说起当今世界上最著名的钢结构建筑，毫无疑问当属法国巴黎的埃菲尔铁塔了。这座高324米的钢铁巨塔矗立在塞纳河南岸的战神广场，是为1889年世博会而建的标志性建筑，也是当时世界上最高的建筑物。铁塔名称来自于它的设计师——法国结构工程师古斯塔夫·埃菲尔，建造则全部由施耐德铁器（今施耐德电气）完成。

埃菲尔铁塔占地约1万平方米，1887年1月28日开始建造，1889年3月31日完工，塔身采用钢架镂空结构，共使用钢材7300吨，金属部件12000个，铆钉250万枚。

钢结构博物馆馆藏埃菲尔铁塔铆钉

在钢结构博物馆，珍藏着一枚埃菲尔铁塔原始铆钉，通长8厘米，钉头直径4.2厘米，重340克。这枚铆钉最初于铁塔建造时安装在塔身上，后期养护时更换下来，2020年由法国国有埃菲尔铁塔开发公司（SETE）捐赠本馆。

19世纪80年代，被称为“早产儿”的法兰西第三共和国处于内外交困的混乱之中，如何重建国家形象、打造政治认同，是新政权的当务之急。1889年是法国大革命100周年，法国政府渴望通过成功举办一届世博会，向国人颂扬革命传统，巩固共和理想，同时也向世界展示国家实力，宣布大国复兴。

1889年巴黎世博会全景

当获得主办权后，法国政府决定建造一座象征法国革命和巴黎盛世的巨大“纪念碑”，一方面媲美1851年英国伦敦世博会的明星建筑“水晶宫”，另一方面超越当时世界最高建筑、170米的华盛顿纪念碑。这座建筑还需要满足两个条件：一是可以用来募集资金，二是在世博会后可以轻易拆除。

法国商务部举办招标竞赛，广募方案，前后共有超过700份方案参与了竞标。这些方案大部分都非常传统，当然也有一些怪异的想法，如1000英尺（约304米）的洒水装置，安装了巨大电灯、足以照亮整个巴黎的高塔等。最终古斯塔夫·埃菲尔的金属拱门塔方案入选，埃菲尔的创意是建造这样一座新颖的金属凯旋拱门为现代科学和法国工业增光。不过当时的人们并没有想到，整个方案将成为世博会历史上最激动人心的作品之一。

莫里斯·克什兰绘制的第一张铁塔草图，其中有与其他地标建筑的高度对比

1887年1月，埃菲尔和法国政府、巴黎市政府签订了合同，埃菲尔将支付建造总预算160万美元中的130万，作为交换，他将获得铁塔在世博会期间以及其后20年的各项收入。20年后，铁塔的所有权转交给巴黎市政府，届时政府可以自行决定它的拆和留。也正因为此，埃菲尔铁塔从一开始就是用来赚钱的。如果你想到达一层平台，需要支付2法郎；如果想到达顶层，则需要支付5法郎。与此同时，一层平台还计划开办餐厅、咖啡厅、商店，二层平台计划开设邮局、电话局、面包店和画廊。按照规划，整座铁塔可以同时容纳10416名游客参观。

对于埃菲尔的方案，从一开始就不乏质疑的声音。有媒体认为在战神广场旁边竖起这样一个“用钢板和螺丝安装起来的柱子”，实在是大煞巴黎的风景；一位数学教授经过计算，预计铁塔会在盖到229米的时候轰然倒塌；也有专家称铁塔灯光会杀光塞纳河中的鱼；军方为了保证自己在战神广场的训练场，鼓动将选址迁移到离塞纳河更近的地方……巴黎版《纽约先驱报》声称铁塔会改变气候，《晨报》则在头条预言铁塔会下沉。住在附近的一位市民甚至对埃菲尔提起诉讼，控告“要是铁塔倒下来，压倒我的房子怎么办？”由于没有保险公司愿意提供服务，埃菲尔只好让自己的公司出钱为附近的居民承保。

铁塔的建造过程

1887年1月28日，埃菲尔铁塔工程正式动工。2月14日，巴黎文学、艺术和建筑界精英发起抵制铁塔的行动，包括莫泊桑、小仲马、左拉在内的300多人在《反对修建巴黎铁塔》抗议书上签字，声称：“在此，我们所有人，作家、画家、雕塑家、建筑师以及所有至今热爱着巴黎不受破坏的人们，以法国艺术之名，用我们所有的力量以及愤慨来抵制这个建筑物……这个外形怪异又没什么用的埃菲尔铁塔……”“这座丑陋无比的烟囱建筑，用它的粗野体积破坏巴黎所有纪念建筑物的效果。这个大铁块就像一大片墨水影子盖住了巴黎——这个有着几个世纪积淀下的优秀建筑的城市。”这些典型的法国精英知识分子们坚信：“即使是商业化的美国也不会想有埃菲尔铁塔，毫无疑问，它是巴黎之耻。”

1887年工程遭受质疑时发表的漫画

幸好世博园建设工程浩大，当局担心重置方案赶不上施工进度，因而没有轻易放弃，才让埃菲尔度过危机。不过面对越来越多的质疑声与讨伐声, 埃菲尔还是不得不做出重大妥协——埃菲尔铁塔设计之初的方案采取的是工程学的直接表达，即几个梯形呈折线状叠合而成的既是承重结构又是外观的形体，而经过修改付诸实施的铁塔，在基座中增加了4个巨大的半圆装饰性铁架。这些铁架与承重的结构体系间并无关联，却真实反映了科学与艺术在建筑上的博弈, 证明了建筑、科学和艺术三者的统一。

铁塔的设计和建设与埃菲尔本人的职业经历密切相关。埃菲尔最早从事的是桥梁设计和建造，1860年，他完成了当时法国著名的波尔多大桥工程，将长达500米的钢铁构件架设在跨越吉隆河的6个桥墩上。这项巨大工程使埃菲尔在整个工程界名声大振。1867-1869年，他又完成了南法4座大桥的施工，在最著名的索尔河（River Sioule）高架桥，他通过两座高59米的铁塔从山谷支撑起整个桥梁结构，为之后埃菲尔铁塔的设计奠定了基础。1877年在葡萄牙建造跨杜罗河玛丽亚铁路桥时，埃菲尔采用了双铰拱桥技术，应用了当时最新的超静定结构，节约了材料，同时结构造型也更加美观。

埃菲尔铁塔除了四个脚使用钢筋水泥之外，其余部分全部以钢铁构成。工程全部1500多根巨型预制梁架、250万枚铆钉和12000个钢铁铸件，由250名工人用时17个月安装完成，施工共钻孔700万个。

古斯塔夫·埃菲尔

埃菲尔铁塔实现了两个突破。一是成功地将钢铁这一材料应用到了建筑的主体建造上，并且为此在构件的制造工艺、装配流程等方面做出技术创新。在方案阶段，埃菲尔带领40多位建筑师及工程师设计完成了5329张图纸用以描述将会用到的18038个部件图。在施工阶段，又采用新式流程，在工厂车间完成构件的预制和加工，然后将部件运送到工地进行快速装配。铆钉孔预先以0.1毫米的容差制作好，使得20个铆接小组能够每天装配1650个铆钉。在这里，一切均得到了预先精确计算，包括每一个部件的体积和每一个孔眼的大小，甚至包括安装所需的所有临时性支架的性能和位置，以便工人能够以最舒服的姿势和在最安全的位置上工作。建造铁塔的每个部件都被控制在3吨以内，这使得小型起重机得以普遍应用。

二是在结构设计上完美地解决了建筑的自重以及风荷载问题，从而突破了人类建造史上的新高度。铁塔镂空的网眼状钢构架大大减轻了塔体的重量，同时也化解了一定的风荷载。美国肯特州立大学约瑟夫·加兰在其《埃菲尔铁塔的形式》一文中提到“埃菲尔铁塔与众不同的造型源于基本的力学思想，设计原则是让最大风荷载产生的倾覆力矩与铁塔自身重量产生的力矩相平衡……”为了实现这种平衡，埃菲尔“弯曲了塔柱使得同一高度上各点引出的切线相交于一点且这一点也恰恰在塔体切点以上部分风荷载合力的作用线上”。于是通过计算确定的塔柱曲线能够提供最有效的抗风支持，而且桥塔实际重量产生的竖向力与最大风荷载产生的水平力两者的合力在铁塔每一层上都是沿着铁塔的理想塔柱。完美的工程学设计使得埃菲尔铁塔始终稳如泰山。

铁塔的部分参数

1889年3月31日，这座钢铁结构的高塔大功告成。它创造了建筑奇迹，外形如此壮观，以至于获得了许多最初批评者的欣赏。当时的首相皮埃尔·蒂拉尔是最初的反对者之一，但是工程结束后，却为埃菲尔颁发了荣誉军团勋章；莫泊桑起初叫嚷要在铁塔建成后离开巴黎，但是当铁塔真正落成之后，他却成为到这里吃饭喝茶最多的人，并用他特有的“莫式幽默”解释说：谁让这里是巴黎唯一看不见那座破塔的地方？

埃菲尔铁塔建成后，曾经数次面临被拆除的命运。根据埃菲尔与法国政府最初签订的合同，铁塔将在建成20年后也就是1909年拆除。为了拯救铁塔，埃菲尔提前开始实施行动。为了体现铁塔的实用性，他在塔上建立了自己的实验室，先后进行了5000多次实验。1903年，一名法军军官在塔上安装了无线电设备，并成功与其他国家建立了无线电连接，信号最远可以传输到北美洲。这也帮助铁塔逃过一劫，避免了被拆除的命运。

铁塔顶端的天线在战争中发挥了重要作用

第一次世界大战期间，铁塔上的无线电被用于军事监听，帮助法军及时了解敌军动态。二战爆发后，德军于1940年攻占巴黎，为了阻止希特勒登上铁塔，法国人提前毁掉了铁塔的电梯。1944年德军撤离巴黎前，希特勒曾经下令炸毁铁塔，但德国驻巴黎最高长官并没有执行命令，铁塔再次逃过一劫。

埃菲尔铁塔开创了建筑的新时代。在以往以砖石、土木为主要结构材料的时代，对结构设计的要求主要是静力学，对于结构强度、刚度和稳定性的要求并不高。也正因为此，之前建筑所能达到的高度和复杂程度都是有限的。埃菲尔铁塔创造性地把古老的结构设计和现代力学相结合，设计出新的具有时代感的结构。可以说埃菲尔铁塔是第一座真正现代化的建筑巨作，带动了一次技术飞跃。铁塔所有部件统一生产编号，一次性组装完成，设计之科学、计算之精确、技艺之精湛，达到了当时建筑行业前所未有的高峰。铁塔的选址、造型和体量，也足以代表巨大的时代进步。

铁塔纪念币

从社会进步的角度看，埃菲尔铁塔同样意义卓著。它象征着法国工业革命所取得的巨大成就和现代化带来的勃勃雄心，是法国人对现代主义的拥抱，大大增强了法国人的民族自信心和自豪感，极大地刺激了法国社会复兴的欲望和行动，在人类工业文明史上留下浓墨重彩的篇章，并成为世界工业文明记忆的符号。

一直以来，埃菲尔铁塔也引发艺术和文化的思考。人与铁塔的关系甚至诱发某种哲学思辨的产生，如法国哲学家罗兰·巴尔特就从铁塔上解读出结构主义思想——他这样描述铁塔：当我们望着它时，它是一件物体；当我们想象它时，它是一种象征；当我们登临铁塔游览时，它就变成了一种目光，并因此构造着作为其注视对象的、既伸展又收拢于其脚下的巴黎。而诸如此类的哲学思想反过来又反哺科学、文化和艺术，重新影响科学的探索、技术的革新和艺术的追求。

罗伯特·德劳内笔下的铁塔

今天的埃菲尔铁塔早已是世界性的语言，我们可以在各种各样的物品里——纪念品、模型、小说、电影，发现铁塔的影子。这座钢结构建筑已然成为属于全人类的财富，将持续地存在于人们的物质和精神世界中。

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（文中部分配图来自网络，如有问题请联系钢结构博物馆)