弦閣


ta好作品 台灣建築雜誌2024年4月 Vol.343
906 2024-03-29
關鍵字 :  休憩空間 木構造

© Building Simplexity Lab (BSL)


作品檔案 2311

弦閣KATENARA
國立陽明交通大學建築研究所+香港大學BSL團隊
 
弦閣的英文名稱“KATENARA”是由“Catenary”和“Ara”兩個詞彙組成,富含深意。“Catenary”意指構建成展亭的彎曲木梁,其形狀尤如在兩支點間自由懸掛而成的弧形懸鏈線。在拉丁語中,“Ara”意味著「祭壇」、「聖堂」、「家」或「避難所」,象徵了展亭作為遮蔭場所,讓參觀者得以在此享受自然風光。展亭的中文名稱為「弦閣」。「弦」同「懸」聲,象徵懸鏈狀的木梁,以及維持展亭結構平衡的鋼索,與木梁組成弓弦。「閣」多建於園林中風景優美的地方,象徵在如畫的山巒和丘陵上提供休閒、觀光和欣賞風景的休憩場所。名字整體上呼應了展亭在建築上的創新,以及其作為參觀者的避世之所。
 
弦閣是一件案研究導向的設計實踐,由陽明交大建築所、香港大學BSL團隊設計規劃,邀請林業署臺中分屬共同合作,於東勢林業文化園區設置一座名為「弦閣」的新式木構亭,透過先進木材積層彎曲技術進行創新應用、實作與建置,展示了國產材的木材構造優越性、自然建材永續性與美學價值。「弦閣」為一座直徑6米、高4米,兩點落地之懸鏈線木造結構體,主結構的曲線以演化式計算優化,僅需要單一模具就能製成數條膠合曲木梁,頂層結構包含柳杉薄木片與防水層。這種新式木構採用膠合曲木製作懸鍊線結構,主要目標是減少材料的耗用,包含主結構的材料量、曲木使用的模具,主結構的2組外環梁與10支懸鍊線梁斷面都十分的小,分別是16×10、6×9公分。一個成年人可以獨自拿起各支懸鍊線梁作安裝,外環梁只需要兩至三人便可提起,在安裝的時候不需要重型機械。這幾支主結構雖然長度、曲度都不一樣,卻能夠使用同一個模具,利用演算法取得最佳化的模具形狀,大大減低了模具所需的成本。參數化的設計方式能解放木構造,空間有更多型態不再只是框架,能更簡單的建立曲面,而輕量級也就意味著更佳環保永續的木構型態。
 
近年,作為大型屋頂結構建材之一的膠合層壓木梁(glulam),因其環保和可持續性而備受業界關注。然而,使用膠合層壓木梁來實現複雜的建築外形,往往受到訂製模具的昂貴成本所限制。為了解決成本限制並保持設計有足夠的靈活性,香港大學Building Simplexity Laboratory(BSL)的研究人員開發了進化演算法,以減少所需模具,降低生產成本並提高木建築的普及性。進化演算法是一種模仿大自然的選擇和進化過程的仿生優化技術。它通過選擇、變異和替換的反覆運算過程,進化出一組候選結果,以接近各個預設領域的近似最優解答,這些領域包括優化和機器學習。透過應用進化演算法大大減少所需的模具,使得製造過程更易於操控和掌握,並適用於更廣泛的項目。
 
團隊制定的進化演算法使得所有膠合層壓曲梁都可以使用單個預製模具來製造,佔總木工成本的19%,可見減少模具數量對項目預算影響之大。精準的參數化鋼構件簡化了屋頂與懸吊梁之間的連接,便於簡單製作和減少現場安裝的複雜程度。「弦閣」的主體結構僅需三小時作現場組裝,團隊也增加了屋頂物料層和環梁上的細節。隨後安裝了木質屋頂、防水屋頂層和金屬邊緣覆層,以提供抵禦惡劣天氣的保護,並確保了展亭
的使用壽命。
 
弦閣的成功建造不僅證明了這一概念的實際效用,也為類似結構的設計和建造提供了未來改進的方向。作為在第一個低技術環境中優化並建造的懸掛膠合層壓屋頂結構的實際例子,弦閣為未來更具創意的建築設計奠定了基礎。這一建築設計的突破與建築環境的發展特別相關,因為建築環境經常面臨過於標準化的設計,而成本效益和永續的解決方案至關重要。弦閣展示了先進計算方法和演化算法如何改變建築設計和施工,使
建築師和工程師能夠創建外形獨特、高效能結構、可持續的建築,從而突破現代建築的界限。(文:鄭宇彤)

作品資料

弦閣Katenara
業主:農業部林業及自然保育署臺中分署
地點:臺中市東勢林業文化園區
用途:亭
 
建 築
設計規劃:國立陽明交通大學建築研究所+
香港大學BSL團隊
主持人:高仕棠Kristof Crolla
參與者:高仕棠Kristof Crolla、黃朗軒Nichol Wong、許倍銜、侯君昊、鄭宇彤
結構:原型結構工程顧問有限公司
 
施 工
建築:藝創木構有限公司
 
造 價
建築:新台幣1,800,000元
 
設計時間:2023年3月至2023年10月
施工時間:2023年1

(完整作品內容請參考《台灣建築》2024年4月號,Vol.343

906 2024-03-29

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