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系統識別號 U0002-0208200705224600
中文論文名稱 塑膠構築
英文論文名稱 Plastic Tectonics
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 建築學系碩士班
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 蔡隱儀
研究生英文姓名 Yin-Yi Tsai
學號 694300335
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-07-03
論文頁數 106頁
口試委員 指導教授-陳珍誠
共同指導教授-黃瑞茂
委員-施宣光
委員-江冠勳
中文關鍵字 聚合材料  營建體系  成形法  模具  構築  製造  技術  回收 
英文關鍵字 Polymerization of Materials  Construction System  Method of Formation  Modules  Construction  Manufacture  Technique  Recycle 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 在建築學上任何空間的設計與建造的表達都意謂著必需與材料產生關聯,建築也可以說是一部建築「材料」和建築技術的發展史。而材料的選用與發展除了反應當時、當地的風俗習慣外,更傳達了人類科技文明的發展狀態。材料的發展從早期人類應用自然材料構築,到工業革命後鋼鐵材料大量的生產與十九世紀末期混凝土的發現,使得二十世紀的建築產生重大的轉變,例如國際式樣等建築風格的產生。時至今日,隨著「聚合」材料的出現,除了使人類的生活型態產生重大的改變,使用範圍也從食、衣、住、行、育、樂逐漸延伸到營建體系當中。由於塑膠材料種類繁多,本研究將以生活上常用的塑膠製品到目前營建上常用的塑膠建材做為了解聚合材的開始,並藉由都市中的常民構築類型了解塑膠在非營建體系上的運用,引導出可運用的「塑膠構築」實驗策略。

近年來建築界中陸續出現以塑膠做為主要建材的設計,而這些新形態的「塑膠」建築多數屬於實驗階段。其原因甚多,如施工方式、塑料特性、工程經費、聚合方法、污染與再生等,都是影響塑膠建築可否建造的原因。有鑒於如此,本研究從個人家中射出塑膠工廠的了解,以「塑膠材料生產者」角度切入,探討以塑膠做為建材的可能性構築方式。此外在另一個探討角度則是以「塑膠材料消費者」角度切入,取樣地點為台北市最大的塑膠販賣地-太原街,選取可利用的塑膠材料予以觀察試驗,與系列的前導設計操作與實作的產生。

本論文將以設計實驗作為探討「塑膠構築」的開始,主要塑膠材料取樣地點為台北太原街、淡水資源回收場、高雄自家的塑膠工廠,取樣方法分為是購買、回收、自製。從這三處收集歸納可用於建築上的材料並做為聚合材料的實驗樣本。在設計操作上以組構建築構成之元素、組合的概念,與物件的層級關係,將實驗與設計結果製作成實體比例的材料板,討論塑膠構築可能產生的空間形態與未來的可能應用。此外在塑膠被大量應用的同時,也代表地球能源被大量消耗,而塑膠建材的開發勢必將從永續的角度做為開始,做為因應塑膠時代來臨後的新建築面貌。


英文摘要 The design of any architectural space and expression of structures are related with materials. Architecture can be said to be a history of evolution of architectural “materials” and techniques. The choices and applications of materials reflect not only the culture and customs of a specific time but also the stage of development human technological culture is at. The development of material (from ancient times when man employed natural materials as elements to the production of cast iron after the industrial revolution and the discovery of concrete towards the end of 19th century) has caused a drastic change in the structure of architecture, for instance the emergence of architectural styles such as the International Style. Up till today, with the arrival of “polymerization” of materials, man’s lifestyle faces dramatic changes. The utilization of this technology has extended from common living aspect into professional construction systems. Due to the large variety of plastic materials, this thesis introduces popular plastic construction materials and everyday life plastic products as an initial step to understanding material “polymerization”. The application of plastic in non-construction systems as is commonly seen in local building methods also shapes the experimental strategies in applicable “plastic constructions”.

In recent years, plastic has gradually appeared as the main material in various architectural designs. The majority of these new types of “plastic architecture” remains at an experimental stage. Limitations such as construction methods, characteristics of plastic, project budgets, methods of polymerization, pollution and recycling issues, etc., control the practicability of “plastic architecture”. With an understanding to this, the author, whose family being a plastic-manufacturer, discusses the feasibility and methods of plastic construction. Besides providing the views on plastic construction from a manufacturer, this essay is also approached with the angle of a “ consumer of plastic”. The sample location of consumption of plastic is at Tai-Yuan Street, the biggest plastic trading place in Taipei. Suitable plastic materials are selected, experimented and observed.

This thesis will use experiments on design as a beginning to discuss “plastic construction”. Main locations for plastic-sampling are Tai-Yuan Street in Taipei, Tam Shuei scrap yard and plastic-manufacturing factories run by the author’s family in Kaohsiung. The process of sampling consists of purchasing, recycling and self-manufacturing. Applicable materials for architecture are collected from these three stages as samples for experiments on polymerized materials. The experiments are manipulated according to the concepts of assembling architectural elements and the hierarchy of components. Material boards on an one to one scale are produced according to the results of experiments and design. These material boards enable discussions on potential spatial types and future applications produced by plastic construction.

At the same time as plastic is largely being used, it also means great resource consumption of the earth. Therefore the development of plastic building materials must be thought of form a point of view of sustainability in order for it to act as a new architectural expression upon the arrival of the plastic construction era.


論文目次 Chapter 1. 緒論.......................................1
1-1研究動機...........................................2
1-1-1 材料操作的經驗..................................2
1-1-2 自家塑膠工廠以及營造工地體驗....................2
1-1-3 台灣傳統材料製造產業與建築營造的關係............3
1-1-4 塑膠時代來臨後的建築面貌........................4
1-2 研究目的..........................................5
1-2-1 構築與材料的組合模式............................5
1-2-2 複合材實驗空間系統化組構........................5
1-2-3 台灣所生產的塑膠材料在建築產業上使用的可能性....6
1-2-4 塑膠時代下新的設計思維..........................7
1-3 研究議題..........................................7
1-3-1 塑膠材料的問題..................................7
1-3-2 塑膠材料的經濟效益..............................8
1-3-3 塑膠廢棄材料於建築上的應用......................8
1-3-4 小結...........................................10
1-4 研究方法與內容...................................10
1-4-1 研究範圍與相關領域.............................11
1-4-2 研究流程.......................................12
1-4-3 研究架構.......................................13
1-4-4 預期目標.......................................13

Chapter 2. 文獻回顧與相關背景........................15
2-1 塑膠的歷史.......................................16
2-1-1 塑膠材質的分類與成形製造法.....................19
2-1-2 塑膠目前在建築上的應用.........................22
2-1-3 台灣使用塑膠的特殊經驗.........................24
2-2 由營造行為所衍生的材料精神.......................26
2-2-1 自然材料精神...................................27
2-2-2人工材料精神....................................27
2-2-3塑膠材料精神探討................................28
2-3 關於材料精神相關案例.............................29
2-3-1案例-神戶鷹取 Paper Dome教堂...................29
2-3-2案例-日本兵庫縣播磨科學公園都市公園管理設施....30
2-3-3案例-Wes Jones 廢棄貨櫃的單元空間材料..........31
2-4 塑膠所衍生的美學與相關案例.......................32
2-4-1東京六本木新城公共藝術作品......................33
2-4-2高雄市自來水公園塑膠水管藝術....................33
2-4-3塑膠複合媒材裝置藝術-塑膠人體..................33
2-5 塑膠建築相關案例.................................35
2-5-1建築案例1-The Futuro House.....................35
2-5-2建築案例2-Crash Landing.......................36
2-5-3建築案例3-Milano Salone PANE chair.............36
2-5-4建築案例4-東京涉谷 Xel-H......................38
2-5-5建築案例5-Polystyrene Biomimetic Modules.......38
2-5-6建築案例6-Prada................................39
2-5-7建築案例7-Cloud Module.........................40
2-5-8建築案例8-Sun Flower...........................40
2-5-9建築案例9-Plastic House........................41
2-5-10建築案例10-Allianz Arena......................42

Chapter 3. 材料操作與設計議題........................44
3-1 材料取樣與觀察.................................45
3-1-2 塑膠材質實驗...................................49
3-1-3 實驗結果探討...................................48
Chapter 4. 基地調查與設計操作........................51

4-1基地調查........................................52
4-2 塑膠構築設計操作...............................55
4-2-1 PVC硬質管構築系列-三個管椅...................56
4-2-2 PVC硬質管構築系列-管子公車站.................58
4-2-3 PVC硬質管構築系列-太原街塑膠行水管立面.......60
4-2-4 PVC硬質管構築系列-3*3*3m水管屋.............62
4-2-5 低密度PVC保鮮膜構築-塑牆.....................63
4-2-6 PVC塑膠袋構築系列1-袋屋......................65
4-2-7 PVC塑膠袋構築系列2-塑膠袋立面裝置............67
4-2-8 尼龍構築系列1-太原街塑膠行入口...............68
4-2-9 尼龍構築系列2-伸縮旅店.......................70
4-2-10 PVC軟管構築-太原街旗友塑膠行入口設計.........71
4-2-11 再生類塑膠構築-1-太原街聯陞塑膠行入口........72
4-2-12 再生類塑膠構築-2-太原街拾荒回收車改造........74
4-3 塑膠材料板實做與設計操作.......................75
4-3-1 1:1塑膠材料版實作.............................75
4-3-2 PVC硬質水管材料板構造設計......................78
4-3-3 PVC塑膠玻璃磚材料板構造設計....................82
4-3-4人體模特兒材料板構造設計........................83
4-3-5 PVC浪板材料板構造設計..........................85
4-3-6橡膠牆構造設計..................................87
4-3-7塑膠博物館......................................88

Chapter5.結論與建議................................92
5-1 結論.............................................93
5-1後續研究與建議....................................98
參考文獻............................................101
圖目錄
圖1-1-1 塑膠形態..........................................................................................................1
圖1-1-2 參與2006 年高雄衛武營未來館施作............................................................2
圖1-1-3 筆者自家塑膠射出工廠機械與原料..............................................................3
圖1-1-4 本研究者設計自家的塑膠產品,並交由模具業者製做為鑄模基礎...........3
圖1-1-5 人類因物質創造工具的演變..........................................................................4
圖1-1-6 筆者利用自家塑膠射出機,在高溫狀態下產生不同的形態.......................4
圖1-2-1 自然與非自然複合材......................................................................................5
圖1-2-2 元素與組合概念..............................................................................................6
圖1-2-3 塑膠開模為一高單價的投資..........................................................................6
圖1-2-4 食衣住行育樂中的塑膠產品..........................................................................7
圖1-3-1 塑膠再生回收過程圖......................................................................................8
圖1-3-2 塑膠再生回收機制圖......................................................................................9
圖1-3-3 PET 塑膠回收再生產品...................................................................................9
圖1-3-4 PVC、PE、PP、PS 塑膠回收再生產品.........................................................9
圖1-4-1 研究流程........................................................................................................12
圖1-4-2 研究架構........................................................................................................13
圖2-1-1 最早的塑膠-瀝青........................................................................................15
圖2-1-2 瀝青的延展性................................................................................................16
圖2-1-3 橡膠所製成的輪胎........................................................................................16
圖2-1-4 由賽璐璐製造的底片....................................................................................16
圖2-1-5 由電木製成的電話........................................................................................17
圖2-1-6 乙烯基塑膠....................................................................................................17
圖2-1-7 高衝擊聚苯乙烯磚........................................................................................17
圖2-1-8 塑膠應用於基礎隔震裝制............................................................................22
圖2-1-9 環氧樹脂灌注受損磚造牆面........................................................................22
圖2-1-10 鉛心橡膠支撐墊..........................................................................................22
圖2-1-11 PU 應用在牆面與屋面的德國被動式保溫住宅.........................................23
圖2-1-12 塑膠泡沫材料應用於牆面構造上..............................................................23
圖2-1-13 塑膠地板應用於室內裝飾..........................................................................23
圖2-1-14 由廉價塑膠材料構築的屋頂......................................................................24
圖2-1-15 PVC 塑膠袋臨時搭建的溫室.......................................................................24
圖2-1-16 塑膠為建築物的臨時表皮裝飾品..............................................................24
圖2-1-17 北海岸淺水灣廢棄的預鑄FRP 建築..........................................................25
圖2-1-18 FRP 模型製造過程.......................................................................................26
圖 2-2-1 排灣族石板屋...............................................................................................27
圖 2-2-2 太空梭機體上覆有數萬片隔熱能力極強的矽質陶片...............................27
圖 2-2-3 考量建築週期而設計的「慕夏四季」塑膠樣品屋...................................28
圖 2-3-1 神戶鷹取 Paper Dome 紙管細部................................................................29
圖 2-3-2 神戶鷹取 Paper Dome 空間........................................................................29
圖 2-3-3 由波紋鋼板建造的Springtecture H 公廁....................................................30
圖 2-3-4 波紋鋼板在建造上有其高度限制且不超過兩層樓...................................30
圖 2-3-5 Wes Jones 改造廢棄的貨櫃單元空間..........................................................31
圖 2-3-6 本研究作者於研一時對於貨櫃再利用之設計...........................................32
圖 2-4-1 塑膠成為流行電子媒體的外殼...................................................................32
圖 2-4-2 由強聚氯乙烯塑膠硬質管做的公共藝術...................................................33
圖 2-4-3 高雄自來水公園塑膠水管藝術圖...............................................................33
圖 2-4-4 本研究作者設計的PVC塑膠人體裝置......................................................34
圖 2-4-5 塑膠與其它構件組合...................................................................................34
圖2-5-1 The Futuro House 外觀與室內.......................................................................35
圖2-5-2 The Futuro House 建造過程...........................................................................35
圖2-5-3 The Futuro House 可適應各種地形與移動性...............................................35
圖2-5-4 Crash Landing 外觀.........................................................................................36
圖2-5-5 Crash Landing 構築流程.................................................................................36
圖2-5-6 Milano Salone PANE chair 焗製麵包設計概念.............................................36
圖2-5-7 Milano Salone PANE chair 製造流程.............................................................37
圖2-5-8 Milano Salone PANE chair 應用於櫥窗空間設計........................................ 37
圖2-5-9 Xel-Ha 設計草圖與室內.................................................................................38
圖2-5-10 Polystyrene Biomimetic Modules 單元與可變的牆面組織.........................38
圖2-5-11 Prada 室內與聚氨基甲酸泡沫材料.............................................................39
圖2-5-12 Cloud Module 單元與可變的牆面組織.......................................................40
圖2-5-13 SunFlower 室內.............................................................................................40
圖2-5-14 SunFlower 充氣過程.....................................................................................41
圖2-5-15 FRP 藉著相似的組構規則鉸接在一起.......................................................41
圖2-5-16 Plastic House 外觀與室內............................................................................42
圖2-5-17 Allianz Arena 剖面設計圖與室內................................................................42
圖2-5-18 Allianz Arena 外觀與EFTE 材料板............................................................43
圖3-1-1 自家工廠製作塑膠實驗過程........................................................................44
圖3-1-2 塑膠實驗過程................................................................................................45
圖4-1-1 太原街塑膠行販賣的塑膠成品....................................................................51
圖4-1-2 基地台北太原街............................................................................................52
圖4-1-3 基地台北太原街實況....................................................................................52
圖4-1-4 太原街塑膠材料收集....................................................................................53
圖4-1-5 太原街塑膠行探訪........................................................................................53
圖4-1-6 高雄自家工廠鄰近材料產業調查................................................................53
圖4-2-1 12 項塑膠構築設計........................................................................................55
圖4-2-2 塑膠水管接頭種類........................................................................................56
圖4-2-3 塑膠水管的應用............................................................................................56
圖4-2-4 塑膠水管接頭種類........................................................................................56
圖4-2-5 水管椅-1.........................................................................................................57
圖4-2-6 水管椅-2.........................................................................................................57
圖4-2-7 水管椅-3 ........................................................................................................57
圖4-2-8 管子公車站使用主要接頭............................................................................58
圖4-2-9 水填充與增加牆面結構組織透視圖............................................................58
圖4-2-10 水牆面結構細部構造圖透視圖..................................................................58
圖4-2-11 PVC 水管公車站各向透視圖.......................................................................59
圖4-2-12 PVC 水管公車站立面圖...............................................................................59
圖4-2-13 PVC 水管公車站透視圖...............................................................................59
圖4-2-14 塑膠行立面分解透視圖..............................................................................60
圖4-2-15 塑膠行透視圖..............................................................................................60
圖4-2-16 塑膠行剖面..................................................................................................60
圖4-2-17 塑膠行與透視細部圖..................................................................................61
圖4-2-18 水管屋基礎流程圖......................................................................................62
圖4-2-19 水管屋細部給水接頭圖..............................................................................62
圖4-2-20 水管基礎分解圖..........................................................................................62
圖4-2-21 水管屋透視圖..............................................................................................62
圖4-2-22 水管屋細部分解圖......................................................................................62
圖4-2-23 保鮮膜與成為空間表皮層..........................................................................63
圖4-2-24 低密度PVC 塑膠實驗.................................................................................63
圖4-2-25 塑牆平面圖..................................................................................................63
圖4-2-26 塑牆立面圖..................................................................................................63
圖4-2-27 塑牆透視-1.................................................................................................. 64
圖4-2-28 塑牆透視-2.................................................................................................. 64
圖4-2-29 以充氣式塑膠袋做為本設計概念..............................................................65
圖4-2-30 太原街美袋子原立面................................................................................. 65
圖4-2-31 廢棄的塑膠袋..............................................................................................65
圖4-2-32 袋屋立面圖..................................................................................................65
圖4-2-33 以塑膠袋為材料的兩種立面構築..............................................................65
圖4-2-34 袋屋室內與立面透視..................................................................................66
圖4-2-35 袋屋正向立面與側立面..............................................................................66
圖4-2-36 太原街塑膠節裝置主要材質塑膠軟管與塑膠袋......................................67
圖4-2-37 太原街塑膠節基地現況..............................................................................67
圖4-2-38 充氣後的塑膠節裝置示意圖......................................................................67
圖4-2-39 太原街塑膠節中庭空間示意圖..................................................................67
圖4-2-40 可隨時改變入口的尼龍構築......................................................................68
圖4-2-41 塑膠行伸展入口空間示意圖......................................................................68
圖4-2-42 塑膠行伸展入口空間示意圖-1.................................................................. 69
圖4-2-43 塑膠行伸展入口空間示意圖-2.................................................................. 69
圖4-2-44 伸縮旅店空間開展過程..............................................................................70
圖4-2-45 以尼龍材質伸展性為設計概念..................................................................70
圖4-2-46 伸縮旅店空間開展過程..............................................................................70
圖4-2-47 PVC 軟管編織形態.......................................................................................71
圖4-2-48 基地旗友塑膠行現況..................................................................................71
圖4-2-49 旗友塑膠行空間分解圖..............................................................................71
圖4-2-50 改建後旗友塑膠行立面與騎樓模擬圖......................................................71
圖4-2-51 PET 保特瓶再製與壓製塑膠磚過程...........................................................72
圖4-2-52 利用PET 回收瓶蓋設計塑膠行入口模擬圖.............................................72
圖4-2-53 保特瓶磚分解示意與入口模擬圖..............................................................73
圖4-2-54 太原街塑膠行堆積的塑膠瓶......................................................................73
圖4-2-55 利用保特瓶磚設計為塑膠行入口模擬圖..................................................73
圖4-2-56 太原街觀察的四種自行建造的回收車......................................................74
圖4-2-57 在太原街的PET 回收車..............................................................................74
圖4-3-1 PVC 硬質水管材料板實作.............................................................................78
圖4-3-2 PVC 硬質水管材料板分解、組合、室內外模擬圖.....................................78
圖4-3-3 PVC 硬質水管材料板立面圖.........................................................................79
圖4-3-4 PVC 硬質水管材料板構築平面圖................................................................79
圖4-3-5 PVC 硬質水管構築空間模擬圖.....................................................................79
圖4-3-6 弧狀形態水管空間模擬圖............................................................................80
圖4-3-7 以橡膠做為連接材的水管構築牆面模擬圖................................................80
圖4-3-8 橡膠做為連接材的水管構築空間展開模擬圖-1......................................81
圖4-3-9 橡膠做為連接材的水管構築空間展開模擬圖-2......................................81
圖4-3-10 PVC 塑膠玻璃磚材料與組合.......................................................................82
圖4-3-11 PVC塑膠玻璃磚細部圖-1 ...........................................................................82
圖4-3-12 PVC 塑膠玻璃磚細部圖-2.......................................................................... 82
圖4-3-13 人體模特兒材料板實作照片......................................................................83
圖4-3-14 塑膠人體模特兒牆體剖面圖......................................................................83
圖4-3-15 人體模特兒材料板細部分解模擬圖..........................................................83
圖4-3-16 人體模特兒牆面立面圖..............................................................................84
圖4-3-17 人體模特兒材料板空間模擬圖..................................................................84
圖4-3-18 PVC 浪板材料板施作圖..............................................................................85
圖4-3-19 PVC 浪板材料板細部分解圖.......................................................................85
圖4-3-20 浪板牆面平面圖..........................................................................................85
圖4-3-21 PVC 浪板材料板組合空間模擬圖-1...........................................................86
圖4-3-22 PVC 浪板材料板組合空間模擬圖-2.......................................................... 86
圖4-3-23 牆面可變形態構件由彈簧組成..................................................................87
圖4-3-24 橡膠牆細部構件與組合形態......................................................................87
圖4-3-25 橡膠牆組合空間模擬..................................................................................87
圖4-3-26 高雄大寮自家塑膠工廠基地圖-1...............................................................88
圖4-3-27 高雄大寮自家塑膠工廠基地圖-2...............................................................88
圖4-3-28 高雄大寮自家塑膠工廠空間關係圖..........................................................89
圖4-3-29 改建前空間模擬..........................................................................................89
圖4-3-30 改建前立面模擬..........................................................................................90
圖4-3-31 利用質輕便宜充氣塑膠袋做為廠房增建博物館用..................................91
圖4-3-32 充氣透明塑膠袋增建空間模擬..................................................................91
圖4-3-33 塑膠博物館入口透視模擬圖......................................................................91
圖5-1-1 塑材空間研展................................................................................................92
圖5-1-2 可再生塑材....................................................................................................93
圖5-1-3 16 項初部塑膠材料試驗結果........................................................................94
圖5-1-4 填充、空心管柱體細部模擬圖................................................................... 95
圖5-1-5 填充、空心管柱體細部模擬圖.................................................................... 95
圖5-1-6 三種不同尺寸的管狀構築............................................................................96
圖5-1-7 袋狀與軟管構築............................................................................................96
圖5-1-8 回收類塑材構築............................................................................................97
圖5-1-9 尼龍塑材構築 ..............................................................................................97
圖5-2-1 塑膠量產示意圖............................................................................................98
圖5-2-2 壓置成形的回收塑膠磚................................................................................99
圖5-2-3 農用分解塑膠................................................................................................99
圖5-2-4 高彈性塑膠空投屋示意圖........................................................................... 99
圖5-2-5 塑膠多樣形態示意圖..................................................................................100
表目錄
表2-1-1 塑膠發明類型以及年代整理表....................................................................18
表2-1-2 塑膠材質分類表............................................................................................19
表2-1-3 塑膠的成形製造法-1.....................................................................................20
表2-1-4 塑膠的成形製造法-2.....................................................................................21
表3-1-1 塑膠材質實驗表............................................................................................49
表4-3-1 1:1 塑膠材料版實作說明圖.........................................................................77
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2004《永續建築導論》建築情報雜誌社。
論文使用權限
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