案例分析 07

香港中國銀行大廈

貝聿銘 · 1990|Bank of China Tower

基地很小、樓要很高、颱風很強。他們把整棟樓變成一根巨大的桓架,用掉的鋼只有同高度傳統做法的一半左右——超高層與結構造型考題的母題。

建築師
貝聿銘
年代
1990
地點
香港中環
操作層級
超高層 / 結構造型

香港中國銀行大廈

基地很小、樓要很高、颱風很強。
他們把整棟樓變成一根巨大的桁架,
用掉的鋼,只有同高度傳統做法的一半左右。

香港中國銀行大廈:立面上的巨大斜撐與逐段收分的稜柱
香港中國銀行大廈(1990)。立面上的巨大斜線就是結構的斜撐,沒有一條是裝飾;量體逐段收分——愈往上載重愈小、需要的結構愈少。用鋼量約為同高度傳統作法的一半。
Photo:Bernard Spragg. NZ/Wikimedia Commons,CC0 1.0 公眾領域貢獻(依原圖等比例縮放,未作其他修改)
一般超高層:柱多 · 鋼多 全靠密集的柱與樑抵抗
高度愈高,抵抗風的鋼量
增加得比高度更快
本案:整棟樓=一根桁架 斜撐把所有載重集中到四個角柱 室內因此幾乎沒有柱
結構效率一提高,
造型與樓地板同時受惠
操作層級超高層 / 結構造型(本案的造型即為結構系統本身,兩者無法分開討論)
合作關係建築設計 貝聿銘;結構設計 Leslie E. Robertson。 本案是建築與結構深度整合的代表作——形式的每一次轉折都對應一次結構的傳力
基地條件香港中環,基地面積不大、形狀不規則,且周邊被高架道路環繞; 而樓層需求極高。「小基地、超高層」是本案的先天矛盾
氣候條件香港位於颱風路徑上,設計風壓遠高於一般溫帶城市; 同時須考慮地震。對超高層而言,風而非重力,往往才是決定結構的主因
結構系統空間桁架(space truss):塔身由四個三角形稜柱組成, 各稜柱於不同高度依序收頭;巨型斜撐將樓層載重與風力 逐層傳遞並集中至四個角柱,再導入基礎
效率因載重路徑極短且明確,單位樓地板的用鋼量顯著低於同高度的傳統框架系統 (常見引述約為其半數級);同時室內幾乎不需要內柱,樓地板的使用彈性大幅提高
爭議造型的尖角與斜線在香港引發風水上的爭論, 認為其形似刀刃且指向鄰近建築;基地層與周邊高架道路的都市關係亦受批評—— 這些必須誠實寫出
01
案例定位
W H Y T H I S C A S E

建築計畫的意義:計畫是尋找課題,設計是解決問題。香港中銀大廈之所以是所有 「超高層 · 結構造型 · 耐風耐震」考題的母題, 在於它把一個困難的條件組合——小基地、超高層、強颱風—— 變成了造型的來源。那些著名的斜線與尖角, 每一條都是載重的路徑,沒有一條是畫上去的。

超高層建築有一個違反直覺的事實:決定結構的往往是風,重力反而其次。 建築愈高,風的側向力增加得比自重更快; 而抵抗側向力所需的鋼材,會隨高度非線性地暴增因此超高層的核心課題只有一個:如何用最少的材料抵抗最大的側向力。 本案的答案是——別用「一層一層的框架」去抵抗, 把整棟樓當成「一根巨大的桁架」。

特別提醒:本案的風水爭議是一個很好的教學材料,但要處理得準確。 它的重點落在一個更普遍的專業問題上: 當一個建築引發社會或文化上的疑慮時,建築師該如何回應? 在台灣,同樣的情境包括反光影響鄰房、量體造成壓迫感、 尖角與陰影對鄰地的心理影響、以及風切效應—— 其中有些可以量測(風切、日照、反光),有些不能(觀感)。 能分辨哪些屬於技術問題、哪些屬於溝通問題,是專業判斷的一部分。

高度愈高,風的問題愈大 重力 用鋼量 高度 → 超高層真正的對手是側向力
A. 決定超高層結構的是風
桁:把整棟樓當一根桁架 斜撐受軸力(最有效率的受力方式) 力集中到四個角,路徑最短
B. 斜撐比樑柱有效率——因為它只受拉壓
收:逐段收頭=逐段減載 上面的樓層少 → 需要的結構也少 造型的收分=結構的誠實
C. 為什麼是「一節一節」的——因為載重是遞減的
▲ 中銀大廈的三個基本動作:(把整棟樓當成一根空間桁架,用斜撐取代密集的柱樑)→ (把所有載重集中到四個角柱,路徑最短)→ (隨載重遞減而逐段收頭,造型即結構的誠實表現)。 這三個動作可以搬到任何「超高層 / 大跨結構 / 結構造型」的考題上。

本案在系列中的位置:幾何回到結構P O S I T I O N I N G

  • 第 01 案路思義教堂的幾何來自結構(薄殼),本案又回到了同一個出處—— 但尺度從一座教堂放大到一棟三百公尺的塔樓。 兩案的邏輯完全一致:讓形狀去承擔力,別讓結構去支撐形狀。
  • 差別在於協作的方式:路思義的薄殼是幾何本身即結構; 本案則是建築師與結構工程師深度整合的成果—— 塔身的每一次轉折,都對應一次結構上的傳力決策。
  • 與第 06 案的對照極為有趣:兩案都涉及與專業顧問的協作交響樂中心的建築師是「讓步者」(核心讓給聲學); 本案的建築師則是「整合者」(造型與結構合而為一)。 同樣是跨專業合作,結果可以是分離的,也可以是融合的—— 關鍵在於兩種專業的目標能否被統一。
  • 往後:第 08 案美秀美術館與第 10 案伊斯蘭藝術博物館, 幾何再度轉向地形與文化原型。 本案是貝聿銘作品中「純粹工程理性」表現得最徹底的一件。
02
建築計畫論述四步驟
I S S U E · C O N T E N T · S T R A T E G Y · V I S I O N
課題 0 1
小基地 +超高層 +颱風
內涵CONTENT

三個條件同時成立時,一般的框架系統會遇到瓶頸。

  • 基地小→ 塔樓的平面尺寸受限 → 高寬比(細長比)變大 → 抵抗側向力的能力先天不足。
  • 香港位於颱風路徑上,設計風壓遠高於一般溫帶城市; 對超高層而言,風往往比地震與重力更能決定結構
  • 若沿用傳統作法(密集柱樑 + 核心筒), 用鋼量會隨高度非線性暴增,且室內柱位密集、樓地板效率低
  • 核心觀念:當條件的組合使常規解法失效時, 就必須改變結構的「層級」—— 不再以「樓層」為單位抵抗,而以「整棟建築」為單位抵抗。
對策手法STRATEGY
  • 整棟即桁架:空間桁架系統, 以巨型斜撐將塔身轉化為一根立體的桁架。
  • 斜撐受軸力:斜撐只承受拉力與壓力, 這是材料效率最高的受力方式(相對於樑柱的彎矩)。
  • 載重集中:所有樓層載重與風力 經由斜撐傳遞、集中至四個角柱,再導入基礎—— 路徑最短、構件最少。
  • 三角形穩定:塔身由三角形稜柱組成, 三角形是唯一不需接點剛度即穩定的幾何。
願景VISION

結構效率提高,用鋼量顯著下降、室內幾乎無柱、 造型同時成立——一個決策,三個收穫。

課題 0 2
造型從哪裡來——為什麼是一節一節的
內涵CONTENT

超高層的載重有一個基本特性:愈往上,需要支撐的樓層愈少,所需的結構也愈少。

  • 傳統作法是維持相同的外形,只減小構件斷面—— 結果是造型與結構的真實狀態脫節
  • 本案的作法相反:讓造型跟著載重遞減—— 四個三角形稜柱在不同高度依序收頭量體因此逐段變細。
  • 這帶來三個效果:①結構誠實(外形反映真實的受力); ②減少高處的迎風面(風力隨高度增加,收分正好抵銷); ③造型獨特且可被解釋
  • 核心觀念:造型的每一次變化,都應該對應一次結構或環境的變化。
對策手法STRATEGY
  • 依序收頭:四個三角形稜柱於不同高度分別結束, 使塔身呈現階段性的收分。
  • 斜線即斜撐:立面上的巨大斜線就是結構的斜撐沒有一條是裝飾線條——這是本案造型最重要的一點。
  • 減少迎風面:上部量體縮小,降低高處的風力與傾覆力矩
  • 頂部處理:最後收成單一稜柱並以斜面收頭。
願景VISION

從遠處看,這棟樓的形狀就說明了它怎麼站著結構的誠實,本身就是最強的造型。

課題 0 3
效率帶來的空間紅利
內涵CONTENT

結構效率的提升,不只是省鋼材而已。

  • 傳統超高層需要密集的內柱或厚重的核心筒外牆來抵抗側力, 這會切割樓地板、限制辦公空間的配置彈性。
  • 本案把側向力全部交給外圍的桁架系統內部因此幾乎不需要結構柱
  • 結果是大跨、無柱、可自由分割的樓地板—— 對辦公建築而言,這是最直接的價值。
  • 核心觀念:好的結構決策會產生「空間紅利」—— 寫超高層題目時,務必說明結構系統帶來的樓地板效益, 而不只是說它很省鋼。
對策手法STRATEGY
  • 無柱樓地板:側向力由外圍桁架承擔, 室內獲得大跨且可自由分隔的空間
  • 核心筒集中:垂直動線與機電集中配置, 進一步釋放可用面積。
  • 斜撐的界面:斜撐落在外牆面上, 部分樓層會有斜向構件穿過室內邊緣—— 這是必須誠實面對的空間代價,需在平面上妥善安排。
  • 高效率的電梯分區:超高層須採分區電梯與空中大廳 以控制電梯井所佔的面積。
願景VISION

省下來的不只是鋼,還有可以出租、可以自由使用的樓地板結構的效率,最終會變成空間的自由。

課題 0 4
社會與文化的接受度——風水爭議
爭議最大的一層
內涵CONTENT

本案的尖角與斜線在香港引發風水上的爭論, 認為其形似刀刃並指向鄰近的建築。

  • 如何理解這件事,決定了你的專業成熟度。 重點落在另一件事上: 建築確實會對鄰人產生心理與文化上的影響,而這是真實存在的。
  • 更重要的是分類:有些疑慮可以被量測 (風切效應、日照遮蔽、反光眩光、視線壓迫); 有些不能(觀感、象徵、文化聯想)。
  • 可量測的,用技術回應;不可量測的,用溝通回應。 把兩者混為一談——無論是用技術數據去否定文化感受, 還是用文化理由去迴避技術檢討——都是專業上的失誤。
對策手法STRATEGY
  • 可量測的部分(今日必做): 風洞試驗或 CFD 分析(塔樓造成的地面風切與行人舒適度)、 日照與陰影分析(對鄰地的遮蔽時數)、 反光與眩光分析(玻璃帷幕對鄰房與道路的影響)。
  • 不可量測的部分:透過說明會、模型展示、視覺模擬 使鄰人理解實際的影響範圍; 必要時調整局部造型、材質反射率或量體邊緣的處理
  • 制度上:在台灣,這些屬於都市設計審議與環境影響評估 的實質內容,應於規劃初期即納入。
願景VISION

建築不只影響使用者,也影響鄰人。能分辨哪些疑慮該用數據回答、哪些該用溝通回答, 是專業判斷的一部分。

課題 0 5
基地層的都市關係
必寫的一層
內涵CONTENT

超高層最常被忽略、卻最影響城市生活的部分,是它與地面的關係

  • 本案基地被高架道路環繞,且高差複雜; 塔樓在天際線上極為出色,但在人行的高度上與周邊的連結受到批評
  • 這是超高層的通病:設計的注意力集中在造型與結構, 而基座層往往只剩下車道、警衛與後勤入口—— 結果是把街道變成一個沒有人願意停留的地方
  • 核心觀念:一棟三百公尺的塔樓, 使用者實際接觸最多的其實是最下面的十公尺。
對策手法STRATEGY
  • 本案的作法:於基座設置庭園與水景, 以綠化與水緩衝高架道路的環境衝擊。
  • 今日應有的作法: ①人行連通(與周邊的天橋、地下道、捷運站直接串接); ②基座的活動性(沿街店鋪、開放空間、可停留的座位與遮蔽); ③後勤動線與人行分離(卸貨與車道不佔用主要街面); ④風環境(塔樓造成的地面風切須以裙樓、雨庇或植栽緩和)。
願景VISION

反面願景:天際線是給遠方看的, 基座層才是每天有人走過的地方。超高層題目若只畫塔樓而不處理地面,等於只答了一半。

四步驟的寫法提醒:超高層題目,課題欄的第一項應該是「側向力」 (風與地震),機能排在後面。 對策欄則要明確寫出結構系統的選擇與其理由「本案採 ○○ 系統(束筒/外框筒/斜撐桁架/巨型結構/核心筒+伸臂桁架), 因基地之高寬比為 △,且設計風壓為 □。」 再加上兩段最常被漏掉的:①結構帶來的空間紅利;②基座層的都市關係。

03
三層次解析
三 個 層 次 都 不 應 以 基 地 內 為 限

平立面造型F O R M

關鍵字|結構即造型 · 幾何 · 收分 · 韻律 · 天際線 · 誠實

本案的立面上沒有一條線是裝飾。 每一道斜線都是斜撐、每一次收分都對應載重的遞減、 每一個三角形都是為了穩定。 這是「結構理性主義」在超高層尺度上最徹底的一次實踐。

  • 幾何:塔身由四個三角形稜柱組成。三角形的選擇有兩個理由: ①幾何上唯一不需接點剛度即穩定②稜柱可依序收頭,形成階段性的量體變化
  • 收分的邏輯:愈往上載重愈小 → 需要的結構愈少 → 量體愈細。 造型跟著力走,力不必配合造型。
  • 斜線的韻律:巨型斜撐在立面上形成大尺度的三角形網格單元重複而尺度巨大;由遠處即可辨識,成為香港天際線最易記憶的輪廓之一。
  • 天際線的角色:超高層的「立面」其實是天際線的輪廓—— 人們在遠處看到的是剪影,細部根本看不到。 因此超高層的造型決策,應該優先處理輪廓,表面排在後面。
  • 反光的問題:玻璃帷幕的反射對鄰房與道路可能造成眩光大面積的斜向玻璃面尤其需要檢討反射角度
  • 造型的代價:斜撐落在外牆上,部分樓層的室內邊緣會有斜向構件穿過; 非矩形的樓層平面也使家具配置與分區租賃較為困難
風壓(隨高度增加) 最後一支稜柱收頭 兩支稜柱收頭 斜撐節點(力的轉折) 載重愈往上愈小 → 量體逐段變細 立面上的每一條斜線都是斜撐,不是裝飾
立面與結構概念示意|這張圖是本案的核心:斜撐的分佈、 載重集中到角柱、稜柱依序收頭與風壓的關係。 考場上若題目是超高層,先畫這張「力怎麼從頂端走到基礎」的圖,造型就有了依據。(示意圖,非測繪圖)

空間機能P R O G R A M

關鍵字|樓地板效率 · 垂直動線 · 分區 · 防災 · 基座層

超高層的機能計畫,本質上是一場「面積的戰爭」。 電梯井、樓梯、機電豎管、結構柱——這些必要但不能出租的面積, 在高樓中會吃掉驚人的比例。 結構效率的價值,最終要用「可用樓地板的比率」來衡量。

  • 疊合共用(本案最強的一手):外圍的桁架系統同時是 抗風結構、抗震結構、承重系統、立面的造型、 室內無柱的原因,以及天際線的識別—— 一組結構承擔六種角色。 這正是「結構即造型」最實際的價值:一份材料,六份收益。
  • 樓地板效率:側向力交給外圍桁架 → 室內幾乎無柱可自由分割、可彈性租賃寫超高層題目時,請具體交代「可用面積比(淨/毛)」的概念, 這是業主最在意的指標。
  • 垂直動線:超高層必須採分區電梯 (低區/中區/高區),並可設空中大廳(sky lobby)轉乘—— 否則電梯井會在低樓層佔掉過多面積。 這是超高層計畫的基本功,考場上務必畫出電梯分區圖。
  • 防災(硬性要求):避難層與防火區劃、雙向逃生梯、 加壓排煙、消防電梯、以及超高層特有的「分段避難」概念並須考慮強風下的煙囪效應對排煙的影響。
  • 設備:高層必須設機械層分段供應水、空調與電力; 給水需分區加壓。這些機械層的位置會影響立面與結構的分段
  • 反面(必寫):斜撐落在外牆使部分樓層邊緣有斜向構件; 非矩形平面使家具配置與分區租賃較困難; 基座層與周邊的人行連結不足玻璃帷幕的清洗與反光需長期管理。
超高層的面積戰爭 傳統:內柱密集 樓地板被切割 本案:力在外圍 室內幾乎無柱 結構效率 → 可用面積比 → 業主最在意的指標 但斜撐落在邊緣,部分樓層仍受影響

外圍桁架的六重角色

1 抗風結構
2 抗震結構
3 承重系統
4 立面的造型
5 室內無柱的原因
6 天際線的識別
一份材料,六份收益。

這是「結構即造型」最實際的價值: 它把同一筆錢用到六個地方,與美學主張無關。

考場上請把這六項列出來—— 比說「造型呼應結構」有力得多。
樓地板效率概念示意|柱位分佈與可用面積的關係為本案重點;比例為說明用,非實際平面。

計畫思考P L A N N I N G

關鍵字|課題 · 內涵 · 對策 · 願景 · 概念轉化

中銀大廈可以濃縮成三個可搬用的動作, 任何「超高層 / 大跨結構 / 結構造型 / 耐風耐震」考題都能直接套:

  1. 桁(whole-building truss)——改變抵抗的層級。 當常規的「逐層框架」失效時,把整棟建築當成一個結構單元: 外框筒、束筒、斜撐桁架、巨型結構、核心筒+伸臂桁架。 寫的時候要說明:「因基地之高寬比為 ○、設計風壓為 △, 故採 □□ 系統,使側向力由外圍承擔。」
  2. 集(shortest load path)——讓力走最短的路。 用斜撐(只受軸力)取代樑柱(受彎矩),並把載重集中到少數幾個大構件在剖面或立面上畫出「力從頂端到基礎」的完整路徑—— 這張圖是結構造型題目的核心。
  3. 收(form follows load)——讓造型跟著載重變化。 載重遞減 → 量體收分 → 迎風面減少 → 風力再降低。 造型的每一次變化,都應該對應一次結構或環境的變化—— 能解釋每一個轉折,造型就不會被質疑。

第四個動作是地(ground the tower)一棟三百公尺的塔樓,使用者實際接觸最多的是最下面的十公尺。 請具體交代:人行連通(天橋/地下道/捷運)、基座層的活動性(店鋪、開放空間、 遮蔽與座位)、後勤與人行動線的分離、以及塔樓造成的地面風切之緩和。 只畫塔樓而不處理地面,超高層題目就只答了一半。

放進系列裡看:兩次「結構即造型」C R O S S R E A D I N G

路思義教堂(1963)香港中銀大廈(1990)
主要的力自重與地震(薄殼的面內力)(側向力)
結構系統雙曲面薄殼(面承力)空間桁架(線承力)
造型的來源兩者相同:讓形狀去承擔力,別讓結構去支撐形狀。
施工的考量直紋曲面 → 直木條模板大構件的預製與吊裝
空間紅利無柱的大跨教堂無內柱的辦公樓地板
未解的代價聲聚焦、防水維護斜撐穿越室內邊緣、基座層的都市關係

兩案並讀的價值:相隔二十七年、尺度相差十倍以上, 但方法完全一致——先找出主導的力,再讓形狀去承擔它。 考場上遇到任何結構表現的題目,第一句話都應該是: 「本案的主導力是 ○○(重力/側向風力/地震/跨距), 故採 △△ 系統,其形式即結構之直接表現。」 能寫出「主導力」三個字的考生,立刻與只會畫造型的人分開。

04
敷地與環境層級分析
S I T E & C O N T E X T

基地內 / 基地外的層級對應L E V E L S

  • 區域級:香港位於颱風路徑上,且屬地震需納入考量的地區。 這一層直接決定了結構系統的選擇—— 考場上寫台灣的高層建築,「颱風與地震」同樣必須出現在課題欄的第一項, 別只寫在基地概述裡。
  • 都市級:中環的天際線。超高層的「立面」在都市尺度上其實是剪影—— 因此輪廓的決策比表面的材質更重要。 同時須檢討對鄰近建築的日照遮蔽、反光與視線影響
  • 街廓級:基地被高架道路環繞、高差複雜本案在天際線上極為成功,但在人行層的連結上受到批評—— 這正是超高層最常見的失分處。
  • 人體級:塔樓底部的風切、高架道路的噪音與陰影、 基座庭園與水景所提供的緩衝—— 行人對這棟建築的實際體驗,發生在最下面的十公尺。

環境條件與串聯系統E N V I R O N M E N T

  • 風(本案的第一環境條件):超高層的風有三個層次的問題①結構安全(風壓與傾覆); ②使用舒適(頂部的搖晃加速度會使人不適,必要時須設阻尼器); ③地面風切(塔樓將高空的強風導引至地面, 造成行人區的強陣風)。 三者必須分別處理,且第②③項最常被考生忽略。
  • 風洞試驗 / CFD:超高層必須進行風洞試驗或數值模擬, 驗證結構風壓、頂部加速度與地面行人風環境。 在台灣,行人風環境亦為都市設計審議的常見要求。
  • 地震:台灣與香港皆須考慮地震。 值得注意的是:抗風與抗震對結構的要求不完全相同 (風是長時間的持續作用,地震是短時間的往復作用), 設計須同時滿足兩者的控制條件。
  • 日照與反光:塔樓對鄰地的遮蔽時數; 玻璃帷幕的反射對鄰房與道路的眩光—— 斜向的玻璃面尤其需要檢討反射角度。
  • 設備與能耗:高層須設機械層分段供應; 給水分區加壓電梯的能耗與運轉效率亦是重點。
  • 串聯:垂直串聯(分區電梯與空中大廳); 水平串聯(基座與周邊的人行天橋、地下道、大眾運輸); 後者是本案相對薄弱、也是台灣考題最看重的一環。
風的三個層次 ①風壓 ②頂部加速度 (使用舒適 · 阻尼器) ③地面風切(行人舒適) 三者必須分別處理——②③最常被漏掉
最下面十公尺,才是行人的建築 300 m 人行連通 · 沿街店鋪 · 遮蔽與座位 後勤與車道不得佔用主要街面
環境原理示意|超高層的兩個必答:風的三個層次(結構、舒適、地面風切), 以及基座層的都市關係。前者決定安全,後者決定這棟樓對城市是好是壞。
05
延伸案例對照
原 型 與 平 行 案 · 當 代 呼 應 案

超高層的結構系統是一部關於「如何抵抗側向力」的演化史。 三案並排,可以看出這條線的邏輯:從內部抵抗,走到外圍抵抗,再走到整體抵抗。

A. 原型與平行案

延伸案例面對的課題採取的對策與本案的對照
外框筒與束筒系統類型 · 1960–70 年代的突破當建築超過一定高度後,核心筒與內部框架已不足以抵抗風力, 且會使樓地板效率大幅下降。外框筒(framed tube):把密集的柱與深樑放到建築的最外圈, 使整棟建築像一根空心的管子; 束筒(bundled tube):再把數根管子綁在一起, 並可在不同高度依序中止,形成收分的量體。本案在系統上的直接前輩。束筒「依序收頭」的邏輯與本案完全一致—— 都是讓量體隨載重遞減而縮小。 差別在構件:束筒用密集柱形成筒,本案用巨型斜撐形成桁架; 斜撐只受軸力,材料效率更高,且立面開口更自由。
斜撐桁架與巨型結構類型 · 當代超高層的主流之一在極高的建築中,如何以最少的材料同時解決抗風、抗震與承重大尺度的斜撐在外圍形成三角形網格(diagrid)或巨型桁架, 把力集中到少數幾個巨型構件; 或以核心筒+伸臂桁架(outrigger)連接核心與外柱, 大幅提升抗傾覆能力。本案是這條路線的重要實例。 對考場而言,重點是要能說出「為什麼選這個系統」高寬比大、風壓高、要求無內柱 → 外圍斜撐桁架; 平面較大、需要彈性 → 核心筒+伸臂桁架。 能把系統與條件對應起來,就是專業。
貝聿銘 · 路思義教堂1963,台中在多震、缺鋼的條件下建造無柱的大跨空間。以四片雙曲面薄殼同時承擔結構、圍蔽與造型; 幾何的選擇直接決定了模板方式與施工可行性。同一位建築師、同一種思考、相隔二十七年。 兩案都讓「形狀去承擔力」:薄殼靠面、桁架靠線。 兩案並讀能建立一個非常有力的觀念: 結構造型是一種一貫的設計方法,與風格無關—— 先找出主導的力,再讓形式去回應它。

並排的用法:超高層題目開頭先寫兩句: 「本案高寬比約 ○、位於 △ 級風區並須考慮地震,主導力為側向風力; 故採 □□ 系統,使側向力由外圍承擔,室內獲得無柱樓地板。」 再補一句代價:「其代價為 ×× ,本案以 ○○ 補救。」 三句話就把結構決策完整交代。

B. 當代呼應案

延伸案例面對的課題採取的對策與本案的對照
當代超高層的減風造型類型 · 1990 年代後的發展當建築更高時,風致振動(渦漩脫落)會使塔樓產生橫風向的搖晃, 造成使用者不適甚至結構問題。造型本身削弱渦漩:量體逐層旋轉、收分、開孔、 角部處理(切角或圓角)、或設置排風層; 再輔以調諧質量阻尼器(TMD)控制頂部加速度。本案的收分是「順應載重遞減」,當代的收分則進一步「主動干擾風」。 兩者的共同邏輯是:造型可以是結構與環境的工具,而不只是外觀。 考場上若做超高層,能提到「造型如何降低風致振動」與「阻尼器」, 就進入了當代的專業語彙。
台灣的高層建築耐風與耐震的雙重條件台灣同時位於颱風路徑與環太平洋地震帶, 高層建築須同時滿足耐風與耐震——這是相對嚴苛的組合。常見作法為核心筒+外圍構架斜撐或伸臂桁架、 以及阻尼器(如調諧質量阻尼器); 並依規範進行風洞試驗與耐震性能設計本案給台灣的四個提醒: 其一,抗風與抗震的控制條件不同,設計須同時檢核, 並說明何者為控制案例; 其二,行人風環境已是都市設計審議的常見要求,須以模擬驗證; 其三,基座層的人行連通(與捷運、天橋、周邊街廓) 在台灣的都審中權重很高; 其四,玻璃帷幕的反光與地震時的帷幕變位須一併檢討。
建築對鄰人的影響技術與溝通的分界建築必然會影響鄰人;其中有些影響可以量測,有些不能可量測者以分析回應:日照遮蔽時數、反光與眩光、 風切與行人舒適、視線與壓迫感的模擬; 不可量測者以溝通回應:說明會、模型與視覺模擬、 局部造型或材質的調整。本案的風水爭議,本質上就是這個問題。 專業的作法是把兩者分開處理:文化感受不否定,技術檢討不迴避。 在台灣,這對應到都市設計審議與環境影響評估中的實質項目—— 能在計畫書中主動列出「對鄰地的影響評估與因應」, 會被視為成熟的專業表現。

系列軸線上的位置T I M E L I N E

1963 路思義教堂幾何來自結構:薄殼)→ 1978 國家美術館東廂(幾何來自基地)→ 1979 甘迺迪圖書館(幾何承擔意義)→ 1982 香山飯店(幾何遇上文化認同)→ 1989 羅浮宮金字塔(幾何來自機能)→ 1989 達拉斯交響樂中心(幾何讓位給聲學)→ 1990 香港中銀大廈幾何回到結構:形式即力的路徑,尺度放大到 300 公尺)→ 1997 美秀美術館(幾何埋入地形)→ 2006 蘇州博物館(幾何轉譯園林)→ 2008 伊斯蘭藝術博物館(幾何來自文化原型)。
本案是貝聿銘作品中工程理性表現得最徹底的一件——也是他與結構工程師合作最緊密的一次。

06
考題轉化:可搬用的四張牌
H O W T O U S E I T

適用題型
超高層與高層建築 · 辦公大樓 · 車站與轉運站的高層開發 · 大跨結構(體育館 · 展場 · 航站)· 結構造型與構法表現 · 耐風與耐震設計 · 都市天際線與量體管制

牌一:桁(whole-building truss)——先說出「主導力」

超高層題目的第一句話應該是: 「本案高寬比約 ○,位於 △ 級風區並須考慮地震,主導力為側向風力(或地震力)。」 然後選定系統並說明理由:外框筒、束筒、斜撐桁架(diagrid)、 核心筒+伸臂桁架、巨型結構。 「主導力」三個字寫出來,你就與只會畫造型的人分開了。 大跨建築同理——先問是彎矩、軸力還是拉力主導。

牌二:集(shortest load path)——畫出力的完整路徑

在立面或剖面上畫出力從頂端走到基礎的完整路徑, 並標明哪些構件受拉、哪些受壓、力在哪裡轉折、最後集中到哪幾根柱用斜撐(只受軸力)取代樑柱(受彎矩),是提高材料效率最直接的方法。 這張圖是結構造型題目的核心——它同時證明了你的造型有依據。

牌三:收(form follows load)——每個轉折都要能被解釋

載重遞減 → 量體收分 → 迎風面減少 → 風力再降低。 請確保造型的每一次變化,都對應一次結構或環境的變化: 收分對應載重、開孔對應風壓、切角對應渦漩、退縮對應日照。 當你能解釋每一個轉折,造型就不會被質疑「為什麼這樣」。 當代更進一步:用造型主動干擾風致振動,並輔以阻尼器控制頂部加速度。

牌四:地(ground the tower)+ 代價的揭露

一棟三百公尺的塔樓,行人接觸的只有最下面的十公尺。 請具體交代:①與周邊的人行連通(天橋/地下道/捷運/街廓); ②基座層的活動性(沿街店鋪、開放空間、遮蔽與座位); ③後勤與車道不佔用主要街面;④地面風切的緩和(裙樓、雨庇、植栽)。 再加上代價的揭露:斜撐穿越室內邊緣、非矩形平面的租賃彈性、 分區電梯所佔的面積、避難層與加壓排煙、機械層的位置、 玻璃帷幕的反光與清洗,以及對鄰地的日照與視線影響。 只畫塔樓不處理地面,超高層題目就只答了一半。

07
考場速記
E X A M S H E E T

A. 三張必畫圖

圖 0 1 · 結構

力的路徑圖

立面上畫出側向力如何被傳遞、在哪裡轉折、 最後集中到哪幾根柱,並標明受拉受壓。這張是決勝圖。
圖 0 2 · 平面效率

標準層與電梯分區圖

畫出核心筒、電梯分區(低/中/高區)、 避難層與機械層的位置,並標明可用面積比業主最在意的一張。
圖 0 3 · 基座層

人行連通與風環境圖

畫出與周邊的人行連結、沿街界面、 後勤動線的分離,並標出地面風切的緩和措施最少人畫、也最容易加分。

B. 空間定性定量檢核表(超高層版,逐項自我檢查)

分區空間名稱數量/空間量對應課題對應設計準則
結構外圍空間桁架四個三角稜柱;依序收頭側向風力、小基地斜撐受軸力;力集中至四角柱;造型隨載重收分
樓地板標準層室內幾乎無柱可用面積比彈性分割與租賃;斜撐穿越邊緣之處理
垂直電梯、樓梯、豎管分區電梯;必要時設空中大廳電梯井佔面積低/中/高區分區;避難層;消防電梯
設備機械層分段設置供水與空調分區機械層位置影響立面與結構分段;給水分區加壓
防災避難與排煙依樓層數設避難層超高層疏散雙向逃生、加壓排煙、防火區劃、分段避難
環境風、日照、反光風洞試驗/CFD三層次的風結構風壓/頂部加速度(阻尼器)/地面風切;日照遮蔽與眩光分析
基座人行層與都市界面沿街開口與連通點都市關係人行連通、沿街活動、後勤分離、風切緩和

C. 關鍵字銀行可直接寫進申論與圖說

結構系統|空間桁架 space truss、斜撐與軸力、外框筒 framed tube、 束筒 bundled tube、斜撐網格 diagrid、核心筒+伸臂桁架 outrigger、巨型結構、 載重路徑最短化、力集中至角柱、三角形的穩定性
造型|結構即造型、形隨載重(form follows load)、依序收頭、 斜線即斜撐(非裝飾)、天際線的剪影、大尺度的立面韻律
環境與風|主導力、設計風壓、高寬比(細長比)、 風的三層次(結構風壓/頂部加速度/地面風切)、 風洞試驗與 CFD、渦漩脫落與風致振動、調諧質量阻尼器 TMD、 造型的減風處理(收分 · 開孔 · 切角)
機能與效率|可用面積比、無柱樓地板、分區電梯與空中大廳、 機械層、給水分區加壓、避難層與分段避難、加壓排煙、消防電梯
都市與社會|基座層的都市關係、人行連通、沿街活動性、後勤分離、 日照遮蔽與反光眩光分析、可量測者以技術回應、不可量測者以溝通回應、 都市設計審議與環境影響評估

一句話記住這個案例

超高層真正的對手是風,不是重力。
不要一層一層地抵抗它,
把整棟樓變成一根桁架,讓力走最短的路。

下一案的接點N E X T

第 08 案美秀美術館: 本案把建築做到三百公尺高,下一案則相反——要把建築藏到幾乎看不見。 因為位於自然公園範圍內,法規要求絕大部分的量體必須埋入山中; 而抵達它的方式,是一條穿過山的隧道與一座吊橋。 請帶著本案的兩個問題進入下一案——「當法規要求你消失時,建築還剩下什麼」「一段路可不可以本身就是作品」

資料來源與延伸閱讀|Bank of China Tower 公開資料(動工與啟用年、高度、結構系統、 結構設計者);貝聿銘相關作品集與訪談;Leslie E. Robertson 關於本案結構設計之敘述; 超高層結構系統(外框筒、束筒、斜撐桁架、伸臂桁架)之一般工程文獻; 風工程與行人風環境之相關規範與研究。

圖說註記|照片取自 Wikimedia Commons 之自由授權作品,均可商業使用;攝影者與授權已標示於每張照片下方,僅依原圖等比例縮放、未作其他修改。圖解則為教學用概念示意圖,非結構分析圖亦非測繪成果; 高度、稜柱數量與斜撐位置之標註僅供原理理解,實際結構配置與數值請以原始工程圖說為準; 用鋼量之比較為公開文獻常見引述,僅供概念參考。 關於本案之社會與文化爭議,本文側重可供學習的專業處理方式,非對特定信仰或觀點之評價。 台灣高層建築一節為類型與法規條件之討論,非指涉特定個案。

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