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建築與防災(三):綠建築該怎麼蓋?

陳妤寧
・2014/12/20 ・2388字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

採訪編輯 / 陳妤寧

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

青芝兒童公園中順應地勢而生的「草坡溜滑梯」(圖片來源:CTLU_盧俊廷建築師事務所,攝影:采石廣告攝影|鄭錦銘)
青芝兒童公園中順應地勢而生的「草坡溜滑梯」(圖片來源:CTLU_盧俊廷建築師事務所,攝影:采石廣告攝影|鄭錦銘)

都市上班族一天之內有九成以上的時間都待在建築體之中,建築應如何抵禦、承受災害,儼然成為建築界的重要課題:除了消極抵抗災害、減少因開發造成的破壞,也積極找出建築能夠如何順應自然、同時為住民提供舒適生活環境的方法。

在2013年落成、由「CTLU_盧俊廷建築師事務所」設計的中壢市立幼兒園高鐵分班和青芝兒童公園,是全國造價最低的「鑽石級」綠建築。盧俊廷建築師說明此案例中各種因地制宜的設計,一座能夠因地制宜的建築,自然能夠在節能、防災和成本之間獲得三贏的成果。

氣候災變在身邊,綠建築思維不受限

節能乍看之下和天災並無關連,然而全球暖化、海平面上升等眾多大家朗朗上口的氣候議題,在不久的未來都會演變成近在身邊的災害。綠建築一方面以更進步的技術抗震抗洪,另一方面以長期的節能策略,換取未來災害的消緩。

臺灣自從九二一大地震之後,抗震法規越趨嚴格。在「安全」的議題上,盧建築師認為只要是通過營建法規的建築物,達成的安全等級已經非常高,綠建築標章更像是錦上添花的制度。他首先釐清,其實綠建築和一般建築並非非黑即白的二分法,有些建築即便不具備綠建築標章,在基本的建築觀念上仍有共通之處。在台灣十分普遍的「坐北朝南」觀念,其中就蘊含了各種避熱、採光、防風的座向考量。

以中壢市立幼兒園高鐵分班為例,建築配置上安排樓梯、廁所等服務核集中於西曬面,東側設置陽台,南側設有遮陽板避免熱能大量溢入建築體中,北面則可大量開窗。「天氣好的時候,甚至不必開燈。」盧建築師表示。沒有綠建築標章的建築就不能稱為綠建築嗎?他挑戰了這個既有觀念,認為綠建築標章是一種具象化並推廣理念的方法,綠建築中的很多概念,是可以打散而滲入每棟建築設計之中的。

師夷長技以制夷-順應自然就是最好的防災幫手

中壢市立幼兒園高鐵分班和青芝兒童公園所處的基地位置三面臨路,四周空曠,東北季風對居住舒適度的侵襲便成課題。開發前的植物因為東北風侵襲而生長得不好,於是在景觀顧問的建議下,此案決定移植原有喬木、並新植部分原生種喬木集中於東北角,成為防禦東北季風的防風林;並且將入口廣場設計在西南角,引入舒適的西南季風。

綠化為什麼除了讓人身心舒適之外,也能保護人免於暴露在險峻的災害之中?大量綠化具有保水固碳的作用,其中「立體綠化」係指在屋頂、陽台、牆面擴充綠化面積,例如植生牆。而「複層綠化」則從高到低,從高大的喬木、低矮的灌木、到平面的草花,在一塊土地上密植不同高度的植物,達成水土保持的功能。

桃園青芝兒童公園的基地地勢並不平坦,前低後高,相差了將近三米的高度。但建築師選擇順應地勢設計出「草坡溜滑梯」,大大減少了為了挖填平衡而運出或運進的土方量。此案同時也保留了原基地中的一塊低窪地,強化並再現其生態溼地的功能,同時達成生態教學和都市蓄洪的目標。綠地的保水能力固然是最好的,若在必須使用硬鋪面的地方,就盡量選擇「透水鋪面」,如木頭、石頭等材質,而不在底下灌水泥。

真實市場上的綠建築-向成本和業主妥協?

談到綠建築的高價,盧建築師認為只要順應基地的先天條件設計建築,其實綠建築並不必然昂貴。同樣以座向為例,如果基地的長面若為東西向,就很適合在南北面開窗;反之,就必須加強隔熱或空調設備。條件越差的建築基地,如果同時追求越高的綠建築級別,需要耗費的心力和成本自然也會隨之升高。

鋼骨或是其他抗震、節能級別較高的建材,在尚未普及之前當然會比較貴;但『減法思維』對綠建築也是同等的重要。例如為了節能,應當減少運用玻璃材質;但若某建築設計必須使用大量玻璃,同時又講求其隔熱性的話,就必須採用高成本的雙層真空玻璃,而進一步反映在消費者承擔的價格上。

在建築師的真實世界,必須第一線考量業主的需求,綠建築的防災和節能理想無法佔據全部的設計需求。「觀念的普及需要持續推動,但如果今天要蓋一座濱海旅館,面海向為西向,業主如何可能接受西面不開窗?」這個問題對盧建築師同樣不代表非黑即白的單選題,其中仍有許多折衷的替代方案。「既然不可能所有房子都是南北向,那西面的遮陽板我們就做深一點;如果業主覺得開挖雨水撲滿成本太高,可以用簡單的不鏽鋼小水塔替代;如果業主考量風水而不願意在門前種樹,那我們就種遠一點。」條條大路通羅馬,或著,至少可以離羅馬更近一步。

建築防災如此重要,而綠建築又承載了人們對於未來生活的各種想像,除了以環保為號召,如果能增加和住民息息相關的安全防災設計,是否能夠隨之提昇綠建築在市場上的接受度呢?在此之前,除了依靠綠建築標章為我們提供指引之外,也不應對一般建築「放棄治療」,只要能將各種綠色思維融入設計或是小型設備之中,每棟建築物都可以是讓節能和防災向上提昇的城市小尖兵。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

建築與防災系列專題:

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陳妤寧
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熱愛將知識拆解為簡單易懂的文字,喜歡把一件事的正反觀點都挖出來思考,希望用社會科學的視角創造更宏觀的視野。

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天氣學家看《天氣之子》:雨災不只是淹水,是極端氣候下的慢性死亡
Y.-S. Lu
・2022/03/29 ・4824字 ・閱讀時間約 10 分鐘

新海誠,對大家來說是這五年高品質動畫電影的代表,不管是《你的名字》、《天氣之子》,都讓大家耳熟能詳,而其中的災害主題則扣住了他的愛情主題,不論隕石來時的避難,或是氣候異常的降雨,都是非常值得討論的主題。

筆者做為大氣科學從業人員,本篇文章,想要從《天氣之子》來討論極端氣候,因為極端氣候不僅是聯合國《永續發展目標 (Sustainable Development Goals)》的主要議題,也在近年來深深地影響人們生活。

天氣之子的氣候狀況

這次新海誠用了一個很大膽的主題,也就是主角再也不是為了地球飛去宇宙深處作戰的女高中生(《星之聲》),也不是挽救過去將被隕石毀滅的村子的男高中生(《你的名字》),而是在犯罪邊緣的少年少女,而他們並未為了日本跟地球,而犧牲自己成為人柱。

從某個角度來說,人都有年輕不懂事過,為了愛犧牲理性也非意想不到,但是主角在「拯救世界」與「拯救戀人」之間,選擇戀人而放棄世界,也算是少有的故事情節,因此開映之後,的確造成了一些話題性。

不過,筆者比較有興趣的,是其中的降雨情節。日本降雨從 2021 年持續到 2024 年,的確是不可能的,除了要有足夠的水氣,以及足夠的對流將氣團推往較冷的高空外,還須要足夠的氣溶膠來形成足夠大的水滴,才有機會造成降雨。

如果電影中的「神」希望靠物理作用,讓日本持續下雨三年,那我想這不會是對流造成的雨:因為在連續降雨而缺乏晴天的日本,潛熱(單純的水蒸發與植物的發散作用)與顯熱(因為地表與空氣溫差造成的熱量傳播)都將成歷史。在夏天時,缺乏地面形成低氣壓的情況下,也無法產生梅雨所需要的對流作用。

所以最有可能的,就是在太平洋上,生成一個熱帶性低氣壓造成的風暴,但又因為氣壓帶的影響,讓此風暴持續盤旋在日本外海,替日本帶來大量的水氣。

要造成三年的連續降雨,最可能的情況就是在太平洋上,生成一個熱帶性低氣壓造成的風暴。圖/envato elements

這樣的風暴若持續一整年不停歇,即使粗估每小時不到 2mm 的降雨量,一年下來也會帶給日本超過 10000mm 的降雨。日本年均降雨約在 1500mm 到 1800mm 左右,此風暴將造成四到五倍的年降雨量,這可能會對日本造成破壞力僅次於《日本沉沒》的最大自然災害。也就是說,光是一直下雨,的確有可能淹沒整個日本的都會區。實際上,2021 年的夏天,德國西部與比利時東部大小城鎮,就在低氣壓氣旋 Bernd[1] 帶來的豪雨下,受到了重大的打擊。

但可惜的是新海誠對於日本淹沒這個概念有點誇大,在影片結尾,日本的「彩虹大橋」被淹沒,彩虹大橋塔高 126 公尺[2],動畫中大約被淹沒超過一半,這邊就先估僅 63 公尺高。

這應該是天氣之子的Bug,因為要淹到 63 公尺的高度,唯一合理的解釋只有全球氣候異常,造成冰河融解。在《自然》科學期刊中,Gregory & Oerlemans (1998) 估算在全球暖化的影響下,考量到冰河區的融化量,海平面到 2100 年將會上升「數公尺」;而美國地理調查所( USGS) 在網頁簡略提到,如果全球冰層溶解,大約會是 76 公尺高[3]

也就是說,在《天氣之子》中,全球極度暖化,導致海平面上升 63 公尺,這已經是勘比《2012》的世紀災難了。

另外一點,兩年半中經歷氣候變化(真的如主角講的:「我們改變了世界」)後的日本,在海平面上升 63 公尺的情況下,造成將近有 17.41% 的國土面積喪失,而情況最嚴重的則在大東京都地區。

左:災前日本。右:災後日本淹水地區。圖/
Y.-S. Lu. Data Source: Derived from GTOPO-30 tiles, https://lta.cr.usgs.gov/GTOPO30 by CC 4.0

豪雨造成的問題

豪雨可以說是地球上最容易觸發災難的關鍵氣象要素。相較於需要板塊交界的地震、需要大氣運動才能造成的颱風/颶風,以及只有高緯度地區才有的雪災,任何地方只要「會下雨」,就有可能豪雨成災。對土木界而言,水一直是問題也是重點防治對象之一。

所以,撇除不合理的海平面上升之外,這邊還可以再淺談一些《天氣之子》中可能會出現的豪雨災害。

在豪雨的侵害下,日本平地的地下水位應該會保持在地面,而山區的地下水水位也可能會偏高,土壤含水量偏高後,不僅會造成土壤重量上升,亦導致側向土壓上升,再加上日本與台灣一樣,是造山運動強烈的地方,所以坡沙土堆積淺,土石流、泥石流的情況將會十分強烈。

在日本持續降水期間,山區會有許多因為崩坍造成的堰塞湖,山區居民應全數徹離以保全生命安全。

山區道路除了會因為坍方造成道路中斷,高水位也會超過道路上擋土牆的設計。擋土牆原本就是根據地區水位做估算與設計,但是在連年降雨下,水位高度將超過一般設計的強度,所以道路上的擋土牆也會有坍塌的危險。

豪雨侵襲將帶來嚴重土石流、泥沙淤積與堰塞湖。圖/台灣農委會林務局網頁

而岩層區也會因為岩隙間的水壓上升、破壞岩體,導致挖穿山間的隧道開始因為水壓,而坍塌阻塞。

由於山區的降水無法被土壤吸收保留,所以大多數的水將會匯流到平地,平地的淹水狀況將比往常更嚴重,都市內的排洪系統將完全失效;而河道的防洪牆雖然阻擋了河道暴漲,但都市內的淹水也將難以排除。

都市中的高樓雖然提供了居民可用的居住環境,但是因為大多數的高樓機房都設在地下層,所以樓房機能將損失殆盡,除了電梯無法使用,污水與糞水也將漂滿都市內部,好在連年下雨,所以這些污水早已成為龐大水體的分子,所以也不是真的很「污染」(但感性上不能接受),另外從山區湧入的人口,可能會因為人口擁擠,造成更大的社會與治安問題。

除此之外,伴隨降雨而來的,還有厚重的雲層。雲層阻擋了陽光,也阻擋了植物進行光合作用,可想而知,日本的農業也會隨之被破壞,菌類養植可以繼續,也就是日本在沒有被核戰爭攻擊的情況下,卻可能必須過著有如《地鐵 (Metro2033)》的生活。

同時,在缺乏陽光的基礎下,人類無法自然產生維他命 D,兒童也將因此生長不良,更惶論因為長期陰天導至人們憂鬱症比例上升。

連日下雨缺乏陽光,容易導致人們憂鬱。圖/envato elements

在豪雨不斷的氣候異常下,原本就存在的極端天氣狀況只會更甚,日本連年降雨,就有可能是某處連年乾旱。在動畫中,日本的異常降雨,代表人類的世界可能只是將更快速地步向滅亡。畢竟現今為了減低溫室效應造成的危機,各國正在提出方法來淨零,但《天氣之子》一口氣就造成了更嚴重的氣候影響。

總而言之,《天氣之子》與其說是放棄日本拯救少女,其實更有可能是放棄全世界整救少女。

當德國遇上「天氣之子」

近年最大的洪災,便發生在 2021 年,從美洲到歐亞洲,各國都遭遇到了前所未見的洪災。

2021 年,當德國還正因為 COVID-19 感染人數下降,逐步微解封之時,七月發生的大水災,造成了人命與財物[4]的重大損失。除了高達 70 億歐元的保險賠償外,德國西部的 Ahweiler、Erftstadt、Hagen 等城鎮被淹沒、房屋被沖毀,許多河道旁的居民,也在雨災過後丟出許多被洪水泡毀的家具電器,損失慘重。

雖然部份民眾將炮火轉向預警系統的失敗[5],但預警系統並非毫無作用。在德國可以裝 NINA app 做為推播使用,某些城市也會有警報廣播系統,但即便已發出手機 app 的警報,以及俗稱 Siren 的警報,民眾不一定會意識到災難的到來並進行疏散,也有民眾忽略警報選擇不避災,甚至有民眾說從未能想像德國發生「有如第三世界」的洪災,但事實上,德國大河(如萊茵河、易北河)在近 10 年內,就有過類似洪災的紀錄。

德國7月洪災淹沒了城鎮。圖/德國之聲 新聞截圖

2016 年時,德國酒鄉之一的阿爾魏勒(Ahweiler),其周邊的阿爾河(Ahr)就氾濫過一次,當年低氣壓帶來連日的綿綿大雨,造成了小部份地區被水淹沒;但是當 2021 年的洪災再次來臨,居民還是覺得很震驚,可見該地區的居民對洪災是缺乏想像的。

2021 年的這場洪災,德國城鎮的管理層級並非沒有作為,筆者居住的小鎮,在洪峰來臨前十二小時就已封閉橋樑,許多志工開始投入疏散河提居民的工作,將居民安置在大賣場,且有志工開車接送。然而,在河水暴漲的岸邊,不僅有路人無視路障通過,有更多人在岸邊拍照,紀錄淹水狀況。受災區域亦同。

但是話說回來,居民與當地警消的這種反應可能也是非戰之罪,因為許多的測站都遭遇到破紀錄的水位高,如阿爾魏勒的測站阿爾特納爾(Altenahr)在資料中寫下了「最高紀錄」[6],但是因為測站毀損,沒有具體數字;有學者則提出,這是 200 年洪災的規模。但是防災等級的提升,也意謂著公共工程經費的支出。如何在兩者間取得共識,一直是防災工程的大哉問。

德國的氣象預警也並非無作為,但並不是所有的預告都能說服人,歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 的叢集預策系統 (Ensemble Prediction System)利用了氣象模擬中的不確定性,以多重運行結果進行機率預測,來替代傳統的單一運行的單一結果。然而,即便用上機率預測方法,也只能在極端的機率 (第 99 percentile) 下預測到德國西部會有 122mm/day 的最大降雨,而德國氣象中心 (DWD) 的在當日所量測到的是 144mm/day 最大降雨。

嚴格說來 ,即便使用了叢集系統亦無法補捉到雨量的最大值,實屬可惜。所以氣象預報並非完全有效,加上只有 1% 的機率可以達到四分之一的年均雨量,這個機率很難說服一般人馬上進行避險。

ECMWF與DWD雨量比較。圖/Luis Samaniego @twitter

這樣一次性的暴雨時期,德國遭受了超過七十億歐元的保險賠償,並有將近 200 人死亡,可見當災難超過預測時,人類的應對是遠遠不足的。同時,德國因為二戰時期與冷戰的陰影,對政府集權相當的反感,也間接導致無法使用如台灣的細胞簡訊的方法,來廣範地疏導民眾。如何增強防民眾對災難的因應意識,有可能將也是德國接下來的課題了。

在極端氣候之下,要更有防災意識

天氣之子因為對治安黑暗面的描寫,以及主角的選擇,造成了不少的爭議,也造成觀影程度與《你的名字》有所相差,雖然對筆者而言,其氣象的狀況算是超現實,且對社會重建的描寫不夠深入,但是在氣候變遷下,人們必須思考並建立對防災的概念與意識,在降雨強度變強、極端溫度更高的情況下,災難是有可能會更嚴重的。

台灣的讀者可以多參考水土保持局的相關防災宣導與資料,建立與更新相關知識,更重要的,應該是隨時有防災意識,才能保護自己,以及保護別人。

參考資料

Y.-S. Lu
4 篇文章 ・ 5 位粉絲
自從來到學界後,便展開了一段從土木人到氣象人的水文之旅。主要專業是地球系統數值模擬,地下水與地表模式的耦合系統,以及大氣氣象模擬。目前是于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich GmbH)超級電腦中心的博士後研究員。

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最貼近生活的防災資訊一把抓——災防科技中心的 LINE 官方帳號
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/02/14 ・2551字 ・閱讀時間約 5 分鐘

感謝 國家災害防救科技中心 對本次專訪之協助與支持。

  • 文/陳彥諺

睡夢中突然感覺到一陣劇烈搖動,燈座晃動、床櫃叩叩作響,是地震!幸好持續的時間並不久,在準備起身時,地震就停了。拿出手機,急著傳訊息給遠方的親友,想知道他們那裡的狀況如何,而在等待居住各地的親友們回覆訊息的分分秒秒,竟像是一刻鐘那麼長。

於是你便想,如果這時候有即時通知故鄉狀況的 app,在第一時刻提供遠方的地震狀況,那該有多好?

也有那樣的時刻。窗外時而大雨不停,時而風平浪靜,氣象預報雖然說明了颱風入境的軌跡,只是,各縣市政府仍未發佈是否停班停課的相關訊息。你等了整夜,等到夜深、不得不去睡了,卻還是撐著僅有的意志力,守著手機,不斷更新最新發佈消息。

眼皮沈重的你不禁想,要是這時候有即時推播停班停課訊息、並且能轉傳給親朋好友們分享的 app,那該有多好?

更多的是風和日麗的週末。幾週前早與三兩朋友約好了,要去露營登山、要去戶外走走,整理行囊的時候,斟酌著是要輕便為主,還是該以保暖為主?是該備齊防曬用品,或是得攜帶各式雨具?考量各種可能性後,所整理出來的行李卻大於能負載的重量,最終還是得依據即將來臨的天氣為主。

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2009 年的莫拉克風災傷亡慘重,當時政府間災情傳遞過慢,促使民間自主開發災情通報平台。這讓政府意識到臺灣的防救災體制需要調整,在災情資料整合問題上,開始引入以地理資訊系統為基礎,打造災害防救決策輔助系統,來整合各部會第一手的災害情資。

從 2013 年開始,由災防科技中心主力推廣災害共通示警標準(EDXL-CAP)到各部會中,並持續優化災害防救決策輔助系統。在 2014 年協助各部會統一全臺的示警資料標準,2016 年由各部會與臺灣電信業者建置的「災防告警細胞廣播訊息系統(PWS)」,其發布的每一則訊息也遵循這套標準。

除了中央部會的災情整合,災防科技中心也接續推動「災情回報資料標準(EDXL-SitRep)」,整合除了中央部會外 22 縣市的部分學研單位,讓學研單位能用標準格式及時傳遞災情。

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好木材不用嗎?幫地球減碳的「木建築」正夯——《一生必修的科學思辨課》
天下文化_96
・2021/08/19 ・2332字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 作者 / 江才健

自 2000 年左右,在加拿大等幾個國家,開始建造一些高樓層的木造建築,這些建築反映了近代建築技術的進展,也反映出人類面對宇宙環境的思維改變,支持木建築的這些「思維先行者」,一方面強調木建築在建築結構上的優勢,同時搭上近年流行成風的全球暖化現象,大力宣揚木建築在抑制碳排放方面的貢獻。

最古老的木建築

目前世界上一些比較著名的高樓層木建築,除了 2014 年在加拿大喬治王子市,高 30 公尺的八層木建築,還有 2015 年挪威蓋的 52.8 公尺高層木樓,2016 年加拿大英屬哥倫比亞大學蓋了 53 公尺高的木造學生宿舍,2019 年奧地利在維也納建成高達 84 公尺,包括飯店、公寓以及辦公室的木造高樓,美國則是 2016 年在明尼阿波里市開始,陸續還要在波特蘭以及紐約市建造木質高樓。

木質高樓並不是近代產物,到目前為止,世界上最古老的木造建築是山西應縣木塔,這個木塔始建於遼代,有一千年歷史,67 公尺的高度也還是目前最高的古木造建築。這個稱為「佛宮寺釋迦塔」的木塔,在山西北部靠近北嶽恆山的應縣,1992 年頭一次去中國大陸,有機會到山西參遊,曾經登臨應縣木塔,當時站在塔上,見四野低矮房舍,遠眺沃野平沙的北國景色,至今記憶猶深。

佛宮寺釋迦塔 。圖/維基百科

其實中國的木建築素有傳統,那回在山西的五台山,也看到更早建於唐代的佛光寺,佛光寺是目前保存最完整也最大的木造建築,這種木建築的建造技術,歷代累積,到北宋由李誡彙編成《營造法式》一書,成為木建築工藝智慧集大成的經典著作。《營造法式》總結了木造建築工藝的實作經驗,雖說對木造結構的施作提出規範,卻依然保留極大的隨意性。

在《營造法式》中討論的木造建築工藝,對於檐梁斗拱,頂柱結構的施作,都有其規範,特別的是利用木質材料的特質。木結構的結合,不用外加釘粘,是以榫卯接合,保持木質材料的彈性特質,充分利用自然巧力,也使木建築具有對抗如地震外力的彈性,展現中國木建築的豐富創造力,以及其背後的一種宇宙思維傳統。

會呼吸的木建築比鋼筋水泥更環保

近代的木造高層建築,雖說材料是採用了木材,但是其技術則是沿襲著近代建築科技的思維。工程師主要以特殊膠合方式開發出強應力的層板,這些交叉層壓板應力強,重量輕,可以準確切割,用於建造木建築的不同結構,以技術理論來說,這些木結構建造建築可以達到的高度,應該沒有局限。

木建築本來的一個弱點,是容易燃燒,歷史上也曾經在倫敦、紐約等城市發生大火,現代的木材質建築,比起不可燃材質的建築,遭火焚的損害容易預見,而且木質外層炭化後能保護內層免於祝融,不會有鋼材熔化和混凝土脆化問題,更能夠保持結構完整。

木質材料易燃,是作為建材的一大弱點。圖/Pixabay

木質建築近年受到重視的一個原因,與全球暖化的碳排放問題有關。木材本來可以蓄存碳,如用於燃燒,其中所蓄存的碳就回到大氣之中,木材如用於建築,碳就一直蓄積其中。目前人類使用的木材,只占森林增長的 20%,推廣木建築並不會造成大的問題,而且生產鋼材與混凝土所造成的大量碳排放,更不利於控制暖化問題,會呼吸的木建築,正是目前當令的綠建築,冷卻與加熱需要的能量,比起混凝土鋼材建築都更為節省。

推動木造建築目前主要是在美國與歐洲,美國的鄉間住宅 80% 已是木造,開採木材大約是每年森林增長的三分之一,歐洲多數建築使用的還是鋼材與混凝土,根據一份芬蘭政府的報告,歐洲利用木材於建築到 2010 年只增加了 4%,還有不少增長空間。

傳統思維與現代科學的揉捻

在這些技術性的問題背後,其實有一個更為根本的自然思維問題。中國長久以來的木建築傳統,孕生自文化傳統對於宇宙的思維,那就是「厚生利用」,建築房舍木材的供取講究平衡,所謂「斧斤以時入山林」,對於木材的使用,也是因勢採擷,在木造結構中也充分利用各種木質材料,所謂的榫卯接合正是出於此一思維。

這樣的宇宙自然思維,其實與西方科學思維大為不同。近代科學講究的,是究簡近因果以達立竿見影之效,由物質宇宙的觀察入手,到理論模型的建構,莫不如此,在建築技術方面,也是以加大建材抗應力安全係數方式,完成建築物的建構,其結果是建築物完成快速,卻沒有講究所謂的結構最佳化。我們可以看 20 世紀大蓋的河川水壩,那正是近代鋼材混凝土建構技術的產物,這些大量構築的水壩,確實很快發揮蓄水防洪以及發電的多重效果,但是卻也很快出現負面後果,譬如河流生態的巨變,而蓄集水庫的淤積情況,甚至危及水壩安全到不得不拆除的地步。光以美國為例,在全國的大約八萬五千座水壩中,半數已不能發揮原來的預期功效,自 21 世紀以降,拆除的水壩已經超過一千一百多座。我們可以舉一個不同的例子,那就是在四川成都平原的都江堰,這個攔截利用岷江河水的水利設施,並沒有採行強力的攔蓄,而是因勢利導的順應自然之力,達到分洪和灌溉目的,雖說近代都江堰也增加了小的水壩,但整體上依然維持原本順水利導的思維。這個戰國時代由李冰父子修築的水利設施,竟能歷兩千年持續發揮功效。

如何由《營造法式》和都江堰的自然思維,看到傳統文化的木建築智慧,超越當前木建築新趨勢所依循簡近因果、立竿見影的近代工程科學思維模式,是很值得我們思考的。

——本文摘自《一生必修的科學思辨課》,2021 年 6 月,天下文化出版
天下文化_96
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