輕量曲面木薄板結構之構築研究

Translated title of the thesis: Lightweight Curved Surface Structure using Plywood Sheets
  • 李 嘉嘉

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

構造輕量化是未來結構的趨勢,材料用量低為最大優點,若材料易取得且可回收,則可降低運輸成本及減少原料開採,降低環境負擔。本研究以目前僅用於室內裝修的木薄板作為結構材,在可拆解移動的前提下,以開槽曲面薄版系統製作曲面構件,設計並實際構築一座單向變曲率的拱形結構。拱型曲線的決定考量木薄板抗彎能力差,故以自重下僅受純軸力的懸鍊線(catenary)作為設計形狀曲線。 設計進行前,先以材料試驗確認木薄板材料性質,透過SAP2000結構分析軟體進行構件曲率分析。因木薄板非常柔軟,而開槽變形太大,產生幾何非線性之現象,無法以一般結構分析方法分析。本研究採用增量式分析,以多次疊加的方式,表現構件幾何非線性之行為,再以木薄板構件曲率試驗結果驗證,確定此分析方法合理可行,並迴歸曲率與槽寬比之關係式。依據關係式與設計曲線,進行結構細部設計以及實構築,再根據實構中失敗的經驗,採取相應對策修正設計,如改良搭接方式、修正基礎邊界及構造減重等,實構築之初期僅採用傳統工具製造構件,而後期改良設計之後,改採數位製造的方式,使得製作過程更加準確且快速,再依可行的方案重新設計構築一組最終設計結構作為研究成果,最後以SAP2000建立四組模型進行整體結構分析,比較分析結果,了解實構過程成?與失敗的因素。 本研究整合了材料試驗、結構分析與參數式設計方法,並利用數位製造技術大幅減少施工時間及施工誤差,最終完成人力可組裝及搬運的輕量曲面拱形結構。
Date of Award2014 Sep 11
Original languageChinese
SupervisorYi-Hsuan Tu (Supervisor)

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