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系統識別號 U0002-2307200914044600
中文論文名稱 陶質建築織理性之建構與研究
英文論文名稱 Tectonic Studies for Textile Architecture with Ceramic Material
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系博士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 張恭領
研究生英文姓名 Chang,Kung-Ling
學號 894310126
學位類別 博士
語文別 中文
口試日期 2009-06-25
論文頁數 196頁
口試委員 指導教授-陳珍誠
指導教授-黃瑞茂
委員-施宣光
委員-吳光庭
委員-江冠勳
委員-賴怡成
中文關鍵字 陶質建築  建築織理性  構築  三維織理 
英文關鍵字 ceramic architecture  architextiles  tectonic architecture  3-D textiles 
學科別分類
中文摘要 「織理性」建築的意義除了形態與造型的描述,也了涵蓋織物紋理圖像的構成,以及構造與構築上的討論。織理性應用在陶質建築設計上的意義與材料物性、單元組成、與結構行為有關;因此,就本研究而言,建築的織理性涵蓋了形式、組織、與構築上的意義。
關於建築的織理性的描述觀點眾多,就陶質建築相關案例資料的歸納,本研究主要將陶質建築的織理性分為三類:具體性、類編織、與隱喻性。這三類除了具有構造上的意義,也涉及了形式與視覺效果的部分。本研究則以構築議題為主軸,探討影響織理性的相關因素,藉由客觀的描述方式,清楚釐清了非疊砌與非懸掛織理性的可能,並設計與發展其相關的構造細部。
對於織理性構築的理解,利用陶質構件的製造,在建築上產生新的應用可能,有助於陶構件產生新的構造方式,將使得陶構件脫離對傳統結構牆體的依賴;使傳統陶質材料在構件形式、接合方式與裝配組織上有新的設計思維。在發展織理性構造的設計實驗前,建立對於織理性層級關係的理解。本研究的研究流程如下:
1. 透過案例分析、文獻回顧,建立建築的織理性理論模型;
2. 以設計實驗來檢驗並修正建築的織理性理論模型;
3. 由接合方式的發展、材料構築、組織構成,探討織理性構築的層級關係;
4. 應用發展性較佳的接合方式,作為後續織理性構件與構造設計之發展。
最後,關於陶質建築的織理性研究結論為:1.構件形式上以特殊性為主,而構件之間使用的接合物則為一般的素材;2. 構件盡可能保持在接合型態上的自由度;3. 不要有太多的接合點位置,接合方式朝向定位型態的方向發展;4. 定位接合關係的接合型態,其構件形式設計的替換性高。三維的織理性可跳脫陶質建築傳統疊砌式與懸掛式的構造與工法,藉由三維組織來提供非正交組合與結構承載力的可行性。本研究關於陶質建築織理性的討論,期待能為下階段的建築材料、施工方法與構築帶來新的討論方向。
英文摘要 Architextiles refers to the extension of tectonics theory in architecture to encompass not only descriptions of structure and design, but also the visual semiotic construction of architextiles, and the discussion between their topologies and use in architecture. When applied to the ceramic textiles design context, Architextiles signifies not only the structural aspects of the textiles, or the integration of the essential qualities of the fibers, but also their overall functionality and appearance; hence, in this study, Architextiles intends to consider all aspects of tectonic architecture including form, fit and architectural significance.
There are many theoretical frameworks applying tectonics in architecture, but through a focus on ceramic architecture case materials, this study delineates three major tectonic perspectives on ceramic architecture: thematic, textile-like, and metaphor. These three typologies not only form a complete structural perspective, but also afford a synergistic consideration of form and visual effects. This study thus relies on tectonic theory, to inform thought about the relevant components which impact Architextiles by employing objective descriptions, to clarify non-stackable and non-curtain wall possibilities, and to discuss design and development of their related structural elements and details.
In terms of our understanding of tectonics in architecture, the use of ceramic component products, can open new vistas in architectural applications, which synergistically affects new opportunities for ceramic component manufacturing methods, which free the technology from traditional uses limited to serving as wall structure elements; such that traditional ceramic materials in their component forms, methods of juncture, and overall structure can enjoy unprecedented creative design regenerative potentials. Before developing tectonic design experiments, it is imperative to gain an understanding of the tectonic topologies. So this study proceeds as follows:
1. Engaging in case studies and literature review, to construct a model of tectonic architectural principles referred to as Architextiles;
2. Through applied design experiments, we apply and challenge our theoretical constructs for the Architextiles tectonic architecture model;
3. Deploy an integrative approach to consider the development, textiles, and structural principles, of Architextiles topologies.
4. By applying optimized solutions to find the best development paths, we intend to provide guidance for future tectonic architecture efforts focused on developing designs for components and juncture systems.

Finally, we conclude this analysis of tectonic architecture by finding: 1. the design of component shapes focuses on achieving uniqueness, while the means of adhering or adjoining various components tends to be ordinary connective materials; 2. components should tend to maintain a high degree of connective potential; 3. there should not be too many locus points for connections among components, and future designs for connection methods should focus on positioning strategies; 4. positioning programs integrated design structures, enjoys a very high degree of component design adaptability, flexibility and malleability. 3-dimensional architextiles can overcome the limits imposed by stacking and suspending methods imposed by traditional structures and the craft of producing ceramic components. This study hopes to have achieved some success in discussing ceramic architectonics, and thereby guiding the way for future new efforts in architectural materials design, craftsmanship and construction methods, and tectonics.
論文目次 Ch.1緒 論 .
1-1前言─陶質材料織理性的構造意義 2
1-1-1陶與織理結合的意義 2
1-1-2當代陶質建築織理性的探討意義 3
1-1-3織理性的描述建構 3
1-2研究動機 4
1-2-1陶質材料價值的重現 4
1-2-2傳統材料的新設計思維 4
1-3 研究目的 6
1-3-1以陶質構件做為牆面之生產 6
1-3-2織理性意義的分析與模型建立 7
1-4論述的建立與操作方法 8
1-4-1 案例分析與織理評項建立 8
1-4-2設計實驗的檢驗機制 9
1-4-3操作流程模型 11

Ch.2文獻回顧與相關背景 .
2-1建築織理Architectures 14
2-1-1 織品Textile 14
a.自然的編造 14
b.人工的編造 14
2-1-2織品相應的物質性 15
a.物性加強 15
b.物性轉變 15
2-1-3建築與織品的作用 15
a.建築與織品 15
b.織品的建築作用/ Textiles到Architecture 15
c.建築的織理性/ Architecture到Textiles 15
d.Architextiles的詞源與定義 16
2-1-4 建築織理(Architextiles)的分類 16
a.具體化 17
b.類編織:組裝性與形體擬仿 18
c.隱喻性 19
2-1-5數位化與織理的關係 19
a.編織週期與建築模矩〈週期性/ 模矩〉19
b.參數編寫與織理 20
c.數位織理─流動的形體 20
2-2建築織理的歷史與代表論述 21
2-2-1 19世紀前的建築織理 21
2-2-2 19世紀的建築織理 22
2-2-3 20世紀的建築織理 26
2-2-4 21世紀的建築織理 30
2-3建築織理的相關研究團體 31
2-3-1 EHR Design Associates-Continua
Architectural Screens&Walls 31
2-3-2Brent Collins&Carlo H. Sequin 32
2-3-3 NOX─Lars Spuybroek 34
2-3-4 ARUP集團/先端幾何團隊(AGU) ─Cecil Balmond 36
2-4建築織理的取材 39
2-4-1傳統取材 39
a.線的構成─繩、結、環 39
b.面網的構成─傳統織物 41
c.編織行為的表徵與結構 43
d. 織理構件分析─建成環境 44
2-4-2先進數位幾何與演算規則 46
a. 數位化的織理語言──數位形態 46
b.參數化設計與織理性 48
2-4-3三維幾何表面與相關規則 49
a. 肥皂膜Soap Film 49
b.最小三維週期表面Triply Periodic Minimal Surfaces 54
2-5小結─具建築性的織理 58

Ch.3織理屬性案例分析與評估 .
3-1織理性分析模型 60
3-1-1織理構造描述系統 60
3-1-2織理構造評量系統 66
3-1-3分析模型的檢驗操作 70
a. 陶質案例的織理性檢驗 72
b. 非陶質案例的織理性檢驗 74
c.非陶質類織理性案例檢驗 76
3-1-4評量修正說明 78
3-1-5案例歸納說明 79
3-2小結─織理組織特性與發展方向 80

Ch.4構造形式、層級與織理的關係
4-1 素材到構件本體的織理發展 82
4-1-1物質層級 82
4-1-2構件層級─陶構件成型階段的織理性 83
4-1-3構件層級─陶構件窯燒階段的變形 84
4-1-4構件到元件層級─陶構件裝配階段的接合 85
4-2構件接合型態與織理關係 88
4-2-1構造界面 88
4-2-2構件與構件的接合型態 88
4-2-3接合型態符合性與織理強度 89
4-2-4案例分類/ 陶瓷構件接合型態 90
4-3 構件到元件的織理意義 92
4-3-1單一構件別的牆面組成 92
4-3-2非單一構件別數的牆面組成 93
4-4週期模數類型與織理關係 95
4-5小結─後續發展設定(構件的界面類型) 96

Ch.5陶瓷構件的成型 .
5-1傳統模具 100
5-1-1模具相關名詞 100
5-1-2製模成型種類 103
5-1-2形式限制 106
5-2構件成型試驗 107
5-2-1數位快速製模 107
5-2-2原型成型與相關試驗/ 以設計實驗為例 109
5-3小 結─陶構件的設計實驗與成型條件 122

Ch.6構件與接合型態的設計實驗 .
6-1構件類型的分類與概念建構 124
6-1-1性狀描述與織理實驗組建立 124
6-1-2影響織理性的變動因子 126
6-2構件到元件(牆)的接合型態發展 129
6-2-1 構件➀群結性/ 接合實驗 130
6-2-2 構件➁結構性/ 接合實驗 134
6-2-3 構件➂流動性/ 接合實驗 140
6-2-4 構件➃視覺性/ 接合實驗 144
6-2-5 接合與元件牆型態的歸納 148
6-3織理屬性分析與檢討 152
6-4小結─設計實驗的織理觀點 162
6-4-1設計觀點歸納 162
6-4-2織理屬性與變因關係 164
6-4-3概念 165
6-4-4理論模型 166

Ch.7陶瓷構件織理性的呈現 .
7-1構件設計與組構關係的建構 168
7-2構件相對關係比較 182
7-3小 結─陶織理的構造思維 185

Ch.8總 結 .
8-1總結歸納 190
8-1-1陶與織理性結合的研究性 190
8-1-2編織感與編織性 190
8-1-3構件組織類型研究 191
8-1-4變動性織理 192
8-1-5陶質織理的表徵與本質 193
8-2後續研究 194

圖目錄
Ch.1
圖1-1-01 陶質材料織理性的結合意義---2
圖1-3-01 織理性初步的相關影響因子圖---7
圖1-4-01 織理分析模型之建立與操作流程圖---8
圖1-4-02 設計實驗組的選樣機制---9
圖1-4-03 設計實驗的操作流程與檢驗機制---10
圖1-4-04 操作流程模型---11
Ch.2
圖2-1-01案例:2010上海世博會西班牙館---17
圖2-1-02與03 類編織案例:組裝性---18
圖2-1-04 類編織案例:形體擬仿---18
圖2-1-05與06 案例:Mobius House---19
圖2-2-01:森林風格Forest Period。風塔--- 26
圖2-2-03:砌塊體構造---27
圖2-2-04:Millard House內部 (1923) ---27
圖2-2-05:砌塊體風格Millard House外觀牆面---27
圖2-3-01與02 Continua Series空間應用---31
圖2-3-03~05:Continua Series---31
圖2-3-06 Hyperbolic Hexagon---32
圖2-3-07 7-story Scherk Tower---32
圖2-3-08 Heptoroid---32
圖2-3-09 Totem 4 sculpture---32
圖2-3-10 doubly-wound toroid---32
圖2-3-11:交錯的木條屋頂Forest Park Pavilion---37
圖2-4-01左:纜繩組織的編結分解圖---39
圖2-4-02繩索構造---39
圖2-4-03十字軸與斜紋軸向的枝條交錯編織---43
圖2-4-04形的理解來自造形單元的四方延續---43
圖2-4-05六角孔編法。 (60度的線條交錯) ---43
圖2-4-06形的理解來自幾何(六角形)樣態與旋轉、鏡射排列---43
圖2-4-04 陶質建築織理的建構與數位化織理語言的關係圖---47
圖2-4-07肥皂泡泡中肥皂分子與水分子的結構圖---50
圖2-4-08燈飾(Batsheba Grossman設計)---54
圖2-4-09以織布模型作為概念的解說---54
圖2-4-10整個模組在Z軸的重複疊加---54
圖2-4-11概念圖剖面示意---54
圖2-4-12 Scherk Tower---54
圖2-4-13單元 Volution_0 ---55
圖2-4-14 Volution-Wall---55
圖2-4-15 Knot-Wall---55
Ch.3
圖3-1-01織理意義層級關係排列圖---64
Ch.4
圖4-1-01 物質層級---82
圖4-3-01「藤條」具備了初級的織理性---92
圖4-3-02「塊體」本身不具初級的織理性---92
Ch.5
圖5-1-01 分模面則隨模線而變動為不規則的面---100
圖5-1-02 分模線與分模面關係位置圖---100
圖5-1-03 四片模的組合關係圖---101
圖5-1-04 注漿口翻製出的形體關係圖---101
圖5-1-05 保護圈位置圖---102
圖5-1-06 分模位置與拔模關係圖---102
圖5-1-07~9 注漿,注漿台,拆模---103
圖5-1-10~12 泵浦,注漿模具台架,模具---103
圖5-1-14~16 土條切斷機,鏇坯機,自動修刀---104
圖5-2-01由原型延伸出的分模面 ---110
圖5-2-02分片體積塊---110
圖5-2-03拔模角度概念---110
圖5-2-04 分片方式修正---110
圖5-2-05 素坯---112
圖5-2-06 釉燒完成---112
圖5-2-07接合型態單元試驗---112
圖5-2-08 路徑關係設定---113
圖5-2-09螺旋路徑關係設定長出---113
圖5-2-10 Helix成型概念圖─繞材數與結構關係---114
圖5-2-11 配合構件形體設計接合型態的界面位置---114
圖5-2-12 界面位置與接合型態A---114
圖5-2-13界面位置與接合型態B---114
圖5-2-14 打樣件坯體---116
圖5-2-15 密合度咬合試驗---116
圖5-2-16 表層孔位與木構錯位交織的對位檢視---116
圖5-2-17~19 表面與背面的錯位交織---117
圖5-2-20釉方試驗---119
圖5-2-21 UV塗佈---119
圖5-2-22 UV漆防水性與硬度試驗---119
圖5-2-23 未接合的打樣件坯體---120
圖5-2-24 螺絲與套帽之關係---120
圖5-2-25 陶瓷受壓,螺桿受拉張力---120
Ch.6
圖6-2-01 構件➀元件牆型態正面視圖---131
圖6-2-02 構件➀元件牆型態背面視圖---131
圖6-2-03 構件➀A~C的變化形式---132
圖6-2-04 構件➀相關的組立配置方式---132
圖6-2-05 構件➀_A牆面型態1 ---133
圖6-2-06 構件➀_B牆面型態1 ---133
圖6-2-07 以勁條在經緯向的穿插編串(等間距)---136
圖6-2-08 以勁條在經緯向的穿插編串(間距變化)---136
圖6-2-09 以勁條在經緯向的穿插編串(分縫變化)---137
圖6-2-10 以繩索綑紮來環繞瓶身,形成構件續接的接合方式---137
圖6-2-11 立面圖:以勁條在經緯向的穿插編串(間距變化)---138
圖6-2-12 立面圖:以勁條在經緯向的穿插編串(分縫變化)---138
圖6-2-13 局部單元組立圖A---139
圖6-2-14 局部單元組立圖B---139
圖6-2-15 構件➂元件型態A-01 ---141
圖6-2-16 構件➂元件型態A-02 ---141
圖6-2-17 構件➂元件立面型態A-01 ---142
圖6-2-18 構件➂元件立面型態A-02 ---142
圖6-2-19 構件➃視覺性/ 元件型態A---145
圖6-2-20 構件➃視覺性/ 元件型態B---145
圖6-2-21 構件➃視覺性/ 元件立面型態A---146
圖6-2-22 構件➃視覺性/ 元件立面型態B---146
圖6-2-23 構件➃視覺性/ 元件組立圖型態A---147
圖6-2-24 構件➃視覺性/ 元件組立圖型態B---147
圖6-4-01 陶質織理構造的理論模型---166
Ch.7
圖7-1-01 構件(2)的局部組立單元---169
圖7-1-02 構件(2)的元件牆(面織理) ---169
圖7-1-03以雙層牆嘗試構件(2)的三維構造---169
圖7-1-04 構件(7)平面組織關係---171
圖7-1-04 構件(7)空間組織關係---171
圖7-1-05 構件(7)牆面效果---171
圖7-1-06 構件(8) 組構關係---173
圖7-1-07 構件(8) 組構關係局部---173
圖7-1-08 構件(8) 局部完成圖---173
圖7-1-09 構件(9) 組構關係單元---175
圖7-1-10 構件(9) 平面組織關係圖---175
圖7-1-11 構件(9) 局部完成圖---175
圖7-1-12 構件(10)綜合表現圖---177
圖7-1-13 構件(11)組構方式剖面圖---179
圖7-1-14 構件(11) 組構交錯關係圖---179
圖7-1-15 構件(11) 構件單元到空間組構---179
圖7-1-16 構件(11)空間剖面圖---179
圖7-1-17 傳統砌磚牆面---181
圖7-1-18 傳統磚組砌牆面---181
圖7-1-19 變動型態的磚牆---181
圖7-2-01構件相對織理關係尺度比較圖---183
圖7-2-02 1/2B砌牆:個體間織理關係的比擬---184
圖7-2-03面織理的比擬---184
圖7-2-04三維織理(磚組砌):個體間具三維織理關係---184
圖7-2-05具變動機制的三維織理---184
圖7-3-01建築陶類型與結構行為比較圖---185
圖7-3-02織理構造行為發展概念---186
圖7-3-03陶織理構造發展方向區塊圖---187
Ch.8
圖8-1-01 構件為「接觸」的接合型態---192
圖8-1-02 需有背骨材的帷幕式構造---192
圖8-1-03 構件為「定位」的接合型態---192
圖8-1-04 框架填入式的構造設計---192
圖8-1-05 1/2B砌磚排列(面) ---192
圖8-1-06具變動機制的三維織理(體) ---192

表目錄
Ch.2
表2-2-01 Semper的建築織理概念整理表---22
表2-2-02 萊特的織理性概念發展分期整理---28
表2-4-01織物分析的面網構成---41
表2-4-02 建成環境的織理構件分析---44
表2-4-03 傳統織理取材的歸納分析---45
表2-4-04 最小結構表面例證表---51
表2-4-05 Soap Film Cones整理表---52
表2-4-06 三葉形結Trefoil Knot發展---53
表2-4-07 非單三葉形的Soap Film---53
表2-4-09 Minimal Surfaces整理表---57
Ch.3
表3-1-01牆面組成的構件類別數及織理效用---61
表3-1-02構件組合至元件層級的織理性比較---63
表3-1-03週期模數類型的織理意義層級---64
表3-1-04構造界面描述的類別---65
表3-1-05a(陶質)織理構造描述分析表(範型) ---68
表3-1-05b(陶質)織理構造評量分析表(範型) ---69
表3-1-06a「『陶質』案例的織理性檢驗」織理構 造描述分析表---72
表3-1-06b「『陶質』案例的織理性檢驗」織理構造評量分析表---73
表3-1-07a「『非陶質』案例的織理性檢驗」織理構造描述分析表---74
表3-1-07b「『非陶質』案例的織理性檢驗」織理構造評量分析表---75
表3-1-08a「非陶質『類織理性』案例的檢驗」織理構造描述分析表---76
表3-1-08b「非陶質『似織理性』案例的檢驗」織理構造評量分析表---77
Ch.4
表4-1-01 構件階段議題的織理策略整理表---86
表4-1-02 陶瓷構件成型的變形因素與結構應力---87
表4-2_01 接合型態概念的區分(以木竹為例)---89
表4-2_02 陶瓷構件之接合型態的代表案例---91
表4-3-01 牆面類型(以非單一構件別數為例)---94
表4-4-01 週期模數的類型區分---95
表4-5-01 界面類型表---96
表4-5-02 陶瓷構件主要的界面類型案例---97
表4-5_03 陶瓷構件接合適合發展的界面類型---98
Ch.5
表5-1-01 陶瓷模具成型方式比較---104
表5-1-02 模具成型方式、類型與形式限制---106
表5-2-01 傳統與快速模具比較---108
表5-2-02 原型Contours成型操作描述表---109
表5-2-03 原型分模線的指定操作描述表---111
表5-2-04 高層定位點成型操作描述表---112
表5-2-05 結構形體與接合界面的成型操作描述表---113
表5-2-06 三維週期表面的成型操作描述表---115
表5-2-07 構材與接合型態描述表---117
表5-2-08 圖板變形率計算---118
表5-2-09 構材與接合型態表---119
表5-2-10 構材與接合型態描述表---120
表5-2-11 構材接合與視覺效果描述表---121
Ch.6
表6-1-01 構件類型分類與概念建構---125
表6-1-02 構件的性狀類型在接合型態與週期模數的發展條件---128
表6-2-01 構件➀的接合實驗---130
表6-2-02 構件➁的接合實驗A(編串定位)---134
表6-2-02b構件➁的接合實驗B(綑綁定位)---135
表6-2-03 構件➂的接合實驗---140
表6-2-04 構件➃的接合實驗---144
表6-2-05 構件接合與牆面型態的發展關係a---148
表6-2-06 構件接合與牆面型態的發展關係b---149
表6-3-01a構件➀_A 陶質織理構造描述分析表---152
表6-3-01b構件➀_A 織理構造評量分析表---153
表6-3-02a構件➀_B 陶質織理構造描述分析表---154
表6-3-02b構件➀_B 織理構造評量分析表---155
表6-3-03a構件➁ 陶質織理構造描述分析表---156
表6-3-03b構件➁ 織理構造評量分析表---157
表6-3-04a構件➂ 陶質織理構造描述分析表---158
表6-3-04b構件➂ 織理構造評量分析表---159
表 6-3-05a構件➃ 陶質織理構造描述分析表---160
表 6-3-05b構件➃ 織理構造評量分析表---161
Ch.7
表7-1-01 三維織理構件(2)的組構---168
表7-1-02 三維織理構件(7)的組構---170
表7-1-03 三維織理構件(8)的組構---172
表7-1-04 三維織理構件(9)的組構---174
表7-1-05 三維織理構件(10)的組構---176
表7-1-06 三維織理構件(11)的組構---178
表7-1-07 三維織理構件(00)的組構---180


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