港大建築團隊開發創新演算法用於建築設計
「弦閣:低技術木建築施工的先進數碼設計法」展覽
2024年02月04日
香港大學(港大)建築學院 Building Simplexity Laboratory(BSL)工作室,與陽明交大建築所在台灣台中市東勢林業文化園區合作興建的弦閣(KATENARA) 展亭,已於2023年11月落成啓用。
弦閣展亭選用了強韌且具可持續性的台灣柳杉為主要材料。展亭的雙曲面木屋頂外形獨特,由兩個環形和十個近懸鏈形的膠合層壓樑組成,用鋼纜加以固定。
BSL研究團隊在展亭的簡化非標準輕型懸鏈木結構設計上,應用了創新的數碼化設計和演算法,實現在簡單傳統的低技術環境下,利用進化演算達至最佳結構效果和成本效益,將施工的複雜程度減至最低,並藉此提倡木材作為一種可持續的低碳建築材料。
「弦閣:低技術木建築施工的先進數碼設計法」展覽由即日起至2月16日(星期五)於香港中環元創方舉行,展品包括建築圖紙、原型模型和記錄片等弦閣的製作和施工過程。展覽亦陳列出一系列前導研究和歷史先例,揭示懸鏈線膠合層壓木樑(glulam)作為屋頂結構系統在建築上的複雜性和潛力。
如何運用幾何學、且具成本效益地創造出穩固和美觀的空間,一直是建築師和工程師們探索的問題。位於美國北卡羅來納州的J.S.多頓競技場(馬修·諾維茨基,1952年)、美國紐哈芬的大衛·英格爾溜冰場(埃羅·薩里寧,1958年)和日本東京代代木國家體育館(丹下健三,1964年)等世界著名建築物,都以輕型懸掛鋼纜或鋼構件作為屋頂的結構系統,運用的建材包括混凝土、鋼和木材等。
弦閣項目面對的挑戰,主要在於降低建築成本的同時亦能保持建築完整性。膠合層壓樑因其環保和可持續性,被建築業界視爲具普及應用潛力的新興木建材。然而,使用膠合層壓木樑興建大型屋頂結構,或實現複雜的建築外形,訂製模具的成本昂貴,成爲其發展局限。
BSL 團隊開發嶄新進化演算法,弦閣所有膠合層壓曲面木樑都可使用單個預製的模具來製造,大幅減少所需模具至僅佔總木工成本的19%。總體生產成本降低將有助提高可持續發展的木建築的普及性。
此外,團隊開發參數化工程軟件,用以改良設計及優化懸鏈樑的數量和間距。精準的參數化鋼構件簡化了屋頂與懸吊樑之間的連接,便於簡單製作,減少了現場安裝的複雜程度。弦閣主體結構的現場組裝僅需三小時便完成。
BSL 創辦總監高仕棠教授表示:「弦閣作為首個為低技術木建築環境而建的懸掛式膠合層壓屋頂結構,為未來更具創意的建築設計奠定了基礎,尤其在發展中地區的建造環境,成本效益和可持續發展等因素都至關重要。」
「弦閣展示了先進的計算方式和演算法如何改變建築設計和施工,為日後改進類似項目給予參考,也爲建築師和工程師們提供嶄新智能優化工具,創建外形獨特、高效能結構且具可持續性的建築,從而突破現代建築的界限。」高教授補充。
「弦閣:低技術木建築施工的先進數碼設計法」展覽詳情:
展期:2024年1月19日至2月16日
開放時間:上午11:00至晚上8:00
地點:中環元創方B座3樓H310展廳
網頁:https://www.arch.hku.hk/event_/katenara/
傳媒查詢,請聯絡香港大學建築學院梁燕蕾小姐,電話:(852)3917 5970,電郵:jan.leung@hku.hk;或香港大學建築學院BSL工作室創辦總監高仕棠教授,電郵:kcrolla@hku.hk。
關於「弦閣」
弦閣的英文名稱 ‘KATENARA’ 是由 ‘catenary’ 和 ‘ara’ 兩個詞彙組成,富含深意。’Catenary’ 意指構建成展亭的彎曲木樑,其形狀尤如在兩支點間自由懸掛而成的弧形懸鏈線。在拉丁語中,’Ara’ 意味著「祭壇」、「聖堂」、「家」或「避難所」,象徵了展亭作為遮蔭場所,讓參觀者得以在此享受自然風光。
展亭的中文名稱為「弦閣」。「弦」 同 「懸」 聲,象徵懸鏈狀的木樑,以及維持展亭結構平衡的鋼索,與木樑組成弓弦。「閣」 多建於園林中風景優美的地方,象徵在如畫的山巒和丘陵上提供休閒、觀光和欣賞風景的休憩場所。名字整體上呼應了展亭在建築上的創新,以及其作為參觀者的避世之所。
關於 Building Simplexity Laboratory 工作室
Building Simplexity Laboratory(BSL)工作室由香港大學建築學院的高仕棠教授(Professor Kristof Crolla)創立,反思數碼設計工具可否以不同方式運用於當代環境、社會和經濟可持續發展的建築領域上,藉以使數碼設計更適用於實際施工情況,同時擴展設計上的發展空間,在以人為本的施工模式上,以最簡單的方法解決與數碼化設計相關的複雜施工難題。
弦閣彰顯了BSL工作室致力在資源有限的發展中地區,拉近數碼化設計工具與現場施工之間的距離。藉著探索創新的方法和演算法,並運用彎曲的膠合層壓木樑,創建了一座可持續、低技術且結構優美的木構展亭,展示了這種新型建築模式令人嚮往的設計願景。BSL 工作室網站:https://bsl.hku.hk/