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研究生: 楊雪妍
YANG, XUEYAN
論文名稱: 曲面建築皮層的折紙構法
Origami Construction of Curved Surface Building Skin
指導教授: 施宣光
Shen-Guan Shih
口試委員: 彭雲宏
Yeng-Horng Perng
陳彥廷
Yan-Ting Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 54
中文關鍵詞: 曲面建築折紙模塊化模板
外文關鍵詞: curved surface construction, origami, modularization, formwork
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各種電腦模擬軟件和施工生產技術不斷提高,使建築的形狀變得更加自由。建築不再局限於方方正正的形狀。在一些公共建築的設計過程中,許多建築師開始將曲面作為建築造型的元素。在現有技術的情況下,建築的曲面造型一般採用分割成多個區塊在工廠中預製的方式。但是由於曲面不同位置的曲率不同,導致需要採用不同的模板來完成材料的成形過程,這一過程大大提高了曲面建築的生產成本。
本文提出了採用折紙的方式,用統一的模塊化的平面通過拼接形成曲面效果。通過單一且重復性極高的模塊,拼接成各種不同形狀的復雜曲面。這一方法不僅可以使用同樣的模塊,將同一建築的不同位置拼接形成不同曲率,還可以將同樣的模塊,用於不同的曲面建築。這種方式可以降低工廠預製時生產曲面的難度,和曲面建築的建設成本。
本文的研究通過電腦軟件,模擬了折紙構造形成曲面的方式,並採用簡單的手工模型進行了初步試驗,證明了這種方案具有一定的可行性。如果將這種方式用於建築工業,能夠降低曲面建築的施工成本。進而使建築形式不再被施工成本所侷限,推動建築形式的創新,使建築更符合使用者的需求。但本研究沒有進行建築尺度和材料的實際試驗,建造施工和電腦及模型模擬會有很大的不同,需要在進一步的研究中逐漸完善。在接下來的研究中,可以進一步考慮折紙構造的可動性,用於可以拆卸的建築皮層,或者根據使用者的需求進行變化的建築結構。


Various computer simulation software and construction production technology have been continuously improved to make the shape of the building more free. Architecture is no longer limited to the square shape. In the design process of some public buildings, many architects began to use curved elements to architectural modeling. In the case of the prior art, the curved shape of the building is generally prefabricated in the factory by dividing into multiple blocks. However, due to the different curvatures at different positions of the curved surface, it is necessary to use different templates to complete the forming process. This process greatly increases the production cost of curved buildings.
This paper proposes to use origami to form a curved surface effect by splicing with a unified and modular plane. Use a single and highly repeatable module to splice into complex curved surfaces of various shapes. This method can not only use the same module, but splice different locations of the same building to form different curvatures. You can also use the same module for different curved buildings. This method can reduce the difficulty of producing curved surfaces during factory prefabrication and the construction cost of curved buildings.
The research in this paper simulates the way that the origami structure forms a curved surface through computer software. And conducted a preliminary experiment using a simple manual model. To prove that this scheme has certain feasibility. If this method is used in the construction industry, the construction cost of curved buildings can be reduced. In turn, the construction form is no longer limited by construction costs. Promote innovation in architectural forms. Make the building more in line with the needs of users. But this study did not carry out actual tests of building scale and materials. Construction and computer simulation will be very different. This needs to be gradually improved in further research. In the following research, the mobility of the origami structure can be further considered. It can be used to dismantle the building skin, or to change the building structure according to the needs of users.

論文摘要 I ABSTRACT II 誌 謝 III 圖表索引 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.1.1 建築垃圾 1 1.1.2 建築工業化 2 1.1.3 參數化設計在曲面建築中的應用 2 1.2 研究目的 3 1.2.1 折紙造型的結構優勢 3 1.2.2 成本優勢 4 1.2.3 美學優勢 4 1.3 研究現狀 5 1.3.1 曲面建築的施工方式 5 1.3.2 折紙形式在建築中的應用 6 1.3.3 材料厚度的處理方法 7 1.3.4 折紙造型的建築分析 7 1.3.4.1 在造型上的使用——“折紙”辦公樓(VPRO辦公樓) 7 1.3.4.2 通過折紙創造空間形式——墨西哥雀巢巧克力工廠博物館 8 1.3.4.3 通過折紙形狀變化解決使用功能——巴哈爾塔AI Bahar Tower 9 1.4 研究方法 11 1.5 研究目標 12 第二章 折紙方式及分析 13 2.1 相關定義 13 2.1.1 高斯曲率 13 2.1.2 可展曲面 13 2.1.3 直紋曲面 13 2.1.4 剛性折疊與非剛行折疊 14 2.2 三浦折紙Origami-Inspired 15 2.2.1 來源 15 2.2.2 折紙方式 15 2.2.3 優缺點分析 16 2.3 Ron Resch模式折紙 16 2.3.1 來源 16 2.3.1 折紙方式 17 2.3.2 優缺點分析 20 第三章 Rhino軟件模擬 21 3.1 將建築曲面轉化成網格(Mesh) 21 3.2 使用kangaroo進行折疊 22 3.3 與原曲面的貼合程度 23 第四章 施工生產方式設想 26 4.1 直接作為模塊化的建築皮層 26 4.1.1 連接方式 26 4.1.1.1 鉸接 26 4.1.1.2 覆蓋纖維薄膜材料 28 4.1.2 材料選擇 29 4.2 在工廠中作為澆築曲面的模板 29 4.2.1 控制方式 29 4.2.1.1 控制結構節點的位置 30 4.2.1.2 控制距離 30 4.2.2 材料選擇 31 4.3 與目前曲面建築施工方式的對比 33 4.3.2 分割成不同形狀的平面三角形進行拼接 34 4.3.3 直接建造曲面建築 35 第五章 未來發展構想 38 5.1 用於臨時建築 38 5.2 用於互動建築 39 參考書目 42

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