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老弗朗西斯科·卡斯塔诺,Freedome®之祖

弗朗西斯科·卡斯塔诺高23年来,Geometrica一直在全球各地建造牢固而且高效能的建筑结构。但是,我们不会把测地线设计变得不切实际。我们的专业技术,很大程度上,应归功于网壳技术的开拓者们。

弗朗西斯科·卡斯塔诺·埃尔南德斯就是其中的一员,这名墨西哥的工程师,最初在1960年代专门从事混凝土壳体结构的建造,随后将注意力扩展到了金属网壳技术上。按照西班牙人姓氏的传统,卡斯塔诺是他父亲的姓,而埃尔南德斯则是他母亲的婚前姓。本文将称呼他为老弗朗西斯科·卡斯塔诺,以区别于他的儿子——弗朗西斯科·卡斯塔诺,Geometrica的行政总裁。

正是老卡斯塔诺首先认识到了在网壳设计中实现自由式和长跨度建筑结构的潜力。他所完成的众多项目,即使在今天仍然是建筑学的标志,包括万国体育馆、国家档案馆的中庭圆顶、各种双曲面水塔、里约70歌剧院等等。

得益于他的创举,Geometrica圆顶、桶形穹顶以及长跨度建筑结构把网壳技术在全球范围内推动到了一个新的高度。

墨西哥城的Palacio de los Deportes

墨西哥城的万国体育馆

早年

老弗朗西斯科·卡斯塔诺是六名孩子中的老大。他对工程的兴趣是被他的父亲所激发,他的父亲是一位使用金属薄片制造用于工业实验室和厨房的厨柜和轻量设备支撑结构的工程师。在父亲的工厂里,他对在金属薄片中非常普遍的、极度纤细的结构形状变得相当熟悉。这样的接触培养了他对细薄表面屈曲现象的、非常重要的直观感觉。当他在五十年代学习土木工程期间,他受到了坎德拉、托洛亚和纳维的工作的启发。他写作了关于钢筋混凝土中双曲线抛物面的壳体设计的专业论文。

毕业后数年,老卡斯塔诺任职于多家大型的建筑公司,为工厂和展览空间设计和建造混凝土中的双曲线抛物面“伞形”结构,他偶尔还会邀请他年轻的妻子,雷娜·加西亚,站到这些轻量建筑的顶部享受微风。

早期圆顶

雷娜·加西亚在高处享受微风。

60年代初,老卡斯塔诺遇到了芬提曼兄弟,他们设计了一种紧密型的接合结构用于建造“立体框架”一样的飞机库大门。他看到了使用这种结合结构建造网壳的可能性并在墨西哥城一个公寓狭小的房间中创立了自己的公司。他的想法是要应用“立体框架”技术让混凝土壳体先驱们所设想的建筑形式得以实现。事实上,老卡斯塔诺把这两种新发展的技术融合在一起并为今天的Freedome®打下了基础。他迅速认识到了通过圆管部件的格子形状来展示建筑形式的巨大优势。他所设计的巨型屋顶轻如空气,好像需要把它们固定下来避免它们飞往天上。

在1964年,他首次在墨西哥城竖立起这样的一种网壳。出自建筑师卡洛斯·孔特雷拉的设计,该钻石形的屋顶由两个最为近距离的拐角支撑并向两个相反方向各悬伸14米。

双悬臂汽车经销商

双悬臂汽车代理商

从蒙特雷到蒙特利尔

1966年,老卡斯塔诺经理了职业生涯中的一次严峻考验,他当时负责为蒙特利尔1967世博会的墨西哥展览馆设计和建造华美的多叶式双曲线抛物面建筑结构。建筑师有加西亚·科罗纳和法贝拉。工程方面则由老卡斯塔诺和后来成为了滑铁卢大学土木工程系主任的道格拉斯·莱特博士负责。

开始时,这项工作就成为了老卡斯塔诺的公司的一大挑战。必须要在加拿大严酷的冬季中进行施工,120个参展国家中,大部分已经提前在即将于四月份开幕的博览会展期前完成了他们的工作。但是,墨西哥却只是在开幕日前数个月才赢得了合同。为了能赶上紧张的工期,建筑结构将在蒙特罗建造并运往蒙特利尔。根据卡斯塔诺最新采用的设计方案,将由四十名训练有素的墨西哥工人进行展览馆的安装。墨西哥的建设团第对于能够赚取加拿大的工资感到大为兴奋,其中还包括有冬季衣物和食宿福利。建设始于九月份的乐观情绪,这是炎热的夏天正过渡到色彩斑斓的秋天季节。

查帕罗加西亚圆顶

查帕罗·加西亚升起了过期。

由于地处北纬45度以上,天气随后开始出现了转变。习惯了蒙特罗沙漠干热气候的工人们体验到了蒙特瑞利而冬季的严酷。即使放入保温填充物,墨西哥面饼也会变得冰凉,让面饼变得松脆易碎。眼睛、耳朵和后背都冷的结冰——在离地60英尺之上更是一种煎熬。在冬天最寒冷的日子里,温度计指向了-40°C。所有关于世博会建设的工作都停止了。随后,何塞·查帕罗·加西亚,一名焊接工人以及团队内的天生领袖,爬上了最高处,焊接上一根旗杆,并升起了墨西哥过期,和他的同僚们一起欢呼。

伴随着焕然一新的精神面貌,墨西哥的工作人员们在数周后完成了建设工作,及时地赶上了世博会的开幕。墨西哥展览馆如期向公众开放。卡斯塔诺的公司因此而声名大噪。

墨西哥馆在67号博览会上

加拿大蒙特利尔1967世博会的墨西哥展览馆

增长和创新

网壳的设计和制造要求精确的计算、测量、模具和工具。即使在今天使用高速电脑进行计算也是相当苦难的工作。而在1960年代,“电脑”就只有人,而对于任意变化的形式的设计则是超越了人类的想象。老卡斯塔诺开发了一套设计系统,涉及到通过铺设坐标图的平行对来表示网壳的几何形状。

Metarsa工厂,里卡多·塞恩

麦塔萨工厂,出自建筑四里卡多·塞恩

每一幅坐标图均画在通常为10米2的纸“毯子”上。使用机械计算机、计算尺和三角函数表、代数和对数函数、人肉计算机把坐标标记在几何毯子上,然后计算每一个网壳组件的长度、切削角、扭曲度及其他建造参数。

里约70影院

里约70电影院至今仍然为影迷们提供娱乐。

要完成所需计算的工作量,所招募的“电脑们”通常需要忘掉自我和员工身份以及朋友、妻子和孩子。在毯子上标记好后,所有工作都需要进行liangci 。结果将制作成表并通过进行彻底的相互检查。虽然受到技术的限制,但是整个过程仍然通过了现代ISO 9001的审计。所实现的结构形式是革命性的:穹顶、测地线圆顶、自由式壳体、创新的双曲面。承接的项目随即蜂拥而至:多家电影院、体育馆、展览馆、购物中心、动物园围栏均采用了金属网壳。

1970年的贸易展

1970年代末的一个交易展览。

墨西哥托卢卡的都市礼堂最早采用了自由式的网壳。建成于1968年的这一宏伟建筑,让建筑师伽罗和阿佐林赢得了当年的国家设计奖。

托卢卡礼堂

托卢卡礼堂  

老卡斯塔诺扎实的背景让其在设计高效的高位水塔时得心应手。网壳变成了支架,钢板提供了拉力强度和混凝土模板,而混凝土则在革命性几何形状的创新性双曲面中提供了抗压强度。老卡斯塔诺几乎在墨西哥共和国的每一个州都建立过水塔。有一些甚至高达10层楼,能够容纳多达4百万升水。

水塔

水塔

另一创举是使用圆顶进行散装货物的存储。他率先应用了该项技术存储粮食并实现了前所未有的保存容量,开拓了一条新的事业线,直到今天,Geometrica仍然在这一领域迅猛发展。

高粱高粱

家禽和高粱桶仓

抛物线双曲面的结构形状也被应用于奥运会和世界杯场馆的建设中。老卡斯塔诺和道格拉斯·莱特博士展开了合作,为安大略的大型音乐厅、墨西哥城体育馆的坎德拉穹顶以及其他大型项目完成了设计工作。即使在45年后,即2013年,Geometrica的体育馆仍然在美国质量协会的“质量持续”比赛中成功入选。

大礼堂   

世界杯的普埃布拉球场                                                               万国体育馆

遗产

建筑是一种团队工作。建筑师、工程师、承包商和供应商通力合作,让复杂的设施得以实现,服务于业主和住户等。建筑师通过提供建筑愿景为团队指明方向。工程师和承包商运用现有的技术或开发出新的技术让愿景得以实现。最后这些工作正是老卡斯塔诺的贡献所在。

球队   
(左):道格拉斯·莱特博士和老弗朗西斯科·卡斯塔诺 (右): 哈罗德·巴德·芬提曼和老弗朗西斯科·卡斯塔诺,1984
 
虽然并非直接处于聚光灯之下,但是他在工程和建筑方面的工作让知名建筑师,如坎德拉、伽罗、阿佐林、加西亚·科罗拉和法贝拉等大胆而屡次获奖的建筑愿景得以实现。
 
特别先锋奖

在职业生涯的后期在立体结构第三次国际会议上,萨里大学立体结构研究中心向老卡斯塔诺颁发了 “特别先驱”奖。该奖项肯定了他在立体结构领域中所作出的卓越贡献。共同的获奖者包括马科斯·曼格林侯森博士、坪井善胜教授、斯蒂芬·杜·萨图博士、芬提曼兄弟、松岛富士雄和当·理查特。

老卡斯塔诺由于患病而导致其提早退休,阻碍了他在晚年继续工作。但他的最佳礼物是他的家庭。他总是受到比他更长寿的妻子,雷娜·加西亚的启发和支持。在建筑结构的实现中,她也参与到其中,同时她让自己的丈夫可以追求全球化的事业,因为她承担起了养育四个儿子和一个女儿的工作,同时,在他们墨西哥的家中,她还经常照顾着一群孩子、孙子和亲戚。弗朗西斯科和罗尔

他们的儿子,弗朗西斯科和罗埃尔,追随着父亲的脚步并继续发展他的创新事业。他们在1992年成立了Geometrica,而今天,公司继续为建筑师和设计师们提供技术,让他们得到启发并能让大胆的愿景得以实现。Geometrica的结构已经在超过30个国家的多种应用中得到了建设,包括环境保护、体育场馆和博物馆。在多个方面,创新仍然在继续,包括结构化几何、经改进的接合结构、创新软件以及基于维基的质量管理。

经过这些年,圆顶技术继续发展并实现了Freedome®——由Geometrica注册成商标的自由式圆顶。作为一种圆形圆顶,Freedomes可以具有薄层、Lace™或sol™ 的表面样式以及单网层或双网层。然而,这些结构还能按照非圆形的规划进行设计,为全球的建筑师和工程师们带来完全的设计自由。利用双曲面的内在强度,Freedomes可以在包括恶劣山坡或者要求非常规围闭的非规则形状的地区等任何地形中实现长达300米的跨度(约为三个足球场的长度)。

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