全世界最大跨距單塔不對稱斜張橋-淡江大橋
-專訪 胡銘煌 顧問
| 本刊編輯部 |
引言 胡銘煌顧問從民國60年代進入高速公路工程局，親身參與台灣第一代高速公路建設，見證了那個土木工程人才濟濟、基礎建設蓬勃發展的黃金年代。他在公部門建立了扎實的橋梁設計基礎，後轉入民間工程顧問領域，參與了中正體育館、台北大巨蛋、仁愛鴻禧大樓、統一國際大樓、高速鐵路車站等重要工程，同時長期投入結構系統研究、規範制定與教學工作。這種橫跨公私部門、實務與學術、建築與橋梁的多元經歷，讓他對結構工程有著獨特而完整的視野。在他的敘述中，「結構系統的整體性思維」不再是一個抽象的概念，而是貫穿每個設計決策的核心邏輯。從中正體育館如何透過材料選擇優化系統行為，到統一國際大樓如何讓結構與建築完美整合；從New RC技術如何重新定義RC結構的性能邊界，到淡江大橋如何以全球獨特的單塔不對稱設計挑戰工程極限—這些案例與對談都共同指向了一個關鍵的認知：結構工程不只是力學計算，更是在複雜約束條件下，整合技術、經濟、美學、使用性等多重需求，找到最佳平衡點的專業藝術。 本次的訪談由胡銘煌顧問從個人經歷、基本原理談起，逐步深入具體實踐，最後回到產業發展與專業傳承的宏觀視野。透過胡顧問豐富的實務經驗與深刻的反思，期待能為讀者呈現：在營建產業面臨轉型的關鍵時刻，什麼樣的能力與視野，才是下一代工程師真正需要建立的專業核心。 壹、職涯歷程：從公部門到民間顧問的多元視野 黃金年代：台灣土木工程的起飛問：胡顧問，您的職涯完整經歷了台灣結構工程發展的關鍵時期。能否請您先分享從求學到執業的歷程，特別是那個被稱為「土木工程黃金年代」的時期？ 答：我是台大土木系民國57年畢業，繼續攻讀台大土木研究所結構組，60年取得碩士學位後，透過高考進入交通部台灣區高速公路工程局，擔任正工程師兼結構科科長。那時高考我是優等級，甚至如果有一科不考都能上。局長選派我到美國T.Y. Lin公司協調圓山大橋設計並全面學習結構設計，所以我對於預力混凝土大跨徑橋梁設計及建築物耐震設計都很熟悉。 那個年代確實是台灣土木工程的黃金時期。在民國60年代推動十大建設的時候，全台灣最優秀的人才都往土木走，有點像現在的半導體產業。當時整個國家的資源都投入基礎建設。工程師在高速公路局的薪水差不多是公路局的兩倍，公務人員的待遇比民間高，所以公路局的人都跑到新設立的高速公路工程局來。這個薪資差距反映了國家對這個行業的重視程度。 在高速公路工程局服務期間，一開始參與的是中山高速公路上的淡水河橋（大跨徑預鑄預力橋），後來還有圓山橋（節塊施工預力混凝土橋，跨徑150公尺，為當時高速公路最大、最艱鉅的工程之一）等重要橋梁的設計。當時台灣的橋梁設計大多採用美國AASHTO的各類標準斷面，因為台灣工程師那時還不太會自己設計。整條中山高速公路345公里，興建費用總共才花費了約429億元。當時高速公路局有很多標準圖，都是早期手繪的。但這些只是guideline，還是需要工程師根據結構行為去規劃和設計，並不是能夠完全照抄的。 多元角色的專業養成 問：您後來的職涯發展相當多元，從公部門到民間顧問，從實務到學術。這種跨域的經驗如何形塑您對結構工程的理解？特別是在廖慧明建築師事務所的經驗，對您建立「系統整體性思維」有什麼影響？ 答：中山高速公路完成後，我即離職。受聘在廖慧明建築師事務所擔任結構設計經理，並在國立台灣工業技術學院擔任教職。我在廖慧明建築師事務所的經驗很特別，那是一個將結構工程與建築設計緊密結合的環境，讓我從更宏觀的角度去思考結構系統，如何讓結構不只是滿足力學要求，更要與建築設計相互配合。廖慧明建築師是日本東京大學工學博士（1965），博士後到美國研究，並在T.Y.LIN公司任職5年，實務經驗豐富，也讓我受教很多。 後來，我到淡江大學擔任專任副教授，也到美國伊利諾大學擔任訪問學者。在學術界任教期間，我同時兼任企業工程顧問，保持與實務的連結。再之後投入民間工程顧問領域，參與了許多大型工程項目，包括中山高速公路的多項工程、統一國際大樓、台新銀行大樓、高速鐵路車站等重要案件。現在則在廖慧明建築研究所擔任首席顧問。 這些不同的角色—公部門工程師、民間顧問、教學者—讓我從不同角度看同一個工程問題。公部門重視規範和風險控管，民間顧問要兼顧技術與經濟性，教學則需要將經驗系統化、理論化。這種多元視角對建立結構系統的整體性思維其實很重要。 在專業參與方面，我長期持續投入規範制定和學術著作，包括混凝土工程設計規範、捷運系統建設技術標準、公路橋梁設計規範、鐵路明挖覆蓋隧道設計規範、預鑄混凝土設計規範與解說等重要規範的編修工作。這些工作讓我能從更高的層次思考台灣結構工程的發展方向，將實務經驗轉化為可傳承的知識體系，也讓我持續關注產業發展，為下一代工程師建立更完善的技術基礎。 貳、結構系統的核心原理：跨徑、彎矩與力的傳遞 重力（淨重與活重）：彎矩是最大的麻煩問：在深入討論具體案例之前，我想先請教結構設計最基礎但也最關鍵的問題。您常提到「跨徑控制」是結構設計的核心，能否從力學原理的角度，說明為什麼控制跨徑如此重要？這個概念如何貫穿您整個職涯的設計思維？ 答：對我們做結構設計的人來講，最怕的就是span（跨徑）大。因為跨徑越大所產生的彎矩越大，而彎矩跟跨徑的平方成正比。跨徑是2，彎矩就是4；跨徑是4，彎矩就是16。這是不得了的事。 為什麼怕彎矩？因為彎矩對結構體來講比較麻煩，在一個跨徑內會由最大負彎矩、零彎矩到最大負彎矩的變化，而在構材斷面內所產生的中性軸，一上一下會產生拉跟壓。對材料來講，有拉有壓，最大值在最外面，中間等於零，所以材料就浪費了，而且變形變大。彎矩可以說是我們做結構的人最需要想辦法去克服的事情，讓它變小。這就是為什麼跨徑是控制一切，我們所有系統都是為了控制跨徑的影響側力（風力與地震力）：不只是彎矩是大麻煩，另加整體結構的傾覆力與大地基礎的互動 問：除了垂直載重產生的彎矩，側向力對結構的影響似乎更為複雜。特別是在超高層建築或大跨徑橋梁中，風力與地震力的考量可能主導整個結構系統的選擇。您如何看待這兩種側力在設計上的矛盾性？ 答：結構設計怕高，為什麼？因為高度越大會產生越大的彎矩及越大的傾覆力。鋼構拉力壓力強度都很好，設計斷面小而輕，變位較大。RC的混凝土壓力強度好但拉力強度太差，設計斷面大而重，變位相對小，所以變位會大。RC的東西斷面大，變形相對小。斷面大小對垂直載重、活載重是一個問題，對側力是最大問題。而在側力裡面，風力和地震力剛好相反：對風?而言，結構是重量越?越好，不容易被吹動。你看美國產?旋風，整個?、房?都被捲上去了，如果做成RC構造根本就不會有事，因為RC構造很重。但對地震?而言，結構是重量越?越好，慣性??。這就是我們在設計上要很仔細考量和權衡的地?，因為沒有絕對完美的系統，只有在特定條件下最合適的選擇。 綜言之，整體結構系統的選擇，係將跨徑大、高度高的結構，即彎矩大，彎矩主導的結構，轉換成彎矩小、拉力或壓力主導的結構系統，如大跨徑橋梁等採用拉力主導的吊橋或斜張橋、壓力主導的拱橋或含拉桿、壓桿的桁架橋等。 參、系統思維的實踐：從中正體育館到橋梁工程 中正體育館：預力拉力環梁的系統邏輯問：理解了這些基本原理後，我想請您分享一些具體案例。您在廖慧明建築師事務所時期參與的中正體育館，似乎是一個展現「系統整體性思維」的經典案例。能否談談當時如何突破傳統思維，用預力混凝土取代鋼構來做拉力環梁？這個決策背後的思考邏輯是什麼？ 答：我最早在廖慧明建築師事務所做的案子是中正體育館，跨徑132公尺，原本委託世界知名的SOM建築設計事務所來設計，它們採用平面屋頂方案而造價太高，業主王永慶不同意，才改由廖慧明建築師事務所改採球型屋頂設計，將彎矩轉換成以拉力、壓力為主的結構，以減少造價，這也是當時是全亞洲最大的球型鋼架薄殼結構。這個案子最特別的地方，就是薄殼下面底圓用預力混凝土做拉力環梁。 一般人可能會問：拉力環梁不是應該用鋼構嗎？本來是鋼構的，為什麼要改成預力混凝土？這就是系統思維的展現。薄殼在底圓產生的是拉力，拉力要用「環」來束住。因為當時鋼材貴、造價高，才改成了預力混凝土後，當薄殼的傳遞力量下來，整個結構系統的行為反而更好，因為壓得更牢固。預力混凝土不只是為了省錢，它讓整個結構的行為更穩定、更合理。這就是系統思維：不是單純看某個構件用什麼材料最強，而是看整個系統如何協同工作，如何讓力的傳遞更合理、更經濟。 橋梁設計的系統考量與方案比較 問：這種系統思維在橋梁工程中如何展現？橋梁不僅要考慮結構本身，還要面對更複雜的環境條件—河川沖刷、地震、風載等。您如何在設計初期就建立起這種全面性的系統判斷？特別是在實務上，如何透過方案比較來體現工程師的專業價值？ 答：橋梁設計要考慮的因素很多。首先要區分一般的高架跨越橋和河川橋。河川橋特別複雜，因為要考慮河流的沖刷、施工條件、臨時支撐系統，以及營運階段的風險。這些都要在結構系統一開始就考慮進去。不是over design，而是考慮未來環境變動的風險。 比如說，耐震規範規定河川橋在地震時要考慮河川沖刷，但最大地震跟最大河流沖刷同時發生的機率很低，所以要經濟一點，不能所有critical design都疊加在一起，那太不經濟。這就是loading combination的系統問題。你要針對不同的loading用不同的策略。風力考慮也都是風災的，規範會給你loading combination的指引，但這需要工程師去理解背後的邏輯。 在美國和日本做設計的時候，設計費比較高，所以對業主要有交代。做結構設計時，絕對不能只有一個方案，一定要有比較方案。這個比較方案主要是結構系統的差異。外力的假設條件是固定的，因為業主的需求是一樣的。但要用不同的系統來滿足需求，然後比較施工難易度、工期、造價，還有配合當地的工人、材料供應等條件。 像台灣現在到處在蓋工程，有沒有這麼多人？有沒有這麼多機具？如果沒有評估，一定會延遲。還要看業主對造價的需求高，還是對工期的需求更高。如果工期需求高，施工方法就不一樣。像統一國際大樓要求快速，地下開挖七層就做逆打工法，上下同時施工，工期不會overlap，但費用相對較高，風險也比較高。建築系統可以選擇場鑄或預鑄。預鑄的話，很多構件在工廠做好，搬進來架設就完成，很快就做好了。這些都是系統層級的決策。 肆、材料與工法的創新：New RC如何重新定義RC結構 鋼構的競爭優勢與RC的突破問：從材料技術的角度來看，鋼構長期以來在超高層建築領域佔有優勢。但您長期推動New RC技術，試圖改變這個格局。能否從結構系統的角度，說明為什麼需要發展New RC？它如何透過材料和工法的雙重創新，重新定義RC結構的性能邊界？ 答：要理解New RC，首先要知道鋼構的競爭力在哪裡。鋼構有三個優點：強度好，拉力和壓力強度都比混凝土高很多；結構輕，地震力來的時候負擔小；施工快，都是直接架設，不用等養護。這三個優點，傳統RC比不上。至於RC要怎麼改善系統做法來跟鋼骨競爭？工期方面要靠預鑄才能快。 但預鑄不是這麼簡單，裡面有很多細節，經過很長時間的實驗和實作，基本上，由日本於1984年開始發展出來的。廖慧明建築師於2007年、2009年、2011年連續三次舉辦新世代超高強度鋼筋混凝土結構工程技術研討會，邀請了當時日本最有名的專家學者過來，有十幾個很重要的專家。其中Aoyama（青山博之）就是廖慧明建築師在日本東京大學的同學，日本的New RC超高層大樓都是他教出來的，現在日本超高層大樓已經是世界級的水準。 New RC的雙重創新：高強度材料與預鑄系統 問：New RC在材料規格上有什麼突破？這些高強度材料如何改變傳統RC的設計邏輯？ 答：台灣的New RC是新型高強度鋼筋混凝土，是國家地震工程研究中心仿照日本New RC研發的創新結構系統。它是兩件事的結合： 第一是高強度材料。鋼筋採用SD690或SD790級高強度鋼筋，降伏強度約685 MPa，遠高於傳統常用的SD420。混凝土標稱抗壓強度在70 MPa以上，甚至可以達到100 MPa（約1000 kgf/cm2）以上，遠高於一般RC結構常用的210到350 kgf/cm2。相較於傳統RC，材料強度提升1.6到2.4倍。箍筋用Power Ring，在工廠先對銲，整個套上去，所以箍得很好，圍束力也高，裡面的箍筋就很簡化，施工很方便。主筋做得很大，讓構件的承載力大幅提升。 第二是預鑄系統，在工廠標準化生產，品質控制好，運到現場組裝接頭，設計要標準化，且經過合格單位的測試。這樣不只快，而且可以縮小構件斷面，增加使用空間。實現「小梁柱、大空間」。兩者結合才叫New RC。它重新定義了RC結構的性能，讓RC可以跟鋼構競爭超高層市場。 但要注意，高強度材料需要依據新研發的設計方法和專用電腦程式進行設計，傳統規範的等效應力塊參數不適用。另外，高強度材料在特定條件下，如高軸力，仍能維持良好韌性，但需注意其能量消散與變形能力，可能需較大變形量才能達到與傳統RC相似的消能效果，一般超高層大樓還會採用隔震設施以減少地震力。 經濟發展驅動技術需求 問：技術創新往往與市場需求密切相關。New RC的發展如何回應台灣都市發展的實際需求？特別是在土地稀缺、人力成本上升的背景下，這項技術如何創造新的價值？ 答：像我參與的遠揚之森Tpark，是27層地上大樓加地下三層地下室，用的就是New RC。以前鋼構可以做超高樓，RC沒辦法，現在New RC已經可以做到60層了。 為什麼要發展這個技術？因為隨著經濟發展，土地越來越貴，人工越來越貴。當土地價值超過一定限度，超高層大樓創造出來的空間效益就很明顯。你可以創造往天空上更多的使用空間，提高坪效。梁柱可以縮小，釋出更多室內空間。同時，節省施工期程創造的經濟效益也很可觀。這就是New RC有競爭力的原因：它在對的時間點，用對的技術，回應了市場的需求。而且提升了高樓層的耐震性與韌性，是現代高層住宅與都市更新的關鍵技術。 伍、超高層建築的挑戰：Mega Structure與使用性設計 統一國際大樓：大結構套小結構的設計哲學問：超高層建築面臨的最大挑戰之一，就是如何處理隨高度急劇增加的側向力。您提出的Mega Structure概念，如何透過「大結構套小結構」的策略，有效分離垂直載重與側向力的傳遞路徑？能否以統一國際大樓為例，說明這個設計哲學如何在實務中實現？ 答：Mega-girder、Mega-column，就是除選定對稱配置的Mega-column外，每十層左右採用一圈Mega-girder，以形成Mega Structure。Mega-column是一般的柱加上斜撐，專門針對側力設計。所謂Mega是針對大地震、大颱風的結構系統。你可以把它理解成大結構套小結構。大結構承受水平力，針對地震跟颱風，這是結構系統裡最重要的考量。小結構處理垂直力和局部載重。這是針對不同loading用不同策略。 風力和地震力在高度的影響非常大。越高的建築，振動越大，底下承受的彎矩和力量越大。風是各個方向的，地震也可以分成X向、Y向和Z向。設計時最好能取得設計區域一兩公里內的強震儀記錄。 關鍵在於：對於Mega Structure來講，垂直載重（gravity load）的影響相對小。垂直力是累加作用，從上面一直加下來，用什麼系統都一樣。但側力不一樣，除產生彎矩外，還會產生整體結構的傾覆力，因此需要將傾覆力轉換成外柱的拉力、壓力來平衡。 問：統一國際大樓似乎是您與建築師成功對話的典範。在這個案例中，結構系統如何與建築造型達到完美整合？ 答：統一國際大樓就是我跟建築師這樣談出來的。我要做Mega Structure，他的造型就配合了。所以你去信義計劃區看統一國際大樓，造型是對稱出來的，建築跟結構完美combine在一起。這不是建築師讓步，也不是結構工程師妥協，而是雙方都理解對方的邏輯，找到最佳的整合點。 像101大樓也是類似概念，把column針對水平力做成Mega，但它的Mega-column是直接做成很大的box柱，Mega-girder由一層或兩層樓加斜撐形成深梁構成，同時考量水平力和垂直力。這就是系統整合的智慧：不是把構件分開設計，而是讓構件在系統中扮演多重角色，達到最經濟的配置。 從安全到舒適：談TMD（調諧質量阻尼器）與使用性設計 問：台北101大樓已成為台北的地標之一，內部採用了TMD作為被動式制震系統之一。但從工程角度來看，TMD的設計目的是什麼？這個案例如何體現從單純追求結構安全，到全面考慮使用者舒適性的設計思維轉變？這種對使用性的重視，是否也解釋了為什麼住宅建築較少採用鋼構？ 答：很多人誤解了，以為TMD是為了耐震。其實TMD主要是為了強風來時，內部人員的舒適性。規範規定，半年回歸期的風力，建築物的加速度要在5 gal以下。gal是加速度單位，等於1 cm/sec2。這個加速度會讓人感覺不舒服，因為感覺是加速度來的。根據台北101大樓初步設計是6點多gal，超過了，所以要靠TMD把它降下來。當然，TMD也能幫助耐震，所以雙重功能。 這引出一個重要議題：住宅為什麼都不用鋼構？摩天大樓辦公室很多用鋼構，但住宅不行。鋼構因為材料強度好，斷面做得輕，風力來的時候擺動加速度較大，一定比RC大，會讓人不舒服。有一個有趣的事情，據稱買豪宅的人常常在颱風來臨後，會抱怨設計的人，就是這個道理。因為住宅是家人、小孩、老人都在裡面，而且是24小時使用。地震只有一分鐘，真正很強的不到一分鐘，但颱風是24小時。這個時間因素在設計時必須考慮。所以我們的設計不只要看code的檢核、材料強度、斷面安全，還要考慮使用者的舒適性和人在裡頭的行為。 規範裡其實也有這些要求。高速鐵路、高速公路、台灣鐵路，橋梁的變位量跟跨徑的比例都有規定，是千分之一或兩千分之一。高速鐵路速度快，變位量影響更大，所以要求更嚴格。這就是serviceability的問題，結構是服務我們的，不只是撐住不倒而已。 陸、淡江大橋：單塔不對稱斜張橋的系統創新與挑戰 橋梁結構系統的演進：從標準化到創新問：在深入討論淡江大橋之前，我想先了解台灣橋梁工程的發展脈絡。從您早期在高速公路工程局時期參與的標準化橋梁設計，到後來的大跨徑預力橋梁，這個演進過程如何為淡江大橋這樣的創新跨海工程奠定技術基礎？ 答：我一開始在高速公路工程局參與中山高淡水河橋、圓山橋等設計時，台灣橋梁主要採用AASHTO標準斷面的預鑄梁。圓山橋當時是委託國外，由美國T.Y. Lin公司設計的預力懸臂橋。那時候我被派到T.Y. Lin公司學習，所以對這種大跨徑預力橋梁的設計很熟悉。後來我從高速公路工程局回來後，還在民間設計過基隆和平島跨海的預力懸臂橋。所以我對橋梁，特別是跨海橋梁的設計，從臨時支撐系統到永久結構，都有相對完整的經驗。 跨徑控制與不同橋型的力學邏輯 問：在討論淡江大橋的特殊性之前，能否先從理論層面說明，為什麼吊橋和斜張橋能夠跨越如此大的距離？它們如何透過不同的結構邏輯，突破傳統梁橋的跨徑限制？ 答：談到橋梁，最關鍵的就是跨徑控制。如前述，吊橋和斜張橋的核心概念就是將大彎矩變成吊索或斜拉索的拉力，讓跨徑通過由吊索或斜拉索的support點分攤。本來可能一公里的跨徑，經過support點把它分攤以後，變成分段15到20公尺一個。這些support點的拉力讓彎矩變小，變形也就變小。吊橋的系統最極致。塔要很高，讓纜繩自然垂下來，小的拉桿拉住以後，這整個力量都是拉力，均勻的拉力。讓吊索斷面產生均勻的應力是最好的設計，因為最省錢，不會浪費。全部同一個斷面，沒有浪費，都是拉力，材料充分發揮。不像RC結構彎曲時兩邊受力其他都是零，有的是拉力或壓力。 但吊橋對垂直力很好，對側力就擺動很厲害。風一吹就會晃。所以人行吊橋一般都會做抗風索。你去看碧潭吊橋，200公尺跨徑的人行橋，橋面寬度小、側面抵抗勁度就小，因此，橋塔兩邊就會做抗風索，讓橋的擺動不會太大。但還是會晃，人在上面感覺很不舒服。這又回到：安全性和使用性要同時考慮。斜張橋難一點，但比較漂亮，而且變位會比較小，比較緊。 淡江大橋：全球獨特的單塔不對稱設計 問：淡江大橋採用了全球罕見的單塔不對稱斜張橋設計。從結構力學的角度來看，不對稱設計會帶來哪些挑戰？設計團隊如何透過材料配置和鋼索布置來達到力的平衡？ 答：淡江大橋在結構系統上有幾個特點。首先，它是單塔不對稱設計，而且為配合淡水夕陽景觀，人型單塔的兩足平行行車方向，立於橋面板的中央，但與一般斜張橋有所不同，單塔的強軸與弱軸就互換了。橋面從橋塔兩側穿過，橋面寬度從44公尺漸變為71公尺，寬度也是不對稱。而不對稱結構通常是我們在計算時比較不喜歡的，因為要考量力量、長度、跨距的不一致。兩邊吊索長度不一樣，最後還是要力平衡，這是全世界很少見的設計方案。 你看它的配置：一邊是鋼構，另一邊是RC複合斷面。橋面寬度和材料都是為了平衡而設計。而且它不靠橋墩支撐，靠橋塔和鋼索拉抬。鋼索有些拉到複合斷面這邊，把重量盡量平衡。外面那邊比較重，所以設計上一定要讓力量盡量一致。這個難度在於中間兩邊橋寬度不對稱，鋼索位置不對稱，力的平衡要算得很精確。這是真正考驗結構工程師功力的地方。   問：淡江大橋作為重要的跨海交通要道，在抗震設計上必須達到極高標準。我注意到它採用了「全漂浮式」設計概念，這是什麼意思？這種設計如何與隔減震系統整合？ 答：淡江大橋的耐震設計比照世界大型橋梁，以適合橋址環境條件的最高標準進行設計與檢核。它的一個重要創新就是「全漂浮式」設計概念。這也是情勢造成，此因人形單塔之強軸與弱軸互換，兩足位於橋中央，而沒有橫梁支承橋面，這自然形成漂浮。 什麼是全漂浮式？就是整個橋面結構不是固定在橋墩上，而是透過特殊的支承系統「漂浮」在橋墩頂部。這個概念的核心是兩側橋墩用單擺支撐和球型支撐，讓橋面與下部結構之間的摩擦力降到最低，地震時，減少下部結構傳到上部結構的地震力，即為通稱的「隔震」。 單擺支撐就是做一個單擺，像一個繩索一個擺子在那邊擺來擺去，讓摩擦力降到最低。地震力來自基盤，往上傳會讓橋墩動。結構本來跨在上面，會因為摩擦力被帶動。如果把摩擦力變小，受到的力量就會變小。因為力量來自於本身的重量加上摩擦係數，摩擦係數變小，dead load固定，所以摩擦力變小的時候，本身對上面的影響就小。 這種全漂浮式設計，讓橋面結構在地震來臨時能夠相對自由地移動，單塔不會因為與下部結構的強制連接而承受過大的地震力。就像一艘船漂浮在水面上，水面波動時，船可以隨波起伏，不會直接承受所有的衝擊。 問：除了這個漂浮式的支承系統，您認為還配置了哪些的隔、減震設施是值得注意的？ 答：對，結構工程師透過調整結構載重分佈，並在適當位置設置了多項隔減震設施，形成一個完整的系統。具體來說，橋梁縱向在主橋塔柱配置了7支HFR（高阻尼橡膠支承），在橋梁兩端配置了4支FVD（流體黏滯阻尼器）作為輔助，用來抵抗縱向水平地震力。橋梁橫向使用摩擦單擺FPB鋼製支承來隔開並減低橫向水平地震力，另加橫向剪力榫及合成橡膠墊來承受減低後的橫向力。 這些設施可以有效控制橋梁的振動頻率，抵抗7級以上劇震，確保結構安全並保障震後生命線功能。HFR可以吸收地震能量，FVD則能提供速度相關的阻尼，在地震發生時有效消散能量。配合摩擦單擺支承及剪力榫，形成一個完整的隔減震系統。橋梁的橫向位移控制也很重要，因此一般橋墩設計的強軸在橫向。這種大跨徑橋梁，橫向位移如果不控制好，會影響使用性，甚至安全性。所以在設計時就要考慮橫向的約束機制，讓橋面在地震或強風時不會產生過大的橫向位移，但又要保留足夠的變形能力來吸收能量。透過摩擦單擺FPB鋼製支承及橫向剪力榫，我們可以在橫向提供適當的約束，同時又不會傳遞過大的力到主結構。 這就是系統思維：不是單一個構件或單一個裝置就能解決問題，而是要整體考量——全漂浮式的支承系統提供基本的隔震功能，HFR和FVD提供能量消散，摩擦單擺控制橫向位移——讓各個系統協同工作，達到最佳的抗震性能。 建築主導設計的工程挑戰 問：淡江大橋以其獨特的造型成為淡水河口的新地標，這座由建築師主導設計的橋梁，在工程實踐上面臨了哪些特殊的挑戰？結構工程師如何在建築美學的框架下，實現技術創新？ 答：淡江大橋是一座由建築師主導設計的橋梁，整個設計以淡水夕陽及建築美學為主要考量。日本專家說這個橋從頭到尾都很困難，主要是因為建築造型的要求。整個塔的斷面一直變換，那麼高的塔施工已經很難，模板又要為了造型一直變。要用滑模也不是，用固定模板又要一直換掉。這在工程上是很大的挑戰。 全焊接的鋼構系統也增加了施工複雜度。全焊接把型式弄得很複雜，大部分都要在工地做，沒辦法在工廠銲接預製。結果幾家大廠都沒來投標，最後是由較小的廠商承接。小廠在宜蘭比較遠的地方，鋼構運送還要通過隧道，所以尺寸受限，最後還是要到現場組合。設計上變化那麼多，廠商的利用率比較低，工人也比較辛苦。 問：在這樣的挑戰下，施工團隊如何透過對細節的精確掌握來確保工程品質？ 答：有一個很關鍵的細節：焊接時間的選擇。建山機械負責鋼構的製造與施工，它們老闆說他們都是半夜去焊。為什麼？因為橋面板早上受太陽日照，上面有溫度變化。到晚上溫度穩定，才去焊接。要考慮焊接時間點的變形，以及焊道受到的拉扯。所以他們選擇半夜施工，這是施工團隊針對特殊條件發展出來的智慧。比如說，一般民眾都只看到晴天好施工，但淡江大橋更特別，白天溫度變化大反而不能焊接，要等到晚上溫度穩定。這些都是系統思維要考慮的環節。 淡江大橋的工程意義 問：回顧淡江大橋的整個設計與施工過程，您認為這座由建築師主導的橋梁，在台灣橋梁工程史上具有什麼樣的意義？ 答：我很佩服參與這個工程的所有人，能夠把這麼困難的橋梁建造完成，這是了不起的成就。 淡江大橋展現了台灣橋梁技術的創新能力——全球獨特的單塔不對稱設計、創新的全漂浮式隔減震系統（包括主橋塔柱7支HFR、橋梁兩端4支FVD阻尼器及摩擦單擺FPB鋼製支承）、完整的縱向與橫向地震力控制機制——這些都是技術上的重要突破。 同時，這個案例也讓我們思考：當建築美學成為主導，結構工程師如何在這個框架下發揮專業價值？如何在建築師的創意願景與工程的理性邏輯之間找到平衡？這不是說美學不重要，建築美學確實賦予了淡江大橋獨特的地標意義。但工程專業的價值，在於如何在追求美學的同時，也能兼顧經濟性、耐久性、可施工性。這需要在設計初期就讓結構工程師充分參與，透過對話與整合，找到美學與工程理性的最佳平衡點。 柒、面向未來：標準化、模組化與設計思維的重建 台灣土木工程的現實困境問：從產業發展的宏觀角度來看，台灣土木工程目前面臨哪些結構性的挑戰？這些挑戰如何影響工程品質和技術傳承？ 答：土木工程大概都是在外面工作，要完成工程靠的是外面的大型機械和專業人員在現場控制，還有各種大包小包不同專業的廠商和材料。 現在的問題是：材料方面，現在有很多材料要從菲律賓等地進口，我們的材料產業已經越漸萎縮了，小島經濟規模有限，自己做會划不來。人力方面，大家都怕曬太陽，技術工人越來越少。半導體產業待遇好，大家都想考大學，喜歡躲在office做事。在工地的人越來越少，目前在工地上，鋼筋工、模板工大部分都變成靠外勞，這樣下來其實是很危險的。設備方面，很多設備用一個案子就沒有了，要從外國運進來。對一個比較小面積的國家來講，發展土木工程行業是比較難的，技術也是做了一個案子下面就沒有延續。 但是，總不能靠人家。所以我的建議是：台灣的工程師還是要盡量走到工地去，人越來越少，你的價值就會越來越高。 標準化與模組化：AI時代的必然趨勢 問：面對這些挑戰，未來的工程設計思維應該朝什麼方向調整？標準化與模組化如何成為突破困境的關鍵？特別是在AI技術日益成熟的今天，這個趨勢有什麼新的意涵？ 答：現在大家都在做AI，AI的基礎就是標準化，標準化的施工很重要。淡江大橋變化多，沒有標準化，造成材料增加和施工困難。但一般的土木標準結構，要思考哪些東西可以模組化施工、標準化施工。 <以New RC的理念，材料用最好的，整個斷面、整個施工都標準化，這是最好的方向。工程師應該要有整合性思維，考慮元件和元件可以標準化、積木式的拼湊、完成和組裝，讓工廠能快速製造。但要能標準化製造，不要每次都開新模。創意來自細節之間的連接，而不是刻意去做藝術品。用最好的材料，耐久性變高，反而是未來節能減碳、增加經濟斷面、創造整合的方向。br> 設計思維的重建：從工具依賴到系統判斷 問：您常批評現在的工程師過度依賴電腦軟體。但軟體本身只是工具，問題的核心是什麼？您認為當前工程教育和實務訓練中，最缺乏的是什麼？Simple model又為什麼如此重要？ 答：現在有個大問題，電腦程式太好了，讓真正從事這個行業的人思考越來越少。他只要會input，output就完整交代出去，包括繪圖都幫你弄好。但思考反而變少了。什麼思考？結構系統方案的比較、價值評估、使用性、安全性、造價、工期，這種系統層級的價值判斷很重要。包括美觀，標準化也不見得不美觀，這才是設計師要做的事。 比如說台大缺少設計的學院，設計是一個整體性的高階技術與創造力的整合，我一直在提這個問題。為什麼台大的學生在工程界常沒有特別傑出，因為沒有設計這方面的訓練。設計是領導一切的，像國外、日本、大陸都有設計學院。全世界的大學都有設計學院，我們台大最近才看到創新設計學院，不是針對傳統土木建築設計，但這還是不夠的。 軟體要分開來：Production的軟體用來產出詳細設計圖和計算書，思考的軟體用來做方案比較和系統評估。做方案比較的軟體不必做到那麼細，但能估計出設計的價值，包括工期、材料造價、使用性、安全性各方面。不要用finite element那種程式去做，可以有專門為了處理這個的軟體。 更重要的是，要先用simple model。我以前做結構時有本日文書，在台灣沒有人有，但它很重要，讓我手算就能把高樓的斷面、系統都決定，可以掌握得住。以前學習的時候，老前輩說要用simple model來說服自己。如果simple model可以解釋力學行為，再去做細化。現在有些人用有限元素法，做得好複雜，跑好幾天，但基本概念已經錯了，不用跑了。 我看到年輕同仁的設計，往往只有code的檢核、斷面、強度，但沒有考慮使用者的舒適性、人在裡頭的行為。Code裡有規定，但要人去注意、去理解，不只是檢核強度，還有隱含的使用性要求。 捌、專業傳承：整合能力與下一代工程師的視野 跨領域對話：從統一國際大樓的經驗談起問：在您的職涯中，跨領域的對話與合作似乎創造了許多突破，統一國際大樓就是一個典範。能否談談工程師如何培養這種跨領域溝通的能力？在實務中，如何突破專業本位主義的限制，真正做到整合？ 答：我喜歡講話，也不算嚴肅。工程師不要只在自己的專業上談。任何專業都是在整個系統裡的一部分，一定要會談、會溝通、會協調。像建築師說這個造型怎樣，應該要有人跟他談。統一國際大樓就是我跟建築師談出來的。我要做Mega結構，他的造型就配合了，所以你去信義計劃區看統一國際大樓，造型是對稱出來的，建築跟結構完美combine在一起。這不是建築師讓步，也不是結構工程師妥協，而是雙方都理解對方的邏輯，找到最佳的整合點。 給下一代工程師的建議：重建專業核心能力 問：最後，作為見證台灣土木工程數十年發展的資深工程師，您對下一代有什麼期許？在這個產業面臨轉型的關鍵時刻，年輕工程師應該如何建立自己的專業能力與視野？ 答：我對下一代土木工程師有幾個重要的建議。 首先是要走到工地去。現在大家都想躲在辦公室，但工地才是工程的實踐場域。你要了解材料怎麼來、工人怎麼施工、機具如何操作、天候如何影響進度，這些都不是在辦公室能學到的。人越來越少，懂現場的人價值會越來越高。施工細節的掌握——考慮施工條件、材料來源、工人能量、損耗——才能讓設計真正落實。 第二是培養系統思維。不要只依賴軟體，要有設計的理念。要從材料、構件到整體行為，建立系統性判斷能力。要考慮使用性、舒適度、風險預估，不只是強度檢核。土木設施都是為人服務的，不管是高鐵、捷運、橋梁、建築，先清楚服務什麼，再定要求。要能進行方案比較，評估不同系統的優劣。要理解規範背後的邏輯，而不只是機械式地檢核。要先用simple model說服自己，理解結構的基本行為，再用精密分析去細化。 第三是推動標準化、模組化。在設計時就要思考：哪些元件可以標準化、可以積木式拼湊。讓工廠能快速製造，提高效率。用最好的材料，提高耐久性，這才是真正的節能減碳。創意不是刻意做藝術品，而是來自細節之間的連接。 第四是學會溝通協調。工程是團隊工作，要能跟不同專業的人對話——建築師、機電工程師、營造廠、業主——找到各方需求的最佳整合點。你要能理解對方的邏輯，也要能清楚表達自己的考量。這種整合能力，往往比單純的技術能力更重要。 最核心的是，要建立整合性設計思維。不是只會套用規範和軟體，而是能夠在系統層級思考、判斷、創新。這才是工程師真正的價值所在——在約束條件下創造最大的價值，在各種需求之間找到最佳的平衡點。這些能力的養成需要時間，需要在實務中不斷磨練，但這正是專業的精髓所在。 結語 這次訪談進行了近兩個小時，胡銘煌顧問的分享展現了一位資深結構工程師從基本原理到實務應用、從個案經驗到產業趨勢的完整視野。他的職涯見證了台灣土木工程從黃金年代到面臨轉型的完整歷程。訪談的脈絡從基本原理開始——跨徑與彎矩的關係、側力的矛盾——逐步深入到具體實踐：中正體育館的薄殼結構展現了如何透過結構系統、形狀及材料選擇來優化；方案比較說明了設計決策的專業價值；New RC技術回應了經濟發展對空間效率的需求；統一國際大樓的Mega Structure示範了結構與建築的完美整合；淡江大橋則完整呈現了從早期標準化橋梁到創新跨海大橋的演進，包括其創新的全漂浮式隔減震系統（縱向主橋塔柱7支HFR、橋梁兩端4支FVD阻尼器及橫向摩擦單擺FPB鋼製支承）與縱橫向地震力控制機制，以及建築主導設計在工程實踐上的特殊挑戰。 這些案例串連起一個清晰的訊息：「結構系統的整體性思維」不僅是技術層面的能力，更是一種職業態度和專業哲學。從力學原理的理解，到系統方案的比較，從材料工法的創新，到使用性的考量，從施工細節的掌握，到跨領域的整合——每一個環節都體現了結構工程師的核心價值：在約束條件下創造最大的價值，在各種需求之間找到最佳的平衡點。 面對人力短缺、材料依賴進口、技術斷層的挑戰，胡顧問提出的標準化、模組化、simple model等方向，不只是技術建議，更是對工程本質的深刻理解。他提醒我們：電腦工具再強大，也無法取代工程師的系統判斷能力；規範再詳盡，也需要工程師理解背後的邏輯；設計再精密，如果不能施工、不能使用、不能維護，終究不是好的設計。 後記 本次與胡銘煌顧問的訪談在HML廖慧明建築研究所進行，而這個空間本身就承載著台灣結構工程的重要歷史。書架上陳列著各類結構工程的專業書籍，見證了幾代工程師對知識的追求與傳承。胡顧問拿出珍藏的日文結構設計手冊，翻開發黃的頁面說：「以前在台灣沒有人有這本書，但它很重要，讓我手算就能把高樓的斷面、系統都決定。可以掌握得住這件事情。」那個不依賴電腦、憑藉simple model就能掌握結構行為的年代，或許正是我們現在需要重新學習的。營建工程的技術會進步，科技與工具會與時俱進的不斷更新，但對系統本質的理解、對細節的堅持、對使用者的責任感—這些核心價值，是在訪談後感受到的那種永遠不會過時的專業精神。 |
