如何在果凍上蓋城市？：從工法、材料到歷史，由地底到空中，頂尖結構工程師帶你解開建物的構造奧祕，了解建築究竟是怎麼一回事

 
呂良正  臺灣大學土木工程學系教授
──專業審定
 
陳冠帆　結構技師／原型結構工程顧問有限公司負責人
陳惠玉　臺灣物理學會《物理雙月刊》總編輯／國立中興大學物理系教授
張燕玲　臺灣科技大學營建工程系教授
謝紹松　永峻工程顧問公司董事長／臺灣大學土木工程學系兼任教授
簡麗賢　北一女中物理教師
──強力推薦
 
連專家都不知道怎麼建造聖母百花大教堂的穹頂，卻被一個「瘋子」用簡單方法解決了。
近千公尺的杜拜哈里發塔，結構原理竟和成束的吸管異曲同工。
一趟與結構工程師同遊的結構物深度導覽，見證古今中外的建築工程如何逐漸形塑文明城市的樣貌。
 
由內部建材到外部結構，從地下水宮殿到現代摩天大樓，
從五千年前的古印度文明到最先端的仿生學與3D列印建築技術……
本書帶你從各式建築構造探索土木工程學的知識與趣聞，
深入淺出，揭露那些隱藏在柱裡梁間鮮為人知卻又精采絕倫的故事。
 
沒有馬路可走、沒有隧道可過、沒有水道系統為我們供應清水與排放汙物，甚至沒有房子得露宿街頭……假如從數千年前累積至今的工程科學一夕間消失，世界會是什麼樣子？
即使不容易察覺，建築工程其實大大影響著每個人的日常生活。在本書中，參與建造英國夏德塔的頂尖結構工程師羅瑪．艾葛拉瓦將透過歷史軼事與當代實際案例，以及從業十數年來的親身經歷，搭配一系列手繪插圖及實際照片，從建築物的結構奧祕、材料科學到工程學的奇聞軼事，娓娓道來建築工程裡我們時常視而不見卻充滿驚奇的知識與趣聞──
 
●為什麼爆炸發生在高樓層會比低樓層更容易讓大樓坍塌？
●紐約雙子星大樓在建造時就已將飛機撞擊列入考量，為什麼911事件時還是不堪一擊？
●為什麼從五千年前至今，每顆磚頭都維持同樣的長寬高比例？
●圓拱上的磚頭沒有底部支撐為什麼不會掉下來？
●為何泥土加水是一灘爛泥巴，混凝土粉末加水卻能變成硬梆梆的水泥塊？
●發明家怎麼利用金屬的彈性發明出史上第一臺防止墜落的安全電梯？
●在還沒有起重機的年代，工人如何運用力學原理在河床打進數公尺長的木樁？
●英國的工程師怎麼從觀察船蛆蛤（一種以木頭為食的蛀蟲），獲得興建全球第一條河底隧道的靈感？
●在十九世紀臭氣沖天的倫敦市，工程師如何建造下水道系統來排解惱人的「黃金」災難？
●在地質條件接近「果凍」的墨西哥市，工程師要怎麼在上面蓋房子？
……
 
如今人類能享受舒適的生活，建築工程的貢獻厥偉，但我們卻對周遭隨處可見的各式建築物知之甚少。建築結構形塑城市的樣貌，支撐我們的日常生活，它不僅在在展現人類的匠心巧智，也反映出人與人以及人與自然的種種互動。閱讀本書，你將感受到一位結構工程師對工程的熱愛，以及如何用工程師之眼發現建築之美、世界之妙。
 
▎好評推薦
 
世界上最知名的建築物，或許你能叫得出建築師的名字，但你知道建構起這經典建築背後，總有一位結構高手嗎？
作者羅瑪．艾葛拉瓦用極具熱情的心，解讀了一般不易讓人了解的冷硬結構；而在這充滿溫度的文字中，你可以讀到關於結構力學的原型變化，同時還包含了一位女性工程師的細膩思考。
這是一個屬於結構工程師的內心對話與日常，並呈現了結構設計的真實過程。
──陳冠帆（結構技師／原型結構工程顧問有限公司負責人）
 
隨著時代的演變，工程技術趨於複雜，各種不同專業領域的投入及團隊合作是成就工程最重要的關鍵，而作者具備豐厚的物理學素養，恰如其分地在建築結構設計中扮演著安全守護者的角色。在文章中，我們隨著作者感性的文字敘述但不失理性的科學分析，搭配一張張充滿溫度的手繪插圖，走進一個又一個不同時代的世界建築中，了解不同建築結構設計的巧妙之處。即便，您不是建築專業，也可以透過作者結合時空背景的精采描述，懂得欣賞建築結構之美；即便，您不是科學專業，也可以透過作者簡單明瞭的比喻看見建築體背後的科學及故事。
──陳惠玉（臺灣物理學會《物理雙月刊》總編輯／國立中興大學物理系教授）
 
本書作者羅瑪是位女性結構工程師，對工程懷抱無比的熱忱。作者以她個人專業經歷，娓娓道出結構工程師如何設計出我們完全信任且處處倚賴的建築物，書中沒有任何數學方程式，而是以淺顯文字和易懂插圖說明隱藏其中的祕辛，讓工程變得如此親切，再輔以各城市引以為傲的地標建築為例，更令人印象深刻。相信透過本書，非工程領域的讀者亦可以工程師的眼光看待我們處處倚賴、每天穿越其上的建築物。
──張燕玲（臺灣科技大學營建工程系教授）
 
作者以生動的文字，輔以簡要的力學概念來介紹工程案例，很容易滿足一般讀者對於知識的渴望，即使不能完全領會相關的原理，還是可以感受到工程師如何讓這些古今知名、特殊的建築或土木工程屹立不搖。專業人士更可以經由作者費心整理而獲知背景故事及技術訊息。這是一本預期可以吸引全方位讀者的科普書籍。
──謝紹松（永峻工程顧問公司董事長／臺灣大學土木工程學系兼任教授）
 
閱讀《如何在果凍上蓋城市？》如同行萬里路，盡覽世界知名的建築工法和美學。這本書內容多元豐富，在有限的書頁中傳達知性與趣味兼具的建築體系，是值得一讀再讀的自然科普書。值得一提的是書中以臺北一○一大樓為建築經典，說明以柔克剛的物理工法，借力使力抗衡颱風和地震的巨型阻尼器，讓一○一大樓在波動的震撼中仍安然屹立。「書，就像降落傘，打開才有用」，閱讀這本有關建築的科普書，你一定能深刻體悟這句話的真諦。
──簡麗賢（北一女中物理教師）

作者簡介

羅瑪・艾葛拉瓦Roma Agrawal
羅瑪・艾葛拉瓦是位結構工程師，熱愛科學與設計，發現工程可以將兩者相結合而以此為志業。她懷著宏圖大志參與造就許多宏偉建築，作品從步道橋、雕塑品、火車站到摩天大樓，其中包括西歐最高建物──夏德塔，為倫敦景觀留下不可抹滅的印記。
羅瑪也勤奮推廣工程師和技師專業，希望鼓勵更多年輕人，特別是人數偏少的群體如女性投入相關行業。她曾為行政和立法機關提供科學教育的相關建議，並曾前往世界各地的大學、中小學和協會組織對成千上萬的聽眾演說，其中包括兩場由TEDx組織主辦的演講，也主持電視節目，並撰寫工程、教育和領導學等相關文章。
羅瑪的學養技藝精湛，向大眾推廣工程專業巍然有成，以此獲頒聲譽卓著的英國皇家工程院魯克獎章（Royal Academy of Engineering''s Rooke Award）及十餘個國際獎項。
本書是她的第一本著作。
作者網站：www.RomaTheEngineer.com
推特帳號：@RomaTheEngineer

譯者簡介

王翎
台灣大學外國語文學所畢業，現專事筆譯，新近出版譯作為《歐洲中世紀城堡》和《口感科學》。期盼繼續深入書中世界徜徉探索，享受揀字選詞和推敲琢磨的樂趣。

黏土（節錄）
 
我喜歡烘焙，說起來或許不是很令人驚訝，畢竟烘焙和工程有很多相似之處。我喜歡照著設定好的步驟，按部就班烤出一個蛋糕。我喜歡耐心精準、有條不紊地操作，否則烤出來的成品形狀或質地都會不對。我喜歡忙碌一陣後，滿懷希望安靜等待烤箱裡的蛋糕慢慢成形的時光。通常一切都令人無比心滿意足，但也有困惑挫折的時候──像是有一次我打開烤箱準備端出一個可口的反烤鳳梨蛋糕，但眼前只有沒熟的鳳梨塊無精打采地在油膩膩的奶油汪洋中漂蕩。至於底層的濕潤蛋糕就別提了，變成軟爛黏糊一團糟。我一邊咒罵烤箱和食譜（畢竟再怎麼樣也不可能是我的錯），一邊將整盤爛攤子直接甩進垃圾桶。不過，那次倒是給了我寶貴的教訓，烘焙和工程一樣，正確的材料選擇，以及正確的組合方式，對結果都至關緊要。
 
在設計建築物或橋梁時，材料是最重要的考量之一。事實上，如果使用不同的材料，將會影響結構骨架的設計方式、是否感覺突兀，以及重量大小和價格高低。材料必須適合建築物或橋梁的用途，我的工作就是讓材料融入結構骨架之中，但又不會顯得格格不入。材料也必須能夠抵抗建築物的載重造成的壓力和應變，並在晃動和溫度波動的情況下也能表現良好，最後還必須確保選用的材料能夠讓結構物在環境中盡可能耐久不壞。值得慶幸的是，我的工程作品比我的烘焙作品成功多了。
 
人類長久以來就對材料的科學著迷不已，從古時就有許多關於「物」是由什麼構成的理論。希臘哲學家泰利斯（Thales；活躍於西元前六○○年）主張水是構成所有物體的原始物質，以弗索的赫拉克利特（Heraclitus of Ephesus；約西元前五三五年生）則認為是火。德謨克里特（Democritus；約西元前四六○年生）及其追隨者伊比鳩魯（Epicurus）提出「不可再分割的原子」，成為現代所稱原子的先驅。印度教信仰中以地、火、水、空氣四大元素來描述物質，而四大元素之外的第五個元素「阿卡夏」（akasha）或稱精神元素，則含括物質世界以外的一切。羅馬建築師維特魯威在《建築十書》中也認為物質是由同樣的四個元素組成，並認為材料的特質和表現取決於各種元素所占的比例。