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國立成功大學建築學系 碩士論文

棚体 To shed on the hut

研究生 郭裔偉 指導教授 王明蘅、姚昭智

中華民國一百零三年一月

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國立成功大學建築研究所 碩士論文 中華民國一百零三年一月 研究生: 指導教授:

郭裔偉 王明蘅、姚昭智

棚体 摘要 歐洲 18 世紀 Marc-Antoine Laugier (1713-1769)以「原始棚架」(The Primitive Hut)做為建築的起源。本研究再次演繹此命題。重點不在歷史解 釋,而是「棚架」的另一種創作可能,乃致於可能產生另一種歷史路徑。 基本上即是以棚架陰影之線條現象作為圍塑空間之發想。 論文內容有三: 一、重想棚架:將物質性的線條與非物質性(如陰影)的線條轉化為創作素材 二、塑形方法:在設定範圍內將線條逐次以數列改變轉角,線條交錯後形成 交錯折線,再翻摺後成形。 三、設計運用:以成功大學理學大樓為對象,從單元分析、區帶分析收斂尺 寸、量體模擬決定形式後再將其形運用本研究之塑形方法,挑選線條或 為結構或為皮層,產生新的空間形式。 關鍵詞 原型、單子系統、參數操作、程序設計

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Submitted to the Department of Architecture, College of Planning & Design In partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of Architecture National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan January, 2014 By

Thesis Supervisor

Yi-Wei Kuo Ming-Hung Wang , George- C Yao

To shed on the hut Abstract

During the 18 th century in Europe Marc-Antoine Laugier (1713-1769) took The Primitive Hut as a prototype to rethink “What is the Origin in the western architecture”. This study try to make another Deduction of Origin in architecture . When redevelop the possibility of the “Origin”, might create another path of architecture history. In other words this study uses the liner phenomenon of hut its own shadow as a very first thought of making space. The thesis is divided into three sections .Section 1 is to analysis lines in both physical material and non- physical material for example: shadow. Section 2 Outline the rule of the bouncing line . Section 3 devoted to the understanding of the characteristics and limits of the line construction by simulating three building cases

Keywords Prototype ; uno-system ; Parameter ; Procedural form

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誌謝 謝謝

指導教授王明蘅老師在諸多觀念上的啟發以及論文發展過程的引導。

謝謝

評審老師蔡元良老師、吳光庭老師以及陳耀如老師在評圖時的鼓勵與期許。

謝謝

學長姐 耀如、政達、欣怡、珮君和大帥,於論文發展中給予的寶貴意見及協助。

謝謝

賴打、宗道、健洲、克修、符舜、Bob、泰哥、世鑫、龔哥、練哥、懋元、老賈、俞樸、晃哥、玫娟、 石頭、Judit、花花、阿金、承瀚 所有同窗,那段一同探索未知的日子裡,謝謝你們。

謝謝

舜文、欣瑜、博智、小又、浚祥、曉瑜,在我分身乏術之時的幫忙,特別謝謝舜文,也祝你留學順利。

謝謝

石昭永建築師及事務所同事,謝謝這兩年來的照顧,接下來的日子還請多多指教。

謝謝

親愛的爸媽 家人們,謝謝你們的支持與關愛。

謝謝

紹妍、紹橖,你們是最棒的。

謝謝

陳怡潔小姐,有妳真好。

2014 年 2 月 台南

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考試合格證明 英文摘要 中文摘要 誌謝 目錄

壹、重想棚架 ............................ 2 貳、塑形方法 ............................ 8 一、參數系統 .......................... 9 二、平面操作 .........................11 三、立體成型 .........................32 四、建築詮釋 .........................36 参、設計運用 .......................... 40 一、使用區劃 .........................41 二、單元分析 .........................42 三、區帶分析 .........................45 四、組合分析 .........................48 五、型塑量體 .........................49 六、棚架應用 .........................53 七、置入基地 .........................56 中文參考書目 ................................61 英文參考書目 ................................62 附錄 ...........................................63

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壹、重想棚架 這兩張圖傳達共同的訊息: 線條構成棚架由自然長成,畫面下方的廟宇 及草屋的量體由人為構成,兩張畫面中自然 的線條元素漸漸變成人為的實體元素,原始 印地安部落如此,印度廟宇亦如此,棚架與 房屋之間的關係,可重新詮釋為建築的另一 種起源,希望能產生新的建築類型。

圖 1 印度廟宇

圖 2 印地安原始草屋

(圖片來源:Hanuman Temple, India. photograph by Lorne Warburton http://photography.nationalgeographic.com/photog raphy/photo-of-the-day/hanuman-temple-india/)

(圖片來源:Mat-covered tipi of the Umatilla tribe, about 1900. Lee Moorhouse, Smithsonian Institution National Anthropological Archives)

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圖 3 是歐洲 18 世紀建築理論家 MarcAntoine Laugier 在他的著作<<建築論述>> (Essaisurl'Architecture)所提出「原始茅屋」 (Primitive Hut) 為建築最原始的形象,以理 性主義者重新對古典主義建築解釋,首次打 破當時希臘羅馬建築為權威的古典樣式,以 一種機能性的、理性的原形,再創新樣式。 但本文並非要再次解釋古典之建築樣式,而 是要效法 Laugier 理性的、抽象的面對當代 權威建築樣式,開發新建築之各種可能性。 圖 3 原始茅屋 (圖片來源:Primitive hut ,Marc-Antoine (Abbe) Laugier's Essay on Architecture)

從圖 4 中可以發現前述自然形成的棚架,被 開發成人造的棚架,而容納更多機能。

圖 4 印地安原始部落 (圖片來源 Yokuts arbor-shaded village of typical brush material.(Stephen Powers, Tribes of California))

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圖 5 圖 6 是樹林的照片可見自然中樹幹、樹 枝所交織而成的棚架,這些物質性的線條之 間圍塑出可被觸摸而界定出的實體空間。 這當光線至特定角度時,樹幹、樹枝投影於 地面形成陰影,相較於實體空間,無法被觸 摸的陰影線條可圍塑出非物質性的空間。 物質性的空間與非物質性的空間兩者開始對 話,進而產生了新的空間。

圖 5 林影一 (圖片來源:http://images.forwallpaper.com/files/images/6/6799/67994aa6/105486/natureautumn-forest-trees-sun-rays-light-shadows-foliage.jpg)

圖 6 林影二 (圖片來源:http://dejay181.deviantart.com/art/tree-shadows-64992493)

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圖 7 圖 8 為 2010 藝術團隊(Doug + Mike Starn on the Roof Big Bambú)在紐約大都會 博物館屋頂的作品,以大量竹子為材料進行 的創作,尺度夠大可以讓人進入其中或爬上 去,而其複雜的竹構架與其投影地面的陰影 所產生的空間對話,與自然樹林所形成的空 間對話相對複雜,以此開始本論文的研究。

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圖 7 竹影

圖 8 竹構藝術裝置

(圖片來源: http://www.dmstarn.com/big_bambu_met.html)

(圖片來源:Doug + Mike Starn on the Roof Big Bambu: "You Can't, You Don't, and You Won't Stop"The Metropolitan Museum of Art, April 27, 2010l)


圖 9 將地面上的陰影重新描繪而得到網 狀線條如圖 10,再將此網向左向右鏡射後, 向下折疊形成一棚架如圖 11,在光線照射 下,原非物質的陰影被轉化為物質性的棚 架,再投影出非物質的陰影,物質性空間與 非物質性空間的界線開始模糊,新的空間開 始出現。

圖 9 竹影描繪

圖 11 空間對話

圖 10 網狀線條

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貳、塑形方法 前述透過自然的;人造的、物質性的;非物質性的線

本章內容有四:

條發現了新的空間,本章將控制不同的參數進行系統

一、 參數系統

性的程序操作,以產生各種棚架空間。此實驗可瞭解 參數與棚架系統的操控關係,以及各種棚架的限制與 潛力。

二、 平面操作 三、 立體成型 四、 建築詮釋

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一、 參數系統 前述所發現之新的空間屬各別單一案件,本文以「程序設計」 的方法產生新的空間,「程序設計」是一種藉由次序性的操作 規則,讓結果自然成形的設計方法。 本方法之次序有四:

1.形狀/決定範圍 2.轉角方式/決定線條行進方式 3.數列/決定逐次轉角角度 4.開始與終止/決定起點及停止規則。

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1.形狀:本論文選擇相對幾何的五種形狀進行操作。 (①正方形、②黃金矩形、③四邊形、④圓形、⑤曲形) 2.轉角方式:本文以被旋轉的線為準以下一轉角為於 前一轉角之同側或異側為紀,有四種轉角方式如右圖: i 皆同側 ii 皆反側 iii 首次反側其餘同側 iv 首次同側其餘反側 3.數列:本文共選擇九種數列進行操作: 30、30+15、30+15n、15F、30+15F、30+7、30+7n、7F、30+7F

(n 代表第 n 次,F 代表費式數列 0,1,1,2,3,5,8,13…) 4.開始與終止:本文以形狀上任一點為起點,直到超 出形狀範圍即終止,再以終止點重新開始,直到回到原 點或線條開始重複即停止。圖 12 以顏色區隔每一循環直 到綠色開始重複黃色即停止,若圖形開始重複則以圓圈 為記,若圖形可繼續複雜則以黑色箭號為記,下方不同 顏色的數字代表每次轉折的線條數量。 45°

45° 60° 75°

60° 30°

75°

45°60°

45° 60° 30°

30°

75° 75°

30°

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二、平面操作 1/20 形狀:正方形 轉角方式:i 皆同側 數列:共 9 種 終止:重複 5 個,複雜 4 個 結論:中等有效

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二、平面操作 2/20 形狀:長方形 轉角方式:i 皆同側 數列:共 9 種 終止:重複 3 個,複雜 6 個 結論:有效

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二、平面操作 3/20 形狀:四邊形 轉角方式:i 皆同側 數列:共 9 種 終止:重複 2 個,複雜 7 個 結論:有效

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二、平面操作 4/20 形狀:圓形 轉角方式:i 皆同側 數列:共 9 種 終止:重複 9 個,複雜 0 個 結論:無效

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二、平面操作 5/20 形狀:曲形 轉角方式:i 皆同側 數列:共 9 種 終止:重複 5 個,複雜 4 個 結論:中等有效

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二、平面操作 6/20 形狀:正方形 轉角方式:ii 皆反側 數列:共 9 種 終止:重複 2 個,複雜 7 個 結論:有效

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二、平面操作 7/20 形狀:長方形 轉角方式:ii 皆反側 數列:共 9 種 終止:重複 2 個,複雜 7 個 結論:有效

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二、平面操作 8/20 形狀:四邊形 轉角方式:ii 皆反側 數列:共 9 種 終止:重複 2 個,複雜 7 個 結論:有效

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二、平面操作 9/20 形狀:圓形 轉角方式:ii 皆反側 數列:共 9 種 終止:重複 8 個,複雜 1 個 結論:無效

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二、平面操作 10/20 形狀:曲形 轉角方式:ii 皆反側 數列:共 9 種 終止:重複 0 個,複雜 9 個 結論:有效

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二、平面操作 11/20 形狀:正方形 轉角方式:iii 首次反側其餘同側 數列:共 9 種 終止:重複 3 個,複雜 6 個 結論:有效

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二、平面操作 12/20 形狀:長方形 轉角方式:iii 首次反側其餘同側 數列:共 9 種 終止:重複 3 個,複雜 6 個 結論:有效

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二、平面操作 13/20 形狀:四邊形 轉角方式:iii 首次反側其餘同側 數列:共 9 種 終止:重複 1 個,複雜 8 個 結論:有效

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二、平面操作 14/20 形狀:圓形 轉角方式:iii 首次反側其餘同側 數列:共 9 種 終止:重複 6 個,複雜 3 個 結論:無效

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二、平面操作 15/20 形狀:曲形 轉角方式:iii 首次反側其餘同側 數列:共 9 種 終止:重複 0 個,複雜 9 個 結論:有效

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二、平面操作 16/20 形狀:正方形 轉角方式:iv 首次同側其餘反側 數列:共 9 種 終止:重複 9 個,複雜 0 個 結論:無效

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二、平面操作 17/20 形狀:長方形 轉角方式:iv 首次同側其餘反側 數列:共 9 種 終止:重複 8 個,複雜 1 個 結論:無效

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二、平面操作 18/20 形狀:四邊形 轉角方式:iv 首次同側其餘反側 數列:共 9 種 終止:重複 9 個,複雜 0 個 結論:無效

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二、平面操作 19/20 形狀:圓形 轉角方式:iv 首次同側其餘反側 數列:共 9 種 終止:重複 9 個,複雜 0 個 結論:無效

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二、平面操作 20/20 形狀:曲形 轉角方式:iv 首次同側其餘反側 數列:共 9 種 終止:重複 9 個,複雜 0 個 結論:無效

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平面操作結論 結果看來,參數中「轉角方式」較形狀及數列影響結果之有效程度較巨, 如下圖 右下角為「iv 首次同側其餘反側」之群組,結果大多為無效。

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三、立體成型

1/4

將佈滿線條之形狀平面,以展開圖 方式將線條延伸至邊界,再將展開 之面折回成體,因此所有的線條都 會延續至地面,右圖將示範三種政 方形立體成型過程,由左至右。

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三、立體成型

2/4

下圖示範長方形立體成型過程, 由左至右。

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三、立體成型 3/4 右圖示範兩種四邊形立體 成型過程,由左至右。

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三、立體成型 4/4 右圖示範圓形及曲形立體成型 過程,由上至下。

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四、建築詮釋 1/4 線條依規則所形成之體仍然是抽象之線條模型,各線條可獨立詮 釋為需承重之桿件或不需承重之分割線,其需承重之構造桿件若 不合理,如構造桿件過長或範圍內構造桿件太少,可應用相同規 則再次填入線條為第二層級,如右下圖為正方形之示範操作由左 至右,下方第三張圖中有三紅色曲折線條,即為第二層級線條。 再重複前一步驟,獨立詮釋各線條為結構桿件,或為分割線。

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四、建築詮釋 2/4 右圖為三角形之示範操作,由左至右。 下圖為四邊形之示範操作,由左至右。

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四、建築詮釋 3/4 右圖為長方形之示範操作,由左至右。 線條詮釋為結構桿件亦有各種不同斷面 的選擇,右圖示範正方形斷面及長方形 斷面兩種。

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四、建築詮釋 4/4 - 皮層詮釋 線條之間的皮層可詮釋為不透光的牆面分割線或 透光之窗戶窗框。以下透過幾個案例來說明:

方式 1:穿透沒有皮層,如北京國家體育場 方式 2:部分穿透部分有牆面,如 2010 上海世博 瑞典館。 方式 2:部分玻璃部分牆面,如蛇形藝廊 2002 方式 3:與結構無關,如巴塞隆納 00 大樓、法國 高等科技大學

圖 12 北京國家體育場

圖 13 2010 上海世博瑞典館

圖 14 蛇形藝廊 2002

Beijing_Stadium/ Herzog & de Meuron 圖片來源:(AP Photo/Robert F. Bukaty)http://www.boston.com/bigpictu re/2008/06/olympic_preparations.html

Sweden Pavilion for Shanghai World Expo 2010/ SWECO 圖片來源: http://en.wikipedia.org/wiki/Sweden_pav ilion_at_Expo_2010

圖 15 巴塞隆納 00 大樓 圖 16. 法國高等科技大學

serpentine gallery pavilion 2002 /Toyo Ito 圖片來源: http://www.serpentineg alleries.org/exhibitio ns-events/serpentinegallery-pavilion-2002toyo-ito-and-cecilbalmond-arup

Torre Diagonal Zero Zero ENSTA Palaiseau, France/ JB Lacoudre Barcelona, Spain – EMBA Architectures 圖片來源: 圖片來源: http://unconsciousexpressiohttp://www.archdaily.com/361956/enstans.wordpress.com/ jb-lacoudre-architectures/

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参、設計運用 國立成功大學理學教學大樓新建工程於 2013 年 9

共有 7 個部分:

月公開招標,預計新建之量體分為理學大樓與化

一、 使用區劃

學館���部份。以理學教學大樓之空間需求做一次

二、 單元分析

完整操作,以顯示本方法如何運用:操作方法包 括:使用區劃、單元分析、區帶分析、組合分 析、型塑量體、棚架運用、置入基地。

三、 區帶分析 四、 組合分析 五、 型塑量體 六、 棚架應用 七、 置入基地

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一、使用區劃 依國立成功大學理學教學大樓新建工程工程 構想書的空間需求表對各空間進行空間分 組。 *

空間需求表 中,理學院與物理系規劃於同一 群組中。但本次操作為示範方法之可能性而 將物理系與理學院分為兩個群組。成為物理 系、化學系、理學院三個群組中,各群組中 再依使用區劃為三大分類:辦公室、教室/研 究室、實驗室,詳見右表。

*空間需求表詳附錄

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二、單元分析 1/3 單元分析是方法論中最重要的基礎工作,各種空 間所需要的大小皆不同,因此必須進行每一種空 間之尺寸研究。右圖為物理系單元分析之結果, 標註單位為公分。

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二、單元分析 2/3 尺寸研究並非在做室內設計,而是在測試尺寸的涵容 力,因此必須擺放家具及開放空間之合理性。下圖為 化學系單元分析之結果,標註單位為公分。

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二、單元分析 3/3 單元分析所得到的尺寸並非固定不可更改,而是依照 不同的環境,可進行適度的調整,但仍須在尺寸研究 後所得到的合理範圍內調整。下圖為理學院單元分析 之結果,標註單位為公分。

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三、區帶分析 1/3 在單元空間尺寸研究可容許範圍內,將區帶(寬 度)調整至小(7m)、中(9m)、大(16m)三種尺寸。 下圖為物理系區帶分析,標註單位為公分。

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三、區帶分析 2/3 在單元空間尺寸研究可容許範圍內,將區帶(寬 度)調整至小(7m)、中(9m)、大(16m)三種尺寸。 下圖為化學系區帶分析,標註單位為公分。

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三、區帶分析 3/3 在單元空間尺寸研究可容許範圍內,將區帶(寬 度)調整至小(7m)、中(9m)、大(16m)三種尺寸。 下圖為理學院區帶分析,標註單位為公分。

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四、組合分析 組合分析之目的在了解功能組合與尺寸配 合之關係,即各種尺寸之涵容性。將區帶 分析所得到結論:7m、9m、16m 進行組 合,得到總寬 19m(7+3+9)及 21m(9+5+7 or 16+5 or 9+12) 兩種寬度,必須注意此為 研究尺寸並非設計尺寸。

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五、型塑量體 1/4 以研究過的簡單幾何形將功能組合完成的各層 空間,進行再次的變形,重新安排合理的機能 安排,右圖為操作過程。

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五、型塑量體 2/4 物理系各層平面圖

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五、型塑量體 3/4 化學系各層平面圖

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五、型塑量體 4/4 理學院各層平面圖

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六、棚架應用-物理系 物理系棚架應用流程由左到右

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六、棚架應用-化學系 化學系棚架應用流程由左到右

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六、棚架應用-理學院 理學院棚架應用流程由左到右

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七、置入基地 下圖是基地位置圖,位於成功大學力行校區前 鋒路側,東側為古蹟,未來鐵路地下化後,西 側可能開發為高層集合住宅,此設計將串連中 山公園與力行校區的綠帶。

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七、置入基地-夜景模擬

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設計運用結論 方法應用在大跨距屋頂時必須有經驗的挑選轉角方式及

的線條,重複此動作直到合理,最後將線條轉化為需承

數列,線條佈滿形狀之後,再依設計者的結構知識挑選

重的結構桿件或不需承重的牆面分割或窗框,不同設計

其中過長的不合乎結構行為的部分,重新置入第二層級

者挑選線條的結果也大不相同。

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結尾 自然之中,樹冠之間的縫隙也如地上的樹影一樣,形 成非物質的線條,物質性的線條與非物質性的線條對 話產生的空間。

圖 18 白樺林冬季 Birch forest in winter in Fichtelgebirge, Bavaria. 圖片來源:http://www.fresher.ru/2011/02/02/luchshie-fotografii-national-geographic-za-yanvar-2011/

圖 17 物理系中庭模擬

圖 19 雨林樹頂 圖片來源:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/FRIM_canopy.JPG

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總結 本論文經過有限實驗後證實此方法論運用上是可被運用,當然實際運用 的細節,如結構的複雜性、營造上的問題,尚未在本論文中解決,仍有 發展空間。而後續研究,第一、因本方法遵循嚴謹方法,因此程式化相 對容易,可開發作應用程式,使本方法更容易被使用,而創造新的空間 形式。第二、參數系統可以再檢討、再開發。

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中文參考書目 1.

王明蘅編譯(2008),J.T.Boekholt、A.P.Thijssen、P.J.M.Dinjens、N.John Habraken 原作, 《衍異:開放住宅的系統設計》,建築與文化出版社。

2.

王明蘅(2008)。《類型論》課程講義。國立成功大學建築系,臺南市。

3.

王明蘅(2009)。《環境形式分析》課程講義。國立成功大學建築系,臺南市。

4.

劉國滄(1998)。《折疊 : 一種空間的成形理論》。國立成功大學碩士論文,臺南市。

洪健洲(2010)。《單維場域或是糾纏算術》。國立成功大學碩士論文,臺南市。

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英文參考書目 1.

Alessandro Rocca(2007), Natural Architecture, Princeton Architectural Press,

2.

Antoine Quatremère de Quincy(1803),De l'architecture égyptienne considéré dans son origine, ses principes et ses goût et comparée sous les memes rapports à l'architecture grecque,Paris, Barrois

3.

Dell Upton (1987)America's Architectural Roots: Ethnic Groups that Built America .Wiley

4.

Escher, M. C. (1971) , The Graphic Work of M. C. Escher, Ballantine.

5.

Le Corbusier (1926) , Vers une architecture,Paris

6.

Leonardo Pisano Bigollo (Fibonacci)(1202),Liber Abaci, Pisa

7.

Laugia, Marc-Antoine.(1753), Essai sur l'architecture. Paris

8.

Joseph Rykwert(1981), On Adam's House in Paradise: The Idea of the Primitive Hut in Architectural History,Cambridge,Massachusetts,and London England,The MIT Press

9.

Joseph Rykwert(1998), The Dancing Column: On Order in Architecture, MIT Press

10. John Ruskin (1892),The poetry of architecture: or, The architecture of the nations of Europe considered in its association with natural scenery and national character , G. Allen, 11. John Ruskin (1849),The Seven Lamps of Architecture,London,Smithelder,and co,65 Cornhill 12. Toyo Ito, Cecil Balmond(2002) , Serpentine Gallery Pavilion 2002: Toyo Ito with ARUP, Telesco Web 全文完 棚体

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附錄 一、 空間需求表 二、 線体模型 三、 過程模型 四、 佈展過程 五、 口試過程

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附錄一 理學教學大樓空間需求表

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附錄二-線体模型 依立體成型方法所製作出的線体模型

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附錄三-過程模型 前一個未完成的題目所留下的過程模型 為探討當柱數量增加時是否可能產生新 的類型

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附錄四-佈展過程

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附錄五-口試過程

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自述

郭裔偉 2014 國立成功大學建築學系王明蘅教授研究室畢業 2007 國立成功大學建築學系畢業 2002 國立武陵中學畢業 1984 生於台灣台北 棚体

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