從張拉、拱到有機薄殼的空間變形實驗

【建築家／文／陳冠帆、圖片來源／蔡孟廷助理教授】







▲有機網格薄殼系統下的空間誕生。

在結構的思維中，懸吊的拉索與承受壓力的拱或許就像是陰陽兩元素、互為表裡 緊緊相扣，這種對應關係到建築空間中，也像是空間的虛實互相影響、更迭而生；因此神奇的結構魔力告訴了世人，如果原本懸垂的拉索是一種張力狀態，那麼對稱反轉的拱力學就是一種完全受壓狀態。

其實，這樣自然界的結構原理處處可以在你我身邊發生，懸垂的張拉力與倒過來的拱壓力，就如同懸垂的蜘蛛絲與剖半的蛋殼，一種是受張力而緊繃的構造，而另一個則是讓薄殼在最小厚度下，所呈現出的最大空間。

正因為如此，世界中許多研究建築結構的學者們無不為這樣的系統與原理著迷，甚至希望這樣的原理能夠廣泛的用於建築空間中，本期的結構魔力正是台灣科技大學建築系助理教授蔡孟廷老師試著讓純受壓的拱原型，導出薄殼體系可視化的應力狀態，並試著讓力學流動用一種清晰的邏輯建構出來，這樣的思維正是由Vladimir Shukhov所曾作過實驗的基礎下去演所化出來的，因為運用了紙板材料的關係，可在薄殼體系中充分傳遞面內的應力；除此之外，因為結合了構件型態的轉變，讓原本純粹的薄殼空間顯得更加的不同。

▲嘗試用不同的構件型態來達成薄殼的空間思考方式。







▲其中，方網格中若填入面構材則可有效對抗面內剪力的行為。







▲交錯方網格的構造型態。







▲將結構、材料、空間結合的紙建築。

空間的趣味並不僅限於在或彎曲、或扭轉、或摺痕的立體造型美學，其中更重要得是尊重自然、呼應合理的力學原型與空間機能相結合的共鳴藝術，像這樣將力學流動狀態的方式用可視化的方式給抽離出來，或許也是一種新的空間答案，不是嗎？

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