运回美国，安葬于芝加哥格雷斯兰墓园。[9]
作为休闲娱乐，汗喜爱以孟加拉语演唱罗宾德拉纳特·泰戈尔的诗歌歌曲。他的妻子莉瑟洛特（Liselotte）为奥地利移民，两人育有一女，女儿于1960年出生。[19] 1967年，汗取得美国国籍，成为美国公民。[20]
创新
汗发明了管状结构。筒结构是指高层建筑的中央部分，为一个垂直于地面的空心圆柱体，这种结构在受力方面非常有利，能有效抵抗风力、地震及其他横向载荷。汗发现，长期以来主导高层建筑设计的刚性钢结构并非摩天大楼唯一适用的结构系统，因此这项发现开启了摩天大楼建筑的新纪元。[24]
汗在高层建筑结构系统的贡献，至今仍为设计摩天大楼的核心依据。[25]自汗提出管状结构系统以来，该结构方式已广泛应用于多座摩天大楼，包括世界贸易中心的建造过程、怡安中心、双峰塔、金茂大厦、中银大厦以及自1960年代以来大多数超过40层的摩天大楼。[26]
《每日电讯报》评论家史蒂芬·贝利（Stephen Bayley）指出：
汗发明了一种建造高楼的新方式……因此，法兹鲁尔·汗创造了非传统的摩天大楼。他颠覆了钢架结构的传统逻辑，认为建筑的外部包层可以在足够的桁架、框架与支撑下，直接成为结构本身，从而使建筑更加轻巧。“束状管”的出现，使建筑不再局限于盒状外观，而能成为宛如雕塑般的艺术品。汗的卓越洞察力，甚至在欧巴马总统于开罗大学的演说中被特别提及，改变了超高层建筑的经济性与形态学，促成了哈利法塔的诞生：在比例上，哈利法塔所使用的钢材量，可能只有帝国大厦的保守估计一半……哈利法塔是其大胆轻量化设计理念的极致展现。
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汗在摩天大楼设计与建造领域的核心创新，是提出用于高层建筑的管状结构系统概念，涵盖“框架管”（framed tube）、 “桁架管”（trussed tube）与“束状管”（bundled tube）等变体。他的“管状理念”将建筑物的外围结构视为一个薄壁管模拟系统，彻底革新了高层建筑的设计模式。ㄏ自1960年代以来，大多数超过40层的摩天楼皆采用源自汗的管状结构原理设计。[26][29]
随著建筑高度增加，侧向荷载（如风力、地震力）在结构中的影响显著提升，风力尤为重要，地震等横向力同样不可忽视。管状结构有效抵抗此类外力，具备高刚性且优于其他结构系统。[30]
管状系统不仅提升结构强度与效率，还大幅减少材料用量，从而提高经济效益并降低环境冲击。同时，该设计使建筑能达到更高高度，并扩展内部空间及造型自由度，赋予建筑师更大的创作弹性。[31][32]此类创新设计为建筑商、工程师、建筑师与投资人带来经济机会，使有限土地上能创造大量不动产空间。汗是促使摩天大楼于沉寂三十年后重获新生的重要工程师之一。[33][34]
至今，管状系统在建筑高度上的潜力尚未达极限。[35]此外，管状系统可使用钢材、钢筋混凝土或复合结构建造摩天大楼。汗首创将轻质混凝土运用于高层建筑，[36]而在当时，钢筋混凝土多应用于低层建筑。[37]
汗设计的多数建筑专案均考虑元件的预制与重复性，从而加快施工速度并降低误差。[38]自1950年代起，由于婴儿潮带来的人口激增，居住空间不足问题日益严重，汗则借由向上发展建筑的方式来应对这一挑战。[39] 与其他20世纪工程师相比，法兹鲁尔·拉赫曼·汗让人们得以在“天空之城”中居住与工作。马克·斯考基西安（SOM建筑设计事务所结构与抗震工程主管）曾表示：“汗是一位远见卓识的工程师，他将摩天大楼转化为真正的天空之城，同时坚守工程学的根本原理。”[40]
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自1963年起，新兴的管状结构#框架管结构系统对摩天大楼的设计与建造产生深远影响。汗将框架管定义为“由三个、四个或更多的框架、支撑框架或剪力墙组成的三维结构系统，这些框架位于建筑物边缘或接近边缘处连接，形成一个垂直的管状结构，能通过基础的悬臂作用抵抗任意方向的侧向荷载。”[41]
密集且相互连结的外墙柱子构成此管状结构，水平荷载（如风力、地震）由整体结构承受，约有一半的外墙表面可设置窗户。框架管结构减少了内部柱子的数量，提升了楼面可用空间。束状管结构则更适合超高层建筑，有效减轻高度增加带来的结构负担。此系统还允许内部柱子缩细，建筑核心区无需大型支撑框架或剪力墙，避免占用宝贵楼面空间。若需大开口（如车库门），则必须中断管状框架，并以转移梁维持结构完整性。[26]
首座采用管框架结构的建筑为由布鲁斯·格雷厄姆设计、汗负责结构工程的德威特-切斯纳公寓大楼（后改名为德威特广场），于1963年完工于芝加哥。[42] 这项结构设计也成为后续世界贸易中心框架管系统的基础。
汗亦创新发展了管状结构的多种变体，其中之一即是在管状结构外部引入X型支撑，形成所谓的桁架管系统。X型支撑能将侧向荷载有效传导至外围柱子，减轻内部柱子的承载负担，从而大幅提升可用楼面空间。汗于1965年设计芝加哥的约翰·汉考克中心时首次采用此外部X型支撑结构，明显的X形支架成为该建筑的显著标志。[26]
与早期的钢架结构相比，约翰·汉考克中心展现出卓越的材料使用效率。以1931年的帝国大厦为例，每平方米建筑面积约需206公斤钢材；而1961年竣工的自由街28号则约需275公斤钢材；相比之下，约翰·汉考克中心仅耗用每平方米145公斤钢材，展现出高度的结构优化。[42] 桁架管设计理念随后被广泛应用于多座摩天大楼，如昂特里中心、花旗集团中心及中银大厦。[43]
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汗最具代表性的管状结构变体之一为束状管系统，该系统被运用于威利斯大厦与One Magnificent Mile等建筑。束状管不仅在经济效益方面表现卓越，更为建筑空间的多样性带来创新可能。高效的塔楼设计不再限于单一方盒形状，管状单元可组合成多样形态，提供更多建筑造型与功能上的弹性。
管中管系统除了采用外部的管状结构外，还利用建筑核心的剪力墙形成内管，内外管共同承受重力与侧向荷载，提升结构刚性，防止顶端过度变形。此设计首次运用于一贝壳广场。[44] 其后，该系统亦被采用于双峰塔。[45]
外伸架与环带桁架系统是一种侧向荷载抵抗结构，管状结构透过刚性极高的外伸架与环带桁架，在一层或多层与核心剪力墙相连结。[46]BHP大厦（墨尔本）为首座采用此结构系统的建筑，随后是位于密尔瓦基的第一威斯康辛中心。该大厦高度601英尺，底部、中部及顶部均设有三条环带桁架。外露的环带桁架不仅具结构功能，亦具有美学价值。[36] 此系统后续被应用于包括上海环球金融中心等多座摩天大楼。[46]
汗工程设计的最后两座主要建筑为芝加哥的One Magnificent Mile与昂特里中心，分别采用束状管与桁架管系统。与其早期以钢材为主的建筑不同，这两座建筑采用了混凝土结构。汗于1963年建造的德威特-切斯纳公寓大楼同样为混凝土管状结构。[26] 此外，纽约市的川普大厦亦为混凝土管结构系统的代表作之一。[47]
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汗开发的剪力墙框架交互系统主要应用于中高层建筑，结合剪力墙与框架结构以有效抵抗侧向荷载。[48]
该系统首见于1965年完工的35层库克郡行政大楼（原名“布伦瑞克大楼”），当时为最高的钢筋混凝土建筑。其结构由混凝土剪力墙核心和外部混凝土柱及墙裙框架组成。[36][49]此结构概念后续也被成功运用于最高可达70层的公寓大楼。[50]
生命周期土木工程
汗与马克·芬特尔（Mark Fintel）共同提出了“阻尼软层”（shock absorbing soft-stories）的概念，旨在长期保护结构免受异常载荷，特别是强烈地震的影响。这一概念成为现代隔震技术系统的先驱。[51]
该类结构在地震时的行为更为自然，传统材料延展性的概念被允许在地面震动期间透过结构位移的机制所取代，从而保护材料的弹性。[38]国际生命周期土木工程协会（IALCCE）设立了“法兹鲁尔·拉赫曼·汗生命周期土木工程奖章”以纪念其贡献。[52]
其他作品
汗亦设计了多座著名建筑，其中之一是于1981年完工的阿卜杜勒-阿齐兹国王国际机场朝觐航厦，该航厦的屋顶采用帐篷造型，平时可折叠收纳。此建筑曾获得多项建筑奖，包括阿迦汗建筑奖，评审赞誉其为“对穆斯林建筑的杰出贡献”。[53][54] 这种帐篷式的张力结构推动了以织物作为结构材料的理论与技术，促进了此技术在其他大型空间及航厦的应用。[55]
此外，汗也参与设计了阿卜杜勒-阿齐兹国王大学、位于科罗拉多斯普林斯的美国空军学院，以及明尼阿波利斯的休伯特·H·汉弗莱圆顶体育场。[56] 他与格雷厄姆合作，为位于伊利诺州迪尔菲尔德的巴克斯特·特拉维诺实验室开发了一种缆索悬吊屋顶系统。[5]
结构工程与建筑用电脑
1970年代，工程师开始大规模采用电脑进行结构分析。SOM建筑设计事务所站在这项新技术发展的前沿，汗在其中贡献卓著。格雷厄姆与汗游说SOM合伙人购买大型主机电脑，这在当时是一项高风险的投资，因为相关技术尚处于起步阶段。获得同意后，汗著手编写程式来计算结构工程方程，并进一步将此技术应用于建筑绘图。[39][57]
作品列表
汗担任结构工程师的代表建筑包括：
- 麦克马斯-皮尔斯太阳望远镜，基特峰国家天文台，亚利桑那州，1962年[58]
- 迪威特-切斯纳特公寓，芝加哥，1963年
- 布伦瑞克大厦，芝加哥，1965年
- 约翰·汉考克中心，芝加哥，1965–1969年
- 壳牌大厦，新奥尔良，路易斯安那州，1972年
- 威廉街140号大厦（前称BHP大厦），墨尔本，1972年
- 西尔斯大厦，后改名威利斯大厦，芝加哥，1970–1973年
- 第一威斯康星中心，后改名美国银行中心，密尔瓦基，1973年
- 阿卜杜勒-阿齐兹国王国际机场朝觐旅客航厦，吉达，1974–1980年
- 阿卜杜勒-阿齐兹国王大学，吉达，1977–1978年
- 休伯特·汉弗莱体育馆，明尼阿波利斯，明尼苏达州，1982年
- One Magnificent Mile，芝加哥，1983年完工
- 昂特里中心，芝加哥，1986年完工
- 美国空军学院，科罗拉多泉，科罗拉多州
汗的其他重要成就包括：
- 获得美国混凝土学会（ACI）颁发的瓦森奖章（1971年）及阿尔弗雷德·林道奖（1973年）；
- 美国土木工程师学会（ASCE）颁发的汤玛斯·米德尔布鲁克斯奖（1972年）及欧内斯特·霍华德奖（1977年）；
- 美国钢结构协会颁发的金布鲁奖章（1973年）；
- 英国结构工程师学会颁发的奥斯卡·法伯奖章（1973年）；
- 国际桥梁及结构工程协会（IABSE）颁发的国际卓越结构工程奖（1983年）；
- 美国建筑师学会颁发的卓越成就荣誉（1983年）；
- 伊利诺州结构工程师协会颁发的约翰·帕默奖（1987年）；
- 伊利诺州工程委员会颁发的伊利诺州工程名人堂（2006年）。
《工程新闻记录》（Engineering News-Record）曾五度评选汗为对建筑行业利益贡献卓著人士，并于1972年授予其年度风云人物奖。1973年，汗当选为美国国家工程院院士，并获得西北大学、理海大学及瑞士苏黎世联邦理工学院的名誉博士学位。[5]
“世界高层建筑与都市人居学会将其终身成就奖章以汗命名，[25]并设有其他多项以其命名的奖项，及利哈伊大学的专业讲座席位。为促进相关教育与研究，“法兹鲁尔·拉赫曼·汗结构工程与建筑讲座”特别设立以表彰其在工程技术与建筑美学上的卓越贡献。首任讲座教授为丹·M·弗兰哥波尔。[59]
纪录片
2021年，导演莱拉·卡兹米启动一部关于汗生平与遗产的长篇纪录片，片名为《登高远眺：法兹鲁尔·拉赫曼·卡恩与摩天大楼》（Reaching New Heights: Fazlur Rahman Khan and the Skyscraper）。该片由卡兹米的制作公司Kazbar Media负责制作，并获得ITVS的开发支持，ITVS为PBS独立纪录片提供联合制作协助。导演兼制片人为莱拉·卡兹米，副制片人为阿尼拉·古哈（Arnila Guha），纽约艺术指导为贝贡亚·洛佩兹（Begoña Lopez）。纪录片的财务赞助由Film Independent提供。[61]
参考来源
外部链接
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