桁架的千年跨越

    上期文章介紹了結構在建築物中的重要性，今期要介紹的，是其中的桁架結構，是T字母開頭的建築英文字詞。

    桁架（truss）是一種由直桿與節點構成的三角形單元組成的結構系統，其核心在於透過幾何穩定性來高效傳遞荷載。桁架的發展歷史體現了從經驗性構造到科學化工程的演進過程。

    歐洲中世紀的木構民居中已出現原始的桁架形式，工匠在屋頂中使用斜撐與橫樑構成三角形框架，以承受屋頂荷載。這些早期實例體現了利用三角形幾何不變性來提升結構穩定性的基本原理。

    工業革命時期，隨着鋼鐵材料的普及與力學分析的進步，桁架技術得到系統性發展。為滿足鐵路橋梁與大型建築對大跨度的需求，出現了多種標準化的桁架形式，例如普拉特桁架與華倫桁架。這些形式透過不同的腹桿佈置方式來優化桿件的受力狀態，以承受橋梁的動態荷載。同時期的大型建築，如倫敦水晶宮，則展示了以標準化鋼鐵桁架實現大跨度透明空間的技術能力，標誌着預製化與模組化建造方法的興起。

    位於澳門白鴿巢公園旁的基督教墳場小教堂（見圖），其十九世紀建成的木桁架屋頂，提供了桁架技術在東方地域適應的案例。該桁架採用經典的三角形輪廓，與教堂矩形平面匹配，將屋頂荷載經由斜樑傳遞至兩側磚石承重牆。其內部設置垂直與對角腹桿，細分主要三角單元以增強剛度並防止構件屈曲。此構造亦考量到本地氣候條件，桁架形成的屋頂空間有利於空氣流通，以降低濕熱環境對木構件的影響。桿件連接處可見傳統榫卯與金屬連接件並用，反映了當時的工藝技術特點。

    綜上所述，桁架作為一種高效的結構系統，其基本原理是透過三角形單元的組合，將荷載以軸向力形式傳遞至支座。從中世紀木構、工業時代鋼鐵橋梁，至地域性建築案例，桁架的應用展現了結構技術在材料、力學分析與適應性構造方面的持續發展。（建築A至Z系列 · 二十五）

    田中泓

    tianzh.mo@gmail.com

    http://tianzh.blogspot.com/