台北的新地標 - 台北101，我想很多人都曾參觀過。但你又是否知道這座樓高106層，高508米，現時仍號稱全世界最高的摩天大樓是一件挑戰建築極限的藝術作品？

台北有三大因數令其非常不適合興建摩天大樓: 1) 台北市的地底是一層厚軟黏土，因此地基需要特別設計 2) 台灣本身位於地震帶，台北市底下就有3條小斷層穿過  3)每年夏天台灣沿海不穩定的赤道氣流，都會形成風速達200公里的颱風吹襲繫台北市。

所以台北101必需非常穩固以得聳立，但其結構又不能太重使其倒下。它必需夠強固去抵禦強風，但又必需要有足夠彈性去承受地震。這些對立但又必需平衡的要求，使得台北101的設計在各方面都推向建築技術的極限。

正所謂萬象高樓從地起，地基是一幢摩天大樓的根。但在台北想找到堅固的土地，遠比想像中困難。由於其獨特盆地的地理位置，數十萬年來不斷改變的水平面，使台北堆積了數層不穩定的沉泥與黏土。為了使這座全世界最高的大樓得以站穩，它的地基必需要穿過這些不穩固的地層，有時要深入60米的地底才可達到堅固的岩床。

由於土地的穩定性不高，加上岩床及土壤的變化亦大，而且需要找出地盤附近斷層的位置，地質技術工程師單是在土地勘察上就花了8個月時間。他們發現岩床上最小有3種不同的軟質沉積層，而且有一條斷層就只距離地盤大約200米。這些資訊令工程師知道他們設計的地基需要非常堅固以穿透不同的軟質沉積層並將大樓的重量傳到岩床，但地基及結構卻又不可將額外的重量傳到岩床，因為這樣或會觸動附近的斷層而引起地震。

為了可將大樓的重量平均分散到石床，台北101的地基是由382根穿透地底的鋼根混凝土樁柱所組成。這些樁柱讓大樓的重量與結構深入岩床，使台北101不只是站在地面上，而是完全融入地底。而為了避免將額外的重量傳到岩床而觸動附近的斷層，在打做地基的過程中就要同時移走相等於大樓主結構總重量的泥土，這即是一共大約70萬噸的泥土。單是打做台北101的地基，就用了15個月時間。

(打做地基的時候，就需要同時移走大約70萬噸的泥土)

即使有了穩固的地基，要在台北興建一座如台北101這樣的摩天大樓仍然不是一件易事。台灣位於歐亞板塊及菲律賓板塊之間，而台灣島本身就是在菲律賓板塊和亞歐板塊的碰撞下而形成的，這一過程在今天還在延續。板塊會互相擠壓造成地震，令整座台灣島都極不穩定。而在台北下方就有3條小斷層穿過(其中一條與台北101所在位置並不超過200米)，每年引發大小地震多達數百次。地震對摩天大樓影響甚鉅，強烈的震波能量可傳到大樓各處的結構，連地基也會跟著搖晃。要撐過這些搖晃，大樓要有彈性地跟著地震擺動而非抵抗。

(台灣島位於歐亞板塊及菲律賓板塊之間)

要令台北101能穩站在地上，它必需有堅固而有彈性的支架。這個支架必需要夠堅固去承受大樓本身的重量，但又要有彈性去應付地震所產生的震波。為了應付上述繁復又矛盾的需求，台北101的結構工程師就設計出一種複雜的內部巨型結構。台北101大樓的中心結構以水平的巨型懸臂桁架，連接到8支超級堅固的巨柱。這些巨柱就像是有彈性的脊骨，使大樓有彈性，在必要時能移動而不會斷裂。

這8根巨柱基本上是精鋼的箱形巨柱所組成，要使得巨柱在地震搖晃時要有彈性而不斷裂，需要不同的網材。其中包括了複習比例的碳、合金與精練鐵。碳越多越堅硬，但太多碳就會變得太硬，過脆及難以焊接。台北101的箱形巨柱就至少用了5種不同的鋼材，每種有不同的彈性強度比例，使得巨柱在必要時能移動而不會斷裂。台北101大樓巨形結構的完整性主要是靠這8根巨柱加以整合，但要把30節90噸的箱形巨柱，組成一根密合無縫高62層的柱子是比想像中困難。為了使每個接口都被完美焊接，每一個的接口都要至小6個人同時作業，花最少14個小時才能完成。所以光是焊接這8根箱形巨柱就用了差不多2年時間。台北101巨柱使用的高強度鋼材與先進的焊接技術，讓這棟大樓有堅固而有彈性的骨架，能承受大地震的震波。但這棟大樓的驚人重量，仍需要不同力量去支撐。

(101大樓的箱形巨柱)

建築物內通常都有兩種力量產生 — 「張力」和「壓縮力」，鋼的張力一般都比較好，而混凝土的壓縮力一般都較強。這世界第一高樓自身重量所產生的壓縮力，有可能會壓斷中空的巨柱。所以工程師就用鋼根混形土填滿62層高的巨柱，這樣就可以結合鋼的抗張強度與混凝土的壓縮力。結合鋼與混凝土的優點，使得台北101大樓擁有最堅固、最輕、最有彈性的骨幹。

即使解決了抗地震的問題，台北101還要應付風力的問題。每年夏天台灣沿海不穩定的赤道氣流，都會形成風速達200公里的颱風吹襲繫台北市，這些強風很容易就會把大樓吹垮。但台北101的設計者要擔心的不只強風，這座摩天大樓的面積實在太大，即使有微風也有重大影響。在一般的情況下，當風吹向高樓時會產生兩種影響。第一，大樓迎風的一面會好像被一隻無形的大手推擠。第二，有時風會在背風面產生陣陣旋渦。當這些旋渦開始振盪，就會對大樓側面產生小而持續的推力，使得大樓搖晃。像小孩用腳推鞦韆一樣，每次前推都會增加之前的力道，能量不能釋放便會持續累積。所以如果風持續吹向大樓，每陣風產生的強度就會逐漸增強，然後搖晃可能大到讓大樓內的人感到動暈。

基於上述原因，台北101在應乎風力的設計重點在於如何消耗能量的累積，阻止重複施力的效應。台北101的工程師就想出了被動式的調質阻尼器。101大樓的被動式阻尼器是懸吊在高樓內用以抵消風力的大型重物。當大樓向一個方向搖晃時，調質阻尼器就往反方向搖晃，抵消累積的能量，減小大樓搖晃的程度。

(懸吊在380米高的被動式阻尼器)

(當大樓向一個方向搖晃時，調質阻尼器就往反方向搖晃)

雖然調質阻尼器曾應用在其他的摩天大樓內，但卻從未出現這種形狀，體積也未如此龐大，更別說懸吊在380米的高度。為可發揮預期抵消能量的成效，這個阻尼器的重量必須是台北101大樓總質量的十分之一，亦即是660噸。世界上沒有任何吊車可以吊起這麼沈重的東西，所以這顆大球需要預鑄，分段運到工地焊接成形。成形後再用16根10公分粗的鋼纜把它懸吊起來，並加以調整使它朝大樓的相反方向搖晃。當大樓隨風搖晃時，這個阻尼器能迅速抵消風力使大樓恢復平衡。原則上它就像一個簡單的平衡錘，但實際上比較複雜及精巧許多。為了避免阻尼器搖晃過度，或與大樓不同步，這顆球連接著一系列的液壓緩衝器，就像巨大的避震器。若阻尼器突然遭到猛烈搖晃，例如地震，緩衝器裡的液壓抗力足以鎖住阻尼器，也就是說空中那顆大金球會絲毫不動，避免過大搖晃對大樓做成破壞的機會。

如果台北101的建築技術是科技的榮耀，那麼它的外觀就是美學的極至。台北101的外觀結合了傳統中國圖象，竹子及寶塔。竹了象徵堅強與勒性，寶塔代表沉穩。這些都是台北101結構設計的重要原素。這個外觀不但結合了中國傳統及設計意念，還是對大樓有實際用途。例如，台北101大樓在美學上狀似竹節，使得大部份外牆向外傾斜，但它與生長快速的竹子還有其他相同之處。這就是和竹子一樣，台北101的特殊分段結構，能增加強度支撐整棟樓宇。每一段結構都能將大樓的重量從外部轉移到中間，讓大樓更堅固。而且由外向內傾的玻璃幕牆可減少日光真接射入室內，從而減低日間室內的溫度，達至環保的較果。另外，模仿寶塔四邊向上飛簷也有其實質作用。飛簷鋸齒狀的邊緣，在風洞測試時證實可減少30至40%風力所產生的搖晃。

其實台北101的設計還有很多特別的地方。例如你又否想過，在這麼高的大樓裡連沖馬桶都不是這麼簡單的事。1公升的水從台北101頂樓落下的力道，就相當於一塊磚頭以65公里時速落下。所以每層所產生的污水都會先泵往最近的機械層內的污水槽處理，再經不同的減壓泵安全送到地面。另外，台北101的電梯是世界上最快的。時速達60公里，由5樓到89樓只要37秒。為了使乘客的耳膜免受損害，每部電梯都應用了潛水艇減壓及增壓倉的技術。

台北101的主體於1999年7月正式動工，幾歷4年多於2003年10月其塔頂完成，主體工程完結。台北101真的是一座挑戰建築極限的藝術作品，下次去台灣旅遊記得要去觀賞一下。

(參考資料: http://www.youtube.com/watch?v=xZuIXRMrh6I, http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%8F%B0%E5%8C%97101&variant=zh-tw)