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Rhino專家 -- 曲面實業
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 文章主題 : [作品分享]前置建築設計 - 羅東 Hive Hotel 立面更新
文章發表於 : 週一 7月 17, 2017 1:57 pm 
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羅東 Hive Hotel 立面更新

前置建築

曲面磚牆概念發想
本案是羅東火車站前老旅館之外牆翻新案。作為曾經在台灣林業佔有一席之地的繁榮小鎮,羅東火車站周邊從日治時期開始一直都是羅東最繁榮的區域。儘管如此,羅東仍保有小鎮純樸明朗的懷舊氛圍。因此,在思考如何賦予建築「新」表情的時候,我們並沒有將「舊」完全抹除,作為對羅東歷史氛圍的回應。磚作為最古老的建築材料之一,其樸實溫暖的質地讓人一直以來對這種材料有種跨時空的親切感,這種情感上的特質,讓我們決定選用磚塊做為新立面主要的材料。

圖檔
羅東Hive Hotel外觀照片(設計: 前置建築)

原建築為鋼筋混凝土造,其中外觀面材部份正立面為馬賽克磁磚,側立面則為傳統的洗石子。值得一提的是原建築開口舊式雨遮的有趣造型,在今日已不復見。我們盡可能完整保留側面外牆原有的傳統材料及造型特殊的雨遮,將新立面聚焦在正面。正立面做為一道全新的主牆,我們以三維曲面為傳統磚牆賦予當代的語彙。這種自然流動的樣貌,因為參數設計及數位製造的發展,而成為建築上的可能,它不只是形態,亦是當代建造技術的表現。


曲面研究
因各項環境限制,立面構造厚度只能控制在50cm以內,如何在高21M的牆體上以50cm的變化範圍內,型塑出流暢、有感的曲面,成為本案的第一項設計課題。在這樣的條件下,我們用Rhino與Grasshopper以各種方式嘗試繪製了許多種方案,經過比較後發現有明顯流向的曲面在轉換為Voxel(立體像素)磚牆後的視覺表現好過Perlin Noise類型的亂紋曲面,且較大且滑順的波紋好過小且密集的波紋。亂紋類型之曲面與密集的波紋雖可以在淺淺的50cm內產生更多的起伏,但以建築尺度的Voxcel來看反而變化得過於緊湊,讓人有些許視覺上的障礙。


圖檔
曲面研究過程


在確認曲面的表現形式後,我們根據建築的座向以及基地臨接道路的人潮視線方向繪製了最終版本的曲面,以求得在陽光照射下,道路上的人潮可看到較佳表現的造型。並將其轉換為符合實際施工尺寸的三孔磚,以便後續繪製施工圖用。


圖檔
曲面磚牆最終定案


磚塊錯位量調整
在與砌磚師傅詳細溝通與研究後,我們確定了每個磚塊與其上下任何一塊磚,在邊長90mm方向上的錯位量不得大於50mm的規則。此規則為確保所有磚塊在任何情況下,都可以穩固的與其他磚塊保持連結。在這樣的條件下,我們可以評估出目前規劃的曲面磚牆上究竟有那些區塊會出現超過50mm的錯位。在面對這些需要調整的錯位,我們首先想到的解決方式是重新規劃曲面,將曲面的變化量降低,或是直接針對曲面上曲率過大的區塊進行調整。但是在仔細檢討數據後發現其實磚塊的錯位其實都只超標很少量,為了這些少量的錯位,犧牲掉整個曲面的表現性似乎相當可惜(即使只針對部分區塊調整曲率,為了維持曲面平順,勢必得擴大調整區塊)。因此我們以Grasshopper編寫演算法的方式,由最底層往上演算,將每一層磚依序與其上下兩層磚作比較,在不影響曲面造型的狀況下將其錯位量超過50mm的磚塊微調至錯位量50mm以內,並且在演算完成後以模型檢討調整後的曲面磚牆並無出現不滑順的狀況。


圖檔
磚塊錯位量調整


內部構造
正立面西側磚牆高度21M,這樣高的高度,不能讓所有的磚載重都傳遞到最底層,必須將磚牆分割為多層,分別支撐。支撐架以接合多層雷切鋼板製成,每層雷切鋼板負責乘載15層磚牆的自重,雷切鋼板再透過鋼架系統,固定在原建物RC外牆。這37片厚度8mm的鋼板除了必須穩固乘載磚塊自重,還必須同時符合其上下兩層磚塊的排列,並配合灰縫,自磚塊外緣退縮1cm。因此,這些鋼板的外緣,必須精準吻合曲面磚牆的造型,同時作為砌磚作業最初放樣的基準。鋼板間的高度,也必須精確容納15層磚加上14層灰縫的高度。不足或過高都會造成後續砌磚作業的困擾。為了協助各層鋼板在水平及垂直方向上的精準定位,我們在每片鋼板的左右側,用雷射切割出孔洞,讓21米高的垂直基準線可以穿透所有鋼板,才能量測調校各鋼板高程。再以雷射水平儀校正各層水平。


圖檔
雷射切割鋼板


圖檔
磚牆構造施工圖面


曲面磚牆放樣
說到曲面磚牆的施工方法,機械手臂當然是第一首選,精準的放樣與一貫的數位設計製造流程,在施作小尺度的構築上可說是毫無缺點。但今天放到21M高的建築尺度時,突然浮現了大量我們在過去沒想到的問題,在與專業人士討論後,評估解決各種問題所需的經費與可行性以及施工速度,我們決定放棄以機械手臂作為本案磚牆部分的施作工具。改以相較之下單純的放樣圖與雷切型板來施作。放樣圖面標示每層磚的正確位置尺寸,但僅作為輔助使用,主要的放樣方式為雷射切割3分木夾板。雷切放樣板上包含位置編號以及上下兩層磚的位置訊息,只要將放樣板放置在下層磚塊上即可標示出上層磚的施作位置,並在拆放樣板後即產生自磚牆表面退縮1cm的灰縫。
圖檔
曲面磚牆放樣圖面


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雷射切割放樣板


結語
身為數位設計與製造工具的使用者,我們認為本案的價值是在建築尺度上,落實複雜幾何的構築,展現必須以數位工具(Rhino&Grasshopper等)輔助才能完成的設計實作。當然,對羅東的街道景觀來說,也是一個頗具特色的風景。


圖檔
羅東Hive Hotel 外觀照片(設計: 前置建築)


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前置建築


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