建築新觀點－日本第一結構設計師帶你們看門道也看熱鬧

 01｜石材的堆疊與填塞 

埃及的國土97％是沙漠，由南向北，尼羅河貫穿其中。全長6700km，沿岸兩側合起來，耕地的寬度不超過10～20 km。由古至今，人們都是靠近河邊生活。早期金字塔是座白色閃亮的象徵性建築，在太陽光的反射下，有如耀眼的燈塔一般，歡迎著那些來自地中海，到埃及尼羅河的人們。 金字塔是人工的山嗎？ 目前為止，在埃及被確認為金字塔的有79座。其中真正屬於三角形的金字塔有68座。我們最需要注意的就是金字塔的所在地與建造年代。這些金字塔幾乎都位在三角洲一帶延伸出去100 km之內的西岸地方，而且都集中在古王國時代1000年左右所建築的。「金字塔為法老王的權威象徵，是在高壓統治下犧牲人民所換來的。」這種看法從希羅多德的時代開始由來已久。可是時至今日，抱持著法老王是暴君，金字塔是王墓的看法的人越來越少。物理學家K. Mendelssohn 認為，在尼羅河氾濫期（7～10月）來臨時，金字塔只是「為了解決農民失業問題的公共事業」，這種說法廣被接受。 但是這說法也還有疑慮在。為何僅限於某些王朝、且集中於尼羅河西岸以及北部三角洲上游？為什麼是如此巨大，而且是四角錐體？如果不是法老王的墳墓，那目的又是什麼呢？在眾說紛紜下，最有說服力的就是高津道昭所提出的假設，「為了保護尼羅河西方的山丘，所建造的人工山。」為了能確保留住尼羅河氾濫所帶來的養分豐富的黑土，又要能防止因為侵蝕而導致整個河流移到西邊的沙漠。能夠同時滿足這兩個矛盾的需求，建造巨大的金字塔作為「間隙式堤防」，便是個解決方法。如果單獨存在則有消波塊的功能，複數並列便具有「霞堤」（一種日本傳統不連續的提防設計）的作用。雖然複數的金字塔是互相分離的狀態，但是藉由堆積而逐漸形成連續的小山丘，成為一道防波堤。雖然強韌，可是又不至於妨礙到氾濫的河水流向沙漠，設計上最好的形態就是採用四角錐體。另外還有一個重要的作用就是，這樣就不會給鄰近的國家帶來不安，因為這可不是巨大的要塞，而是「看起來像個陵寢」的建築。真正暸解金字塔的目的的人，我想只有法老王和少數的高官而已吧。 

04｜蘑菇般的環保屋 
在義大利的「鞋跟」位置，也就是義大利南方的普利亞地區，這裡在15世紀末被稱為「森林女神．阿爾波路貝利（拉丁語的意思為美麗的樹）」的新領地。後來改稱為薩拉開拓地，約有200個居民。最後他們擺脫了拿波里國王的壓迫，在1798年用選舉的方式產生第一任市長，這地區隨即改名為「阿爾貝羅貝洛」。 阿爾貝羅貝洛城範圍包括兩座小山及中間谷地。北側的山上是以現代建築為中心；南側的小山則有如魔法王國一般，遍地都是狀似「蘑菇林」的「土盧洛」（trullo）建築。沿著坡道往上走，就隱沒在這上千的「魔法師的尖帽」叢裡。所謂「土盧洛」就是指圓錐形的屋頂，幾間組成一戶就稱為「土盧里」（複數形trulli）。這語源來自拉丁語「一間房屋有一個屋頂」的意思；另外在希臘語則表示「圓頂形的建築物」或「小塔」。 最初的40棟土盧洛建築出現於16世紀中葉。往後的100年間，因為很多的農民投入此地開墾，建設了更多的土盧洛來解決居住的問題。為何會有這樣不可思議的屋頂結構，原因眾說紛紜。但最有說服力的解釋是，為了逃避高額的房屋稅，當被查稅時可立刻拆掉屋頂，並宣稱「這個不能算是間房屋」。 為了保護水源所設計的結構 為了蓋出土盧洛的圓錐狀屋頂，首先築起兩層的壁面，在兩層壁面之間以岩石的斷片、小石頭、泥土來作強固。先在房屋的中心立一根柱子，再將繩子綁在柱子上，以這個畫出圓形，在環狀的地方由下往上，依序堆砌石頭，並逐次突出堆疊，也就是讓它產生疊澀的效果。另外靠著水平方向的環形抗力（摩擦力），進而形成圓頂的形狀。在尖頂上，安置一顆裝飾用的大石，再從建地的地表挖些防水用的石灰石塗裝在屋頂上，這樣就完成了強固的三層結構，而且是冬暖夏涼的手工住宅。 如何將「水」保留住也有其方法。原本這個地方雨水就少，這石灰岩的土地距離湖或河川也很遠。於是人們就利用土盧里兩個圓錐屋頂的中間部分，將雨水集中此處，再引進地下水槽，以作為生活用水。在城鎮的廣場地下，也有共用的儲水槽，靠生活共同體的力量，來確保水源。 

08｜超越宗教受人喜愛的大教堂 
一個都市被攻陷，導致一個國家滅亡，這種事在歷史上並不稀奇。但是一個城市被攻陷後，致使幾百年來一直對周邊世界極具影響力的文明消滅，這樣的例子並不多。由330年5月11日起，到1453年5月29日為止，君士坦丁堡一直是東羅馬帝國（拜占庭帝國）的首都，期間長達1123年之久。 又高又寬廣的圓頂建築 拜占庭的建築當中，最傑出的作品莫過於聖索菲亞大教堂了。土耳其語Ayasofya，就是希臘語「ἉγίαΣοφία」，意即神聖的智慧。 大教堂的建設起因於532年的尼卡暴動，一開始打算逃亡的查士丁尼皇帝在皇后狄奧多拉的勸阻下，決定回頭平定暴動。後來恢復自信的皇帝再次投入了建設教堂的工程。被授命建造這座「前所未見，更勝未來」的新教堂的人，就是伊西多爾與安特米烏斯。 不但要以木架式結構為前提，又要能實現「高挑寬敞」大空間的圓頂建築，要如何才能完成呢？這無疑是個前所未有的技術挑戰。在優秀的數學家領導下，動員了100名監工和1萬名的工匠參與建造。動工後僅花了5年10個月就於537年竣工。 在這裡看不到羅馬混凝土的建築工法，而是以細方石工及磚造的方式來建構這個直徑31 m的圓頂建築。雖然比起萬神殿來的小，可是頂部的高度卻高達56 m，三角穹窿與4個拱門設計使得空間充滿了開放感，也可以看到由圓頂建築轉為方形空間的獨創巧妙設計。最令人驚豔的就是從那40道窗引進來的光，帶給人超脫世俗的感受。當時的人們都傳言著「感覺到這圓頂並非靠著壁體來支撐，而是從天空降下的一條金鍊把圓頂吊掛起來，包覆住整個堂內。」 可是這個支撐著華麗外觀的建築結構，卻有個難以置信的殘酷挑戰等著它。分別在558年、10世紀和14世紀時，因為地震的關係導致圓頂崩落。圓頂因而不斷地重建修補。由下往上看的圓頂已經不是正圓了，歪斜的情形令人心痛。 

12｜控制搖晃的中心柱之謎
東西各有一塔，一邊是古色蒼然，另一邊則是顏色鮮麗。當走出藥師寺境內，回頭望時，你會被這雙塔所融合出的豔麗美感及木造技術所展現的神秘感所震懾，感受到匠師們的智慧與心．意．氣。 也運用於現代的天秤結構 中心柱使用樹齡1500年，最長有10 m的4根台灣檜木。將它們用日本傳統「貝之口繼手」的嵌入連接法，串接成一根中心柱。1978年7月將第一段中心柱豎立起來。第一段中心柱就插入基座（花崗石）上頭的凹槽內，但在這之間夾著有8塊厚6 cm的木材楔子。這個楔子能夠取出來的時間點，是在完成第三層塔之後。將楔子取下來後，就可讓中心柱與頂端的「相輪」（佛尖端上九輪的立幢柱）之間能有足夠的空間。這個間隙可使空氣流動於整座塔，保護木材不受銅熱影響。在結構上，中心柱只有在第三層的屋頂與「露盤」（相輪最下方的四角盤）的地方才和塔的本體互相連接。 這個被稱為柔軟的結構與防震結構，即使是現今的電腦時代，揭開它的防震機制之謎仍是熱門的研究課題。日本最初的佛塔—飛鳥寺的五重塔興建於593年。東大寺曾經也有兩座七重塔，高100 m，可惜已經不在了。日本木塔最重要的特徵就是「中心柱」。釋迦牟尼佛的佛骨供養於此，這「中心柱」就是佛塔的標杆。就精神層面來說，「中心柱代表了整座塔」。為了保護中心柱不受風雨侵蝕，就以塔身的三層．五層屋簷來保護。 木塔的第二個特徵就是深長的塔簷。一般塔身都是從最低層越往上層越窄小。以西塔來說，第二層的柱子又比第一層要往內1m。寬幅各為7m、5m、3m。支撐斗大屋簷重量的簷樑，以所下接的柱子為中心向外側迴旋排列，進而支撐起上層柱子的重量。這在力學上稱為「天秤效果」，就這樣層層堆疊出簡樸又恬靜的結構。 可是，問題在於最上一層缺少由上往下的力量壓制，所以為了避免向外側傾倒，就必須靠那些水平的層層圓型環，由上拉起固定，這方法也被稱為「缽卷（日本傳統頭巾）效果」。美國藝術家厄內斯特．費諾羅薩曾對藥師寺的雙塔的塔簷及裳階（塔簷下方的小塔簷）設計，以「凝固的音樂」來形容其所展現的大小韻律感。 

19｜名為風的設計師 
19世紀被稱為「鐵的時代」，而榮耀了這個世紀末的兩大巨人—艾菲爾鐵塔與福斯橋。當時世界最高的建造物為華盛頓紀念碑（1884）。對於高塔的建設，許多住在巴黎的藝術家及文化人都群起猛烈反對，對此艾菲爾反駁說：「誰都沒有見識過這個巨大紀念塔的美，又怎麼可以論斷好壞呢？」當初依照約定，在博覽會舉行完後20年就要拆解掉的艾菲爾鐵塔，由於新時代的需求，需要一個無線電高塔。這不但使得艾菲爾鐵塔免於拆解，還成為巴黎的新觀光景點。 抗風的形態 艾菲爾一直對於抗風性非常敏感。1879年蘇格蘭的泰灣就因強風曾發生過橋垮、列車翻落事件。由於這事件的影響，艾菲爾從規畫盧薩高架橋到完工共計12年，高度59 m的橋柱採用寬大的底部設計，以增加抵抗側風的能力。或許在艾菲爾的腦中，對於高300 m的鐵塔的「抗風設計」的形態，早就已經有了清楚的構想。回想他在進行自由女神像的工程時，那種不畏艱難，使命必達的態度，就能看出他對自己充滿信心。事後他談到自由女神像時，曾說到：「這與鋼骨橋樑的抗風壓設計概念相同。」 但是「艾菲爾鐵塔真正的設計者是誰呢？」這個疑問長期被人們所議論著。有人認為設計艾菲爾鐵塔的人應該是莫雷斯．克什蘭。艾菲爾常常在設計的階段就讓成員們提供構想，而艾菲爾鐵塔這個案子的構想，就是由克什蘭負責。「艾菲爾鐵塔的構想是來自於盧薩高架橋、加哈比高架橋等等一連串的經驗，最終發展出有四根基柱向下展開，且彼此獨立的嶄新高塔設計。」艾菲爾如此解釋。仔細想想，應該也可以解釋為是艾菲爾建橋的概念，經由克什蘭之手，再運用到這300 m的鐵塔建築上。除了艾菲爾之外，沒有一位「匠師」能夠如此熟悉這種形態的建築，且有足夠的經驗及特質能指揮整體完成任務。他常被認為與高第有不少相似的地方。艾菲爾對於克什蘭的設計也支付了高額的費用，並且一生對他照顧有加。克什蘭的家族對於艾菲爾的感謝與敬意，即使到了現在也絲毫不減。 

36｜閃耀於海上的白色船帆
與里約熱內盧、香港並列為世界三大美麗港口之一的雪梨灣，比起其他兩座港，雪梨的美又更為獨特醒目。傑克遜港的左右兩岸有著無數的江河入海和海岬地形。盤踞深灣的綠色丘陵地上，坐落著稀稀落落的紅頂家屋；面對著湛藍海景的是一棟棟摩天大樓與世界超大級港灣大橋。就在這自然與人工完美調和的風景裡，雪梨歌劇院就像「耀眼的白色船帆」矗立其中。 雪梨歌劇院外觀的奇妙之處，就在無論從哪個地方看過來，都能體會到不同的樂趣。但如果想要體會出烏松所創造如詩一般的意境，就一定要在環型碼頭（Circular Quay）搭船出遊才有可能感受。為了將陽光反射的絢爛順時移動地映在白磁曲面上，好讓歌劇院呈現出多種樣貌，而人們也能藉此享受到光線律動的樂趣，為了達到此一目的，烏松在設計上費了不少心思。薄殼建築群在正面的玻璃採大開口設計，強調出尖端的銳利。前後層層疊疊的安排，表現出「波浪」的動感。就在它的背後，高聳直立著雪梨塔優雅的剪影。等到船行駛達Taronga動物園時，所有見識到這一幕的人一定都會被這位建築家的完美創作震懾住，或許這意象早在競圖時就已經完成了，無論波浪或是船帆的造型美都與周圍的環境協調的融合一體，而成為雪梨最具代表性的建築。 讓世界為之震撼的薄殼造型 1957年1月出現了一件引發全球建築業震撼的事件，那就是雪梨歌劇院的國際性標案中，入選提案出現了遠超乎世人想像的設計。這位建築家就是當時還默默無名，時年35歲的約恩．烏松。他以大膽的空間結構與造型美妙的薄殼設計驚豔全球，連來參加標案的日本建築家都當場脫帽致敬。確實，他將「底層架空（pilotis）的上面建築混凝土樓層，四面嵌上玻璃的四角箱形」的近代建築形式主義的元素加以支解，賦予建築「強烈的詩意」，當場折服了四位審查員。但是在這同時，有不少人對於「技術的可行性」「現實面（工期、費用）」抱持著懷疑的態度也是不爭的事實。 1930年代開始醞釀的薄殼建築在1950年代迎向它的黃金期。托羅哈、奈爾維、坎特拉等人的作品陸續發表。在這個背景之下，當時不少建築家認為像蛋殼造型這樣的薄殼建築，可單純利用混凝土現場灌漿的施工法就能完成，1956年烏松在競圖時的想法也不例外。可是結構專家奧帕．艾普拉當時並不表贊同，從一開始就對於用現場灌漿混凝土工法來完成這樣的薄殼建築，抱持著許多疑問。 1958年在原本提案時徒手描繪的曲線外形上，再轉為放射線造型的優美幾何學曲面。即使請來了RC薄殼建築的世界權威R．傑金斯幫忙，結果一樣沒那麼簡單。理論分析與模型試驗相互運用下，幾年辛苦下來，有了雙薄殼及密肋壁板（Ribbed Wall）等提案。於是建案轉由J．任茲接手，首先他設法讓整體架構能安定下來，決定使用肋拱結構的混凝土預澆鑄工法。可是轉換成幾何的特性時也還是沒能成功，加上部品的預鑄及瓷磚貼合等作業必須進行標準化的問題令很多事都懸而未決，設計開始至今又過4年。這絕望的低氣壓開始重重地壓在這兩個團隊身上。 

46｜隱藏式超級結構 
從戰前開始東京都廳的設計師，都是採取競圖的方式選出。現在的新廳舍的設計競圖是在1986年舉行的。結果丹下的提案再度勝出。這個案子在審查方式或評審過程中引發了許多不同的議論，其中磯崎提出的低樓層市政廳的案子也備受矚目。「總之先將作品完成後，再來評論吧！」丹下說了這句話之後，直到作品完成為止都保持沉默。他警告熱中一頭栽入後現代主義建築的後進們：「後現代主義是找不到出口的。」而這位現代建築大師所追求的又是什麼呢？丹下如此道出：「一言以蔽之，就是一味去追求功能主義、理性主義都是徒勞無功的，最後還是必須回到正統的建築設計上，這也是種追求美學感動的復權。」 結構設計的美感與堅毅 建築的本質是不會變的，只是表現方式因時而異。能夠成為「經典之作」的條件為何？當被問到這個問題時，丹下如此回答：「所謂經典之作就是作品要能夠感動人，也就是對於一個未曾見過的事物，最後可以感到熟悉，而深存於記憶中。」 這位繼東京奧運、大阪萬國博覽會之後最受矚目的建案首席建築家，本身就是輿論熱烈討論的焦點。在外界許多批評當中，也有人認為這座建築造型給人的感受與其說是厭惡感，不如說是一種「詭異的氣氛」。這個擴張膨脹的巨大都市帶給人們的是，對於混沌及模糊的未來感到不安，這棟建築或許正是要表達這種不斷湧現的莫名感覺。兼具纖細及雄偉的外觀設計使人聯想到巴黎聖母院的雙塔、江戶時代的紋樣、積體電路的意象等。但是最重要的仍在於本身的結構設計展現的簡約美感與堅毅，這點反而被很多人忽略。 本建案在結構設計方面的合作夥伴是武藤清。他是日本摩天大樓之父，霞之關大樓也出自他之手。武藤抱持的理念是「堅持自然的結構形態，不作違反自然的事。」在這個原則下超級結構的建構計畫就此展開。第一廳舍的無柱空間居然可以達到108．8 m×19．2 m之大。在追求結構部材尺寸與基準跨距標準化的同時，還要掌握實際施工能符合力學原理。在面臨完工期限迫近下，武藤清使出渾身解數，傾全力完成了這個傑作。