設計發展過程

設計發展過程係以 1/10 模型進行操作，以冰棒木片模擬構件間的組構方式，接 點以細圓棍或細小螺絲固定，不使用膠類接合，以求模型接近實際結構行為模式，

並可透過模型實際操作感受構造物本身或與既有結構體間的力學行為。設計流程先 以平面單元研究結構行為與組構的可行性，再重複平面單元串聯後形成完整設計。

以下簡介主要平面單元之設計發展過程。

圖 3.17 所示為最初發展單元，為一可拆組折疊之系統，依靠構件間圓棍滾支承 構件可決定整組單元上下支承點之間的距離，類似於圖 3.18 所示之虹橋系統，藉由 結構單元滾支承構件受壓以維持幾何形狀，因此反力端僅能承受外推力，如受到反 向的內推力，將會使幾何形狀改變，無法令結構單元內滾支承處構件受壓，導致整

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組單元不穩定而崩毀。本研究將此系統旋轉 90 度，藉由上下梁反力達到虹橋結構支 承效果，自重可令結構單元產生外推力，上方依靠梁給予向上支承力，但本次操作 之基地三樓為懸挑出的教室，無法提供此向反力，因此需放棄此結構形式。

圖 3.19 所示為第二次發展單元，設計在安裝前單元構架尺寸可調整，於最下方 構件上設計可調整之扣件，依據基地尺寸安裝後，固定扣件使整個單元成為穩定之 結構，由下方梁如鉸支承般提供側向及垂直向反力，上方梁則如滾支承提供側向反 力，使單元達到靜定條件。但嘗試加載後因應力集中於下方扣件處，易使構件在端

圖 3.17 模型操作一

圖 3.18 虹橋系統

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部造成破壞，且下方扣件搭接方式無法使構件維持水平，在並排多跨平面單元後亦 無法達成便於使用之水平平面，雖達成自立條件，但仍需進一步更改設計。

圖 3.20 所示為第三次發展之單元，與前一次操作維持相同反力支承方式，但構 件間形狀固定不可調整，下方構件呈水平，在並排多跨單元後可成為供人站立或置 物之水平平面，最後即以此模型，配合基地尺寸及構件長度加以調整後，成為最終 之設計。

圖 3.19 模型操作二

圖 3.20 模型操作三

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最終設計如圖 3.21 所示，主要調整內容為令構件連接點沿同一外接圓周配置，

除形體較美觀外，更統整構件長度一致，利於生產製造。而各構件長度也依據既有 木構材限制規劃，如圖 3.22 所示，使用最長之構件為 1700mm，重複性構件長 1350mm，如全使用斷面 40×90mm 之構材，可用 1400mm 以上之既有木構材裁切而 成，其餘較短之構件可由數量少但長度較長之長向連接構材分段裁切。

圖 3.21 基地一最終設計 圖 3.22 基地一最終設計各構件尺寸(mm)

考量木材本身厚度，構件於接點相接時不會位於同一個平面上，又因每支構件 皆與複數構件相接，為避免疊合層數過多，本設計將木材組構關係簡化為三個層 次，如圖 3.23(a)所示，同色之構件表示位於同一層次上，構件間無論接點或是延伸 後均不會互相產生干擾，如遇第一、三層構件相接之情況，中間需添加一塊第二層 之墊塊，如圖 3.23(c)所示，使螺桿兩端鎖緊時不致擠壓產生側向應力造成木構件損 壞。

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(a) 三層次關係 (b) 側立面 (c) 接點細部 圖 3.23 基地一最終設計組構層次關係