建築如何輕巧|輕建築與結構間的設計策略

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輕建築的定義

LC01_httpswww.macba.catenexhibition-light-construction

美國MOMA於1996年舉辦 <Light Construction>的展覽,其中的註解:

”In this architecture of lightness, buildings seem intangible, structures shed their weight, and facades appear unstable and ambiguous.”

(在這種輕巧的建築中,建築物看似無形、結構分散了重量且立面呈現未知與模糊。)

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圖片來源:https://www.moma.org/calendar/exhibitions/469

若從建築的組構來觀察,最直接的呈現就是結構行為、空間尺度、材料裝飾及細部大樣了。

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透過以下案例來理解建築結構間的整合,所產生的空間感及視覺體驗:

餐廳的桌子/ 石上純也

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為了達成輕薄的空間感,必須挑戰結構跨度的極限。桌板材料相較於鋼材,鋁材的重量輕且強度夠,但當時市場上最長僅有8m的6mm薄鋁板,且石上堅持長度達10m才能展現造型的效果,於是結構技師小西泰孝利用材料性質先將6mm鋁板採預拱設計,同時在桌面兩端1m採用鋼板鉸接,兩端的鋼板桌面則與桌腳採無縫焊接的剛性接合,鉸接處以間距150mm的M4螺釘將兩片企口厚度各為3mm的鋼板和鋁板連接為6mm厚的複合構造,符合門形框架結構的彎矩分佈,也降低了製作難度。

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而要達到最大跨度仍須兩側桌腳和地板剛性接合(抗彎矩),使桌板兩端及中心的彎矩相對降低而加大跨度,但最終方案,桌腳仍是未固定成為自由端,使桌板中心的彎矩會比桌腳與地板剛接時更大。然而對建築師而言,不能為了達成跨度的最大化而犧牲了物體或空間本身的意義,如果桌腳固定,它就不是桌子了,不再是一張具有輕巧特質的桌子。

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石上純也表示,這件作品可能只是日常傢俱的餐桌,但對他而言是放在室內基地中的建築。藉由普通物件(桌子)的特殊設計手法(大跨距與極細薄)所創造的空間張力,以及一張桌子如何在室內空間的「基地」展現出建築特質,進而透過桌上的物件來探討微小場域與空間塑造的可能性。

 

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在時代的演進下,藉由精準的結構計算輔助,使建築開始更大膽的想像,然而建築結構需要考量外在環境,尤其台灣處在地震帶上,結構設計更是一大挑戰,於是我們可以參考同是處於環太平洋地震帶的日本-建築設計上的巧思。

雖然結構條件較為嚴格,但仍可利用建築設計的視覺手法來達成輕巧的效果,我們以下列幾種策略來說明:

1. 突顯細柱結構

(1).神奈川工科大学工作房/ 石上純也

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將承受屋頂載重的正交應力垂直柱和承受剪應力的抗彎矩扁長柱分開設置;同時對垂直柱施加預力,在屋頂版及樓版的柱樑接頭處分別採用鉸接及剛接以降低挫屈變形並控制柱斷面尺寸,雖然增加柱列但均採用細長的樣式,呈現輕盈的空間感。

(2).方之家/ 武井誠+鍋島千恵

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採用細長的鋼柱,以小斷面尺寸進行密集的線型排列,使其達到類似剪力牆的功能。同時柱列間的通透性也創造了空間的輕盈感。

2. 隱藏主要結構

(1).上州富岡駅/ 武井誠+鍋島千恵

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柱的斜撐等抵抗剪應力的構件藏於磚砌構造中,並結合座椅、照明燈具、告示牌及電話等功能,僅將支撐屋頂的柱頭完整露出,藉此展現上部結構漂浮的輕巧感。

(2).Vitra Campus Factory/ SANAA

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Vitra - Sanaa Hall - Snow Vitrahaus

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立面使用波浪狀的半透明壓克力玻璃隱藏結構行為,並在外牆下緣與地板間留縫,創造漂浮的輕盈感。

3. 整合其它構造

(1).RAGTAG(HHstyle)/ SANAA

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將承受正交應力及剪應力的構件與樓梯結構整合,使垂直柱列盡可能僅受壓而保有細長,進而創造輕巧的空間體驗。

(2).陶瓷人偶工作室/ 前田圭介

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在空間營造上巧妙利用家具、設備等非結構元素與柱樑結構系統整合,讓使用者無從感知結構而達成漂浮的輕巧感。

4. 空間的通透+善用建築材料

(1).福井県年縞博物館/ 內藤廣

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藉由使用不同屬性的材料,大膽呈現其細膩的結構系統來達成精緻通透的空間氛圍,同時以最單純的混凝土基礎連結,使人著眼於其精緻的量體、空間及材料,而忽略了力的傳遞,進而達成輕巧的建築。

 

藉由以上的案例可以觀察出建築空間與結構行為間的縝密計算與溝通;在力的本質上,以更為輕薄的形式將其展現,同時又能滿足使用需求及空間氛圍的經營,這些設計的背後都充滿了對空間的想像。

圖片來源:引用自網路,版權屬原作者所有。

 


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