David 的 設計論文

第二章 相關文獻及理論回顧

2-1文獻介紹 

2-1.1 新構築

新構築一書的前半部份，對於建築數位設計的發展做了一系列的回顧。從Frank Gehry剛開始的魚形設計，到畢爾包古根漢美術館的設計及建造。傳統的建築設計過程因為數位設計輔助工具的應用而逐漸式微。畢爾包古根漢美術館從設計階段到施工的過程中，如果沒有數位工具的輔助，以傳統的建築設計過程是絕對無法順利完成。而數位工具的普及化，則使得傳統的工藝技術、手工器具、地方傳統到建築的永久性；將被資訊時代的電腦軟體輔助設計與製造、軟體、全球化組織及可重組性等特徵所取代。

如書中所述，Semper 提出構造的四種類型: 基礎、火爐、屋架與屋頂、封閉的表皮；在數位設計普及的現代環境中，前三種類型在以出現的數位作品中逐漸被忽略。反而是最後的表皮元素被不斷的放大強調。在數位設計作品都具備複雜的曲面外部特徵時，單元化的織理表層元素不斷的被解構重組，「連結joint」成為建築物形成時最重要的構築因子。

走入歷史(Retired)

構築Tectonics

工藝技術Craft

手工器具Hand Tool

地方傳統 Local tradition

立面 Facade

裝飾品 Ornament

Helvetica字體 Helvetica

主體圖像 Parti

永久性 Permanence

向Luxor金字塔酒店學習(石造)

(Learning from Luxor(Stone))

----------------------------------------------

重整(REWIRED)

電子Electronics

電腦軟體輔助設計與製造CAD/CAM

軟體Software

全球化組織 Global organization

介面Interface

電子顯示器Electronic display

Émigré雜誌

基因組 Genome

可重組性 Reconfigurability

向Luxor金字塔酒店學習(虛擬實境)

(Learning from Luxor(VR))

本書的後半部則是以作者本身分類的七項構築因子，來分析遠東數位建築獎的參加作品。這七項構築因子連結joint、細部detail、材料material、物件object、結構structure、構造construction及互動interaction。總體來說，目前數位建築有一極大的分野，大型公共的數位建築如Frank Gehry或是Zaha的作品，因為建築尺度極大及使用者眾多；在建築的構築上，除了外部表面的特徵之外，空間的使用與傳統的建築無甚差異。而1：1的實驗作品，因為尺度小的關係，在不論是構築的方式或是細部的發展都比大型數位建築來的顯而易見。但是回到建築空間與使用著的互動，則小型自製的數位實驗作品則沒有如大型建築物般的使用複雜互動。因此書中的作品多少都有幾項符合構築的因子並加以討論。

2-1.2 Digital Fabrications-Architectural and material techniques

ISBN:978-1-56989-740-8

自Robin Evans所著”Translation from Drawing to Building ”一書中，建築從傳統的圖面繪製到實際建造這兩種行為之間，有一道無法跨越的鴻溝；而偉大的創意都是從這兩種活動的差異之間產生。數位設計製造則有助於縮短這兩者之間的距離，但是不同的數位製造方式之間，還是有不同的限制及條件存在，因此需要特殊的流程或是工法來完成作品。在最好的數位設計製造案例中，都可以從固有的條件限制中產生出創新或是改善的方式，促使設計更加完善。

本書提供了簡短有用的資訊，包含在建築數位製造中常用的工具及技術。而最大的不同是從”自製”的角度來選擇作品，從1:1的即時設計及製造來探討新的數位製造方式的使用。也因為如此選擇的關係，書中選擇的作品著重在從知覺、空間及形式上的影響，並以同樣方式的調查來追求極致的設計美學形式。

這本書主要著重在表現作品中間的製作方式及最後的結果，並以下列五項做為書中數位成型方式的分類。這五項分別是：剖面 (Sectioning)、鑲嵌花紋(Tessellating)、摺疊 (Folding)、輪廓線 (Contouring)、形式組織 (Forming)。先以一些小案例來說明不同的數位構築方式，之後再以建築師的大型作品案例來做總結。這些建築師的案例通常都會包含多種不同的數位製造方式，來呈現出作品的織理性及構築方式。

大部分數位建築設計書籍都著重在介紹高科技，從大型建築案例中研究優異的細部表現及未來可能發展的專業建築製造方式。大型建築的曲面表現及施工都擁有優異的細部及施工；但是在數位建築的方面，不論是形式的變化還是數位構築的發展都不及1：1作品的自由。相較起來，小型的數位1比1作品因為尺寸的迷你及材料的單純，相較於大型的設計作品，擁有實驗數位構築的優勢。

在今日建築設計的過程中，已經無法想像沒有電腦輔助工具的存在，線性的數位製造過程有效的整合了上下游，縮減了從設計到製造間的差距。建築師開始具備流暢的穿梭於設計及製造兩者之間。如同Branko Kolarevuc所說：「這種可以使設計資訊直接轉變為構造資訊的能力，正是定義同時代的建築師。」。

 2-1.3 Digital manufacturing in design and architecture

ISBN:978-981-245-964-0

本書以小型的自製作品做為書中分類項目的實證。書中的作品以椅子為最大的自製尺寸，其中一些分類的項目因為製造過程繁複；因此僅有以模型的尺度做出部份的細部。整本書在建築設計的數位製造方面有比較詳盡的分類方式做為參考，其中大部份的作品在設計時都有經過參數化及腳本的處理並呈現出數位化後的結構特徵。由參數化所產生的複雜紋理結構因為數位輔助工具的使用而具有合理性和被實際製造的可能性。

書中對於數位製造的分類方式如下：

1. 交錯分割Cross segmentation

Intersected frameworks 相交框架

Algorithmic cross-framing 演算式交錯框架

2. 堆積Accumulation

Meta-balls 球狀單元

Bone structure 骨架結構

3. 框架 Frameworks

Irregular triangulation 不規則三角單元

Equilateral triangulation 等邊三角單元

Rounded triangles 倒角三角單元

Tubular frameworks 管狀結構

Double-curved frames 雙重彎曲框架

Tree Structure 樹狀結構

4. 迴圈 Loops

Triple loops 三重迴圈

Parametrized loop 參數化迴圈

Arch-loop 拱狀迴圈

5. 折疊 Folding

Cross facetation 交錯

Convolution 迴旋

Fish bone 魚骨狀折疊

Parametric fish bone參數化魚骨狀折疊

Foldware 折疊製品

2-2案例介紹

2-2.1 2002 Serpentine Gallery Pavilion by Toyo Ito (伊東豊雄)

蛇型藝廊(Serpentine Gallery)位於英國倫敦，自2000年以來，每年都會邀請知名的建築師在藝廊的草坪上設計一棟臨時帳棚(Pavilion)。2002年的臨時帳棚(Pavilion) 是由Toyo Ito(伊東豐雄)操刀設計。

  整個臨時建築物在平面上呈現正方形，長寬各為18x18公尺，高4.5公尺。在頂蓋和垂直牆面上，則是以不規則的三角形和四邊形來做量體的花紋切割，並互相以透明玻璃和半透明白色牆面交錯並置。建築體上錯置的花紋，是將立方體以數位演算的方式旋轉擴大。整棟建築的結構是以鋼板條(Steel Flat Bar)組合而成。以Digital Fabrication的定義來分類，2002的蛇型藝廊的結構組成是以鑲嵌花紋 (Tessellating)的方式完成。

 2-2.2  2005 Serpentine Gallery Pavilion by Alvaro Siza

2005年的蛇型藝廊(Serpentine Gallery)是由Alvaro Siza所設計。整棟建築的外型從地平面以曲面的方式延伸至屋頂，而曲面的骨架則肩負著結構的承重。2005的蛇型藝廊(Serpentine Gallery)是以鑲嵌花紋 (Tessellating)的方式做為曲面的結構，以木板材做為骨架的材料，板料間的接合則是使用基本的木結構五金。基樁的部份使用鐵片加螺栓固定木板，牆面的水平版材構件仔細看的話有高低起伏的變化，使得每一片板料都可以用鑲榫接的方式固定在垂直的板料之間。而延伸至屋頂的曲面版材也是以鑲榫接的方式互相嵌合，陰角則以木墊片鑽洞鎖上螺栓的方式互相固定，用來防止板材之間的剪力形變。

從整體結構上來看，這一棟蛇型藝廊在垂直向的支撐還是以水平和垂直的應力方向為基礎，如果以平行四邊形的鑲嵌花紋 (Tessellating)來設計，剪力會弱化垂直方向的支撐力；而屋頂的鑲嵌方式則是以不規則的矩形花紋組成曲面的起伏，並跟垂直面的花紋互相呼應。整個形體的鑲嵌花紋也可以用三角形來替代，但這樣一來板材的使用數量便多，徒增重量和預算。

2-2.3  AIP青葉亭(2005) 阿部仁史（Hitoshi Abe）

青葉亭是一個位於日本仙台的室內設計案，設計作法是把樹蔭的影像以電腦軟體處理，轉化成點陣圖影像，再以CNC切割於鋼板上。因為是以點陣圖的方式當做底圖，因此把圖上的像素整理成4mm/ 6mm/ 9mm三種尺寸的圓孔，並加工在鋼板上，之後載運到現場焊接結合。在這個案例中，圖樣(Pattern)是以平面的方式加工在板材上，型體本身並不具備結構功能；而是以燈光的媒介形式出現在空間中，透過沖孔板讓樹蔭的輪廓散落在空間中；另外板材本身也設計成曲面的形式而不是以單純的垂直水平線條出現在空間之中。在青葉亭的案例中，數位構築分為兩部份；鋼板本身的曲折形狀已經讓空間呈現位移的氛圍，但更重要的是鋼板本身透過光線折射所呈現出的虛空間感受。

2-2.4  AA Pavilion 2008

這個案例是由2008年AA Pavilion在倫敦的貝德福德廣場組裝展出。設計的條件式創造出一個可以容納100人的空間，必且需具備硬式外殼。設計概念則是來自「呼喚自我」，並且決定用漩渦的型態來作為參考。建築物本身的尺寸為500.1 x 1000.1 x 600.1 cm.，主要的材料是Kerto，一種可回收的雲杉板材。設計者分別選用51mm及27mm厚的板材來當做柱和樑，整批結構是由653塊的零件組合成形。學生總共用CNC割出了549片厚度21mm的樑，不過為了要增加細部，當做樑的板材厚度並不一致。柱子的板材則是因為機器條件的限制，並無法從51mm的板材上割下完整的零件；因此是以二到三片拼接的方式來組成柱子。整個案子主樣是以Rhino及AutoCAD來作為設計工具。AutoCAD主要是用來測量和標籤；Rhino則是用來快速建模和3D檢視。

        這個案子中，數位的工具在型態的建模既設計的變更速度上扮演著吃重的角色。整個設計的過程裡，因為外形的限制，很多細部的構築問題必須以設計者經驗來做設計調整。數位設計工具雖然在3D的型態檢視上非常方便，但是回到現實的構築條件中，使用的心力並不比傳統的構築形式方便。在這一部份，數位輔助工具依賴的還是設計者本身的思考及解決問題的能力。數位構築的模式因為需要符合曲面的外部特徵，因此在結構的應力上與傳統的建築結構不同；數位構築的結構系統往往需要應付更多的剪力效應。因此在此種類行的數位構築結構中，可以見到大量抑制剪力效應的細部接頭。樑的部份，在接合處是以螺栓的鎖件來固定位置，並確保重複組裝的完整性。另外值得注意的是，建築的底座是以六噸重的鋼結構組成，來確保上方木作懸臂的穩定。

2-2.5  AA Summer Pavilion Exhibition 2009

2009年的AA Summer Pavilion在倫敦的貝德福德廣場，設計原型是用數位腳本（Script）的方式生成；意即此作品是從為數眾多的形變組合當中選擇並製造出來。作品希望創造出流動線條的感覺，並以媒介轉化來讓牆的元素解構並重組，重新定義空間的圍塑並創造出流動的氛圍。作品本身是由28層的膠合板覆蓋在內部的木作結構系統之上，以結構系統來控制整個外型的變化及起伏波動。就這個作品的空間特性來說，比較像是大型的雕塑作品而不是建築作品。