城市的垂直發展

到目前為止，高樓大廈的建築均以「下階式」建築為主，意即指大樓中央最高，愈至底部建築體愈寬廣的階梯狀設計。這除了提供一個相對較寬的地基，以便為低層的工作和配套機械留出空間之外其實也有穩重基座以防地震的思考。

高樓層的穩定性受到風力與地震的影響特別大，因此，如何維持高樓層的穩定性遂成為一個重要的課題。樓層越高受風力越強，地面上感覺到的微風到了 300 米的高度，風速能高達到每秒數十米(Paul Dobraszczyk)。風的作用可使摩天大樓每平方米承受 8 公斤的受力，擺動幅度達一米，這種振幅下，即使建築物的結構堅若磐石，仍然會導致樓內人員嚴重不適感，有如海上遇到風浪暈船的感覺。

高樓層除了風力影響之外，當然令一個考慮的因素便是地震。我們能想像居住的地面樓層搖晃得很厲害的地震，高樓層將會有怎麼樣的恐怖現象。因此，如何避震是高樓建築必定要考慮的要素。臺北 101的避震方法是使用科學家們最常用的方法，使用「調諧質量阻尼器」(Tuned Mass Damper)，這個阻尼器乍看之下就像一顆大型金屬球，一旁由液壓減震器臂和保險桿系統支撐，當地面因為地震的關係左搖右晃時，阻尼器就會開始鐘擺運動，和地面晃動的方向呈反方向，藉此達到平衡的效果。臺北 101用的是開放式的阻尼器，懸置在87層至 92層之間，只要上到觀景台就可以看到，一般遊客也能親眼見證防震系統的妙處。臺北101的球形阻尼器，重約660噸。

阻尼器（shock absorber 或 damper）是一種利用阻尼特性來吸收或抑制衝量，藉以減緩力學振動及消耗動能的機械或液壓裝置。大部分的阻尼器都是以黏壺（dashpot）的形式，透過黏滯流體的阻尼來吸收或抑制衝量。

註1：阻尼（damping）是指任何振動系統在振動中，由於外界作用（如流體阻力、摩擦力等）和/或系統本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性稱之為阻尼。

註2：黏壺（英語：dashpot）是機械系統中與線性系統黏滯阻尼有關的阻抗元件，可通過其中的黏滯流體來減弱衝擊和減緩運動 。(請參考維基百科，上面有很豐富的圖示)

土耳其伊斯坦堡的薩比哈·格克琴國際機場(Sabiha Gökçen International Airport)，位於靠近北安那托利亞斷層(North Anatolian fault)之處。1999年，當地發生了規模 7.6的伊茲密特地震(İzmit earthquake)，造成 1萬7,000人死亡。從此教訓，工程師們在建造薩比哈·格克琴國際機場格外小心，希望機場能挺過未來不知什麼時候會發生的大地震。

為了達到避震的目的，工程師在佔地 200萬平方英尺(相當於 26座足球場面積)的機場底部安裝了超過 300個隔震器(seismic isolator)，靠著這些隔震器，整座機場可以減少 80%的橫向地震負載(lateral seismic loadings)，這些隔震器最大可以承受規模 8.0的地震。

簡單來說，工程師的設計就是沒有讓機場貼地，而是將機場的底部和真正的地面拉開，中間擺放了所謂的隔震器。我們可以將整座機場想像成放在一塊巨型滑板上，當地震發生、地面開始左右搖晃時，站在滑板上的機場因為與地面隔了能夠滑動的輪子，相對不會接受到大幅的晃動，從而達到防震效果。

並不是所有的建築都仰賴阻尼器、隔震器來防震，位於日本石川縣能美市專做紡織染整生意的小松精練株式會社(Komatsu Seiren)的紡織實驗室，在日本知名建築師隈研吾團隊的設計下，用很不一樣的方式來防震。

首先，建築團隊善用小松精練株式會社開發出的高強度碳纖維繩，將碳纖維韌性強、容易彎曲但不會斷裂的特性發揮到極致，把 1,031根碳纖維繩從建築物的屋頂往下固定到地面，從外頭看就好像蜘蛛網將建築物包圍住一樣。

當建築物往左邊搖時，碳纖維繩能將建築物往右邊拉，反之亦然，藉此減低地震發生時產生的搖擺。

在每年平均會遇上超過 1,000次地震的日本，利用碳纖維繩來防震是頭一遭，或許也能成為其他同樣位於環太平洋地震帶國家的借鏡。只是小松精練株式會社的紡織實驗室並不是高樓層(只有四層樓高)，用高強度碳纖維繩避震很新奇，而且1031根碳纖維繩拉在建築物外，更增加建築物的美感，只是不知道此種方法能否適用於真正的高樓層建物。

城市不僅是人與人相處的場域，也是人與環境相處的態度。自然大地最典型的兩個元素是「綠色植物與泥土」，人類生活空間越往上發展離這兩項元素就越遠。因此，高聳建築的現代主義提倡者引入一種模式，他們思考如何將自然的元素「帶回」建築之中，作為建築設計的重點之一。

至目前為止，最令人嘆為觀止的實踐，莫過於義大利建築師史蒂法諾‧博埃里(Stefano Boeri)的作品，其知名的米蘭「垂直森林」(Bosco Verticale, 2014)，這兩棟住宅高樓裡竟有九百棵樹與超過兩千株植物。

博埃里計畫以此法打造整座城市，他主張，綠建築可以創造出自然的「島嶼」(亦即每棟建築是一處島嶼)而有其獨特的生態；植物吸收都市空氣中的二氧化碳，製造有益的氧氣；植物能提供自然的遮蔭及隔音屏障，減緩都市擴張，尚能吸引鳥類與其他動物。如今，此概念已是目前世界各地競相學習的典範。

下周討論高樓層的「移動」問題。

文末照片乃高雄流行音樂中心，聳立的單薄建築除了鋼骨之外不知有何防震的秘訣 柯煒煜先生提供。