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  • 杜拜素以大膽工程著稱

  • 但如今鄰城阿布達比可能一舉凌駕其上

  • 這是「首都大門(Capital Gate)」---地球上最傾斜的摩天大樓

  • 它抗拒重力場

  • 比義大利比薩斜塔斜度超過五倍以上

  • 要使此樓昂然聳立

  • 需要運用非比尋常的工程設計

  • 其可能改寫摩天樓的建築規則

  • 偉大工程巡禮:阿布達比斜塔

  • 位於波斯灣海濱

  • 座落著阿布達比(Abu Dhabi)

  • 其為1971年統合之阿拉伯聯合大公國(United Arab Emirates)

  • 七部落國中最富裕且幅員最大者

  • 阿布達比正在經歷當代最大改貌工程之一

  • 其統治者 Sheikh 哈利法•賓•紮耶德•阿勒•奈揚 (Khalifa bin Zayed Al Nahyan)

  • 想躋身城市超級聯盟(The City Super League)之列

  • 他能砸下兩千多億美元

  • 將首都改造為世界級的商業與觀光中心嗎?

  • 據說他已經花了30億美元

  • 興建史上最昂貴的旅館

  • 大公皇宮(Emirates Palace)飯店擁有114座黃金圓頂

  • 極盡奢華之能事

  • 房價高達每夜一萬兩千美元

  • 不僅如此

  • 他還打造了全球最宏偉、華麗的清真寺

  • 可以容納四萬名朝拜者

  • 大清真寺(Sheikh Zayed Grand Mosque)擁有全球最大的地毯

  • 以及舉世第一的寶石鑲嵌水晶吊燈

  • 但就連這些建築物也澆不息他追求超凡的渴望

  • 現在 Sheikh 想打造一座建築奇景

  • 其將立即成為阿布達比的國際印象

  • 奉命完成這座指標建築的是 Sheikh 的堂弟

  • 蘇丹•賓•塔胡倫•阿勒•奈揚殿下(His Highness Sheikh Sultan bin Tahnoon Al Nahyan)

  • 這將是獨樹一格的建築物

  • 讓阿布達比成為…

  • 全球的文化中樞之一

  • 而建築物也成為

  • 啟發靈感與藝術整體的一部分

  • 這是一項艱巨挑戰

  • 這是塊極端工程設計已司空見慣的區域

  • 鄰近的酋長國杜拜(Dubai)

  • 已修建了全球最高的摩天樓

  • 828公尺高的卡利法塔(Burj Khalifa )

  • 以及指標性的奢華旅館帆船飯店(Burj Al Arab Hotel)

  • Sheikh 蘇丹僱用了一支建築團隊

  • 清楚提出設計宗旨

  • 勿在體積和高度上爭勝

  • 但向建築學規則挑戰

  • 對其中一位概念建築師尼爾範德芬(Neil Van Der Veen)而言

  • 這是絕無僅有的機會

  • 現在的時代精神

  • 沒有什麼是不可能的

  • 不管什麼都能辦到

  • 我們可以在建築上面

  • 呈現阿布達比站在時代的最尖端

  • 建築師從阿布達比的地理景觀找尋靈感

  • 而他們找到了

  • ---從風吹拂的沙丘和波斯灣的起伏的浪濤之間

  • 我們揉合風和水的概念

  • 兩者都是動感的,是大自然流暢的節奏

  • 而我們要如何捕捉這些?

  • 因此表面就平滑得多

  • 最初看到時我真的非常高興

  • 因為如此建築看上幾秒鐘就會產生第一印象

  • 設計團隊提出一個非比尋常的設計

  • 一座從地面曲折上升160公尺的塔

  • 靈感來自沙漠的旋風

  • 和拍擊沙灘的海浪

  • 這棟抗拒重力的摩天樓

  • 較義大利比薩斜塔傾斜幾近五倍以上

  • 這棟大樓的每個角度沒有重複之處

  • 註定讓人瞠目結舌的樓

  • 我們很希望付諸實現

  • 而我突然看到一個願景

  • 看到代表他們的建築物

  • 然後就沒有什麼可阻擋我們了

  • Sheikh 蘇丹希望下半部樓層成為阿布達比最高檔的辦公樓區

  • 最高的18個樓層則被指定作為皇家級的五星級飯店

  • 但為了發揮極致效果

  • 這棟地標性摩天樓也需座落一處尊顯的地點

  • Sheikh 決定斜塔比鄰一處重要國家建築

  • ---大看臺

  • 由他伯父---阿拉伯聯合大公國的創始人

  • Sheikh Zayed 所興建

  • 至今仍是舉辦國家慶典的重地

  • 這座紀念性建築和這座摩天樓

  • 將把阿布達比的未來與過去銜接起來

  • 50年來這片土地經歷了無人經歷過的極端變化

  • 1958年發現巨大的石油蘊藏

  • 推動了進步的巨輪

  • 阿布達比的統治者 Sheikh Zayed 有個願景

  • 統一七個酋長國

  • 免於曰後財政上受西方的控制

  • 接著他著手利用石油

  • 打造一座從沙漠拔地而起的城市

  • 如今隨處可見 Zayed 留下的留風餘緒

  • 而現在他兒子也想留下一份自己的影響力

  • 再度改變阿布達比的面貌

  • 不過這回要讓它躍上世界舞臺

  • Sheikh 哈利法規劃一處20億美元的新商業區

  • 稱為首都中心

  • 緊鄰中東最大的商業中樞

  • 阿布達比國家展覽中心

  • 這是打造指標建築的最佳位址

  • 並且從這個地點獲得靈感

  • 就叫新大樓「首都大門」

  • 現在這個構想必須從紙上作業

  • 轉換成施工實地

  • 唯一的問題是

  • 嘗試這樣一棟摩天樓算是前無古人

  • 大家體認到

  • 這棟建築物很誇張

  • 要怎麼樣才蓋得起來

  • 要實現首都大門抗拒重力的設計

  • 需要突破傳統的工程設計

  • 而挑戰始於第一天

  • 頂樓外懸底部33公尺

  • 形成巨大的力矩

  • 可能把大樓從地基土壤中拔出

  • 在建築工地

  • 總工程師東尼阿契伯德(Tony Archibold)

  • 因為眼前的任務卻步

  • 我剛接手這項工程時

  • 閱讀設計圖

  • 我多少當場楞住

  • 我不確定自己弄懂了它,我不瞭解這項工程

  • 我花了好一會兒功夫才明白眼前是什麼樣的任務

  • 要首都大門屹立不搖是工程學上一項艱巨的挑戰

  • 絕非僅靠單一解決之道

  • 要克服地心引力需用上一整套的創新技術

  • 而萬丈高樓始於將地基埋入地底深處

  • 大樓的一側重量壓向大地

  • 大樓另一側則被重量從地面拉出

  • 這是因為我們要對付巨大的頂外懸

  • 解決之道為打下幾近四百根混凝土基樁

  • 以兩種不同的方式發揮功用

  • 在大樓斜倚的一側

  • 半數的基樁承受頂懸所造成的力矩

  • 在相反的一側

  • 剩餘的基樁則錨定在更深層的岩床上

  • 抵抗試圖將大樓從地表拔脫的力矩

  • 最後為了將首都大門的力量平均分配到每根基樁上

  • 在樁頂平鋪一層厚實的鋼筋混凝土板

  • 從大樓的基礎我們得知

  • 大樓每一方面的工程都必須去量身設計

  • 挖土機開挖多達六千立方公尺的砂石

  • 在八週內把數百根基樁打人地底

  • 我們要在非常接近的距離內打入大批基樁

  • 這是非常困難的挑戰

  • 工程進度不容延宕

  • Sheikh 蘇丹冀望首都大門在異常迫促的期限內完工

  • 在不到兩年內

  • 阿布達比將主辦世界未來能源峰會

  • 來自50國的三千名以上代表和全球媒體

  • 將齊聚於一旁的阿布達比國家展覽中心

  • 那是展示首都大門的絕佳時機

  • 證明阿布達比站在創新的前沿

  • 但這留給施工團隊僅24個月的時間

  • 來設計及興建一棟特殊風貌的摩天樓

  • 基礎竣工之後

  • 地表作業即可開展

  • 但由於傾斜度太大

  • 施工方式必須與傳統摩天樓大相逕庭

  • 打好地基之後我們感觸到

  • 這只是往後眾多難題的第一道

  • 正規的摩天樓需要一根堅固的核心柱使大樓矗立

  • 但首都大門的弧度只會使標準核心柱折斷倒塌

  • 工程師必須揚棄傳統的思維

  • 發明一種抗拒重力的工法

  • 受到鄰近沙漠景觀和其中風積沙丘的啟發

  • 建築師設計出一棟帶曲線的斜塔

  • 但它需要大膽的結構設計來防止首都大門傾覆倒塌

  • 正常的摩天樓中央是隻細長的垂直核心柱

  • 其將大樓所受之力(或力矩)傳導至大地

  • 這棟大樓頂懸的部分很大

  • 因此傳統的核心柱絕對行不通

  • 就是不容你製造一根垂直的核心柱

  • 因為強度就是不夠

  • 首都大門的設計將迫使一支傳統核心柱產生危險的彎曲

  • 頂懸的巨大拉力將核心柱固定一側不斷受牽引

  • 最後導致混凝土被拉裂

  • 我們必須伺候它,雖然……

  • 確實比較纖細……

  • 結構工程師蒙娜瓦希(Mona Vasigh)

  • 知道這個問題棘手但必須要解決

  • 當我看到這案子,我認為根本蓋不起來

  • 是小孩子畫完隨手一丟的玩意兒

  • 我總覺得...對建築師們來講,畫畫圖是輕而易舉

  • 但要我們完成或滿足他們的需求可不容易

  • 結構師研究出兩項破天荒的創舉

  • 第一步是須先打造一支彎曲的核心柱

  • 朝大樓傾斜恰恰相反的方向彎曲

  • 當大樓越蓋越高時

  • 大樓的重量會把核心柱拉直

  • 總共將移位 350 mm

  • 其效果將非常卓著

  • 原本會受頂懸拉裂的混凝土

  • 如今將受到壓縮和強化張力

  • 先把核心柱修築成曲線

  • 然後在較高的樓層加上厚板

  • 把核心柱拉回垂直狀態

  • 基本上,整支垂直核心柱處於部份拉伸與部份壓縮狀態

  • 因而產生莫大的強度

  • 核心柱每週加高四公尺

  • 而工地主任列斯費柴德(Les Fairchild)負責施工

  • 這約莫是我所遇過過一支最複雜的核心柱

  • 須要蓋出一個斜角

  • 而實際上由核心柱支撐整棟大廈

  • 打造核心柱用的是滑升模板施工法

  • 首先需編織一個稠密的鋼筋網

  • 再用模板環繞鋼筋塑造出核心柱的外形

  • 再向鋼筋網內澆灌混凝土

  • 然後把模板或升模順著核心柱之壁上移

  • 接著重複整個過程

  • 滑升模板是一種液壓式平臺

  • 一但通過四米的層高

  • 我們輕鬆地把平臺扣在滑道上

  • 用液壓千斤頂將之提升到下一個高度

  • 核心柱會變得更加堅固當其被拉直時

  • 但為使核心柱能承受極大彎矩

  • 混凝土中必須埋進鋼棒(steel rod)強化

  • 通稱鋼筋(rebar)

  • 鋼筋在白天安裝

  • 但因氣溫高達50ºC導致混凝土成份無法均勻

  • 其乾得太快可能導致裂痕

  • 為了以適當的速度乾凝

  • 混凝土必須在涼爽的夜間澆灌

  • 當核心柱越建越高

  • 混凝土漿泵送的距離則越來越長

  • 所以每一批混凝土的稠度

  • 需要先做坍度(slump)試驗

  • 確保不會堵塞輸送管路

  • 當目視預拌車排放的混凝土漿時

  • 通常可以分辨得出拌合料的稠或稀

  • 坍度試驗要測的就這一點

  • 我們只需把拌料模成一個圓錐,再掀起坍度筒

  • 看圓錐高度會坍塌多少就得知其坍度

  • 我們剛才看到坍塌高度 215 mm

  • 在規範以內

  • 因此可行澆灌

  • 當預拌車開往泵浦那裏時, Fairchild 必需前往大樓的核心柱處

  • 他可以選走樓梯

  • 但90公尺的高度是段漫長旅途

  • 他知道一條終南捷徑

  • 由起重機起吊

  • 澆灌作業毫無挂礙因為混凝土供應順暢

  • 當拌料正往高層泵送時

  • 弟兄們不停地幹活兒

  • 從一邊灌到另一邊

  • 一米接一米地層層澆灌

  • 按部就班毫不馬虎

  • 澆灌混凝土總令我們感到興奮

  • 意味著又完工了一段,又要更上一層樓

  • 但建造一支彎曲的核心柱

  • 在其中填充鋼筋

  • 抵抗重力仍嫌不足

  • 我們想出後張(post tension)的施工方案

  • 在核心柱壁內植入更多的強化件

  • 然後再應用拉應力程序

  • 基本上是把高抗張力鋼絞線插入核心柱中央

  • 到了某個樓層我們只須施加張應力

  • 其實就是上緊貫穿核心柱的鋼腱

  • 實際上是把鋼腱拉緊

  • 這是由一檯拉力機負責

  • 事實上一旦鋼腱完全緊繃

  • 當荷重施加在核心柱上時

  • 核心柱也紋風不動

  • 額外的強化物可防止核心柱崩潰

  • 為對核心柱施加後張應力

  • 共計 146 條鋼腱垂直穿過混凝土

  • 每條長20公尺

  • 貫穿五個樓層

  • 鋼腱頭尾上下互相重疊以達最大強度

  • 當鋼腱被拉伸後

  • 其內部應力可抵抗巨大頂懸造成的撓矩

  • 避免鋼腱附近混凝土被拉裂

  • 工地上工人們正對核心柱施加後張應力

  • 未嘗有人試將後張應力法垂直應用在摩天樓

  • 長長的鋼腱被吊昇到核心柱的頂端

  • 工人們則利用鋼腱本身重量

  • 使其沿核心柱內部已預鑄好的水泥管道下墜

  • 一旦鋼腱頭伸出管底

  • 工人們即將管道兩端閉鎖

  • 準備好對一束束鋼絞線施加張應力

  • 氣壓千斤頂每次夾住一束鋼絞線

  • 施力使之伸張

  • 相當於五輛小自客拉住鋼索的一端

  • 鋼腱現在已拉緊到適當的應力等級

  • 灌漿作業可繼續往上進行了

  • 目前使用的鋼索總量大約是 120 噸

  • 而長度達 12 萬公尺

  • 大約是金門(Golden Gate)大橋的 44 倍

  • 這個過程周而復始

  • 意味著大樓核心柱應該承受得住

  • 首都大門頂懸產生的異常巨大力矩

  • 但現在還得解決更大的難題

  • 大樓傾斜扭曲的樓身設計必須從紙上轉為實體