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螺旋的空間—紐約的Guggenheim Museum

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今日終於有機會安安定定坐下來,寫這一篇答應大家已久的文章。

在講Guggenheim Museum之前,先帶出一個很重要的話題。如果大家一直追看敝blog的話,大家可能發現我一直都是以一個模式來為大家解釋各種建築物。

我多數是先導出建築師面對的問題,然後是他的解決方法。

因為………… 所以…………

因此,我介紹過的設計都是針對它的結果能否解決需要面對的問題,每一個設計重點都是有它的理由,我認為這樣比較理性和客觀。

但是,今日開始就為大家帶來幾座另類的建築物,這幾名建築師不是以解決問題為重點,而是純粹以藝術創作為出發,表達他們心中如何看這個世界,又或者如何看待一個設計。

紐約的Guggenheim Museum是美國大師Frank Lloyd Wright比較晚期的作品,當時他已經是78歲,理應只會做一些比較守舊的設計,但這一次他再打破了舊有的模式,包括他自己的成名絕技—Planar。早前我曾介紹過他的Falling water住宅,他是利用橫向和直向原素來製造出不同的空間。

他今次再一次打破所有昔日的博物館的模式:

1) 他認為展覽空間不再是一層一層的,可以是垂直連貫。

2) 遊客不一定是要先進入一個展廳之後,再進入另一個展廳,遊客可以一口氣從地下的展廳跑進最高層的展廳。

3) 博物館的通道和展覽空間不一定是分開的,可以合一。

4) 遊客的視線和景深不一定只限於展廳之內,可以有多種的空間。

紐約的Guggenheim Museum的主要展廳是成一個螺旋的空間,旋轉的圓周是上一層比下一層逐漸放大。而行人通道亦成一個螺旋連貫了所有的層數,遊客可以從頂層一口氣跑至頂層,而展品是放在行人通道旁,所以這博物館的展覽空間和行人通道是連合在一起,而各層的展覽空間亦是連合在一起,這樣的空間組織在1943年是相當前衛。

至於陽光,除了從屋頂天井射進室內之外,還在每層的空間射進室內,所以博物館外表來看是一層一層圓型陀螺一樣。

另外,博物館除螺旋的空間之外,還在旁設有基本橫向性的展覽空間,這是用作放置大型展品之用。

我們大學時老師教授我們必須要與四周環境融洽,了解四周環境的情況。這博物館好像違反了這個原則,因為它是位於89街,鄰近中央公園,在紐約最美麗的空間旁一座建築物,在室內竟然完全看不到中央公園,但是從來都沒有人會從這角度來挑戰這設計。

下會講另一座很爭議性的Guggenheim Museum

官方网页:http://www.guggenheim.org/




人類史上其中一次最大型的恐怖襲擊 – World Trade centre(重建篇)

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經過幾天的討論, 大家都對大廈倒塌的原因都有不的看法和回響, 所以我亦再一次翻看很多不同的書籍和網頁來回應先前網友的提問, 所以推遲至今日才開始講重建篇. 在未開始講重建的建築設計前, 先要講一下錢, 據我所知911恐怖襲擊是世界上單一事件所引發的最大保險賠償案件,但問題是有很多保單例如財物保險、火險、意外或第三者責任保險等都有例明在恐怖襲擊的情況下是不會賠償的. 雖然我未有詳細看所有保單條款, 但據我所知應只有1-2間公司會就此事作賠償, 但賠償細節我就不得而知. 不過,我知道勞工保和人壽保在恐怖襲擊的情況下一樣可獲賠償.請問大家有否再一步資料?

有一點不得不提, Twins tower是當其中一座大廈倒塌時便會獲得賠償, 但當兩個tower都倒下時便只賠一座大廈, 因為業主認為很少情況會同時倒下兩座大樓, 世事難料.

當我2004年旅遊至New york 的時間, 當時正準備重新開始復建大樓的前期工程而在World trade centre地底的通往New jersey的火車站已重新運作. 當我看見圍街板上列出數千名的死難者時, 真的很震撼. 另外正值當時是聖誕節的前夕, 節日氣氛什濃但由於機票的關系我沒有機會在New York渡聖誕, 因為我知道在World trade centre的遺址會在年底時用大光燈向天上照, 模擬Twins tower 的景象. 而Twins tower的重建計劃亦以此為核心, Twins tower原有的位置將會留空並在四周建成紀念公園並安置4座大樓作商業用途.

這個比賽是全球性的設計比賽, 相信只有京奧才會有此規模, 今次的比賽給引了世界最有名的建築師包括 Norman Foster, Richard Meier, Steven holl, Richard Rogers, SOM,HOK,KPF,Fumihiko Maki, Daniel libeskind等世界首屈一指的建築師參與,總共提交5201個方案, 以下是幾位建築師的入圍作品, 當中的作品很特別, 有些人說是破舊立新, 有些人說光怪陸離, 你們認為如何?

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United Architect

 

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Foreign office architect

 

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Norman Foster

 

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Daniel libeskind

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Think design

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講到World trade centre的重建設計比賽, 最後由, Daniel libeskind所勝出, 他的設計理念是把原先的Twins tower的位置改成911紀念館, 另外設有地鐵站和5座大樓而最高的大樓是Freedom tower.

World trade centre除了是美國和恐怖份子的開戰的地方也成了全世界建築師新的戰場,大家為了在歷史上留名都無所不用奇技.起初大家都以為Daniel libeskind會負責整個項目,但如此重要的項目怎會較由一個非美國人負責,也不不可能由一人獨吞,所以不知何故整個項目分拆成多個部份,

SOM負責Freedom tower和 7 World trade centre

Norman Foster負責 Tower 2

Richard Rogers負責 Tower 3

Fumihiko Maki負責 Tower 4

Port Authority of New York負責 Tower 5

Michael Arad 負責911紀念館

Santiago Calatrava 負責WTC地鐵站

Frank Gehry負責World Trade Center Performing Arts Center.

相反Daniel libeskind好像沒有參與有關項目的設計儘管他是比賽的優勝者,所以很多人都提出不同的陰謀論, 不斷地導出什麼政治原因, SOM 和發展商有什麼關系等等. 而相信最開心的是Norman Foster因為他一直希望把業務發展至美國, 我雖然不肯定World trade centre是他第一個在美國的項目但肯定是他在New York的第一個項目,Richard Rogers亦同樣是這樣的情況.  總之, 無論新的World trade centre也好, 舊的World trade centre也好都是充滿政治味道的建築.

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SOM的Freedom tower

 

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Norman Foster –  Tower 2

 

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Fumihiko maki – Tower 4

 

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911紀念館的設計是把整個公園被數百棵松樹包圍, 令人在視覺上和聽覺上隔絕其他空間而慢慢進入主入口的下沈廣場, 紀念館的主要展區正是1993年汽車炸彈襲擊的地點




人類史上其中一次最大型的恐怖襲擊 – World Trade centre(結構篇)

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如果大家不是善忘的話便會記起New York – World Trade centre倒塌的一天, 這一件驚天動地的恐怖襲擊除了World Trade centre在舜間移為平地之外亦拆散了無數的家庭, 亦引發了阿富汗戰爭和第二次波斯彎大戰, 並直接地導致了今日的中東緊張局勢、記者被殺、平民在伊拉克被斬首、種族仇恨、油價高企(油價高企的原因當然與人抄賣油價有關)和嚴密的登機檢查. 這一件事雖發生在美國, 但這一件事的確改變了所有的地球人.

整個World Trade centre其實是由7個大廈所組成的建築群, 除Twins Tower之外,No. 7 World trade centre亦在這次襲擊被毀, 其餘4個World trade centre當然在恐怖襲擊受到損毀,除後因安全理由拆毀它.

在講恐怖襲擊之前, 先講其建築, 無論有否發生恐怖襲擊,World Trade centre在建築史上都是一個劃時代的建築, World Trade centre由David Rockefeller所領導的財團發展, 他的兄弟Nelson Rockefeller當時是紐約市長, 他的家族曾興建著名Rockefeller centre . Twins tower 在1961年由駐底特律的日藉建築師Minoru Yamasaki開始規劃, 大家可能會奇怪為何一個如此重要的建築, 美國人會讓外國建築師負責?

答案其實很簡單, 因為美國建築師不懂得建這樣的大廈. 因為Twins tower當時的理念是整個大樓的結構只有電梯core和外牆的柱作支撐, 所以整個室內的空間完全沒有柱. 在沒有電腦的60年代, 根本沒有美國建築師敢用這樣的設計在110層高的摩天大廈.

Minoru Yamasaki利用了日本抗震設計理念, 把47條大柱設在Twins Tower東、南、西、北四面, 而樑就設在樓板之內並連起整個外牆上的柱, 這便造成一個穩固的結構網, 因此Twins Tower的窗戶會如此細小.

講深入一點, 大家可能會聽說過摩天大廈會因強風的關系而導致倒塌, 所以愈高的大廈的抗風力便愈強, 但究竟大廈是否因風力而吹斷? 當然不是, 儘管在10號風球的情況下, 單用風力來吹斷一張A4紙都不是易事, 吹走就輕易而舉, 如要吹斷石柱的話更是一件沒可能的事.

摩天大廈根本不會害怕風力吹斷它的柱, 而是害怕因風力而吹移大廈本身而導致大廈失去平衡而倒塌. 情況就好像颱風時, 大風根本不可能吹斷你的身體, 而只是吹動你的身體導致你失去平衡而跌倒受傷.

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除大廈除怕被吹動外還被吸動, 因為當強風吹襲大廈時, 大廈會受正壓, 當陣風停頓時, 大廈會由受正壓變為負壓, 大廈便會被吸進去如上圖示. 如果大家記得在1998年香港受10號風球吹襲, 稅務大樓的玻璃窗被吹破, 主要的原因就是這樣, 玻璃窗被吸走而不是被強風吹裂.

上會講到大廈在受到強風吹襲時的情況, 另外亦提及愈高的大廈所受的風力便愈大, 為什麼? 答案其實很簡單, 因為面積大了, 受風力影響的面積便增大, 擺動幅度自然大. 如果用物理學來解釋:

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

如果高層大廈和低層大廈所受的風力是一樣的話, 高層大廈由於高度比較長, 所以擺動幅度自然比低層大廈大, 正如20cm長的間尺會比10cm長的間尺擺動幅度大. 因此, 一個40層大廈的建築成本比20層大廈的建築成本, 多不止一倍什至三至四倍. 因為結構上除了要應付額外20層大廈自身的重量(Dead load), 還需要應付額外20層人數上的重量(Live load), 最後還需要加強Bending Moment上的負重.

另外,網友問到如果遇到龍卷風的情況會如何? 其實情況都是一樣, 因為當大廈受到任何風吹襲時都是會擺動, 只是方向而已. 龍卷風雖然有旋轉的成份, 但其實只是同一個時間向兩個不同的方向移動, 一個向前推, 另一個同時向左推. 對大廈而言, 都是因風向的關系而同一時間向兩個方擺動, 只要風力沒有超過大廈的安全系數便沒有問題.

講至這處, 大家可能問現在講述的情況都是在側面而且假設情況風力只向大廈平均地吹襲, 但如果風力是不平均地向大廈吹襲, 情況又會如何?

如圖示:

這種受力便稱為剪力(Shear force),  Twins tower為了增強的彎應力(Bending stress) 和剪力(Shear force) 的強度, 所以柱和樑都放在外牆之內. 由於Twins tower在當時是破舊立新而且是當時最高的建築物, 在結構設計上是有非常高的安全系數, 第一:東、南、西、北四邊都有59條工字鐵(I-beam)鋼柱支撐, 相對香港的IFC I 和IFC II、九龍站的ICC整個大廈都是只有8條柱, Twins tower是有在結構設計上是有非常高的安全系數. 而且使用了Mullien wall structural system即是柱和樑和樓板的連接工序先在工廠制作部件然後才送到地盤安裝, 因為水泥在調節下的溫度、溫度和氣壓下凝固, 混凝土的強度可以大幅提高. 至於樓板更是由鋼框架(Truss) 所組成的, 所以跨度和承重量都比我們常見的普通混凝土樓板為高.

另外, Twins tower所有柱都連接到每一條樁柱, 而樁柱是打至地球的地殼, 由於有如此高的安全系數, 所以儘管在1993年回教激進份子曾在地下停車場處用汽車炸彈攻擊這大廈, 但只是令這大廈的局部停車場局部倒塌, 因為炸彈根本沒有破壞外牆的柱和樁, 而且Twins tower有43個電梯糟, 每個電梯糟都需要厚厚的混凝土作保護, 用炸彈根本不易破壞大廈. 所以Twins tower在第一次恐怖襲擊後只需要20天便可重開.

不過,當時的設計安全系數是容許707客機(當時最大的客機) 沖擊這大廈, 但為何Twins tower會倒塌? 根據以下的Video, 一名美國的教授 – Professor David Ray Griffin指出大廈不是由飛機爆炸而導致倒塌, 其實是由爆炸品引起的, 但我並不同意因為根據我找到的資料並不是這樣的.

在講倒塌原因前, 先列出一些要點:

第一架客機在8:46am撞向North Tower

第二架客機在9:03am撞向South Tower

South Tower在9:59am倒塌

North Tower在10:28am倒塌

大家請細看以下三段Video:

如果根據Professor David Ray Griffin的說法, 大廈倒塌是由爆炸品引起的. 我是很懷疑:

第一:為何要在撞機一小時後才炸毀大廈, 為何不一早用爆炸品炸, 方便而快捷.

第二: 大家可以從Video看到大廈是從撞機的層數開始斷裂, 如果大廈是預先藏有爆炸品的話, 當撞機的一刻便會馬上開始爆炸, 根本不會一小時後才爆炸.

第三: 撞機後大廈雖發生爆炸但都是小爆炸, 如果要炸毀大廈必須要大量炸藥而且要發生大爆炸才可以炸毀大廈. 為何? 請看下圖:

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撞機後大廈一邊牆的30多條柱斷裂, 但仍有20多條柱柱支持而其餘三邊沒有損毀,所以沒有即時倒塌. 如果炸毀大廈東、南、西、北四邊的柱可以令所有樓板倒塌但電梯糟部份不會倒下來, 因為電梯糟是獨立結構部份.

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另一個情況, 如果只炸電梯糟部份如上圖, 樓板和外牆便會向內倒塌, 所以會先向內然後向下倒塌, 但從Video看到Twins Tower的電梯糟和外牆是同一時間向下倒塌, 所以如此炸毀大廈便需要在Twins Tower的電梯糟和四邊外牆同時安裝炸藥才可, 而爆炸力要非常驚人.

所以我認為Professor David Ray Griffin的說法不能成立.

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大家會問,大廈是否因為結構上受損而出現弱點, 令抗風能力減少而倒塌?

昨日我講得很清楚, Twins tower 的安全系數是非常高, 樓板、柱和樑都十分穩固, 儘管局部受損都不會容易被風吹倒. 儘管吹倒情況都可能如上圖, 頂層結構受損令擺動的幅度超過安全幅度時, 大廈頂層會向一邊倒下來, 但低層是沒有問題的.

究竟大廈是何故倒塌? 我認為是兩個原因同時發生而得出這樣的結果:

1)  火焰:

Twins tower曾在1975年發生大火災, 火燒3小時後大廈結構沒有受損,因為所有條工字鐵(I-beam) 都有混凝土作保護, 混凝土要2000度才會燒熔, 一般火場的溫度只有1800度, 因為火焰的火光還是紅黃色, 火光要到2000度才變為藍色.

不過, 鋼只要600度的情況下, 鋼的硬度便減少近一半. 所以當撞機後機翼上的燃油在大廈內燃燒. 在部份混凝土被撞斷的情況下, 火的熱力便直接傳至鋼結構上, 由於鋼結構是互相交接,因此熱力便慢慢地傳至大廈四邊. 一般鋼結構的耐火度為兩小時, 所以North Tower倒塌是在撞機後兩小時發生.

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2)    風力

看完上段,大家立即會問South Tower倒塌是在撞機後1小時內發生, 這是否與火焰無關? 答案當然不是, 如大家有看我先兩篇的解釋, 便知道風力除了對大廈的彎應力(Bending stress) 做成影響外, 還有在剪力(Shear Force) 上做成影響.如上圖.

首先, 飛機是撞斷了South tower四角中其中的一條柱, 這些柱比較受力所以這直接影響大廈的彎應力(Bending stress) 和剪力(Shear Force). 另外,當火焰的熱力不斷地破壞鋼硬度的同時, 大廈的抗風力便同步下降. 由於今次撞機是在78-85層, 這是相對低的層數, 當大廈高層部份的擺動和轉動幅度超過安全幅度時, 86層以上的大廈便被扭斷, 並垂直撞向85層以下的部份. 85層以下的結構是沒有預算這樣的撞擊力更何況鋼的硬度已不如以往, 一層樓板根本不可能承受20多層的重量, 這便令整個大廈一層一層倒下來.

至於, North Tower都是同樣的情況, 只是因為受損的部份在93-99層, 這是相對地高的位置但在兩小時燃燒下, 大廈結構同樣輕易被風力扭斷然後大廈一層一層倒下來.

如果簡單來說,Twins tower的情況就好像一個膠樽被火燒軟後, 然後一擺一扭一壓, 灰飛煙滅.

正因為這原因,World trade centre會有如此多公務員殉職, 因為當他們拯救傷者時沒有聽到大爆炸的聲音, 當大廈無聲無色地被扭斷他們也同樣無聲無色地為國家犧牲.

總之這樣的事可一不可再.




紐約世貿中心(建築篇)

 

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這一件驚天動地的事件,除了令世貿大樓在舜間移為平地之外,亦拆散了無數的家庭
, 並直接地導致了今日的中東緊張局勢和嚴密的登機檢查. 這一件事雖發生在美國, 但這一件事的確改變了所有的地球人.

整個世貿大樓其實是由7個大廈所組成的建築群, 除雙子大樓之外,No. 7 World trade
centre亦在這次襲擊被毀, 其餘4個世貿大樓當然在恐怖襲擊受到損毀,除後因安全
理由拆毀它.

在講倒塌之前, 先講其建築, 無論有否發生倒塌事件,世貿大樓在建築史上都是一個
劃時代的建築,世貿大樓由David Rockefeller所領導的財團發展, 他的兄弟Nelson
Rockefeller當時是紐約市長, 他的家族曾興建著名Rockefeller centre . 雙子大
樓 在1961年由駐底特律的日藉建築師Minoru Yamasaki開始規劃, 大家可能會奇怪
為何一個如此重要的建築, 美國人會讓外國建築師負責?

答案其實很簡單, 因為美國建築師不懂得建這樣的大廈. 因為雙子大樓當時的理念
是整個大樓的結構只有電梯槽和外牆的柱作支撐, 所以整個室內的空間完全沒有柱
. 在沒有電腦的60年代, 根本沒有美國建築師敢用這樣的設計在110層高的摩天大廈
.
Minoru Yamasaki利用了日本抗震設計理念, 把47條大柱設在雙子大樓東、南、西、
北四面, 而梁就設在樓板之內並連起整個外牆上的柱, 這便造成一個穩固的結構網
, 因此雙子大樓的窗戶會如此細小.
講深入一點, 大家可能會聽說過摩天大廈會因強風的關係而導致倒塌, 所以愈高的
大廈的抗風力便愈強, 但究竟大廈是否因風力而吹斷? 當然不是, 儘管在10號風球
的情況下, 單用風力來吹斷一張A4紙都不是易事, 吹走就輕易而舉, 如要吹斷石柱
的話更是一件沒可能的事.
摩天大廈根本不會害怕風力吹斷它的柱, 而是害怕因風力而吹移大廈本身而導致大
廈失去平衡而倒塌. 情況就好像颱風時, 大風根本不可能吹斷你的身體, 而只是吹
動你的身體導致你失去平衡而跌倒受傷.

除大廈除怕被吹動外還被吸動, 因為當強風吹襲大廈時, 大廈會受正壓, 當陣風停頓
時, 大廈會由受正壓變為負壓, 大廈便會被吸進去如上圖示. 如果大家記得在1998年
香港受10號風球吹襲, 稅務大樓的玻璃窗被吹破, 主要的原因就是這樣,玻璃窗被吸
走而不是被強風吹裂.

今日講得比較深入, 但若不明白這一點很難明白雙子大樓倒塌的原因, 請問大家我
講得清不清楚?

明天繼續.