自由形體單元化分割

由單元構件之設計與製造可知，單向度彎曲單元構件分為五種形態，分別為上弦 主次單元構件、水平直線單元構件及下弦主次單元構件。而自由形體形式之選擇上，

則先行確認類圓拱形體（下弦主、次單元構件構成之形體）對應自由形體單元化分割 之可行性（表 4-1），再者，進一步以多向度自由形體（五種形態單元構件構成之形 體）探究其對應單元化分割之可能性並進行檢討。

本階段自由形體單元化分割採用數位媒材作為其輔助工具，軟體支應用上分別為 Rhinocero 及 Grasshopper 之二項電腦軟體，而相關類圓拱形體之單元化分割過程 如下：

表 4-1 類圓拱形體之單元化分割流程

型態一：類圓拱形體（下弦主、次單元構件構成之形體）

說明 圖示

單元構件於自由形體之長短向定位

使用 Rhinocero 系統軟體建置類圓拱形 數位模型，並導入 Grasshopper 參數式 輔助工具。

由前章節單元設計與製造可知，單元構件 形體為長寬 30*10cm 之矩形。

類圓拱形自由形體於 Y 軸向度之彎曲程 度較大，故單元構件之排列方式以可乘載 大變化量之長向對齊 Y 軸向度；短向對 齊 X 軸向度。

下弦主單元構件於自由形體之單元化分割方式與數據取得

於自由形體單元化分割前，先行制訂單元 構件對其 Y 軸向度之組構線，亦即為單 元構件長向組構線。

已知單元構件之表面層形體趨近於拱 形，且寬度 7cm，而拱形曲線之構成，

需含拱形曲線二端點及其上之任一點。

故於構件長向組構線上以 7cm 為間距進 行分割，可得間距分隔點（拱形曲線上之 中點）及各點於曲線上之工作平面。

由工作平面與類圓拱形體之交集施作 下，可得各點於自由形體上與構件長向組 構線垂直之曲線。並已知表面層長度為 27cm，而拱形曲線之二端點，則可由垂 直曲線距離組構線 13.5cm 之區位位置 得之。

由表面層拱形曲線二端點及其上之中 點，可製作表面層形體曲線，並沿其垂直 向依指定長度 7cm 擠出，便可得表面層 形體之主單元構件。

Y 軸

下弦主單元構件及下弦次單元構件包含

由類圓拱形體經單元構件長短向定位、主次單元構件單元化分割及數據取得之過 程，可知自由形體單元化分割之可行性，並進一步分析歸納三項施作原則，供多向度 自由形體單元化分割（表 4-2）及自由形體單元構件製作應用：

1. 依據自由形體之曲度變化量，定義組構單元構件之長短向位置。由構件之長 向對應自由形體曲度變化量較大之向度；而構件形體曲度變化量較小之向度 則由單元構件短向對應之，並可配合使用接點墊片輔助單元構件之組合。

2. 下弦次單元構件於自由形體之分割方式與下弦主單元構件相同，故自由形體 如由多排下弦次單元構件組成，可沿用主單元構件分割方式，進行次單元構 件分割。

3. 本階段之自由形體單元化分割係僅針對表面層之數據取得，其於結構層及單 元接合部位則須倚賴單元構件參數化系統取得其構成關係，而其所需之相關 數據分別為表面層拱形曲線曲率半徑，及表面層曲線中點與相對原點之距 離。

表 4-2 多向度自由形體之單元化分割流程

型態二：多向度自由形體（五種形態單元構件構成之形體）

說明 圖示

單元構件於自由形體之長短向定位

使用 Rhinocero 系統軟體建置曲線（含 上弦、下弦及水平直線三種曲度），並導 入 Grasshopper 參數式輔助工具，放樣

（Loft）形成自由曲面。

由前章節單元設計與製造可知，單元構件 形體為長寬 30*10cm 之矩形。

多向度自由形體於 Y 軸向度之單位彎曲 程度較大，故單元構件之排列方式以可乘 載大變化量之長向對齊 Y 軸向度；短向 對齊 X 軸向度。

Y 軸

主單元構件於自由形體之單元化分割方式與數據取得

於自由形體單元化分割前，先行制訂單元 構件對其 Y 軸向度之組構線，亦即為單 元構件長向組構線。

已知單元構件之皮層部位形體趨近於拱 形，且寬度 7cm，而拱形曲線之構成，

須含拱形曲線二端點及其上之任一點。

故於構件長向組構線上以 7cm 為間距進 行分割，可得間距分隔點（拱形曲線上之 中點）及各點於曲線上之工作平面。

由工作平面與多向度自由形體之交集施 作下，可得各點於自由形體上與構件長向 組構線垂直之曲線。並已知皮層長度為 27cm，而拱形曲線之二端點，則可由垂 直曲線距離組構線 13.5cm 之區位位置 得之。

由表面層拱形曲線可知拱弧之曲率半徑 與角度，依據數據顯示由左至右，編號 0~16 拱弧為下弦曲度；編號 17 為水平 直線；編號 18~26 為上弦曲度。

分別以表面層之下弦拱弧、水平直線拱弧 及上弦拱弧，沿其垂直向依指定長度 7cm 擠出，便可得皮層部位形體之主單 元構件。

形態單元構件包含三種物件，分別為表面 層、結構層及單元接合部位，而本階段之 自由形體單元化分割係針對表面層之生 成，其於二部位則須倚賴單元構件參數化 系統生成。

單元構件參數化系統所需之數據，分別為 面層拱形曲線之曲率半徑長度、面層曲線 中點與相對原點 （拱形曲線端點直線距 離之中點）之距離，及單元構件間之角 度。

次單元構件於自由形體之單元化分割方式與與數據取得 以主單元構件於自由形體之分割方式，進

一步針對組構線上側之自由形體作單元 化分割，可得次單元構件表面層形體、拱 形曲線之曲率半徑長度、其曲線中點與相 對原點之距離及單元構件間之角度。

以主單元構件於自由形體之分割方式，進 一步針對組構線下側之自由形體作單元 化分割，可次單元構件表面層形體、拱形 曲線之曲率半徑長度、其曲線中點與相對 原點之距離及單元構件間之角度。

藉由電腦模擬自由形體之單元化分割，可 得單元構件於自由形體中之構成形態，並 進一步檢視其組成方式。

主 次

主 次

次

單元構件短向組構之接點墊片生成 視自由形體彎曲程度而言，X 軸向度自由

形體局部彎曲程度較大，單元構件長向對 應 X 軸向組構；而 Y 軸向度自由形體局 部彎曲程度較小，單元構件短向配合接點 墊片對應 Y 軸向組構。

於施作流程上，單元構件沿 Y 軸接合成 主架構，而其彎曲程度則由單元間接合之 角度與位置控制，故接點套件需承載上述 兩項功能。

由主架構之單元構件中，擷取各單元構件 於 Y 軸向度之邊線，以取得單元間接合 之角度與位置。

由於單元構件之皮層部位間重疊部位過 於狹小，故將表面層下方之曲線加以延 伸，增加接點墊片之寬度，以利後續實體 施作之便利性。

接點墊片需為三點或四點構成之形體，故 由各線段端點對應相鄰曲線，擷取線段上 與端點距離最近之定位位置。

Y 軸 （單元短向對應 Y 軸組構）

依據上步驟擷取之定位位置與線段之端 點，構成三點或四點之接點墊片形體，並 進一步檢視接點墊片與單元構件間之接 合關係，以確認後續實體施作之精確性。

以單元構件主架構製成接點墊片之方 式，進一步施作上側次架構與下側次架構 之接點墊片，並於完成後墊片編列順序，

採手工切割之方式製作接點墊片實體物 件。