旋轉的動物園 – London Zoo 企鵝館

寫了200多篇的blog, 原來我還有很多建築類型是未曾寫過，例如: 學校、醫院、軍事建築、動物園、主題公園等，今日會為大家介紹一個很特別的企鵝館。

一般的動物園內的建築都是用鐵籠把人和動物分開，這不單為了保護人的安全之外亦同樣要確保動物的安全。但是這樣始終不是一個很舒適的環境來欣賞動物，不過在London zoo的企鵝館就有不同的處理手法。

俄藉建築師—Berthold Lubetkin在1936年時，便作了一個大膽的嘗試，希望遊客可以無障礙地觀看企鵝的生活，但同時亦需要做成一個人和動物的分格。於是，他便決定把企鵝池放在離地面低3m左右的位置，這樣便可以分開人和動物，而觀眾可以高角度地全方位觀看企鵝的生活，一舉兩得。

整個企鵝池最特別的一點是在於它有兩條旋轉的滑梯，其中一條是有連接靠外牆的樓梯，這樣企鵝便可以緩緩地步上樓梯再沿滑梯步入水池。我相信建築師的願意是希望企鵝可以從滑梯的頂部滑至低部，但是大部份的企鵝都會緩緩步至水池的中央，然後跳入水池之中。雖然企鵝沒有沿滑梯滑下，但是這樣的設計的確可以讓觀眾從多角度觀看企鵝的生活，而企鵝亦多了一個玩樂的方式。

不過，這設計在建築界是相當有名的，因為這兩條螺旋的滑梯再配合橢圓形的池身形成一個很強的視覺效果，而且這兩條滑梯是沒有任何支持點，完全靠自身的混凝土來支持。這樣的設計雖然未算得上是混凝土技術上的大突破，但在當年已相當轟動。

在多年後的今天，這企鵝池雖然看起來有一點殘舊，但是這樣的空間設計仍然適合現代功能上的需要，亦特顯了外形上的特點，真的可以說是經得起時間的考驗。

難怪英國建築大師Norman foster在設計Great London authority螺旋樓梯時都是從這處拿到靈感。

Sears tower (摩天大廈發源地篇)

           Mies van der rohe

今日繼續講有關摩天大廈的事情, 但繼續下去之前便一定需要提一位改變了世界的建築 - Mies van der rohe. 這位德國藉的建築師可以說是摩天大廈的始祖, 他對人類的貢獻絕不簡單, 我和你都是生活在他的設計模式下生活.

大家知道混凝土是受壓力強(good in compression), 但拉力弱( weak in extension), 所以需要配合鐵筋來加強拉力, 而奇妙地混凝土和鋼鐵的熱漲泠縮程度是完全一樣的, 因此混凝土和鋼鐵可以共同使用而沒有問題, 所以對工程界來說鐵筋和水泥是上帝給予人類的一份大禮物.

另一種常用的建築材料便是工字鐵, 工字鐵的受壓力和拉力都很強而且比混凝土輕一點, 所以巴黎鐵塔和東京鐵塔都是用工字鐵作為主要材料, 但壞處是耐火度低. 鋼鐵大約在600度左右,鋼的硬度便會減少一半. 但火場一般都會有1800度的高溫, 因此便需要加上一層混凝土作為保護, 因為混凝土要在2000度左右才會燒熔.

  

330, north wabash

Mies van der rohe對人類最大的貢獻便是自創了在摩天大廈中使用了鋼結構並配合混凝土作樓板和加強耐火度之用, 並且他應該是第一代建築師發明把電梯槽放在摩天大廈中間, 而由於電梯槽需要一定厚度的混凝土牆作耐火度的保護, 這樣500mm左右厚的混凝土牆亦同樣作為結構的主要部份, 而柱便放在四周來支撐樓板.

這一個模式在1948年左右由Mies van der rohe 發明之後, 一直沿用至今. 現在接近香港所有的商業大廈都是在這個模式下演進,  Sear tower 當然都在這個模式下發展下去. 由於Mies van der rohe所設計的商廈主要都在Chicago, 因此chicago便亦因此成為摩天大廈發源地.

至於Sears tower 的設計理念其實很簡單, 就是一個正方形的地盤分成9格, 然後逐一拉高某一個層數, 所以Sears tower的外形是好像一個正方盒組合而成的.

另外, 摩天大廈的其中一個最大的敵人便是風力, 在Chicago絕對不能少看這個因素, 因為chicago應該是世界上最大風力的一個城市, chicago亦有wind city的稱號, 而香港在風力方面亦不簡單, 在世界上絕對是前列的位置.

至於超級摩天大廈如何抵擋颱風和地震? 其實我在World trade centre已提及過, 今日再作補充,當大廈愈高所承受的風力就自然愈強, 因為:

Bending Moment(擺動幅度) = Force(力) x distance(距離/高度)

所以要避免大廈因過度擺動而斷裂的話, 便需要減少大廈擺動的幅度, 地震同樣是因為大廈擺動幅度過大而導致結構損毀, 所以最簡單解決的方法便是加強結構組件來減少擺動幅度.

                                    台北101大樓的 Damper

另外, 就當然是在屋頂上加Damper, Damper是一個大約數百噸重的混凝土塊, 四邊用彈簧連接,當大廈在搖動時Damper會移至另一方以減少震動的幅度如上圖示.

大家可以看到昨日的超級摩天大廈很多都是上細下大, 就是希望減少上層的體積來減少擺動的便幅度從而減少對結構和電梯上的要求. 因此香港應該很難出現過100層高的大廈, 因為香港的發展商認為高層的銷售面積比低層更高, 所以高層的出售面積應該盡量擴大, 所以香港的IFC、ICC、中環廣場都只是在高層作少少的修細, 務求令平衡美觀和銷售兩方面, 但這樣少少的修細就不知花了多少時間才可以說服發展商.

就因為發展商不願意做一座上細下大的摩天大廈, 亦不願意為結構作過多的投資所以香港應該不大可能出現超過100層的摩天大廈.

至於  Mies van der rohe的建築將來陸續作補充, 因為他的設計風格很傳奇, 他曾經設計過最不實用的大廈, 亦設計過最實用的大廈.

其實設計摩天大廈大約需要花近一半的時間在設計電梯槽, 為何? 明天分解.

改變人類歷史的建築師—Le Corbusier (Villa Savoye篇)

當大家看到這座白色小屋的時候就可能會問，為何這建築會在歷史上留名呢? 不是特別漂亮，亦不是特別有創意。為何這一座1928年的小屋會成為全球每一個建築系學生會必讀的建築案例呢?

這大廈是第一代的混凝土建築，而且是第一代打破原有的結構常規的建築物。在古時，由於建築物是以木、石頭和磚頭作為主要的材料，所以為了需要大一點的空間便需要利用拱門來擴大跨度，但是拱門的跨度都有其極限，而且靈活度是相當低。因此，在古時的建築物室內空間的靈活度就相當之小，因為空間完受制於柱與柱之間的間距。換句話說，古時的歐洲建築往往是先考慮結構上的限制之後，才考慮空間上的需要。

自至到鋼鐵和混凝土的出現才打破這個局面，因為鋼鐵和混凝土的熱漲泠縮程度是一樣，所以可以混合使用，因此鋼筋水泥仍是現在最常見的建築材料。雖然在建築材料上取得新的突破，但是第一代的混凝土建築都採取「實用主義」的方式來設計，即是先解決建築物功能上的需要，才解決外型上的需求(Form follow function)。當時「實用主義」流行於歐洲是因為世界剛剛經歷了第一次世界大戰(1914-1918), 全球經濟處於最壞的情況，根本不可能如以往一樣雕龍雕鳳般設計建築物，因此1920年代的建築物都相當沉悶。

不過，Le Corbusier 就有一個不同的想法，他希望利用混凝土靈活的特性來創造靈活的空間。因為整座大廈的結構都已經由混凝土的柱和樑來支撐，所以建築師便可以因空間上的需要來調整空間的大小。昔日的建築師都不能隨意安排門和窗的位置，但現在便可以根據需要來安排樓梯、窗和門的位置和大小，移左一點，移右一點都沒有問題，只要不影響柱和樑的結構便行。

昔日的建築接近不可能上大下細，但在Villa savoye 的首層是遠遠比1樓的面積小，因為柱和樑已完全支撐了上層的重量。Villa Savoye 房間的大小亦不用再受限於結構的跨度，而窗更是完全靈活地設置，甚至全層都是窗口都沒有問題。相比昔日的設計，因為要考慮拱門的位置，所以不可能有如此大的窗。

雖然Le Corbusier 曾經說過這大廈有5個設計重點，但我不想在此寫blog 如教建築史一樣，所以把部份內容簡化。不過講到底，Le Corbusier 的確是天才因為他為日後100年的建築發展作了一個重大的轉變。

如果想參觀這巴黎市郊的建築，請參觀以下網頁。

http://villa-savoye.monuments-nationaux.fr/en/bdd/page/infospratiques