輕量曲面木薄板結構之構築研究

摘要

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。

獎項日期	2014 9月 11
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Yi-Hsuan Tu (Supervisor)