戴雲發 - 超高層建築 安全舒適如何兩全其美?

  消費者經歷過去數次大地震的震撼,對結構安全的意識也越來越高,而且現在多數人講求生活品質,買房子不再只是能住就可滿足。公共設施需求亦是在購屋時所考慮之條件,尤其是高樓建築,在家中就可悠遊愜意遠眺景觀,故超高建築已漸漸成為目前主流產品。

  超高建築從結構的角度來說,有兩項重點,結構安全當然是必需滿足,另外亦要講求舒適性。超高建築從外觀上看起來必定會比較瘦長,如台北101大樓,遠看就如細細長長的立在地上,所以當颱風或地震來襲,搖晃必定比較劇烈,好比平常在大馬路口的紅綠燈,風勢較大時常會看到支柱左搖右擺晃動得厲害,但是卻不會倒下來,這就是說明超高建築設計除能滿足安全性外,舒適性亦是非常重要的課題。

  要滿足舒適性的需求,最簡單的就是要有健全又強壯的骨架,較大尺寸的梁、柱,這就是使得消費者常會感覺好像買相同的坪數,高樓建築看起來室內就是小了點的原因,當然若在規劃設計上能往制震、隔震(免震)的方向規劃,則其室內梁、柱尺寸也可適度減小,對室內空間使用也會有些幫助。

  而所謂健全的骨架,就是指良好的結構系統,以現時國內的習慣,大多是每一個案開始時由建築師與建設公司自行設定梁柱位置,當進行至一定程度再邀請結構專業人士參與,此時若遇上梁、柱位置設定不良,導至系統不健全,已難再調整,一般結構技師往往就按原規劃進行分析,結果必然是梁、柱斷面增大才能滿足安全、舒適之基本要求,對建設公司來說就是營建成本增加,對消費者就是犧牲更多的使用空間,甚至乎稍大地震過後,牆壁就開始龜裂、滲水,使用性大打折扣。故現時國內部份具規模的建設公司,紛效法國外工程作業模式,於開始規劃初期,即邀請結構技師一起參與討論,調整系統,務求達至安全、經濟又能落實建築師設計的理念,才能開拓建商與消費者雙贏的局面。建議可至日本取經,觀摩日本由規劃、設計至施工等各項介面的整合作業流程。擷取日本作業模式之長處,融合國內技術之特性,各取所長,方能使工程再升級,因為國內工程技術整合部分的確有很大可以成長的空間。

  現今科技日益進步,建築技術比以前進步很大,建築材料也更趨多元,過往談論的智慧型建築,現已逐漸普及,產品亦是更精進更多元,就如今市面上地產廣告常看到的制震或是隔震(免震)建築,更是林林種種,其中制震的好處是可降低建築物的變形,吸收能量,使梁、柱尺寸減少,達到空間增加又不失安全及舒適的功能。另外一項好處就是倘若不幸遭遇大地震,制震器會先發揮功能,吸收能量,不致損及主結構體本身,只要在大地震過後針對制震器進行檢測,有必要則進行更換,建築物又可復原來良好狀態,而傳統建築則需要花費大筆金錢進行補強,而補強後也不一定能回復原來狀況,又或會影響使用空間。

  制震建築就是在建築物的骨架內,安裝一種或多種的制震(消能)元件,市面常看到的有日本新日鐵的UBB(1)、國震的BRB(2)、日本鹿島的蜂巢式制震壁(3)、日本新日鐵VEM(4)、日本OILES的BMD及MSD(5)、美國Taylor的FVD(6)等等。簡單的說可分成兩大類,一種是位移型的制震器(如前述1、2、3種),用以降低建築物的搖晃程度,有效縮小梁、柱的斷面,爭取更大的使用空間;另一種為速度型制震器(如上述4、5、6種)用以減低來回震動時的不舒適感,適用於微小振幅的速度衰減,不同類型制震器於結構設計時可針對不同的需求使用,對症下藥方能達到安全、經濟又有效率。

 

 

  而有關隔震(免震)部分,2011年 3月 11日,日本東部發生芮式規模 9.0的大地震, 隔震(免震)建築在大地震裡無損害的優異表現,使日本不論是規劃中,甚或是施工中的建物,皆朝向隔震(免震)化的方向前進。隔震(免震)構造是在建築物與地表間或是在樓層間設置隔震(免震)層,如下圖所示:

   透過巧妙地規劃隔震(免震)支承材以及阻尼裝置來吸收地震傳遞至建物的能量,並配合復元裝置使建築物在地震過後能回歸正常位置;一棟設計良好的隔震(免震)建築需要融合各類不同裝置的優點,在設計初期規劃適當跨度與建築物高寬比,在超高層建築應用亦需注意風力的影響,並配合適當的構造形式才能完成。

 

消費者在預算容許下,購屋時除考慮地段、學區、公共設施完善、生活機能、交通便利、公園綠地等因素外,制震、隔震(免震)建築亦可納入考量。在現時建築發展的趨勢下,制震、隔震(免震)必定是未來建築主流,若考慮到將來換屋時的價值,制震、隔震(免震)建築肯定是最佳的選擇。