木材作為建築材料已有數千年的歷史，始終佔有舉足輕重的地位；木材在建築中被廣泛應用，其材料特性顯現出多樣的潛能，同時也是容易取得的材料，且具備輕量與可重複利用的特性，在環境與能源議題下，是以節能減碳為導向的永續建材。隨著科技進步所發展出的木材加工技術也日益精進，可以取代多種材料，透過不同的工藝與構造方式的設計，木材相較於其他材料亦可以達到同樣的展現。
回歸到古代人類所發展的工藝，利用生活周遭的自然物編織成牆面、屋頂等建築元素，依循自然物本身的特性，組合成建築元素，這些組成或多或少都蘊含著結構與幾何的原理。本研究藉由了解材料的結構與特性，探究其潛在的可能性，結合參數化設計的方式，以探索木材料形變並呈現曲面的可能，使用容易取得的木夾板材進行設計與製造。在數位化的設計發展下，方便了曲面由設計到製造的過程之呈現。一般的木材在彎曲時，會產生許多的不確定性，藉由網格殼構造，在彎曲上探討其組構的因素。網格殼是一種編織而成的形態，不像水泥般是完全的實體表面，網格殼可彎曲、透光、透風，並藉由映射的光影在不同的時間與角度呈現出視覺上的變化。
本研究基於材料本身的特性探索木材構築的織理性，建築的織理性與形態、構造、與空間皆有關聯。木材的編織是一種構造方式，在三維的空間中，不同編織的紋理與曲面上的呈現有著緊密的關係。關於編織紋理的設計，本研究主要以規律紋理的網格殼與不規則紋理的彈性網格殼來進行設計發展與構築討論。本研究在第三章與第四章中，以小、中、大不同的尺度進行設計；在第五章中討論了不同的紋理在彈性網格殼下所呈現的運動形態；最後藉由電腦輔助製造，完成展示亭之構築。藉由網格殼紋理的探討到透過參數化與三維軟體進行形態找尋與三維形態的模擬，實踐參數化設計的程序與空間設計之間的連動關係，以及思考不同形態於空間中的光影呈現。基於參數化的模型中的資訊進一步進行製造，實踐設計到製造的全數位過程，最後完成了不同尺度與形態之展示亭數位構築。
工程技術與參數化軟件的發展下，建築的外形有了更多的可能性，能夠於設計中實踐多樣化的幾何與自由曲面。參數化的設計方式，建立起連結與調整設計與製造之間的管道，並且在設計過程中提升了可塑性與適應性。建築的適應性，在面對建築環境的議題上是個重要的目標，如何被重複利用，轉化空間的使用方式，並回應所面對的環境問題，提供了一種適應性設計操作與構築的可能性。

For thousands of years in history, wood has always held a crucial position as a building material. With its material characteristics and various potentials, wood is extensively used in buildings. Besides, it is also an easily gained material. Moreover, characterized by lightweight and reusability, it is a sustainable building material in favor of energy conservation and carbon reduction under the issues of environment and energy. Thanks to the progress of science and technology, wood processing technology is increasingly becoming sophisticated, which can replace a variety of materials, and can achieve the same performance in comparison with other materials through the design of different processes and construction methods.
In ancient times, the craft developed by human beings weaved architectural elements (such as walls and roofs) with natural objects around their lives. Then, combined them into architectural elements based on the characteristics of natural objects. These components reflect the principles of structure and geometry. By understanding the structure and characteristics of materials, exploring their potential possibilities, and combining them with parametric design, this study explores the possibility that wood materials deform and present curved surfaces. In addition, designing and manufacturing with easily available wood panels. The development of digital design facilitates the presentation of the curved surface from design to manufacture. There are numerous uncertainties in the bending of wood. This study discusses the factors of its fabric in bending through the structure of grid shell. Grid shell is a woven form, unlike cement, which is a completely solid surface. The grid shell can bend, transmit light and wind, and present visual changes at different light and shadow in a day.
The research concern the textile of wood based on the characteristics of the material. The textile of architecture is related to form, structure, and space. The weaving of wood is a method of construction, and the pattern of different weavings influence the appearance on the surface. As for the design of patterns, the research mainly discusses form-finding and construction with regular patterns Gridshell and irregular patterns elastic grid. The third and fourth chapters of the research, which has three different sizes of the design - small, medium and large base on the pattern as Gridshell. In chapter five, the planar to spatial movement with different patterns under the elastic grid shell are investigated, and with the computer-aided manufacturing to building a pavilion. Through the discussion of the grid patterns, form-finding and 3D modeling rely on parameterizing and 3D software, that is a practice of the parametric design process connected with the space design and the reflection of different forms with light and shadow in the space. Presenting the pavilions of different scales and forms through the digital process from design to manufacturing, based on the information in the parametric models.
Due to the development of engineering technology and parametric software, there are more possibilities for the shape of buildings, and diversified geometries and free-form surfaces can be practiced in the design. The connection can be set up between design and manufacture by parameterized design, which enhances the plasticity and adaptability in the design process. The adaptability of architecture is a significant goal for the issues in the architectural environment. It offers a possibility of operation and construction of adaptive design for how to reuse, transform the use of space and respond to environmental issue.

第一章  緒論1
1.1 研究動機2
1.1.1 木材的永續性潛力2
1.1.2 思考木材的原材料性及輕量構造3
1.1.3 結合參數化於木構造的設計3
1.1.4 膠合木材結合數位製造之趨勢4
1.2 研究目的6
1.2.1 參數化設計(木)編織的探索6
1.2.2 研究木曲面系統與應用6
1.2.3 實驗參數化木構築之數位製造6
1.2.4 木構曲面於建築實務應用的潛能6
1.2.5 編織成形的空間7
1.3 相關領域8
1.3.1 參數化設計8
1.3.2 數位製造8
1.3.3 織理性理論8
1.4 研究成果9
第二章  相關文獻11
2.1 木材特性與加工製造12
2.1.1 木材彈性彎曲12
2.1.2 木材吸濕性12
2.1.3 木材在製造上的創新潛能性14
2.2 木板彎曲與工法15
2.2.1 物理彎曲與Gridshell15
2.2.2 木板彎曲的五種加工方法15
2.3 相關木結構-Gridshell20
2.3.1 何謂Gridshell20
2.3.2 Gridshell的找形20
2.3.3 Gridshell的演變與主從結構21
2.3.4 Gridshell的組裝與安裝23
2.3.5 Gridshell的建造與未來展望24
2.4 參數化木構設計與製造25
2.4.1 參數化設計 - 生成設計25
2.4.2 機器人輔助製造25
2.5 木加工板材27
2.5.1 單板層集材- LVL27
2.5.2 錯層壓木材 - CLT28
2.6 相關理論32
2.6.1 森佩爾Gottfried Semper編織與織理性32
2.6.2 隈研吾小建築與編織33
2.7 相關案例35
2.7.1 EmTech TWISTs Plywood35
2.7.2 Jukbuin Pavilion36
2.7.3 TorÚs Pavilion37
2.7.4 Inframe: Art in elastic Timber Frame38
2.7.5 Steampunk Pavilion39
2.7.6 Tervajärvi Forest Chapel40
2.7.7 Hermès Rive Gauche41
2.7.8 Centre Pompidou-Metz42
2.7.9 Wooden Sphere Steinberg am See43
2.8 小結44
第三章 材料與網格殼體構築45
3.1 曲面網格46
3.1.1 直紋曲面46
3.1.2 彎曲網格所呈現的曲面48
3.2 構法分類54
3.2.1 層疊網格54
3.2.2 編織網格55
3.2.3 層疊+編織網格56
3.2.4 正交規則與可變網格56
3.3 編織-網格編織設計與構築61
3.3.1 空間網格結構設計與參數61
3.3.2 材料試驗66
3.3.3 製造方式68
3.3.4 第一次構築與材料使用70
3.3.5 第二次構築與材料使用72
3.4 小結75
第四章 網格與自由曲面- 展示亭設計77
4.1 Pavilion -敞78
4.1.1 設計概念78
4.1.2 形態找尋與參數繪製79
4.1.3 放樣與製作組裝81
4.2 Pavilion-透88
4.2.1 設計概念88
4.2.2 形態找尋與參數繪製89
4.2.3 放樣與製作組裝91
4.3 小結98
第五章 可收合的彈性網格 - 展示亭設計與構築99
5.1 可收合的彈性網格100
5.1.1 格柵網格與模型100
5.1.2 等邊長彈性網格與模型102
5.1.3 不等邊的彈性網格與模型105
5.2 展示亭設計說明與形態找尋107
5.2.1 單元的結構與形變107
5.2.2 單元的組合設計109
5.3 單元構築與組裝113
5.4 組裝與皮層117
5.5 小結124
第六章 結論與建議125
6.1 設計回顧與結論126
6.1.1 木網格結構的兩種運作方式- Gridshell與彈性網格126
6.1.2 材料、結構與尺度關係127
6.1.3 參數化的設計與應用128
6.1.4 適應性建築128
6.2 後續研究與建議129
6.2.1 不同領域的應用129
6.2.2 軟硬體工具的協同設計與製造129
6.2.3 材料類型研究129
參考資料131
圖片來源134

圖目錄
【圖1-1】曲面牆	4
【圖1-2】主從關係的網格	4
【圖1-3】The Smile	5
【圖2-1】the Multihalle Mannheim	12
【圖2-2】木板濕度測試模型	13
【圖2-3】參數化設計之模組化系統	13
【圖2-4】薄木板曲面卡準設計	14
【圖2-5】機器手臂製造	14
【圖2-6】真空成形	15
【圖2-7】加壓成形	15
【圖2-8】成品	15
【圖2-9】彎曲加工與成品	16
【圖2-10】切槽斜度與彎曲狀態	17
【圖2-11】複雜木構系統(局部) 	17
【圖2-12】複雜木構系統	17
【圖2-13】蒸氣箱	17
【圖2-14】夾具固定	17
【圖2-15】放入蒸氣箱	18
【圖2-16】置於夾具固定	18
【圖2-17】ch24 Wishbone Chair	18
【圖2-18】熱彎管彎曲木	18
【圖2-19】曲木成品	18
【圖2-20】機具切割曲木	19
【圖2-21】機具切割曲線	19
【圖2-22】Expodach, 2000年德國世博會	21
【圖2-23】Expodach 19x19公尺曲面組件	22
【圖2-24】Expodach 組裝	22
【圖2-25】Beatfuse!	22
【圖2-26】Beatfuse!平面	22
【圖2-27】South Hedland遮棚結構	23
【圖2-28】South Hedland遮棚組裝	23
【圖2-29】起重機升降機	24
【圖2-30】2000年世博會的日本館	24
【圖2-31】CNC銑削	26
【圖2-32】GLT使用機器手臂支線鋸切割流程與實況	26
【圖2-33】DigitalFUTURE 2017 Gridshell pavilion	26
【圖2-34】LVL木材細節	27
【圖2-35】旋切木之LVL製程	27
【圖2-36】CLT木板	29
【圖2-37】台灣森科總部	30
【圖2-38】外層等壓擋雨層系統	30
【圖2-39】抗震性能實驗	30
【圖2-40】符合ASTM E119的標準耐火測試曲線	31
【圖2-41】編織的縫紉、打結、扭轉	32
【圖2-42】米蘭博物館展出的Cidori  	33
【圖2-43】星巴可太宰府店	33
【圖2-44】磁雲Ceramic Cloud	34
【圖2-45】傘．陽傘Casa Umbrella	34
【圖2-46】TWIST單元組	35
【圖2-47】TWIST結構系統	35
【圖2-48】EmTech TWISTs Plywood	35
【圖2-49】Jukbuin Pavilion外側	36
【圖2-50】Jukbuin Pavilion 內側	36
【圖2-51】TorÚs Pavilion 圖說	37
【圖2-52】TorÚs Pavilion 	37
【圖2-53】Inframe Pavilion 	38
【圖2-54】Steampunk加熱彎曲木板	39
【圖2-55】Steampunk 全息圖像定位	39
【圖2-56】Steampunk Pavilion	39
【圖2-57】Tervajärvi Forest Chapel	40
【圖2-58】Tervajärvi Forest Chapel 結構	40
【圖2-59】Tervajärvi Forest Chapel 細節	40
【圖2-60】Hermès Rive Gauche 內側	41
【圖2-61】Hermès Rive Gauche	41
【圖2-62】Centre Pompidou-Metz內側	42
【圖2-63】Centre Pompidou-Metz外側	42
【圖2-64】Wooden Sphere Steinberg am See的建造	43
【圖2-65】Wooden Sphere Steinberg am See內側	43
【圖3-1】直紋曲面	46
【圖3-2】環型邊界的非平行的網格	47
【圖3-3】懸鏈線（Catenary）	48
【圖3-4】Relative items 與Shift list	49
【圖3-5】Kangaroo插件	50
【圖3-6】Kangaroo曲面	50
【圖3-7】Kangaroo插件	51
【圖3-8】Kangaroo曲面	51
【圖3-9】網格的重建	52
【圖3-10】Kangaroo生成曲面	53
【圖3-11】遊牧民族的蒙古包	54
【圖3-12】SG2012 Gridshell	54
【圖3-13】SG2012 Gridshell	54
【圖3-14】Gridshell 節點固定細部	55
【圖3-15】Aspen Art Museum與皮層	55
【圖3-16】Jukbuin編織方式	56
【圖3-17】Jukbuin pavilion	56
【圖3-18】Gridshell模型說明	56
【圖3-19】正交模型	57
【圖3-20】邊界分段diagram	57
【圖3-21】兩環軌道的網格變化之可能性	57
【圖3-22】二軌與三軌旋轉模型	58
【圖3-23】三軌旋轉模型爆炸圖	58
【圖3-24】旋轉後的不同網格形態	59
【圖3-25】兩環之參數化模型	59
【圖3-26】Biomorpher	60
【圖3-27】拱型-類型2 diagram	61
【圖3-28】參數化網格	62
【圖3-29】類型2構築之設計參數	62
【圖3-30】上視尺寸圖	62
【圖3-31】類型2透視示意圖	63
【圖3-32】類型2模型與細部	63
【圖3-33】形變與參數說明	64
【圖3-34】Biomorpher方案視覺化呈現	64
【圖3-35】側視圖與透視圖	64
【圖3-36】實體模型照片	65
【圖3-37】渲染圖	65
【圖3-38】材料使用及嫁接說明	66
【圖3-39】材料彎曲說明	67
【圖3-40】爆炸圖	68
【圖3-41】嘗試角鐵固定	68
【圖3-42】卡接固定方式	68
【圖3-43】底板爆炸圖	68
【圖3-44】底板分割圖與數量說明	69
【圖3-45】上視圖說明木板材使用	70
【圖3-46】搭建過程	70
【圖3-47】現況照片與細部	71
【圖3-48】0.5與0.7公分的夾板側面	71
【圖3-49】上視圖說明木板材使用	72
【圖3-50】參數調整	72
【圖3-51】搭建過程	73
【圖3-52】內部視覺與外觀照片	73
【圖3-53】完成照片	74
【圖4-1】情境示意圖	78
【圖4-2】邊框,面與網格	79
【圖4-3】幾何形變Diagram	79
【圖4-4】曲面參數化程序	80
【圖4-5】幾何形變	80
【圖4-6】網格與邊線的拆分	81
【圖4-7】切割圖的參數化程序	81
【圖4-8】切割圖	82
【圖4-9】實際切割圖連接細部	82
【圖4-10】邊框連接細部	82
【圖4-11】接頭3D圖與實際照片	83
【圖4-12】底板切割圖	83
【圖4-13】三視圖	84
【圖4-14】搭建過程	85
【圖4-15】網格細部與底部用線連接	85
【圖4-16】完成照片	86
【圖4-17】完成照片	87
【圖4-18】情境示意圖	88
【圖4-19】網格、面與邊框	88
【圖4-20】幾何形變Diagram	89
【圖4-21】曲面參數化程序	89
【圖4-22】幾何形變	90
【圖4-23】網格與邊線的拆分	91
【圖4-24】切割圖	92
【圖4-25】螺母、螺絲與墊圈	92
【圖4-26】組裝時斷裂	93
【圖4-27】放樣支撐柱	94
【圖4-28】實際切割圖	94
【圖4-29】組裝過程	95
【圖4-30】搭建過程	95
【圖4-31】三視圖	96
【圖4-32】完成照片	97
【圖5-1】網格說明與透視圖	100
【圖5-2】網格繪製說明	101
【圖5-3】模型照片	101
【圖5-4】彈性網格說明	102
【圖5-5】彈性網格模型說明	103
【圖5-6】彈性網格傾斜角度取彎取高度	103
【圖5-7】框內線比框線長的模型	104
【圖5-8】框內線比框線短的模型	104
【圖5-9】雙凸的曲面的模型	105
【圖5-10】不等邊長的菱形的模型	105
【圖5-11】直橫向線條量不同的模型	106
【圖5-12】直橫向線條長度與邊長的關係不同的模型	106
【圖5-13】不同平面傾斜外角呈現的曲面	108
【圖5-14】外角30度的彎曲過程	108
【圖5-15】三面與四面單元的組合	109
【圖5-16】可調整的單元組合	109
【圖5-17】多種組合方案	110
【圖5-18】三面削切之3D圖	110
【圖5-19】實體模型照片	112
【圖5-20】實體模型開合照片	112
【圖5-21】完整與削切後之網格	113
【圖5-22】單元切割圖	113
【圖5-23】木條的連接與孔洞	114
【圖5-24】細部說明圖	114
【圖5-25】組裝過程	115
【圖5-26】單元與細節	116
【圖5-27】編織示意爆炸圖	117
【圖5-28】邊條打孔	117
【圖5-29】編織組裝過程	118
【圖5-30】組裝完成照片	118
【圖5-31】大小不同開合照片	119
【圖5-32】上視圖	119
【圖5-33】組裝完成照片	120
【圖5-34】組裝完成照片	121
【圖5-35】完成照片	122
【圖5-36】完成照片	123

書籍
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