研究計畫
摘要
許多的研究指出，永續發展、重複利用、容易適用於新建築的建築元件被視為循 環建築可行的優先項目之一，基於有規則或是架構的處理建築拆卸元件過程是一個有 效率的方法，能依據分類解構後的建築元件作為之後其被再次利用的依據，因此一個 循環建築單元的潛在有利條件在於一個建築廢棄後，可以經過維修、重複利用、重新 安裝或回收的過程。
在文獻參考，文本中提出了一些基於將結構分割成一組拓墣鎖(Topological interlocking,TI)或幾何鎖(Geometrical interlocking)之元素的設計原則，之中描 述前人所研究出的不同類型之聯鎖結構，並討論了它們的產生方式。基於所提議結構
TI 的可能應用幾何聯鎖設計。本研究希望藉由 結合 TI 的概念尋找可能的構造組件模式作為集雨組件的基本構型，軟體上主要使用
以發表最終研究結果與研究建議。
後續期望本研究計畫之成果可成為類似議題研究的參考，並且在計畫最後，為使 元件資訊分別在設計端與營建端都能被使用，因此設計結合 BIM 資訊系統，連接建築 前端的材料開發及後端的設計操作，可以協助建築師更容易的操作循環元件，以完成 其設計;而營建者可以利用這些元件的結構更容易地組裝與拆卸，以此增加建築元件 的回收率、業主可以藉這套系統採用二手元件以降低成本，同時亦可以從中獲得產品 履歷、產品性質等。寄望這個研究計畫可以為建築 營建 工程產業在循環體系中帶來 助力。
關鍵字：永續建築、集雨裝置、循環經濟、構造組件、物件導向、Topological
畫，並透過相關文獻搜索、單元設計、模擬構成之穩定性並整合可行之改善方案 等步驟進行研究操作，最後考慮循環經濟，為減少營建端與設計端在建造的溝通 誤差，並且強化元件之彈性應用達到較為容易適用於不同尺度的設計方案。希望 本研究計畫可以為整條建築的產業鏈在循環體系中帶來幫助。
2. 研究問題
(1) 尋找可運用的仿生機制轉化成集雨元件的基礎 透過文獻回顧，了解生物仿生機制並推演元件設計方法，在此方法上 並非直接模仿生物機制的幾何形狀或拓璞結構，而是識別並利用在其中發
(4)
(5)
分元件出現問題時是否能夠拆卸更新並不影響整體效能等。
: (1) 產品製造 (2) 營建 (3) 營 運 (4) 退役(原)。在循環經濟的專案中，多數的研究指出，專案經常使用 BIM 軟 件，以便於過程中管理每個建築元件的資訊、數位模型，並分析建築材料的退役時 可使用率、健康狀態[10]。
2. Topological Interlocking
過去，TI 是由一位名為 Glickman 提出，其來源是為研發一個新的鋪路磚系 統，原先設定的方塊為圖多面體 正四面體 的護鎖結構[11]，而後 Dyskin 在沒有 Glickman 的幫助下也巧合地提出一樣的結構，在垂直於整個系統的兩個節面中， 可以很清楚的發現其幾何性質可以將方塊的位移束縛住，另外一個方向亦相同，因 此被稱作是互鎖(Interlocking)的結構，而後這樣的設計原則也被利用到了另外一 種方塊系統，稱作
(2) Topological Interlocking 的構成
TI 結構系統是由一系列簡易的方塊造型所構成的，個體單元可以被其周遭的 單元力學上束縛，為了維持 TI 方塊個體的運動上束縛，因此一個個體方塊需要 4 個以上的臨邊單元，這樣的原則一直到邊緣個體，因為缺少至少一個以上的束縛單 元，因此需要額外的結構、框來維持邊緣單元結構穩定[13]，因此結構的原則是基 於其組裝面的法線向量可以彼此互鎖
而 Osteomorphic interlocking blocks 也是基於這樣的原則，不同的是其沒 有凸起斜邊，取而代之的是一條連續的波浪邊緣，並利用這樣曲面達成互鎖的結構
3. BIM 建築資訊系統
來了更多跨域的挑戰:新的營造設計方案、先進的設計方式、分析等，需要更有效 率地讓各部門彼此溝通和分享資訊的平台，已達成合作、尋求共同目標，完整的專 案設計(Integrated Project Design)的概念被提出，其目的是完善在資訊如何在 各平台間傳遞。
隨著電腦科學不斷的進步，資訊 溝通 科技(ICT)在永續發展成為必要的軟件 工具，而這工具在建築產業中，提供了整合整個專案的作用，並且也可以修改個別 元件[14]，而 BIM 軟體正是提供了分析整體建築的功能、並找尋優化的方案，同時 記錄個元件的性質，比如建築方層級資訊及材料資訊，以適用於不同的專業、目的
(2)在相關軟體模擬分析進行實驗模型建置，並透過 3D 列印確定其真實穩定度 使用研究方法設計的
(3)
複使用，建議模型分析應外化從設計迭代自己和獨立訓練
以在不同的項目和階段重新計算分析。
2. 研究步驟
(1)藉由文獻回顧，確立本研究之方向、目的。
(2)透過相關文獻了解仿生設計中雨水收集的可能系統以及 TI 的組態概念。
(3)根據上述整理的相關文獻提出設計元件的基礎構型，進行更深入之探討，並 確立模擬項目。
(4)了解 Grasshopper 可進行模擬的項目與操作方法，並建立模型分析項目，以 物件導向的邏輯，不斷檢驗模擬模型，並且在檢驗過程中適時調整分析項 目，如圖一所現。由於分析方法也有可能需要調整，此外從一個階段到另一 個階段，逐漸鎖定了許多參數和其他出現變因也會需要不同的模型分析，因 此分析方法可能有所變化，為了不要整套重新做一次而選擇讓數據能夠彼此 繼承，如圖二呈現。
圖 3、研究流程示意圖 元件最終整合流程
六、 預期結果
由於過程有些繁瑣，因此將其研究預期成果大致拆成三個部分以說明。
1. 製作出仿生集雨之建築元件。
2. 生成一套結合 TI 跟仿生集雨概念的參數，並將之做成 Grasshopper 電池組 件。
3. 最終建築元件能夠結合 BIM 數據，並將介面分成設計端與營建端，兩個頁面端 會提供不同的元件資訊使兩邊都能使用其做設計。
七、 參考文獻
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研究所主要學習目標
延續在大學所培養的數位能力以及對其的興趣，我亦選擇與數位相關的建築組別做為我 考研的方向。我認為在未來隨著建築技術、專案管理、科技模擬日漸強大，數位應用具備極 高的重要性與前瞻性，並且它的所能應用的領域也相當廣闊，因此我認為自己必須在研究所 的階段習得這把利器。
近程規劃目標
在研究所階段，首先先對所有必修選修課程制定一套學習計畫，配合學習計畫安排時間 與主要學習項目，並持續為研究論文做更進一步的能力培養，逐步建立自己對理論之掌握度
、更加精進
、學習 Python，精進
、學習電腦圖學
、加強 Revit 的技巧並且學會 Dynamo 以上計畫多以軟體研習為主，除了配合研究計畫所需，亦是因為看到這些軟體所具備的 潛力，特別是 C#及 Python 程式語言的跨領域學習，在未來，很多領域是相互重疊的，因此 我認為跨域學習特別重要。
遠程規劃目標
研究所畢業後，我打算爭取獎學金管道出國修雙學位，而科系選擇的部分目前還在景觀 (比利時或荷蘭)、城市設計(德國)及數位建構之間舉棋不定，前兩者是基於我原本的興趣， 而後者則是在考慮是否要將碩士所學再次延伸，但無論是哪一個，都必須提早準備，把握碩 士的兩年打下一定的知識、技術以及經濟基礎，為此也凸顯出碩士兩年的短期計畫之重要 性。