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研究生: 賴信佑
Hsin-Yu Lai
論文名稱: 以衍生設計手法探討環繞型梯田音樂廳於初步設計上的應用
Generative Design of Surround Vineyard Concert Hall for Early Stages of Architecture
指導教授: 江維華
Wei-Hwa Chiang
蔡欣君
Shin-Jiun Tsai
口試委員: 江維華
Wei-Hwa Chiang
施宣光
Shiuan-Guang Shih
蔡欣君
Shin-Jiun Tsai
林葳
Wei Lin
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: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 環繞式梯田音樂廳參數化設計衍生式設計聲學性能初步設計人機協做
外文關鍵詞: Surround-Vineyard Concert Hall, Parametric Design, Generative Design, Acoustic Quality, Human-robot collaboration, Preliminary design
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環繞式梯田音樂廳具備親近舞台優勢,廣受觀眾喜愛,建築師也有創意發揮空間,但其聲學性能受到席位區塊間的交互影響,需要費時的逐一微調。參數化設計能快速的進行生成、評估、修正之優化程序,達到多方整合,也能結合AI自動生成,突破已知形式的可能性。於此本研究嘗試著將衍生式設計手法納入初步設計過程中,輔助性能與美學的共塑,藉此減輕設計發展過程中建築師與顧問的龐大負擔。
而關於如何有效的輔助設計人員,根據過往學者對於建築設計思維與定位的研究所提,早期的設計方法主要採匠人模式,該特色是設計與營造並行,過程中整合度相當高,但礙於個人能力,在面對綜合性需求時總難以達到理想的結果,而近代的設計方式主要採設計與營造分流,雖然能解決上述問題,但在面對需要高性能與美學的設計,反而缺少如同匠人模式般的高整合度。

對於如何透過參數化設計手法輔助廳堂發展,回顧過往案例Boyd Auger於1972年透過電腦即時輔助檢驗建築法規並協助產出方案的成功,會發現以人機協作方法處理複雜且重複性高的問題上確實具備一定的實用性,且現今電腦的運算能力較當時提升許多,除了能進行即時性能分析,也能協助掌握各設計因子的發展,因此筆者選定參數化手法進行衍生式設計,輔助環繞式梯田音樂廳的規劃。


The presence of surround vineyard concert halls is welcomed by designers and general public because of the intimate performer-audience relationships and the high degree of design freedom the halls offer. However, due to the acoustic inter-dependency among terraces, the success relies heavily on time-consuming fine tuning. Generative design provides fast looping of generation, evaluation, and modification, enabling integration among parties, and random scheme generation, offering exploration of possibilities.

目錄 中文摘要 II ABSTRACT IV 誌謝 V 目錄 VI 圖目錄 X 表目錄 XII 第一章 緒論 13 1-1 研究目的 13 第二章 文獻回顧 15 2-1 衍生式設計介紹 15 2-2 衍生式設計系統的建構 16 2-3 初代模型的建構 17 2-3-1. 規模參數 17 2-3-2. 平均長寬尺度 18 2-3-3. 單位室容積 18 2-3-4. 舞台背後席位區長度 18 2-4 設計模式的設定 19 2-4-1 舞台後方與左手邊座席的聲學問題處理方式 20 2-4-2 緊鄰舞台兩側之梯田區塊席位的聲學問題的處理方式 21 2-4-3 環繞式梯田音樂廳側向聲能不足的處理方式 22 2-4-4 梯田式音樂廳整體聲強度不足的處理方式 23 2-4-5 輔助創造梯田分割的手法 24 2-4-6 小結 24 2-5 將設計模式與初代模型導入數位環境 25 2-6 衍生方案的篩選 25 2-7 評估環繞型梯田音樂廳之聲學指標與理想範圍 26 2-7-1. 餘響時間 (RT) 26 2-7-2. 初期衰減時間(EDT) 27 2-7-3. 聲音強度 (G) 28 2-7-4. 側向能量 (LF) 28 第三章 環繞型梯田音樂廳的衍生系統規劃 29 3-1 初代參數模型的建構 30 3-2 設計模式的自動化 31 3-3 人類與機械的分工 32 3-4 各設計階段的篩選機制設定 33 3-4-1 定性定量 33 3-4-2 空間組織 34 3-4-3 平面配置 35 3-4-4 方案發展 36 第四章 環繞型梯田音樂廳的衍生系統建構 37 4-1 幾何特徵參數彙整與初代參數模型的建構 38 4-4-1 初代參數模型的聲學驗證 39 4-2 即時塑型與檢驗方法的建構 40 4-3 席位塑形方案 41 4-3-1 梯田反射面生成 41 4-3-2 以可見舞台之面積比例生成席位區踏步 42 4-3-3 採全視線檢討之席位踏步生成 43 4-3-4 廳堂包背面與天花板輔助生成 44 4-4 即時性能檢驗方案介紹 45 4-4-1 反射面效能檢驗 45 4-4-2 座席視線清晰度檢驗 46 第五章 設計環境的測試 47 5-1 定性定量的過程 48 5-2 空間組織的過程 49 5-3 平面配置的過程 50 5-4 方案發展的過程 51 5-4-1 反射面的生成 51 5-4-2 席位踏步的生成 52 5-4-3 廳堂包背面的生成 53 5-5 細部檢驗與修整的過程 54 5-6 設計環境測試結果 55 5-7 即時聲反射檢驗的有效性 56 5-8 即時構成廳堂餘響性能的有效性對比專業聲學軟體Odeon 57 第六章 結論 58 第七章 參考文獻 59 附錄 62 1. 人機協作相關名詞解釋 62 設計思維與發展過程 (Lawson, 1990): 62 當代成功的人機協作模式 (Lawson, 1990): 62 設計方案評估架構的回顧 (Thompson, 1917) 63 衍生式設計 (Marsault, 2018): 63 參數化 63 自動化系統的建構模式 (Shalloway, 2004) (Alexander, 1977): 63 2. 環繞型梯田音樂廳與相關名詞解釋 64 環繞型音樂廳 (Ando, 1998): 64 梯田式設計手法 (Chiang, 2012) 64 聲反射與感知 (Barron, 1988): 64 3. 音樂廳效能相關驗證方法名詞解釋 65 樂音效能 (ISO3382, 2019) 65 幾何聲學法 (Cremer, 1982) 65 統計聲學法 (Beranek, 2004): 65 聲學鏡像法 (Lauri Savioja, 2015) 65 聲線追蹤法 (Lauri Savioja, 2015) 65

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