無論是任何職業，工欲善其事必先利其器，要完成一件事，前置工作非常重要。
以繪製一套開放性木構造設計施工圖而言，要對應的事項需要結合空間與結構兩大要 素，再衍生材料、細部接頭、工法、相關理論、工程技術與環境議題。本研究擬將設 計概念由抽象導向視覺化，嘗試以木構造圖學的視角整合設計與施工，文獻回顧資料 各別來自指導教授課堂所教授的相關概念、國內外圖解工具書、相關性技術報告、營 造與施工、CAAD 計算機概論…。
2-1 建築空間與結構
2-1.1 建築空間的構成
「建物結構系統的◎形式◎支撐◎跨距元素的樣式，會以兩種方式擇一選擇該如 何生成：一是讓結構系統和空間的構成達成高一致性；其二是以比較寬鬆的關係處理 結構系統和空間樣式，使空間配置更自由、更具彈性。」如泡泡圖示意。本研究擬將 空間設定與結構系統趨近一致走向現代化房屋工業的目標。
圖示:空間與結構
2-1.2 結構系統
本研究擬將定義相互有關聯或依存的結構元素，建構鋼木混合的參數式 3D 模型 可以提供相關施工與安裝資訊，在建立參數模型之前先回顧文獻中結構系統的◎形式
◎支撐◎跨距。
「結構系統由柱、樑、牆…等元素組成穩定結構，目的是支撐建築物，並將各種 載重安全地傳遞至地面，不讓構件的受力超出容許應力的範圍。」
在承受載重時，每一個構件都同時具備特定的力學行為。開發房屋模組之前得先 了解結構、於空間和相互關係所形成的整體中，代入結構系統的支撐原理。
關於房屋結構的物理系統(框架式木構造)和圍蔽(牆)所組織起來的形式和空間，
如圖 2-1 形式和空間。
圖 2-1. 形式和空間 (本研究繪製)
2-1.3 結構分析與設計
2-1.4 結構單元
「結構單元」意指一個獨立的空間量體，它是由邊界鄰邊界的構件所組合而成 的。空間量體依據支撐方式不同，讓使用者在在視覺與感官上有不同的空間體會。
圖 2-2.空間量體
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 42)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S.
Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
2-1.5 跨距系統
「一個空間量體至少需要兩個垂直的支撐面才能成立，這可由柱樑構架、承重 牆、或有兩者組立而成。但為了抵抗變化莫測的天候，並且形塑安全溫暖的包覆感，
必須借助某種能夠橋接支撐系統的跨距系統才能達成，若要探討跨距系統的基本運作 方式，就必須同時考量載重分配至支撐面的方法以及跨距系統的形式。」如圖 2-3 跨 距系統 1、圖 2-4 跨距系統 2。
圖 2-3. 跨距系統 1 圖 2-4. 跨距系統 2
在選擇單向或雙向系統之前，必須考慮下列因素如圖 2-5 結構示意圖：
◎ 結構間隔的尺寸、尺度、比例 ◎ 採用的結構材料 ◎ 構造模組的深度
圖 2-5. 結構示意圖(本研究繪製)
2-2 模矩與積木理論
2-2.1 建築模矩
近代的建築大師柯比意(法語：Le Corbusier)將模矩(module)具備造型美的比例，
加入適合人體尺寸的因素。在西元 1948 年提出將古典比例與人體尺寸結合重新應用
建築生產型態的變化及建材工業組件化的影響，配合發展建築工業化生產概念，而製
◎樑寬應為樑深的 1/4 至 1/3。(450mm*0.33333=150)
◎由於運輸上的限制，製成樑材的標準長度最長為 60 英呎(約 18000mm)。
圖 2-6.網格
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 129)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S. Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
圖 2-7.模組尺度研究
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 127)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S. Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
2-2.2 積木理論
圖 2-8 為本研究嘗試操作的 App.，利用 Googl 開放的免費軟體 AppInventor，設定輸 入範圍，輸入模組尺寸自動產出平面配置。
2-2.3 木構造相關
資料來源:林佳瑩(譯)(2017，頁 147)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching)。台北
◎樑寬度＝樑深度的 1/4～1/3
2 材料尺寸
「現行木構造有兩個系統分別是重木構架與輕木構架。重木構架使用粗大而厚實 的實木構件，例如柱材與樑材等這類木材實質上比非防火鋼材更具防火性。目前大部 分的木構架甚少以實木施做，原因在大型鋸成圓木採伐不足。重木構架的素材斷面多 半以膠合積層材(GLT)和積層平行束狀材(PSL)組成，木構架通常保持外露來呈現木材 的美感。輕木構架則是使用斷面尺寸較小、鋪排間距較窄的構件組合成結構單元，輕 質木構件非常易燃，必須仰賴完成時表面的裝修材來達成防火等級的要求。」
◎本研究的結構材料以實木做為設定。
在木構造中很難製作抵抗力矩的接頭，因此無論是重木構架或輕木構架，都必須另外 以剪力牆或對角斜撐來抵抗側向作用力。如圖 2-10.木構剪力牆。
每一層單向跨距元素都必須與下方支撐層及上方被支撐層形成垂直。
◎當樑延伸超過了支撐柱的末端，便形成懸挑、懸挑距離以後方跨距的 1/4 為限。
◎配置對角斜撐或剪力牆是保持側向穩定性的必要手段；木構柱樑構架的接合部幾乎 沒有抵抗力矩的能力。
圖 2-10. 木構剪力牆
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 129)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry
◎本研究的框架設定源自瑞士-法國建築師_勒·柯比意（Cinq points de l'architecture moderne）於西元 1926 年對住宅設計提出了著名的「新建築五點」的其中兩個項目分 別是：
a.自由平面（le plan libre）：各層牆壁位置端看空間的需求來決定即可。
b.自由立面（la façade libre）：由立面來看各個樓層像是個別存在的樓層間不互相影 響。
本研究僅做框式樑柱接合設定，牆面為隔間牆非承重牆，可以依照空間設定改變，此 研究並無檢討結構側向力。
3 木構造施工應用
A.房屋組裝
將房屋結構解構為部品開始於一個多世紀以前(在 19 世紀末和 20 世紀初)。
美國於二戰結束後，年輕人由戰場回到社會，有了大量住房的需求。社會套入工業化 量產的思維之後，創造的經濟活動是將房屋部件模組化使之可供應組裝與販售。
在美國，營建商通過「型錄」提供了近百種型號的房屋，如圖 2-11 房屋型錄。
感興趣的客戶可以利用郵件發送採購單，然後收到木造房屋預切部件和裝配手冊。
圖 2-11.房屋型錄
資料來源:網址：https://kknews.cc/home/mn3p3og.html
人們可以從房屋雜誌目錄中郵購房屋，營建商以火車運輸將房屋組件交付給房 主。大多數情況下，房主會根據詳細說明將房子組裝在一起。這些房屋中的許多房屋 建造得非常好，從上個世紀到現在至今仍然存在。
根據今天的標準，這些目錄套件非常便宜，從上圖 2-11，可以得知在當時，房 屋賣美金$815 元。以施工性來說，預裁工法技術統括在工廠內生產組裝結構的部件，
在現場使用起重機將支豎立組裝。在設計允許的情況下，預組裝的樓板及牆板也被運 輸到施工現場，以便更快、更準確地進行建築物安裝，包涵屋頂桁架。
在 20 世紀 80 年代，隨著社會整體富裕程度的提高，住宅以及部品的需求越發變
在(2009 頁 85)。日本住宅建設與產業文化，文中據岩下繁昭先生的所述：1978 年至1995 年的 17 年裡，「鋁合金窗」的種類增加了 12 倍，而價格僅僅提高了 1.26 倍。「洗臉台」的種類增加了23倍，價格反而降至原來的82%。
某鋁合金窗製造商的商品目錄1979 年為240頁，1994年則增至2852頁，18年 裡增加近12倍。原因是這時期開始執行使用的電腦CAD/CAM系統，大幅度的增加 了產品的設計和生產自由度，使多種類、少批量的生產體制成為了可能。
當木結構使用通則設計使其規範化，有了準則與標準，就能將木構斷面像型鋼斷 面一樣造冊，讓設計與施工單位使用。配合電腦 CAD/CAM/NC 系統，就能預製與裁 切，使木結構變成價值工程。
B.預裁工法
在木造框架式架構工法之中，柱子與橫向構件在接合部位上的接頭加工，由機械裝置 著迴轉刃去裁切的方式稱做預裁。在日本，西元 1975~1985 這些年，由於機械化的 進步，生產由預裁加工成的「傳統接頭部件」組裝木造框架，此類型的加工廠急速地 普及。如圖 2-12.預裁工法的構架.
圖 2-12. 預裁工法的構架(傳統接頭)
資料來源:崔征國(譯)(2012，頁 326)。圖解詞典-建築的整體架構 (建築圖解事典編集委員 會 編)。台北市:詹氏書局出版
4 木結構的環境效益
在環保意識的世界中，木材是首選材料。它可以提供很多改善建築物整體環境性 能的方法。木材的使用減少了對環境的影響，特別是在能源消耗，資源利用以及水和 空污染方面。所有人類活動都會對我們的直接環境產生影響，因此幾乎不可能建造一 座沒有生態影響的建築，這是發展中國家應面對的環保議題。
「從京都議定書(西元1997年)到巴黎協定(西元 2015年)，源自高度工業污染導 致的氣候變化，一直是人類無法迴避的厄業。倡導減碳目標及城市的責任，目的是降 低溫室氣體排放的主要來源。地球環境相關產業意識到減少建築物環境(碳)足跡方面 的重要性，因此產業鏈採用了綠色建築概念，並選擇了降低能耗，促進可再生材料使 用和限制各種產品製造造成的污染的解決方案。」
生命週期評估使用科學認可的方法量化產品，過程或活動在其生命週期中對環境 的影響。它考慮了從材料提取、加工、運輸、安裝、使用，維護到最終處置或再利用 的所有步驟如圖 2-13 建築材料的生命週期。物質生命週期分析是量化建築項目的綠 色特徵和支持建築環境認證計劃的有用工具。
圖 2-13. 建築材料的生命週期
2-3 木構造框架柱樑接點
2-3.1 木構造接合方式
作用力從某個結構元素傳遞至下一個結構元素的方式，以及結構系統的整體方式 運作，相當程度是由結合的形式與連接方式來決定。木構造元素結合的方式有以下三 種:
◎ 對接可用來延伸一個結構元素，但需要利用中介元素才能讓另一個結構元素接連
◎ 對接可用來延伸一個結構元素，但需要利用中介元素才能讓另一個結構元素接連