
文:曾維燊
圖:Common License
1977年落成的 Citigroup Center(原稱 Citicorp Center),是一座坐落於曼哈頓的高樓建築,初建時被譽為工程奇蹟。但在隔年夏天,其結構工程師 Bill LeMessurier 發現一項致命錯誤:若遇上時速僅110公里的風力(尤其是從建築角落吹來的「斜風」),整棟大樓可能在紐約正中心轟然倒塌,波及超過20萬居民及辦公人員。
建築初衷與結構特色
Citicorp 在1960年代計劃興建新總部,但地段上的聖伯多祿堂(St. Peter’s Church)堅拒遷讓,最終雙方協議重建教堂並確保其獨立性,導致主樓須架空建於教堂之上。為滿足空間與美學要求,建築師 Hugh Stubbins 和 LeMessurier 創造了四個非傳統的「中邊柱」架空設計,類似於將大樓架在四隻椅腳中段,並以「V形交叉鋼支撐」(chevron braces)傳導結構重力及風力,形成史無前例的結構。

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工程突破與調諧質量阻尼器(Tuned Mass Dampers,TMD)

Tesolution Youtube Channel的TMD研究測試
LeMessurier 為解決建築晃動問題,首度在摩天樓引入「調諧質量阻尼器」──一塊400噸混凝土巨塊,懸掛於頂層,以擺動方式抵銷風引震盪。這不但改善舒適度,更節省2800噸鋼材,省下近400萬元。

當年的設計藍圖
致命漏洞的揭露
1978年5月,LeMessurier 意外得知原定以焊接方式連接的交叉鋼支架竟被更改為螺栓連接,只因承建商為節省25萬元。起初他認為影響不大,但後來接到一名普林斯頓大學生電話,討論風力效應,使他開始重新檢視「斜風」(quartering wind)對建築的影響。
經重新計算,他震驚發現,風力導致部分支架的壓力增加40%至60%,而部分螺栓數量遠遠不足──最嚴重的一層在第30層,本應有14顆螺栓,卻僅裝4顆,結構一旦在斜風中疲勞,整棟大樓將會像骨牌般倒塌。
1/16 機率的災難倒數
根據歷史氣象紀錄,類似風暴平均67年一次,若供電中斷、TMD失效,110公里強風只需吹5分鐘即能引發倒塌。1977年剛好便有颶風 Belle 席捲紐約,風速與此相若。到了現時,科學家形容當時沒有倒塌只是幸運。
Project Serene 秘密搶修
LeMessurier 決定冒上職業生涯與聲譽風險向 Citicorp 匯報此事,與建築師與主席 Walter Wriston 密會後,秘密展開「Project Serene」搶修行動。工程隊於夜間潛入大樓,拆除牆身,逐一為支架焊上鋼板補強,趕在颶風季節前完成200多處關鍵焊接。
為防萬一,Citicorp 更與紅十字會擬定10個街區的疏散計劃,同時設立監測中心,全天候檢查結構狀況。然後奇蹟出現:颶風 Ella 在接近紐約時突然轉向,加拿大受災,Citicorp 得以避過一劫。
餘波與影響
工程於1978年10月完成,整棟大樓強度提升至足以抵禦千年一遇的風暴,總成本約為500萬元。此事被嚴密保密近20年,直到1995年《The New Yorker》披露真相。LeMessurier 並未被譴責,反而因勇於承認錯誤及妥善修補而受到推崇。
事件亦促使紐約更新建築法規,要求日後設計必須考慮斜風效應,而調諧質量阻尼器也從此廣泛應用於高樓,如台北101使用的就是660噸級擺錘,足以抵禦強颱與地震。Citicorp 成為史上首棟依賴機械協助結構穩定的摩天樓,成就傳奇。
📚【參考資料】
Morgenstern, Joe. The Fifty-Nine-Story Crisis. The New Yorker, May 29, 1995.
(首次揭露 Citicorp Center 結構缺陷的主流報導)
PBS NOVA. Building Big: Skyscrapers. Directed by Thomas Friedman, PBS, 2000.
(William LeMessurier 本人受訪,講述補強與揭露過程)
National Hurricane Center. Preliminary Report: Hurricane Belle – August 1976., NOAA.
https://www.nhc.noaa.gov/
(載有 Belle 登陸紐約之風速與氣壓紀錄)
Columbia University Civil Engineering Department. Case Study: Citicorp Center Structural Retrofit., Internal Lecture Notes, 2005.
(常見於結構工程入門課程)
Engineering News-Record. Citicorp Center: Engineering Lessons from a Hidden Crisis., ENR Archives, 1996.
(工程專業回顧分析)