佛斯特(Foster)建造大英博物館的Great Court

Martyn Day

今日的倫敦簡直可以說是正經歷一段建築史上的文藝復興時期。由於英國穩定的金融發展、想要為千禧年留下永久標記的渴望、以及因為成功的國家彩券（樂透彩金）發行政策所帶來的現金流通，使得倫敦市這個英國最重要的都市回復了生氣，也促使現有的制度與機構加速現代化的腳步。

由於倫敦市對於建築的重視，因此倫敦也成為一個MicroStation的城市。在最近這幾個月中，MSM已經報導過Richard Rogers爵士（Millennium Dome的設計者）與Marks Barfield Partnership公司（British Airways London Eye的設計者） 所設計的世界級的建築物了。而現在則是要報導大英博物館（British Museum）最近才開放的Great Court。Great Court是由羅德羅曼佛斯特（Lord Norman Foster）所設計的，這也是倫敦市另一個世界級的建築物。英國的技術作家與MSM的專欄作家Martyn Day將會帶領我們一窺這個倫敦最新建築的堂奧。

大英博物館的Great Court在2000年12月月初開放之後，馬上就吸引了民眾的注意，而且也為博物館提供了一個新的設施與景點。目前它已經成為倫敦最受歡迎的旅遊景點了。許多建築界的專家比較了這個由佛斯特夥伴公司（Foster and Partners）所設計建造的玻璃屋頂的Great Court，與貝聿銘（I.M. Pei）所設計、令人印象深刻的法國羅浮宮前廣場上的玻璃金字塔。他們認為這兩座建築都必須要考量到非常複雜的歷史背景，而且他們都使用玻璃來做為表現他們的設計的主要元素。

博物館歷史概述

大英博物館的歷史已經有250年了，可以說是倫敦繁華的牛津街購物區的一座大紀念碑。這座博物館是在Hans Sloane爵士死去之後建造的。Hans Sloane爵士是一個藝術收藏家，他收藏了大量各式各樣的藝術品。他死後將它所收藏的大量藝術品都捐贈給國家，之後在1753年時，政府利用發行國債獎卷所募得的款項，在Bloomsbury North London買下了Montagu House來收藏他遺留下來的藝術品。而在1802年時，這座博物館已經沒有多餘的空間來收藏更多的藝術品了，而且當時博物館也湧進了很多希臘與埃及的藝術品需要收藏，因此當時George Saunders便設計了一個美術館，並且在1808年建造完成，以容納更多的藝術品。但是，這還是沒有解決收藏空間不足的問題，因此在1816年時，館方請來當時最有聲望的建築師Robert Smirke爵士。當時也正值館方將Elgin Marbles買下的時期。

在1821年，以希臘復古主義（Greek Revivalist）的建築設計風格聞名於世的建築師Smirke建議館方在原有建築物的北邊再增建兩棟平行的別館。不過，在1823年時，喬治王四世（King George IV）將他父親，也就是喬治王三世（King George III），的私人收藏品捐贈給國家之後，使得收藏空間不足的問題更形嚴重。Smirke所提出的解決方式就是以類似中國的四合院這樣的建築方式，在Montagu House四周建立博物館的別館。而在建造完成之後，便將Montagu House拆除並改建成博物館新的入口與門廊。然後在中央這個佔地將近兩英畝的天井中，再建造一座花園，讓參觀博物館的人有一個散步閒逛的地方。而就在新博物館於1848年建造完成時，博物館收藏空間不足的問題又再次發生了。而這次產生收藏空間不足的主要原因則是因為博物館又取得了大量的藏書。於是，館方便有必須在博物館中央的天井中再設法創造出一些收藏空間的壓力。此時，一些有名望的人士紛紛向館方提出了他們的建議。如當時才剛剛完成英國議會（Houses of Parliament）建設工程的建築師Charles Barry，便建議館方在天井上方建造由五十根圓柱所支撐的玻璃屋頂。而倫敦的國王大學（Kings College University）的教授William Hosking，則建議館方建造一座圓形大廳。

而當時Robert Smirke爵士已經退休了。於是他的弟弟Sydney Smirke便成為博物館的首席建築師。Sydney在首席圖書館館長Antonio Panizzi的幫助下，將以上這些不同的建議整合在一起，然後決定建造一座有圓形屋頂的圓形閱覽室。這項工程計畫在1852年規劃完成，然後在1857年建造完成。

當時Sydney Smirke所使用的建築設計方式乃是當時最先進的建築設計方式。他使用了木頭來做為下方基礎的骨架，然後使用組裝式的生鐵架來做為外部的骨架。整個閱覽室總共用掉了2000公噸的生鐵以及20條用鐵箍綁住的主要鐵架，來支撐閱覽室的圓形屋頂。由於當時使用生鐵做為建造材質的建築設計專案中，只有少數的專案最後能夠成功完工，因此當時使用生鐵並不是完全沒有危險或風險的。在此四年之前，預計在蘇格蘭的迪河（River Dee）上方蓋一座橋的專案，乃是當時率先使用生鐵做為建築材質的幾個建築設計專案之一。而當時這個專案就失敗而沒有完成，在建造的過程中甚至還死了五個人。當時由皇家任命使用生鐵做為建築材質，以及富有傳奇色彩的工程師Isambard Kingdom Brunel便利用這個例子來證明生鐵材質的“不穩定性”。而在大英博物館閱覽室成功建造完成之後，其結合了木頭、生鐵以及當時很新的紙火柴狀的建築技術結構所支撐起來的內部圓形天花板，則成功的克服了生鐵材質會大幅度地冷漲熱縮的問題。

在此之後的很長一段時間中，這個中央天井一直都堆滿了收藏圖書的臨時書櫃；而這些藏書只開放給持有特殊通行證的人來閱讀，如圖書館館長、圖書館館員以及“老鼠”。收藏在這個區域中的藏書，在這段只開放給特殊人士閱讀且將近150年之久的時期中，一直都是被忽略的、而且任由其腐蝕。

雖然博物館的建築物與天井仍不斷地有一些變動（例如，館方在1876年為了擴建主要的入口而將天井內部的門廊拆掉。），以及除了一些在1939年到1945年的二次世界大戰中受到戰爭波及，而被德國空軍炸毀的部分之外，博物館的基礎與最重要的建築倒是一直都沒有改變。

今日的博物館

大英博物館乃是倫敦市裡面，大部分的遊客都會參觀的其中一個景點。在1990年代中，每年參觀此博物館的人數都會超過六百五十萬人，而博物館當初預設每年的參觀人數則只有十萬人而已。參觀博物館的人常常都會受到其舊建築物的外觀所限制，而不知道博物館裡面其實別有洞天。一旦他們越過博物館正門，進入博物館之後，才會赫然發現他們必須花費一番功夫，才能完全逛完博物館。當時被認為是浪費空間的中央天井，現在卻成了此博物館最重要的參觀主題，以及吸引人潮的地方。而位於博物館的中央天井中、曾經是大英圖書館的一部分的圓頂閱覽室，也因久未整理維護而漸漸失去其原始用途。最後大英圖書館終於遷到一個新的、但卻引起爭議的地點。此地點則是位於Kings Cross火車站附近原來是要蓋房子的地點。就如同當時某位時事評論者說明了大英圖書館當時的情況，他說， “我們花了數十年的時間來討論要將它遷到何處，然後再花數十年來建造它。”而一旦大英圖書館遷館的工作完成之後，大英博物館也就可以再增加一些收藏的空間了。

面臨的競爭

不過由於大英博物館的建築專案開始執行的時間點，正好是在佛斯特伙伴建立SMG之前，因此這個建築專案中的屋頂的複雜幾何學的設計工作，便是在傳統的電腦程式的幫助下來完成的。而這個傳統的電腦程式則是由Buro Happold的工程師與布里斯托大學（Bristol University）的教授所設計的。

在1993年時，有許多國際級的建築公司都要爭取這個建築計畫。而負責籌畫這個建築計畫的委員會則希望，不管他們最後選擇哪一個建築設計的提案，都能夠在2003年之前完工。因為2003年是大英博物館創立第250週年。而這些不同的建築設計提案的主要目標，則是必須要能夠為博物館提供更好的民眾參觀動線、更現代化的設施、更多的收藏空間以及演講室。而能否爭取到這個建築設計計畫，其重點則是在於找出最適當的建築設計師，而不是找出最好的建築設計。在剛開始時，總共有132個來自英國本土與國外的建築公司表示對這個建築計畫有興趣。後來減少為只有22家公司，最後則只剩下三家公司參與競爭，這三家公司為：Arup Associates、Foster and Partners與Rick Mather Associates。

Foster and Partners最後以玻璃及鋼鐵屋頂的設計，以及整修Smirke所設計建造的閱覽室，而不是將它拆除（有許多爭取此建築設計專案的公司也有相同的建議），而贏得勝利並取得這個建築設計專案。在他們的設計中，此閱覽室中將會有一間擁有兩間演講室兼電影院的教育中心，以及展覽空間與廚房設備。此建築設計提案成功地將傳統的整修工作與創新的技術結合在一起，並因而賦予博物館新的生命、為博物館提供了更多可開放的空間、讓博物館中多了餐廳與咖啡廳、以及為博物館提供了一條從博物館正面繞到博物館後面的直達通道。Foster and Partners兩位主要的建築設計師完成了大部分的設計工作，而這兩位設計師就是Spencer de Grey與Giles Robinson。

原本整個建築專案預計將會花掉六千萬英鎊，但是在執行到細節設計時，預算已經追加到一億元了。還好，英國在九０年代早期就已經創立了國家樂透彩券（National Lottery），而這個彩券遊戲便成為英國公共建設工程一個很重要的財源。樂透彩券為此專案提供了三千萬英鎊的專款。而另外遺產彩券（Heritage Lottery）則提供了一千六百萬，做為整修Smirke所設計的圓頂閱覽室的專款。至於剩下的五千兩百萬英鎊的預算，則是向英國與美國人民募款而來。

建設工作

在開始動工之前的一年半前，必須先完成一個很艱難的工作：那就是必須將大英圖書館的藏書（從1754年開始收藏的所有藏書）、收藏在工程區域範圍內的藝術品、以及各式各樣以廢棄不用的硬體設備移至他處，以免影響工程進行。不過，儘管有這麼多的工作要做，博物館還是會按時開放讓民眾參觀。

工程在1998年3月開始動工，而且建築公司與館方也特別下功夫研究了Montagu House的原始基礎建設。而這些原始的基礎建設則是在1675年就已建設完成，而於1840s年代在Smirke重新整修的時候被拆掉了。建築工程的管理者MACE，之後便在工地設立了辦公室，不過，由於博物館的入口太小，因此無法從博物館入口運進工地的大型建築材料，都必須用起重機來將這些建築材料吊進工地。因此工地中便聚集了許多的起重機。

在挖掘並移走了兩萬立方公尺的廢棄建材之後，圓頂閱覽室的深達十公尺地基才終於顯露出來。在這種情況下，他們便必須要利用特別的東西來支撐這棟建築物以防止發生意外事件。

必須在新的地基中填進六千公噸的混凝土來做為此天井一樓的地板。此天井的四個面，面積大約是六萬五千平方英呎，在被忽略了這麼多年之後，便必須要花費更多的心思去整修。原本南面的門廊在1870年已經拆掉了，因此現在必須要建造一個全新的南面門廊，來將原來的入口大廳（也就是門廊）擴大。而單單是這個部分的工程便必須要用掉一千公噸的石材！

閱覽室的整修工作也在工程開始不久之後動工。建築公司花費了很多功夫研究了閱覽室原始的風貌，尤其是其別具特色的天花板（也就是屋頂）。閱覽室的天花板在世界大戰之後被畫上了許多灰色的戰艦，以反映出戰後的世界。歷史學家在刮掉了這些戰後畫上去的圖案之後，發現了天花板原始的華麗裝飾。這些華麗的裝飾包括了鍍金的狀似棕櫚葉的裝飾和許多其他的裝飾板條。他們必須使用彈性材料來填補天花板上的裂縫，才能讓整修工程繼續進行。

屋頂

而雖然圓頂閱覽室整修工程正如火如荼地進行著，但是此建築專案中所設計的，覆蓋在整個天井之上的圓形屋頂，才是整個建築設計專案中最重要的特色與工程，而且也是一個很現代化的設計與工程。這整個天井的天花板將會重達八百公噸（四百七十八公噸的鋼鐵與三百一十五公噸的玻璃）。其格子型的架構則是耗費了長達數英里建造船隻所使用的高級鋼鐵來建造完成的（六千枝橫樑與一千八百個連結組件）。屋頂上鑲嵌的玻璃板總共有三千三百一十二片，而每一片玻璃板的形狀都是獨一無二的。而其中有百分之五十的玻璃板上有鑲有以陶土製作的灰綠色小圓點的裝飾。這些灰綠色小圓點的裝飾用肉眼是看不到的，只有在倫敦偶爾會出現的陽光充足的日子裡才能夠勉強看得到。

此天井屋頂為鋼鐵格子狀的結構，分為三個方向分別從博物館四周的建築物跨越到中央由二十根圓柱所圍繞而成的圓盤（ring）。這個圓盤是由鋼鐵合金與混凝土圓柱所組成的。而其圓柱則與圍繞著閱覽室四周的基石結合在一起。此圓盤則負責支撐天井的屋頂，因為工程師認為閱覽室原來的結構已經無法再負荷這個新的玻璃屋頂的重量了。

同樣地，在博物館四方型的建築結構下，此玻璃屋頂的四周外部邊緣便是由可滑動的軸承（sliding bearing）來支撐，以避免對四周的建築物造成橫向的重量負荷（load）。這些軸承讓此玻璃屋頂能夠分散橫向的重量負荷，降低四周相關建築物的負擔。此屋頂與閱覽室連接的地方最小，然後在向四周延伸時則漸漸擴大，而在四個角落的地方則是最大的。玻璃屋頂在每個角落方向突然改變會產生很大的力量，因此他們在每個角落利用鋼索來強化這樣的結構。

閱覽室的屋頂設置了一個超環面的環形支架來與玻璃屋頂連接。可惜的事，閱覽室並不是位於天井的正中央，而是位於南面距離正中央點五公尺處的地方，而且博物館四方型的建築結構也並不是完全百分之百的矩型結構。這表示要計算出正確的屋頂的幾何表面乃是一項相當具有挑戰性的工作。最後他們決定使用一個自訂的電腦程式來計算並定義此屋頂的幾何造型，並解決建築與結構上的需求。最後定案的屋頂造型平滑流暢的屋頂造型（而且其高度並沒有超過此電腦程式所能套用的最高高度的限制），並且在每個建築物的四邊型正面（facade）中心，由石頭打造的門廊上有曲線的變化。

此屋頂的格狀結構中含有一千八百二十六個獨立的結構節點（structural node），每個節點有六個element。玻璃屋頂的設計則是利用一個三面窗格的鋼條來展開，並藉以創造一個非常有效率的結構。玻璃屋頂本身的形狀是彎曲為一個大約半徑50公尺的繃緊的半圓形狀。也就是說像圓形屋頂一樣，可以將加諸在周圍結構上的重量負荷減到最低。

Buro Happold藉由開發一個利用拱門壓縮（arch compressions）的輕量級的建築結構來讓此玻璃屋頂更完美。這個玻璃屋頂的上下起伏的角度太大了，幾乎就像是一個拱門一樣，因此會將垂直的重量壓力向四方放射狀的結構壓擠。而此玻璃屋頂的每一邊都是每隔一個節點就有一個短的鋼鐵圓柱來支撐。而每個鋼鐵圓柱則是插在博物館四周建築物屋頂上所設置的鋼筋混凝土的基座上。另外則藉由位於每個門廊後面的十字形的支撐裝置來維持橫樑的穩定性。Bristol University執行了風洞測試，並且提供了當Grear Court一旦成為密閉空間之後，會影響內部空氣流通的資訊。

整個玻璃屋頂包含了五千兩百條獨立的鋼條，而且由於這些鋼條都是細長狀的，因此必須將它們焊接在一起。為了將焊接失敗的比率降到最低，他們便指定使用Grade D造船用的鋼鐵。Buro Happold準備了結構化焊接的詳細規格，並且設計了一個嚴格的測試程式，以確保這些鋼條與焊接的品質能夠達到預計的效果。這個低於輕量級的建築模式將現有建築物的負擔降到最低。而在工程完成時，支撐此玻璃屋頂的暫時支助都會移除，而之後屋頂便會往下移動150公釐（6英吋），並向外伸展90公釐（3.5英吋）。就如同之前所預料的，此玻璃屋頂變成了一個能夠自行支撐的結構。

閱覽室

閱覽室的直徑為42.7公尺，是由外面為磚塊，裡面為鐵的結構所建造完成。在其四周牆邊有一道兩公尺寬的白色長廊圍繞著，一直向上到達19公尺高的地方，而閱覽室的圓行屋頂則高達32.3公尺。

很明顯地，閱覽室的地基非常地脆弱。因為設計中有部分設計為必須在閱覽室底下設一個地基，以支撐閱覽室。可惜由於缺乏打樁的設備，因此他們必須要找出一個創新的方式來支撐此結構。Buro Happold在使用有限的原理分析來測試過當地土壤及評估了整個建築計畫之後，決定使用噴射灌漿技術。而在這個地基工程完成之後，測量結果發現閱覽室的基腳只移動了3公釐而已。

建築物中的設施

Buro Happold Building Services的工程師們設計了一系列符合力學原理與人性化的系統。這些系統每秒鐘能夠導入45立方公尺的空氣到Great Court、美術館、售區域、教育區域與閱覽室中。再利用具有歷史意義的門廊之中的螺旋狀樓梯來將庭院中的空氣排出。這些系統完全且嚴密地控制了展示區域的空調，它會將溫度控制在上下相差一度的恆溫狀態，以及將相對濕度控制在百分之五，來讓Great Court的環境保持在舒適的狀態。

Great Court，也就是此建築物中最大的地方，共覆蓋了雙層的玻璃，來將日光控制的工作最佳化，以減少熱能散失並維持白天日光的穿透率。他們特別針對Great Courtt設計了一個獨特的空氣對流系統（displacement ventilation system），來控制夏天最尖峰時期的熱能。此系統可以讓空氣自然對流，並以機器輔助來排出空氣。他們也使用了用來輔助空調系統的chille，來於非尖峰時段預先將大廳的空氣冷卻。這樣一來，便可以顯著地增加天井空氣冷卻的效率。

他們將四個放置機器設備的房間統一集中在現有四方建築的地下室中。然後再透過地板溝渠來將機器設備依照不同的需求來移動到Great Court個別的區域中。設計放置機器設備的房間與提供服務的基礎建設的目的都是為了提供健全的環境控制能力，來保護重要的藝術品，而且即使在電力中斷的情況下也一樣可以發揮功能。

關於石頭的問題

由於此建築計畫浩大的工程，以及其向世界介紹了具有歷史上的重大意義的現代化建築結構，因此想要不引起異議人士的注意是很難的。而此建築專案最主要的爭議則是使用石頭來建造新的門廊。原先預計要使用產於蘇格蘭的石頭，這一點大家都能夠瞭解，但是最後卻決定採用產於法國的石灰岩。English Heritage說明了他們反對的理由，那就是蘇格蘭石頭的顏色與為了建造新的門廊而拆除掉的兩千公噸的舊門廊的顏色比較接近，而最後採用的法國石灰岩石的顏色則與周圍環境的顏色不一致。而在經過一番修飾之後，新石頭的顏色終於能夠與舊有的蘇格蘭石頭融合在一起，關於石頭的爭議也就慢慢平息了。

歷史的家成為歷史

大英博物館是保存歷史的地方，不過它卻已經有將近250歲了，因此博物館本身就已經是歷史了。在研究過這個專案之後，我們很驚訝地發現，Great Court與數百年前的原始的博物館竟有如此多相似之處。透過樂透彩券所募得的前幫助英國建立了這座建築物，而現代化的尖端建築設計師則設計了大量的空間。當時，閱覽室是由最先進的材質所建造的；同樣地，Lord Foster也以尖端的科技建造了這個反地心引力的玻璃屋頂。無數的後代子孫參觀過大英博物館，來看看以前所遺留下來的藝術品，而最重要的並不只是看看所展示的藝術品，而是博物館本身就是歷史的化身，這才是參觀博物館時必須去用心感受的。

整個建築計畫歷時三年才完成，共花費了一億英鎊；而在這段時間中，博物館依然按時開放。雖然剛開始有許多人批評建造時所使用的石頭，不過在新的收藏與展示空間重新正式開放之後，這些批評熱潮也就幾乎消失了。而玻璃屋頂與白色石頭的結合則讓Great Court即使是在倫敦天氣最灰暗的時候，依然是一個閃亮的地方。

在這個專案中，Lord Foster想要為大眾提供一個融合了古典與現代的機能性與特殊的美學設計。由於此專案重建及整修了這個在建築史上具有重大意義的建築物，其乾淨的現代化線條與建材與創新的建築技術的結合給了英國一個更耀眼的建築奇蹟。

參與此專案的人員

建築公司：佛斯特伙伴Foster and Partners

專案小組：Norman Foster、Spencer de Grey、Giles Robinson、Michael Jones、Julia Abell、William Castagna、Mark Costello、Daniel Goldberg、Nesa Marojevic、Peter Matcham、Filo Russo、Paul Simms、Pieter Vandendries、Oliver Wong、Diane Ziegler。

建築工程師：Buro Happold

M & E：Buro Happold

計畫制訂指導人：Buro Happold

聽覺工程：Sandy Brown Associates

燈光設計：Claude Engle

外觀工程：Emmer Pfenninger

歷史建築顧問：Giles Quarme Associates、Caroe 、 Partners、Ian Bristow 。

營建負責人：MACE