張力》髮繩吊大象→繩索拉吊橋 【聯合報／記者陳嘉恩／報導】2007/03/14
高雄科學工藝博物館日前打算用「頭髮吊大象」，引發動物保護團體關切，最後主辦單位改用160萬根頭髮吊起7.8公噸的重物來完成實驗。
單根頭髮 可承60克拉力
人類自古以來就會把各式材質材料編成繩索，來吊掛或拉扯重物。據考古學研究，西元前17000年就已經有人把植物纖維捆編製繩子。「團結力量大」，各式材料編成繩索後，可以承受的張力比原本單一纖維來得大。
工博館研究員陳正治表示，一般人單根頭髮可以平均承受60公克的拉力，髮質健康的頭髮可以達到100公克以上。工博館先前就曾經利用500根頭髮，成功拉起一名幼童離地懸空。
他說，和其他製成繩索的材質一樣，頭髮在重力拉扯下，會延長、變形，等到髮絲形變到極限時就會斷裂。
32萬根髮 承重19公噸
頭髮雖然能承重，但一定要結成辮子狀的繩索，才能使受力平均。否則頭髮受力若集中在某幾根頭髮上的話，所能承受的重量就沒那麼大了。
這次工博館一共用了160萬根頭髮，每1000根編成3股的小髮辮，再利用雙套伸縮結技術，將5條髮辮串長成髮束，4條髮束編織成大髮辮，再利用立體編織術編成立體髮串。
從橫切面來看，這次用來懸吊重物的髮繩有64000根頭髮粗，共用了5根髮繩。也就是說，理論上是用32萬根頭髮的拉力來懸吊物體，以每根頭髮受重60公克計算，髮繩可承受重量理論值是19.2公噸，用來懸吊大象或10公噸以內的重物是綽綽有餘。
繩纜應用 西漢就有吊橋
人類利用繩索歷史悠久，其中最有貢獻的應用就是用各式繩纜建成吊橋。根據英國漢學家李約瑟考證，早在西元3世紀，中國西漢就在四川灌縣建立了吊橋，長320公尺，用8個塔架連接。
吊橋主要是由兩端的塔架來承力，塔架間則由繩索拉住橋面，由繩索張力拖住橋面和人車重量。為了讓吊橋更穩定，通常塔架外的另一面也有繩索，保障塔架受力方向垂直向下，這些繩索另一端則連到埋在地下的錨錠。
美國紐約布魯克林橋是首個用鋼纜製成的吊橋，於1883年完工。當時輿論普遍質疑鋼纜吊橋安全性，認為吊橋抵抗不了惡劣天候。建築師用石材和鋼筋做成橋墩支架，並用厚實的桁架支撐橋面，橋的長度長達486公尺。通車後，大眾印象才逐漸扭轉，20世紀初各地開始普遍建造吊橋。
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延伸閱讀
1.100個影響世界的偉大建築／王岳川／好讀
2.偉大橋樑／Discovery Channel／協和國際
3.觀念物理／休伊特／天下文化
【2007/03/14/聯合報】 回標題
隔震減震》麥芽糖吃掉地震？ 【聯合報／記者李名揚】
國科會每年都舉辦的抗震盃地震工程模型邀請賽，今年研究所組冠軍成功大學建築所用麥芽糖作隔震元件；好吃的麥芽糖，為什麼會讓建築模型耐受比九二一大地震還強的震度？
建物抗地震 隔震減震
國家地震工程研究中心副研究員林沛暘表示，建築工程對抗地震有兩種方式：隔震和減震。
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所謂隔震，是在建築物本體和地面之間，加一些工程設計，改變地震波傳到建築物的型態；減震則是減弱建築物受到的力量。大部分的隔震系統，會同時具有減震的功能。
抗震盃競賽是要用細長木棍、細棉繩、木板、壓克力板、熱熔膠等材料，做成每層高19公分的三層樓模型，用6根柱子支撐，每層均放置10公斤重的鐵塊，加上各隊自行設計的抗、減震系統，看誰的模型最能抗震；而且若使用材料愈輕也表示成本愈低。
林沛暘指出，今年冠軍隊伍的作法，是將一樓地板和地面分開，中間放置6碗黏稠的麥芽糖，讓模型的6根柱子向下突出一樓地板，「放」在麥芽糖中；地震發生時，震動會先經過麥芽糖再進入模型，因此達到隔震效果。
浮在液體上 不會扭曲
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把模型「放」在麥芽糖上，震度大時，雖然裝麥芽糖的碗也會搖很快，但放在麥芽糖上的一樓地板，因間接受力，搖動會變得比較慢；且整座模型會左右平移，不會扭曲。
台大土木系教授陳振川說，蓋在液體上的建築物，一方面因為能量傳遞受到液體阻礙，整個系統接受到的地震能量減少；另一方面這些能量有很大比例用於使建築物「平移」，只剩少部分用於使建築物「扭曲」，雖然建築物一樓的左右移動幅度，會比蓋在陸地上的建築物一樓左右搖動幅度大，但對結構的破壞卻會小很多。
麥芽糖黏稠 減小震能
用麥芽糖的第二項用處是減震，因為麥芽糖很黏稠，柱子要在麥芽糖中搖動，必須克服黏滯力，使搖動的能量減小；就好像用筷子攪動麥芽糖，必須很用力的道理是一樣的。
在這一場競賽中，還有隊伍把模型搭在麻糬、蒟蒻、保麗龍球、黏土、水球、放許多小球的容器上，理論上都可以隔震，不過有些隔震效果不好，造成模型倒塌，有些左右平移幅度太大，最後模型拔起一邊地基，向另一邊倒下。
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延伸閱讀
1.大地震救命完全手冊／三思堂生活情報研究室
2.隔震建築／張宏成、劉銘崇／全華科技
3.建築生與滅／馬昔斯．李維、馬里奧．薩瓦多里／田園城市
【2006/10/25 聯合報】 回標題
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