[[alternative]]Parametric light : sensitive facade design

碩士[[abstract]]本研究主要是藉由光線來探討建築牆面的變化性對於室內空間的影響，討論重點在於立面的形態與變動的意義。主要運用Rhinoceros與Grasshopper參數化設計工具的輔助操作設計，探討牆面因應不同的需求，藉由調整參數產生各種不同的結果。並且透過各種變因與光線之間的關係，整理出利用數位工具所發展出的一套設計方法。主要重點在於提出建築牆面會因應室內的條件、人數或使用性質的不同產生變化，外在環境的條件也是影響牆面變化的因素，將各種不同的需求訂為控制立面的參數，使建築皮層在造型與功能上能夠做出最適切的反應。嘗試打破以往光線、牆面與使用者之間單方向的關係，建築皮層做為室內與外在環境之間的介面，希望創造出使用者與室內外三者之間不一樣的關連性。使得人們的行為與環境因素能夠影響牆面，牆面的變化也能夠重新詮釋光線與空間的關係，而這樣影響的層面可以是多面向的。 研究內容主要包括三個部分： 一、牆面紋理與可動構造：利用參數化工具整理出較規律的牆面紋理，以探討紋理對於光線的影響，並且先以較簡單的正方體來模擬室內光線的效果。 二、牆面參數的控制：利用各種不同的參數來控制牆面的形態，探討在各種條件與變因的影響下，光線對於室內空間所產生出的差異性。 三、室內與室外的連結：強調室內外的關連性，以牆面為媒介讓室內外的變化牽動著彼此，使用者的行為與需求均可以呼應到建築皮層的形態上，室內或室外條件的改變，使得牆面能夠因應各種不同的變化做出回應。 本論文對於建築皮層提出一種新的嘗試與思維，思考立面設計更多的可能性，嘗試突破目前對於建築皮層既有的認知，藉由牆面的設計重新組織人與自然之間的關係，希望對未來建築的永續發展提供後續研究者建築皮層設計上的參考。[[abstract]]This research discusses on the meanings of various transformations and forms of facade, based on the investigation on different possibilities of wall design, which shows the feeling of interior space affected by sunlight. To show the diverse functions of different walls, Rhinoceros and its well-integrated parametric tool Grasshopper, are two major tools in subsequent operations, generating different configurations by adjusting parameters. Moreover, through the discussions between various factors and sunlight, a new design methodology developed through computational tools. The main topic is to suggest a setting on parameters by diverse functions which results from wall modification, will contribute to the most suitable adjustment between the space and the usages of building skin. It works on premise that wall will change under different circumstances, such as interior factors, quantities of users, characteristic of usage, even the exterior factors also. As an interface between interior and exterior, a unidirectional relationship which is prompted by sunlight, wall and users, the discussion also creates different correlations among these factors. People’s behaviors and environmental factors will finally affect on the wall, the change of different factors should redefine the relationship between sunlight and space, and it can happen in various ways. This research consists of three parts: 1.Tectonic and Kinetic Structure: Parametric tool is applied to design regular textures of the wall, and the discussion on the tectonic affects by the sunlight, besides simulate the interior lighting effect by just a simple cube. 2.Configuration of Wall’s Parameters: Diverse parameters are used to modify the forms of wall, to investigate the diversities which presented by interior space under different sunlight with various parameters. 3.Connection between Interior and Exterior: Wall is a medium, and how the changes of wall will influence the relationships between interior and exterior. The wall reacts on diverse change which occurred by both interior and exterior factors, moreover users’ behaviors and requirements could be reflected by the forms of facade itself. The whole process emphasizes on the connection in-between interior and exterior of the space. This research establishes a new challenge on building skins design, as well as to expand the possibilities of design thinking in facade design. In having a goal to breaking through recent knowledge of facade, a new articulation is created between human being and nature by redesigning a wall. We anticipate that it could be a reference of facade design to who involved in study of sustainable development of architecture in future.[[tableofcontents]]第一章 緒論 1 1-1 研究問題 2 1-2 研究動機 2 1-2.1 個人設計作品的經驗與啟發 2 1-2.2 對於機械構造的興趣 3 1-2.3 探討可彈性化調整的空間結構 4 1-2.4 向生物學習並順應自然 5 1-2.5 創造表情豐富的建築空間 5 1-2.6 思考可動建築與永續建築的關係 5 1-2.7 發展具有適應環境能力之建築 6 1-3 研究目的 6 1-3.1 Sandiago Calatrave之啟發 6 1-3.2 結合數位工具來操作設計 7 1-3.3 發展參數化的建築設計 7 1-3.4 以數位製造的技術將設計落實於真實世界當中 8 1-3.5 結合數位晶片技術幫助設計的落實 8 第二章 相關資料 9 2-1 案例 10 2-1.1 凱富科技公司展示廳 10 2-1.2 倫敦捲橋－The Rolling Bridge 11 2-1.3 阿拉伯世界文化中心－Institut de Monde Arabe 12 2-1.4 宙斯之盾－Aegis Hyposurface 13 2-1.5 泰奧．揚森－Theo Jansen 14 2-2 建築師 15 2-2.1 華特．格羅佩斯－Walter Gropius 15 2-2.2 弗萊．奧圖－Frei Otto 16 2-2.3 聖地亞哥．卡拉特拉瓦－Santiago Calatrava 18 2-2.4 霍伯曼聯合事務所－Hoberman Associates 21 第三章 紋理與光線 24 3-1 前言 25 3-2 動的方式 25 3-2.1 轉折 26 3-2.2 摺疊 27 3-2.3 旋轉 28 3-2.4 伸縮 29 3-3 圖像思考 30 3-3.1 轉折Pattern 31 3-3.2 摺疊Pattern 32 3-3.3 旋轉Pattern 33 3-3.4 伸縮Pattern 34 3-3.5 小結 35 3-4 可動牆面設計 35 3-4.1 轉折Wall 36 3-4.2 摺疊Wall 38 3-4.3 旋轉Wall 41 3-4.4 伸縮Wall 43 3-5 牆面採光的紋理 45 3-5.1 紋理分割的類型 46 3-5.2 參數化紋理 48 3-5.3 透光率的控制 53 3-6 透光方體空間模擬 56 3-7 紋理分布與空間形態 61 第四章 參數化牆面設計 64 4-1 前言 65 4-2 數量變化 65 4-2.1 人的數量與透光比例 65 4-2.2 環境變化與透光比例 68 4-2.3 空間大小與透光比例 71 4-3 形體變化 74 4-3.1 表面開口 74 4-3.2 遮板 76 4-3.3 牆厚 78 4-4 原型單元 79 4-4.1 方體空間 79 4-4.2 圓弧空間 82 4-4.3 線性空間 84 4-4.4 環狀空間 87 4-5 建築皮層的呼應性 90 4-6 展覽館設計 97 第五章 結論與建議 100 5-1 心得與結論 101 5-1.1 論文感想 101 5-1.2 整理設計各個階段的心得 101 5-2 數位設計的操作心得 102 5-2.1 對於軟體的使用 102 5-2.2 操作上遇到的問題及困難 103 5-3 後續研究及建議 103 參考文獻 105 附錄 105 圖目錄 第一章 【圖1-01】 大四設計可動表皮模型-02 【圖1-02】 研一遮棚設計-03 【圖1-03】 機械玩具模型-03 第二章 【圖2-01】 凱富科技公司展示廳-10 【圖2-02】 倫敦捲橋變形圖-11 【圖2-03】 牆面機關構造-12 【圖2-04】 超表面葉片構造-13 【圖2-05】 沙灘巨獸構造-14 【圖2-06】 格羅佩斯與完全劇場-15 【圖2-07】 弗萊．奧圖-16 【圖2-08】 慕尼黑奧運會體育館-17 【圖2-09】 阿拉伯清真寺傘構造棚架-17 【圖2-10】 聖地亞哥．卡拉特拉瓦-18 【圖2-11】 工廠鐵門構造-19 【圖2-12】 聖加侖酒窖出入口-20 【圖2-13】 密爾瓦基美術館-20 【圖2-14】 查克．霍伯曼-21 【圖2-15】 霍伯曼拱門-22 【圖2-16】 霍伯曼球面-22 第三章 【圖3-01】 轉折構造的日常生活用品-26 【圖3-02】 摺疊構造的日常生活用品-27 【圖3-03】 旋轉構造的日常生活用品-28 【圖3-04】 伸縮構造的日常生活用品-29 【圖3-05】 2D 圖像紋理-轉折-31 【圖3-06】 2D 圖像紋理-摺疊-32 【圖3-07】 2D 圖像紋理-旋轉-33 【圖3-08】 2D 圖像紋理-伸縮-34 【圖3-09】 轉折牆面動態圖-36 【圖3-10】 參數化牆面變化-36 【圖3-11】 環狀造型轉折構造-37 【圖3-12】 參數化圓環變化-37 【圖3-13】 雨傘構造開合簡圖-38 【圖3-14】 花形紋理繪製方式-39 【圖3-15】 花形紋理變化圖-39 【圖3-16】 花形紋理牆面設計-40 【圖3-17】 旋轉方式簡圖-41 【圖3-18】 旋轉紋理變化-42 【圖3-19】 星形紋理牆面-42 【圖3-20】 伸縮桿件構造簡圖-43 【圖3-21】 伸縮紋理變化-44 【圖3-22】 伸縮牆面設計-44 【圖3-23】 50%透光率紋理變化-46 【圖3-24】 紋理的分割方式-47 【圖3-25】 50%紋理變化-48 【圖3-26】 上下對稱紋理變化-49 【圖3-27】 上下對稱紋理-Grasshopper 元件連接方式-49 【圖3-28】 左右對稱紋理變化-50 【圖3-29】 左右對稱紋理-Grasshopper 元件連接方式-50 【圖3-30】 四面鏡射紋理變化-51 【圖3-31】 四面鏡射紋理-Grasshopper 元件連接方式-51 【圖3-32】 四面旋轉紋理變化-52 【圖3-33】 四面旋轉紋理-Grasshopper 元件連接方式-52 【圖3-34】 透光率控制-Grasshopper 元件連接方式-53 【圖3-35】 上下分割的透光率變化-54 【圖3-36】 左右分割的透光率變化-54 【圖3-37】 四等分分割的透光率變化-55 【圖3-38】 四等分旋轉的透光率變化-56 【圖3-39】 四向均值立面變化-57 【圖3-40】 四向均值空間模擬-57 【圖3-41】 四向遞增立面變化-58 【圖3-42】 四向遞增空間模擬-58 【圖3-43】 上下分割立面變化-59 【圖3-44】 上下分割空間模擬-59 【圖3-45】 對角切割立面變化-60 【圖3-46】 對角切割空間模擬-60 【圖3-47】 發散室空間模擬-61 【圖3-48】 直線型空間模擬-62 【圖3-49】 向心式空間模擬-62 【圖3-50】 切割式空間模擬-63 第四章 【圖4-01】 空間人數變化簡圖-65 【圖4-02】 透光率平均的空間模擬-66 【圖4-03】 人數與距離簡圖-66 【圖4-04】 透光率漸變的空間模擬-67 【圖4-05】 人與牆面距離簡圖-67 【圖4-06】 吸子透光率的空間模擬-68 【圖4-07】 太陽走向與時間關係-68 【圖4-08】 太陽方位空間模擬-69 【圖4-09】 太陽高度角變化-69 【圖4-10】 太陽高度角空間模擬-70 【圖4-11】 光線強弱變化-70 【圖4-12】 光線強弱空間模擬-71 【圖4-13】 空間面積變化-71 【圖4-14】 面積變化空間模擬-72 【圖4-15】 空間深度變化-72 【圖4-16】 深度變化空間模擬-72 【圖4-17】 空間高度變化-73 【圖4-18】 高度變化空間模擬-73 【圖4-19】 開口大小與光線關係-74 【圖4-20】 牆面剖面簡圖-74 【圖4-21】 立面紋理與光線關係-75 【圖4-22】 紋理變化模擬-75 【圖4-23】 折板角度與光線關係-76 【圖4-24】 折板牆面簡圖-76 【圖4-25】 折板變化與光線關係-77 【圖4-26】 折板造型變化模擬-77 【圖4-27】 牆厚變化與光線反射角度-78 【圖4-28】 牆厚變化與光線分布-78 【圖4-29】 牆面厚度形式模擬-79 【圖4-30】 方形量體繪製步驟-80 【圖4-31】 方形量體漸變圖-80 【圖4-32】 方形量體牆面模擬-81 【圖4-33】 方形量體空間模擬-81 【圖4-34】 圓弧量體繪製步驟-82 【圖4-35】 圓弧量體漸變圖-82 【圖4-36】 圓弧量體牆面模擬-83 【圖4-37】 圓弧量體空間模擬-83 【圖4-38】 線性空間繪製步驟-84 【圖4-39】 線性空間牆面模擬-85 【圖4-40】 線性空間漸變圖-86 【圖4-41】 線性空間模擬-86 【圖4-42】 環狀空間繪製步驟-87 【圖4-43】 環狀空間漸變圖-88 【圖4-44】 環狀空牆面模擬-88 【圖4-45】 環狀空間模擬-89 【圖4-46】 空間劃區簡圖-90 【圖4-47】 光線明暗分布圖-90 【圖4-48】 位置影響區域模擬-91 【圖4-49】 光線明暗分布圖-91 【圖4-50】 空間人數模擬-92 【圖4-51】 光線明暗分布圖-92 【圖4-51】 人數位置模擬-93 【圖4-52】 動線空間模擬-93 【圖4-53】 動線空間變化模擬-94 【圖4-54】 圓弧空間模擬-95 【圖4-55】 圓弧空間模擬-95 【圖4-56】 圓弧空間變化模擬-96 【圖4-57】 量體單元-97 【圖4-58】 展覽館配置圖-97 【圖4-59】 展覽館透視圖-98 【圖4-60】 展覽館透視圖-99[[note]]學號: 699360078, 學年度: 10