[[alternative]]Digital weaving tectonic

碩士[[abstract]]在二十世紀初期就有建築師開始嘗試以新的結構方式思考建築的組構方式－”編織“，編織是當時對於新建築構造的一個新想法，然而由於編織手法本身的複雜性與材料限制，在當時建造技術還臻成熟的年代，建築師僅能由模仿編織的樣式著手進行建築設計。但隨著科技技術的進步與數位時代的來臨，許多複雜的計算與編程都可在電腦上進行運算，以往編織構造中難以計算與繪製的部分開始可以透過數位演算的方式被了解。因此本研究以數位設計的方式，整合編織的構造系統，實驗與製造實際的編織手法在建築構築上的可行性。 編織建築並不是一個新的概念，可以由不同的層面加以探討，編織建築的研究大致可以分成三部分，第一個部分是建築與環境的織理性，這是由環境、社會、人文等角度廣義的說明建築在不同涵構中其他因素交織的關係。第二個部分是建築形式上的編織性，建築設計發展的過程中，外觀的獨特性或是複雜性是重要的考慮條件，而編織的設計手法非常適合處理建築外觀形式上的豐富變化。第三個部分則是由結構的角度出發，思考輕量化建築的可能，編織是一個能夠強化單元材料的構造方式，假使能適當的運用在建築的構築上，建築將會具有更多建造的方式，而本研究主要是以第三部分－構造與材料的編織關係進行討論。 本研究首先了解傳統編織中一般編織布品的方式以及編織中材料需具備的特性，加以整理之後，藉以思考後續研究中單元材料的演變方法。接著於材料研究中，以木板為研究的對象，透過木板材料單元的長寬比例與實際建築材料的厚度兩個部分的調整，研究不同單元的表面編織方式，並整理出構築表面的數位製造系統，以說明眾多基本單元的組合方式。配合數位製造機具製造以單元組構成的表面，然而在實際操作過程會因為卡榫與重力所產生的問題，並不是所有設計的單元都會成功，因此再進一步歸納出數位製造上可能的變動因素以及單元設計無法成功的原因。最後以數位設計運算的方法設計能夠被實際建造的宜蘭綠博展示亭，以探討單元編織在真實空間中落實的可行性。整體而言，本研究嘗試由厚度較薄的木板材料到較厚之木塊材料以實證討論編織手法在建築構築上的可行性，期待為後續結合數位製造之織理性建築討論，提供研究方向上的可能性。[[abstract]]Architects have started to try to consider building construction method --“weaving” through new structure mode since early 20th century. Weaving is a new thought for current new building construction. However, architects can design only by simulating weaving style due to complication of weaving method and limit of material at that age when building technology was not mature. With progress of science and technology as well as coming of digital age, a lot of complicated computation and programming can be conducted in computer. The part difficult to computation and draw in weaving structure in the past can be understood through digital algorithm. Therefore, the research uses the method of digital design to integrate construction system of weaving, to test feasibility of weaving method in building construction. It uses digital design to make experiment in computer, to apply weaving method in building framework, to test its feasibility. Weaving building is not a new concept. It can be discussed in different aspects. Research on weaving building can be divided into three parts in general. The first part is textile of building and environment, which shows interlaced relationship among other factors of building for difficult structures in angles of environment, society, humanity, etc. The second part is weaving on building form. In the development process of building design, peculiarity or complexity of appearance are important considering conditions. Design method of weaving is very suitable for dealing with rich change of building appearance form. The third part is based on structure, to consider possibility of light weight building. Weaving is a construction method capable of enhancing unit material. If it can be properly applied in construction, building will have more construction methods. This research mainly discusses the third part－weaving relationship between construction and material. This research first learns weaving method of normal knot in traditional weaving and features of materials in weaving, and then sorts them to consider evolution method of unit material in follow-up research. In research on material, it takes wood board as research object, to study surface weaving methods of different units through adjustment of length-to-width ratio of wood board unit and thickness of actual building material and sort out digital fabrication system of construction surface, to explain construction method of multiple basic units. It cooperates with digital fabrication machines and tools to manufacture surface composition of units. However, not all designed units can succeed in actual operation for the sake of mortise and tenon as well as weight. Therefore, it further summarizes possible variables and factors in digital fabrication and the reason for failure of unit design. Finally, it uses design computation method to design Pavilions in Yilan Green-Expo that can be actually constructed, to explore feasibility of implementing unit weaving in real space. In general, the research tries to discuss feasibility of weaving method in building construction from thinner wood board to thicker wood block material, expecting to provide feasibility in research direction for follow-up weaving building discussion of digital fabrication. It is expected to combine textile building discussion of digital fabrication in the future, to provide feasibility of research direction.[[tableofcontents]]目錄 Chapter 1 .緒論 01 1-1.研究動機 02 1-1-1. 對織品重複與連續性之喜好 02 1-1-2. 碩一Pavilion設計的延伸 02 1-1-3. 編織技術 03 1-1-4. 編織物二維平面轉換成三維空間 03 1-1-5. 編織性對建築 04 1-1-6. 織理性建築與自然環境 04 1-2.研究目的 05 1-2-1. 研究編織的技術 05 1-2-2. 討論編織與材料 05 1-2-3. 了解建築的織理性 05 1-2-4. 以參數化設計模擬建築 06 1-2-5. 透過數位製造生產織理性建築 06 1-2-6. 織理性建築結構之討論 06 1-3.相關研究 07 1-3-1. 超表面、數位建築 07 1-3-2. 參數化模型 07 1-4.研究成果 08 Chapter 2 .文獻回顧與相關背景 09 2-1. 建築案例 10 2-1-1. 2007 - 米蘭[千鳥] 10 2-1-2. 星巴克 -太宰府 - 表參道店 11 2-1-3. Serpentine Gallery Pavilion 2005 12 2-1-4. Gridshell.it and Woodome 2.0 13 2-1-5. 上海世博西班牙館 14 2-1-6. Dermoid CITA / SIAL / Mark Burry 15 2-2. 建築師 16 2-2-1. 萊特 16 2-2-2. Nox Lars Spuybroek 18 2-3.民族傳統編織 19 2-3-1.中國刺繡 19 2-3-2. 蘇格蘭裙 22 2-3-3. 紡織機原理與技術 22 2-4.竹織 23 2-5.數位製造 27 2-5-1. Sectioning切片 27 2-5-2. Tessellating 嵌飾 27 2-5-3. Folding 摺疊 27 2-5-4. Contouring 輪廓 28 2-5-5. Forming 成型 28 2-5-6. Skeleton 骨架 29 2-6.相關書籍 30 2-6-1.小建築 30 2-6-2.新興科技與設計 - 走向建築生態典範 30 Chapter 3 .前導設計 32 3-1. 研一Pavilion 設計 33 3-1-1. 設計概念 Pull-Tension 33 3-1-2. 單元研究 34 3-1-3. 材料研究 35 3-1-4. 1:5Pavilion製造 36 3-2. 參數化編織Weave Pavilion 38 3-3. 單元研究 41 3-3-1. 2D1:1長寬比單元交卡之切割演變 41 3-3-2. 2D1:2長寬比單元交卡之切割演變 43 3-3-3. 2D1:4與 1:8長寬比單元交卡之切割演變 46 3-3-4. 2.5D 1:1長寬比單元交卡之切割演變 40 3-3-5. 2.5D 1:1長寬比單元交卡之切割演變 51 3-3-6. 2.5D 1:2長寬比單元交卡之切割演變 52 3-3-7. 3D 1:1長寬比單元交卡之切割演變 53 3-4.參數化模型模擬編織 54 Chapter 4 .綠色博覽會Pavilion設計 56 4-1. 參數化模型操作 57 4-2. 綠色博覽會設計操作 58 4-3. 製造、木工製作 60 4-3-1. 木工機具製造 60 4-3-2. 單元製造 62 4-3-3. 組裝與防水 63 4-3-4. 施工圖與材料數量 64 4-4. 施工方法 65 4-4-1. 現場施工 65 4-5. 現場組裝 66 4-6. 心得與小結 67 Chapter 5 .結論 72 5-1. 設計操作與檢討 73 5-1-1. 建築材料厚度為0.1cm中的構築行為 73 5-1-2. 建築材料厚度為0.3cm中的構築行為 73 5-1-3. 建築材料厚度為5cm中的構築行為 74 5-1-4. 0.1cm材料厚度1:5Pavilion 75 5-1-5. 5cm材料厚度1:1:10單元 1:1Pavilion 75 5-2. 後續研究與建議 76 相關論文、參考文獻、相關網站 77 附錄 78 圖目錄 【圖1-1】研一設計 02 【圖1-2】研一設計02 02 【圖1-3】《建築四要素》03 【圖2-1】米蘭"千鳥"展示庭2007 10 【圖2-2】千鳥構造 10 【圖2-3】星巴克-太宰府 - 表參道店 11 【圖2-4】千鳥構造變形 11 【圖2-5】Serpentine Gallery Pavilion 2005 12 【圖2-6】Serpentine Gallery Pavilion 2005室內 12 【圖2-7】GridShell - Selinunte 13 【圖2-8】Selinunte組裝 13 【圖2-9】上海西班牙世博館 14 【圖2-10】上海世博西班牙館局部圖 14 【圖2-11】Dermoid - diagram01 15 【圖2-12】Dermoid - diagram02 15 【圖2-13】Dermoid - final 15 【圖2-14】Millard House 17 【圖2-15】Millard House - detail01 17 【圖2-16】Millard House - detail02 17 【圖2-17】經線01 22 【圖2-18】雙號經線 22 【圖2-19】單號經線 22 【圖2-20】經線02 22 【圖2-21】壓一挑一編法 23 【圖2-22】斜紋編法 23 【圖2-23】梯形編法 24 【圖2-24】回字編法(a) 24 【圖2-25】回字編法(b) 24 【圖2-26】回字編法(c) 24 【圖2-27】回字編法(d) 24 【圖2-28】三角孔編法 25 【圖2-29】雙重三角形編法 25 【圖2-30】六孔編法 25 【圖2-31】輪口編法 26 【圖2-32】菊底編法 26 【圖2-33】Sectioning切片 27 【圖2-34】Tessellating嵌飾 27 【圖2-35】Folding折疊 28 【圖2-36】Contouring輪廓 28 【圖2-37】Forming成形 28 【圖2-38】Skeleton骨架 29 【圖2-39】《小建築》 31 【圖2-40】《新興科技與建築》 31 【圖3-1】ICD Pavilion - 2010 33 【圖3-2】Pull - Tension Pavilion - concept01 33 【圖3-3】Pull - Tension Pavilion - concept02 34 【圖3-4】Pull - Tension Pavilion - concept03 34 【圖3-5】材料種類 35 【圖3-6】材料實驗 35 【圖3-7】雷射切割 36 【圖3-8】模型製作圖 36 【圖3-9】Pull - Tension Pavilion模型組裝 36 【圖3-10】Pull - Tension Pavilion模型頂視圖 37 【圖3-11】Pull - Tension Pavilion模型室內圖 37 【圖3-12】定義Curve 38 【圖3-13】形成曲線 38 【圖3-14】Devide curve 38 【圖3-15】連成折線 38 【圖3-16】形成曲面 38 【圖3-17】兩組曲面交集 38 【圖3-18】 利用參數調整形體 39 【圖3-19】Weave Pavilion - diagram 39 【圖3-20】Cutting - diagram 39 【圖3-21】Weave Pavilion 局部照片 40 【圖3-22】Weave Pavilion 頂視照片 40 【圖3-23】2D長寬1:1單元圖 41 【圖3-24】2D長寬1:1單元圖02 42 【圖3-25】2D長寬1:1單元模型 42 【圖3-26】2D長寬1:2單元圖 43 【圖3-27】2D長寬1:2單元圖02 44 【圖3-28】2D長寬1:2單元模型 44 【圖3-29】2D長寬1:2單元模型02 45 【圖3-30】2D長寬1:8單元圖 45 【圖3-31】2D長寬1:4與1:8單元圖 46 【圖3-32】2D長寬1:8單元模型 47 【圖3-33】2D三角形單元圖 47 【圖3-34】2D三角形單元模型 48 【圖3-35】複合單元模型 49 【圖3-36】Erwin Hauer - diagram2D 49 【圖3-37】2.5D長寬 1:1單元圖 50 【圖3-38】2.5D長寬1:1單元圖02 51 【圖3-39】2.5D長寬1:1單元組合 51 【圖3-40】2.5D長寬1:2單元圖 52 【圖3-41】2.5D長寬1:2單元組合 52 【圖3-42】Ｉ字形卡榫 53 【圖3-43】Ｌ字形卡榫 53 【圖3-44】魯班鎖單元 53 【圖3-45】Grasshopper - weaving pattern 54 【圖3-46】Weaven pattern 55 【圖3-47】電腦參數化模擬編織 55 【圖4-1】Garmazio & Kohler模型 57 【圖4-2】參數化模擬Garmazio 模型02 57 【圖4-3】Grasshopper - 模擬編織 test1 57 【圖4-4】海洋生物“海膽” 58 【圖4-5】素體化過程 58 【圖4-6】Uni - Pavilion 59 【圖4-7】Uni - Pavilion 02 59 【圖4-8】刨木機具 60 【圖4-9】刨木機加工過程 60 【圖4-10】鋸台切割機 61 【圖4-11】鋸台切割製造圖 61 【圖4-12】魯班鎖製造過程 62 【圖4-13】木料斬斷 63 【圖4-14】單元組裝 63 【圖4-15】單元組裝02 63 【圖4-16】單元分類 63 【圖4-17】防水漆補強 63 【圖4-18】單元曬乾 63 【圖4-19】第一層平面圖 64 【圖4-20】第二層平面圖 64 【圖4-21】第三層平面圖 64 【圖4-22】第四層平面圖 64 【圖4-23】第五層平面圖 64 【圖4-24】第六層平面圖 64 【圖4-25】第七層平面圖 64 【圖4-26】學校組裝 65 【圖4-27】現場組裝 65 【圖4-28】第一層組裝 66 【圖4-29】第二層組裝 66 【圖4-30】第三層組裝 66 【圖4-31】第四層組裝 66 【圖4-32】第五層組裝 66 【圖4-33】第六層組裝 66 【圖4-34】第七層組裝 66 【圖4-35】完成組裝 66 【圖4-36】Uni - Pavilion - final 67 【圖4-37】Uni - Pavilion細部照片 68 【圖4-38】Uni - Pavilion細部照片02 68 【圖4-39】Uni - Pavilion細部照片03 69 【圖4-40】Uni - Pavilion細部照片04 69 【圖4-41】Uni - Pavilion - 夜間照片 70 【圖4-42】Uni - Pavilion - Front 70 【圖4-43】Uni - Pavilion - 盆摘植物照片 71 【圖4-44】Uni - Pavilion - 夜間局部照片 71[[note]]學號: 602360256, 學年度: 10