本節介紹一輔助開放建築設計的原型系統（prototype）。此系統的開發，參照了 本章前述各節的研究成果，旨在測試前述研究成果，以作為未來完整的開放建 築之電腦輔助設計系統的開發參考。
根據本章第6-1節所述，本計畫中開放建築的電腦輔助設計系統的基本目標包含 下列三點：
1. 提供快速與簡易的設計編修工具，具備自動轉換為 3 維立體模型的功能，
並將開放系統的設計準則以及基本建築設計知識整合於設計操作工具中，
讓非專業的使用者能瞭解設計方案內容，並與設計師共同進行設計方案的 操作。
2. 配合開放建築階段性設計原則，嚴格區分支架體與填充體的決策層級與相 關性，發揮電腦自動化資料處理的功能。
3. 整合建築設計中的圖形與非圖形資料，利用書圖整合的技術建立建築物的 完整的資料模型，作為設計編修以及自動化設計評估之用。
圖 6-7顯示本計畫所提出的輔助設計系統基本架構。架構的中心為一開放建築
構件資料庫以及輔助繪圖用的支架體設計工具及填充體設計工具。其中開放建 築構件資料庫由開放系統規劃者建立，內含所採用系統之構件定義，包括形式、
構造方式、材料、價格以及施工說明。支架體與填充體設計工具則建立在一般 的電腦輔助繪圖系統之上，目的在針對開放建築形式與組織特性提供特殊化工 具來提升設計操作的效率，並將開放系統的設計規則與知識整合於設計操作工 具之中。設計師與使用者可以利用此設計工具依開放建築層級設計原則分別規 劃支架體與填充體的配置方式。規劃出來的設計方案在經過電腦的自動化計算 之後，產生後續作業所需的 2D 圖說、3D 模型、材料計算、施工說明以及設計 評估。
支架體設計工具 填充體設計工具 開放建築系統構件
資料庫
填充體模型
支架體模型 材料計算 建築 3D 模型
施工說明
設計評估 建築 2D 圖說
設計師與使用者 開放系統規劃者
圖 6-7：輔助設計系統之基本架構
6-6.1
開放建築系統構件資料庫開放建築系統構件資料庫目的在描述所採用的系統構件資料。所需描述的資料 包括系統構件的形式、材料、構造方式、數量計算方式、價格以及施工說明。
在本計畫測試用系統中採用 Bentley 公司開發之 Triforma 建築設計工具庫作為資 料庫的建立輔助工具。根據 Triforma 工具庫所提供之定義建築構造資料庫的方 個構件 part)，而每一個構件又包含一或多個構材(component)。在構件定義資料 中紀錄構件的預設尺寸、各構材的幾何相關位置以及構材的估算方式。在構材 定義資料中則記錄構材的單位、密度以及單位價格等資料供數量計算之用。圖 6-8及圖 6-9顯示在使用 Triforma 建立構件資料庫所使用的操作介面以及構件資 料的部分內容。
表 6-4：支架系統構件資料庫架構
系統 構件 模矩 構材 柱 W=60*60cm
H=360cm
鋼骨造廠製
表 6-5：填充系統構件資料庫架構 H=300cm
轉角垂直連接桿 120*120
ALC 板
圖 6-8：構件資料庫操作介面
系統 構材名稱 上視 前視 透視
Column-TYPE-A
Column-TYPE-B
Beam-TYPE-A
Beam-TYPE-B
Beam-TYPE-C
Beam-TYPE-D 支體
高架式地板
圖 6-9：構件資料庫構材單元形式
6-6.2
電腦輔助繪圖系統在輔助繪圖的部分則依據開放建築的階段性設計原則，針對支架系統與填充系 統分別提供輔助工具。
6-6.2.1 支架體設計工具庫
根據開放建築的理論，建築物的設計可以依照其構造體的可變性以及使用者領 域空間區分為許多個層級，而每一個層級中有所謂的支架體的設計與填充體的 組合配置等問題。根據本計畫所設定的目標，首先以建築物的結構框架以及主 要垂直動線為支架體設計操作對向來規劃支架體的設計工具庫。本計畫對於支 架體的表示與編修是以位相資訊與幾何資訊分離的原則來規劃。其主要目的有 四，分述如下：
1. 在支架體的設計階段，使用者可以進行支架體位相結構的編修，而無須為 了支架體整體結構在幾何上的完整性來調整各構件的位置與尺寸，亦可在 幾何資訊尚未確認的情況下逕行支架體的編修工作。
2. 使用者也可以在不改變支架體的位相結構前提下調整各結構構件的位置與 尺寸，而由系統自動檢查並調整所有相關構件，以確保支架體位相結構在 幾何上的完整性，如此可以節省設計者大量而繁瑣的編修工作。
3. 構件與構件之間的關連性對於許多自動化設計評估與分析程序而言是必要 的資訊，對於位相結構的清楚描述有助於快速分析構件之間的關係。
4. 基於開放建築階段性設計程序，支架體的位相結構資訊可以作為填充體設 計編修時的幾何定位參考系統，讓使用者進行設計編修時可以更方便的選 擇操作構件、輸入幾何資訊、選擇設計顯示方式與查詢所需資料。
在目前的程式規劃上是以所謂的 Dimensionless grid [27]作為分離位像資訊與幾 何資訊的基本資料結構模型。由於開放建築多以正交的模矩作為規劃支架體的 依據，因此可以用正交的網格系統作為描述支架體位相結構的基礎，再提供使 用者必要的工具進行設計的編修。圖 6-10以一個簡單的實例說明位相資訊與幾 何資訊的分離以及幾何定位參考系統的應用。
幾何資訊：結構跨距、樓層高度、樑柱斷面
位相資訊：
接點 C5 柱(C6-C5) 樑(C5-D5) 定位參考系統
自動轉換
圖 6-10：支架體描述資料模型
圖 6-11說明支架體的設計操作程序，圖中虛線框格顯示尚未完成的程序。在設 計的開始階段，設計師使用支架體設計工具庫決定支架體的位相結構與幾何資 訊，如結構系統跨距與各樓層高度。經過設計評估與回饋修正並決定設計方案 後，由系統自動產生支架體立體模型與各樓層的支架體設計圖以作為居住單元 配置與各居住單元室內空間規劃與填充體設計的依據，並依據設計方案自動估 算工料數量與價格並產生施工所需的各種圖說。
圖 6-11：支架體設計程序
支架體設計
支架體位相結構 支架體幾何資訊
設計評估與回饋修正
各樓層支架體 設計圖面
工料數量與價格估算 支架體施工圖說
各居住單元室內空間與填充體設計 居住單元配置
支架體立體模型
圖 6-12：支架體組裝完成後之立體模型
6-6.2.2 填充體設計工具庫
開放建築填充體系統多以定義好的建築元件為基礎，進而規範其使用的準則作 為填充體配置組合的依據。建築元件的部分可以用繪圖系統中的圖塊(block/cell) 或是參數化構件作為描述基礎。使用準則的部分初步可以編寫填充體配置程 式，在使用者置入填充體時利用支架體的參考定位系統自動偵測相關構件的位 置與尺寸，選擇適當的填充構件與相關尺寸。圖 6-13顯示高架地板自動配置工 具依據使用者所指定的區域自動配置所需面材與支撐。圖 6-14顯示室內隔間牆 的自動配置工具在使用者指定位置上依據設計準則配置所需構件。
圖 6-13：高架地板自動配置
圖 6-14：室內隔間牆自動配置
圖 6-15顯示填充體設計的操作程序。在填充體的設計過程中，首先依據使用者 所提出的空間需求經由自動空間配置程式或設計師協助提出空間配置方案。從 空間配置方案可以經幾何運算分析出各空間的位相關係，並配合幾何資訊規劃 各填充子系統的配置區域與尺寸、數量，經由構件資料庫資料查詢之後自動建 立其立體模型立體模型作為視覺模擬與空間品質評估之用，除此之外並自動產 生工料數量與價格估算以及施工圖說，以利評估與後續作業的進行。
支架體與居住單元配置方案
室內空間配置方案
建立空間位相關係 空間配置評估系統 空間配置生產系統
置入填充體子系統
視覺模擬與空間品質評估 工料數量與價格估算 施工圖說 使用者空間需求
圖 6-15：室內空間配置與填充系統設計程序