[[alternative]]Research of modular congregate housing based on parametric design

碩士[[abstract]]由於電腦與科技的快速發展，新一代的電腦輔助設計軟體的進步，不再單純只是完成繪圖的功能，容許建築設計者將數位化工具與技術應用於建築的設計概念發展階段，有別於過去傳統的電腦輔助繪圖只應用於建築設計的後期階段。本研究以電腦輔助設計介入設計的過程，將數位化的工具與技術應用在柯比意在現代建築中所使用的「模度」系統。利用這套系統特殊的模矩化進行住宅設計，發展出一套符合人體尺度與富有黃金比例美學的模矩化住宅系統。 本研究結合參數化軟體Grasshopper來進行，首先以模矩宮格做為操作練習，定義隨機與簡單的規則來完成宮格的配置動作。接著在模矩宮格內完成選取十字形與其變形，並以此十字形系統做衍生發展，形成三種不同類型的模矩化都市街廓。再將三種不同的都市街廓類型分別以曲面、容積率或隨機的方式去控制高度的生成，完成一系列的模矩式都市街廓系統。 最後以模度數值生成的模板進形圖板遊戲，以參數化控制模板的切割與排列組合，並利用方法進行四個階段的模度化住宅設計。首先是設計一個模度化的櫃子，將櫃子在模度化空間內進行組合，並發展成一系統櫥櫃。第二階段以柯比意的低層的系列住屋為範本，將其模度化後透過排列組合產生多種系列化的方案。第三個階以模度化施做一個出租型的中型公寓；第四個階段以模度定義的標準單元空間(2.26mx2.26mx2.26m及3.66mx3.66mx3.66m)，進行各種的組合與堆積，形成高層的集合住宅。 模度是柯比意在工業時期所用的一套度量體系，但由於為了符合人體尺度與黃金比例的關係，模度的數值是一般人難以將之操做在住宅設計上的。所以在數位還未發達的年代模度逐漸沒落。但透過本論文的實驗與研究，對於以數位方式操做模度應用在平面上的能力有相當收穫。模度在參數化的控制下，是可以清楚且輕易地掌握數值去進行住宅設計的。因此模度在現今是可以重新被提出來做廣大運用的。[[abstract]]Nowadays, by taking advantages of rapid development of cutting-edge computers and technologies, the computer-aiding design softwares have been evaluated that its functions are not only limited at completing a digital drawing, but to help architecture designers enrich the stage of discovering the design concepts through bringing in digital techniques and tools - which is quite different from the conventional design strategies that people only use computer drawing when entering the final phase of architecture design. This thesis will represent Le Modulor of Le Corbusier through putting the digital techniques in good use, introducing the computer-aiding technologies into design process; thus, by doing so, a state-of-art modular housing system that is consistent with Ergonomics and Golden Ratio can be developed. First, this thesis is set to complete the positioning of the squares, defining simple and random rules through the usage of parametric software Grasshopper as practices of modular squares. Next, the variations of cross-shaped figures that are formed inside the modular squares may become three different types of modular urban blocks, and the height of each one can be controlled by curved surface, floor area ratio or random means, as eventually a series of modular urban blocks can be completed after further development. As a result, the framework of modular templates is generated, and the permutation and combination may be controlled by parameter to process a four-staged modular housing design. For instance, the first step is to design a modular shelf, and initiate the permutation through modular spaces as to develop a shelf system. Secondly, taking the low-storied housing system of Le Corbusier as an example, manipulating it with modular system to produce multifarious scheme. Thirdly, generating a medium-sized rented accommodation, and finally, processing different kind of combinations and stacking of standard space units (2.26m x 2.26m x 2.26m and 3.66m x 3.66m x 3.66m), which is applied by modular system, introducing the high-storied congregate housing. Le Modulor, then, may not be in demand among the architecture designers in the time that the computer-aiding design was not yet fully developed, and therefore it was difficult for designers to apply the basis of Le Modulor, Ergonomics and Golden Ratio, to housing design - thought it was once used by Le Corbusier as a system of measurement during Industrial Revolution. Nevertheless, by taking advantages of digital techniques, this thesis is allowed to discover the enormous possibilities of Le Modulor that can be used for 2D spatial design. That is, architecture designers can easily use Le Modulor to illustrate housing design and come out with a precise result by having the basis of Le Modulor under control of parametric rules. Hence it is positive that designers nowadays may be able to bring Le Modulor into wide use.[[tableofcontents]]章節目錄 第一章 緒論 1 1-1研究動機 1 1-1.1跳脫國產住宅僵化的框架 1 1-1.2以開放式住宅設計因應社會結構的改變 1 1-1.3以參數化設計產生多元的集合住宅居住形式 2 1-1.4以使用者為主導的住宅開放設計 2 1-1.5追求個人化的居住空間 3 1-1.6對未來住宅想像 3 1-2研究目的 4 1-2.1以系統化之方法設計模矩式住宅設計 4 1-2.2理解各個不同時期之住宅設計觀點與理論 4 1-2.3結合參數化於住宅設計 4 1-2.4以衍生式設計創造多元住宅組合之可能性 5 1-2.5透過設計條件篩選住宅方案並將其合理化 5 1-3預期成果 6 第二章 相關理論與文獻回顧 7 2-1案例 7 2-1.1 Le Corbusier-Unite habitation Marseille ,1946 7 2-1.2 Safdie Moshe -Habitat ,1967 8 2-1.3 Herman Hertzberger Office Building Centraal Beheer,1970 9 2-1.4黑川紀章 Tokyo Nakagin Capsule Tower,1970 10 2-1.5妹島和世-岐阜北方住宅(s-house),1995 12 2-1.6 MVRDV&ADEPT：Sky Village 12 2-1.7 Kokkugia-Behavioral Urbanism,2008 14 2-1.8 小結 15 2-2書 16 2-2.1 Modulor Modulor 2模度 16 2-2.2結構主義與集體形式 (孫全文) 18 2-2.3小結 19 2-3建築師與其理論 20 2-3.1 CIAM 20 2-3.2 Team X 20 2-3.3 Herman Hertzberger (結構主義) 21 2-3.4黑川紀章 (代謝論) 21 2-3.5 MVRDV：Meta City / Data-Town 22 2-3.6小結 22 2-4關鍵字 24 2-4.1衍生式設計 (Generative Design) 24 2-4.2參數化設計 (Parametric Design) 24 2-4.3黃金比例 (Golden Ratio) 24 2-4.4模度 (Le Modulor) 24 第三章 模矩網格與模度 25 3-1 模矩 25 3-1.1 模矩網格的分割 25 3-1.1 模矩宮格規則與亂數操作 26 3-1.2 考津宮格操作 28 3-1.3 十字型的宮格操作 29 3-1.4 方形街廓宮格操作 34 3-1.5 街道與街廓宮格操作 37 3-2 模矩網格配置 40 3-3 模度板塊的生成 42 3-3.1 藍尺與紅尺 42 3-3.2 模板與圖板實驗 45 第四章 住宅設計操作 56 4-1模度的應用 56 4-1.1 模度櫃子 56 4-1.2 模度系統櫥櫃 58 4-2模度的空間單元-系列化低層住宅 60 4-2.1 雪鐵龍住宅 61 4-2.2 埃庫昂的勞動者住宅 65 4-2.3 勞動者的工業化生產住宅 67 4-2.4 弗魯杰斯近代地區住宅 69 4-2.5 特洛德的勞動者住宅 75 4-3模度單元組合-公寓 80 4-4模度單元組合-集合住宅 82 4-5模度的變形組合 84 4-5.1 正方體模度單元變形 84 4-5.2 長方體模度單元變形 86 第五章 結論與心得 88 5-1總結 88 5-1-1 模矩宮格的練習 88 5-1-2 都市的模矩宮格 88 5-1-3 模度的圖板實驗 89 5-1-4 模度的住宅設計 90 5-2結論 91 5-2-1費氏數列的模矩 91 5-2-2 Grasshopper操作模度的優缺點 91 5-2-3研究之優點 91 5-3研究建議 93 5-3-1本研究之侷限 93 5-3-2給後續者研究之建議 93 參考文獻 94 中文文獻 94 英文文獻 94 翻譯文獻 94 相關論文 95 相關網站 95 圖表目錄 圖1.1 1 大安國宅.成功國宅.興安國宅 1 圖2.1 1 馬賽公寓外觀及概念模型 7 圖2.1 2馬賽公寓單元室內透視圖 8 圖2.1 3 Habitat 67外觀及模矩單元組合圖 8 圖2.1 4 Habitat 67剖面圖及單元構造爆炸圖 9 圖2.1 5 Office Building Centraal Beheer外觀及單元空間變化圖 10 圖2.1 6 Office Building Centraal Beheer設計圖面 10 圖2.1 7 Tokyo Nakagin Capsule Tower外觀 11 圖2.1 8 模矩單元室內透視圖及細部構造圖 11 圖2.1 9 岐阜北方住宅外觀 12 圖2.1 10 Sky Village外觀 13 圖2.1 11 Sky Village設計概念圖a 13 圖2.1 12 Sky Village設計概念圖b 14 圖2.1 13 Behavioral Urbanism設計概念圖 14 圖2.2 1 模度 16 圖2.2 2 模度紅藍尺及模矩板塊 16 圖2.2 3 模度板塊及圖板遊戲 17 圖2.2 4 結構主義與及體形式 18 圖3.1 1 模矩分割圖 25 圖3.1 2 規則定義下的宮格運算 26 圖3.1 3 規則宮格運算Grasshopper寫法 26 圖3.1 4 亂數定義下的宮格運算 27 圖3.1 5 亂數宮格運算Grasshopper寫法 27 圖3.1 6 考津圖騰 28 圖3.1 7 考津圖騰Grasshopper寫法 28 圖3.1 8 十字形宮格變化圖 29 圖3.1 9 十字形宮格操作步驟與Grasshopper寫法 30 圖3.1 10 十字形宮格高度變化方向類型一 30 圖3.1 11 十字形宮格高度變化方向類型二 31 圖3.1 12 十字形宮格高度變化方向類型三 31 圖3.1 13 十字形宮格高度變化方向類型四 32 圖3.1 14 曲面控制高度Grasshopper寫法 32 圖3.1 15 曲面控制十字宮格高度之1 33 圖3.1 16 曲面控制十字宮格高度之2 33 圖3.1 17 隨機控制高度Grasshopper寫法 33 圖3.1 18 隨機控制十字宮格高度 33 圖3.1 19 方形街廓宮格變化圖 34 圖3.1 20 方形街廓宮格操作步驟與Grasshopper寫法 35 圖3.1 21 隨機控制方形街廓宮格高度 35 圖3.1 22 曲面控制方形街廓宮格高度之1 35 圖3.1 23 曲面控制方形街廓宮格高度之2 36 圖3.1 24 面積比控制高度Grasshopper寫法 36 圖3.1 25 面積比控制方形街廓宮格高度 36 圖3.1 26 街道與街廓宮格變化圖 37 圖3.1 27 街道與街廓宮格Grasshopper寫法 38 圖3.1 28 隨機控制街道與街廓宮格高度 38 圖3.1 29 曲面控制街道與街廓宮格高度 38 圖3.1 30 面積分區控制高度Grasshopper寫法 39 圖3.1 31 面積分區控制街道與街廓宮格高度 39 圖3.1 32 面積分區加上曲面控制高度Grasshopper寫法 39 圖3.1 33 面積分區加上曲面控制街道與街廓宮格高度 39 圖3.2 1 被置入的模板 40 圖3.2 2 模矩網格配置操作步驟圖 40 圖3.2 3 模矩網格配置結果 41 圖3.2 4 模矩網格配置Grasshopper寫法 41 圖3.3 1 紅尺網格與藍尺網格Grasshopper寫法 42 圖3.3 2 紅尺網格 43 圖3.3 3 藍尺網格 43 圖3.3 4 紅尺網格與藍尺網格重疊圖 44 圖3.3 5 紅尺網格與藍尺網格交錯的點 44 圖3.3 6 紅尺板塊與藍尺板塊生成Grasshopper寫法 44 圖3.3 7 模度板塊 45 圖3.3 8 模度板塊生成Grasshopper寫法 45 圖3.3 9 第一種圖板實驗 46 圖3.3 10 第二種圖板實驗 46 圖3.3 11 第三種圖板實驗分割Grasshopper寫法 47 圖3.3 12 第三種圖板實驗分割與組合Grasshopper寫法 47 圖3.3 13 第三種圖板實驗製成的封包 48 圖3.3 14 第三種圖板實驗1 48 圖3.3 15 第三種圖板實驗2 48 圖3.3 16 第三種圖板實驗3 49 圖3.3 17 第三種圖板實驗4 49 圖3.3 18 第三種圖板實驗5 50 圖3.3 19 第三種圖板實驗6 50 圖3.3 20 第三種圖板實驗7 51 圖3.3 21 第三種圖板實驗8 51 圖3.3 22 第三種圖板實驗9 52 圖3.3 23 第三種圖板實驗10 52 圖3.3 24 電池Packrat圖示 53 圖3.3 25 第四種圖板實驗排列組合Grasshopper寫法 53 圖3.3 26 第四種圖板實驗1 53 圖3.3 27 第四種圖板實驗2 54 圖3.3 28 第四種圖板實驗3 54 圖3.3 29 第四種圖板實驗4 54 圖3.3 30 第四種圖板實驗5 55 圖3.3 31 第四種圖板實驗6 55 圖4.1 1 兩排模度櫃子 56 圖4.1 2 兩排模度櫃子Grasshopper寫法 57 圖4.1 3 四排模度櫃子 57 圖4.1 4 四排模度櫃子Grasshopper寫法 57 圖4.1 5 模度櫃子於空間內的組合 58 圖4.1 6 模度櫃子於空間內的組合Grasshopper寫法 58 圖4.1 7 模度數值與人體尺度的對應 59 圖4.2 1 低層住宅的空間單元與置入容器 60 圖4.2 2 低層住宅配置結果 60 圖4.2 3 低層住宅配置Grasshopper寫法 60 圖4.2 4 系列化住屋Grasshopper寫法 61 圖4.2 5 雪鐵籠住宅原型 61 圖4.2 6 雪鐵龍型地面層住宅單元 62 圖4.2 7 雪鐵龍型地面層配置結果 62 圖4.2 8 雪鐵龍型第二層住宅單元 62 圖4.2 9 雪鐵龍型第二層配置結果 63 圖4.2 10 雪鐵龍型第三層住宅單元 63 圖4.2 11 雪鐵龍型系列化住屋case1配置及平面圖 63 圖4.2 12 雪鐵龍型系列化住屋case2配置及平面圖 64 圖4.2 13 雪鐵龍型系列化住屋case3配置及平面圖 64 圖4.2 14 勞動者住宅原型 65 圖4.2 15 埃庫昂型地面層住宅單元 65 圖4.2 16 埃庫昂型地面層配置結果1 65 圖4.2 17 埃庫昂型地面層配置結果2 66 圖4.2 18 埃庫昂型系列化住屋case1配置及平面圖 66 圖4.2 19 埃庫昂型系列化住屋case2配置及平面圖 66 圖4.2 20 埃庫昂型系列化住屋case3配置及平面圖 67 圖4.2 21 勞動者工業化生產住宅原型 67 圖4.2 22 勞動者工業化生產型地面層空間單元及配置結果 67 圖4.2 23 勞動者工業化生產型第二層空間單元及配置結果 68 圖4.2 24 勞動者工業化生產型系列化住屋case1配置及平面圖 68 圖4.2 25 勞動者工業化生產型系列化住屋case2配置及平面圖 68 圖4.2 26 弗魯杰斯近帶地區住宅原型 69 圖4.2 27 弗魯杰斯無車庫型單元空間 69 圖4.2 28 弗魯杰斯無車庫型地面層配置結果1 69 圖4.2 29 弗魯杰斯無車庫型地面層配置結果2 70 圖4.2 30 弗魯杰斯無車庫型第二層單元空間及配置結果1 70 圖4.2 31 弗魯杰斯無車庫型第二層單元空間及配置結果2 71 圖4.2 32 弗魯杰斯無車庫型系列化住屋case1配置及平面圖 71 圖4.2 33 弗魯杰斯無車庫型系列化住屋case2配置及平面圖 72 圖4.2 34 弗魯杰斯無車庫型系列化住屋case2配置及平面圖 72 圖4.2 35 弗魯杰斯車庫型地面層空間單元 72 圖4.2 36 弗魯杰斯車庫型地面層配置結果 73 圖4.2 37 弗魯杰斯車庫型第二層空間單元 73 圖4.2 38 弗魯杰斯車庫型第二層配置結果 74 圖4.2 39 弗魯杰斯車庫型系列化住屋case1配置及平面圖 74 圖4.2 40 弗魯杰斯車庫型系列化住屋case2配置及平面圖 74 圖4.2 41 弗魯杰斯車庫型系列化住屋case3配置及平面圖 74 圖4.2 42 特洛德勞動者住宅原型類型一 75 圖4.2 43 特洛德類型一地面層空間單元及配置結果 75 圖4.2 44 特洛德類型一地面層組合配置1 75 圖4.2 45 特洛德類型一地面層組合配置2 76 圖4.2 46 特洛德類型一第二層空間單元 76 圖4.2 47 特洛德類型一第二層組合配置 76 圖4.2 48 特洛德類型一系列化住屋case1配置及平面 77 圖4.2 49 特洛德類型一系列化住屋case2配置及平面 77 圖4.2 50 特洛德勞動者住宅原型類型二 77 圖4.2 51 特洛德類型二地面層單元空間 78 圖4.2 52 特洛德類型二地面層配置結果 78 圖4.2 53 特洛德類型二第二層單元空間 78 圖4.2 54 特洛德類型二第二層配置結果 78 圖4.2 55 特洛德類型二系列化住屋case1配置及平面圖 79 圖4.2 56 特洛德類型二系列化住屋case2配置及平面圖 79 圖4.3 1 公寓的空間分割與Grasshopper寫法 80 圖4.3 2 公寓的區帶與平面圖 80 圖4.3 3 公寓的立面設計 81 圖4.4 1 居住標準單元 82 圖4.4 2 模度單元組合的集合住宅類型一 82 圖4.4 3 模度單元組合的集合住宅類型二 83 圖4.4 4 模度單元組合的集合住宅類型二Grasshopper寫法 83 圖4.5 1 正方體模度單元變形-歪斜 84 圖4.5 2 正方體模度單元變形-錐化 85 圖4.5 3 正方體模度單元變形-錐化Grasshopper寫法 85 圖4.5 4 長方體模度單元變形-擴大 86 圖4.5 5 長方體模度單元變形-彎曲 86 圖4.5 6 長方體模度單元變形-分岔 87 圖4.5 7 長方體模度單元變形-交錯 87 圖4.5 8 方體模度單元變形Grasshopper寫法 87[[note]]學號: 600360548, 學年度: 10