112-1土木工程設計實務-寶藏巖國際藝術村自力造屋合作計畫

土木四 劉邦琪

位於寶藏巖河岸廣場,一棟小木屋悄然而生。

緣起

2022年年初,寶藏巖文化村協會基於日常導覽、展示與環境教育活動需求,提出於河岸廣場羽球場搭建臨時性展演設施之方案。此地點曾為戰後至1970年代的北區防守司令部、國防部等軍營,為寶藏巖聚落發展的起源。且地點鄰近哨所,位於聚落主要入口處,可成為來訪導覽團體行程前後的聚集與活動的地點。

寶藏巖文化村期待結合社會資源力量,共同再現「自力造屋」精神,藉由小木屋的營造過程與展演活動規劃,推廣寶藏巖聚落兼具歷史、文化與生態的多面向意義。

(寶藏巖河岸廣場現況照片。)

前情提要

本計畫結合臺大城鄉所、土木系的課程,從2022年秋季課程開始發展:

一、概念設計階段(2022.02-2022.06)

由臺灣大學建築與城鄉研究所《110-2建築設計(二)》慕思勉老師與學生開始規劃,經由認識社區與文化基金會的需求與想像、分析基本環境條件,發展數個概念設計方案,並與社區、文化基金會的工作會議中評圖討論,發展初步構想。

二、基本設計階段(2022.09-2023.12)

《111-1土木工程設計實務》由卡艾瑋(Herve Capart)、冨田匡俊、慕思勉等師生發展基本設計方案,邀請社區及專家學者討論,並於期末在臺大實驗林水里木工廠試作局部結構,為「自力造屋」做準備。

(其發展過程刊載於杜風178期


三、細部設計階段(2023.02-2023.06)

延續上學期Capstone的基本結構設計,在《111-2木構造設計》課程中,由冨田匡俊老師帶領學生團隊發展基礎、木構造、鋼接頭、屋頂等細部設計構想。


四、施工階段(2023.09-2024.01)

《112-1土木工程設計實務》繼續確認整體結構設計與細部設計,於2024年01月施作。結合寶藏巖社區居民、國際藝術村藝術家、文化基金會、臺大實驗林木工廠以及政大師生等共同參與營造。

「自力造屋」為本次計畫的最大宗旨。從最初的計畫發想、結構設計、細部接頭、材料準備以及組立施工,所有過程都放手交給學生團隊規劃,可以說是目前最大的一個由學生從設計到施工的計畫。

初步結構設計調整

2023年暑假,卡艾瑋老師、冨田匡俊老師和學生助教團隊正式啟動。鑒於原設計方案為重複單元,且較為方正規則的造型,卡老師一句:「我在想有沒有可能可以更3D一點,讓學生在放樣的時候會遇到比較多挑戰,施工上也會比較有趣一點。」,我們開始對小屋展開第一階段的結構設計調整。(事實上到後期細部接頭設計時的挑戰確實多了非常多呢!)

(原方案設計,長7.1m 寬8.7m 高3.2m)

調整方向包含樓地板發展、細部構件發展和屋頂造型發展。首先樓地板跳脫方正造型,小屋兩側向外角度張開,使舞台效果增加並調整適當的樓地板面積。細部構件的部分去檢核不同構件的位置和斷面選擇,嘗試找到一個同時具備安全、實用和經濟性的版本。最後屋頂造型提出平面、曲面、拱形等不同屋頂方案,同時須考量到美觀和施工難易度。此外,為了不浪費去年Capstone課程在水里木工廠完成的mock-up材料,我們也嘗試讓去年的結構融入今年的設計當中。

(卡艾瑋老師、冨田老師和慕思勉老師三方思想的究極碰撞)

(八月中到開學前幾乎天天都跑到冨田老師的事務所開會討論。)

(與寶藏巖社區代表、文化基金會等人至現地場勘,討論小屋的擺放位置。)

最終結構設計調整

暑假期間一晃而過,結構設計已經有個初步的基本方案,卻總是覺得可以改得更好。開學第一周,戰戰兢兢地拿著不知道是第幾版的1:30風扣板模型設計圖上戰場,這是這門Capstone的歷年傳統:第一次上課就做模型!

(學生們做模型的快樂時光!)

(1:30風扣板模型完成!)

開學後數周我們仍持續嘗試更新整體的結構設計,在學生、老師們和寶藏巖的三方持續溝通下,整理出三個最重要的調整方向:

  1. 室內高度至少210cm。
  2. 屋頂小梁需垂直於最外垮大梁。
  3. 後側走道寬度至少90cm。

每一次的微調設計、跑結構分析、結構檢核、失敗?成功?然後再次微調設計,漸漸陷入一次又一次的輪迴中。眼看定案的期限將至,卻仍然找不到一個足夠滿意的答案,期間卡老師也鼓勵我們:「我覺得這已經是目前很好的版本了,但我們的時間有限,這次來不及的想法,我們可以把他記起來,然後帶到下一次的設計。現在我們有一個不錯的版本了,我們需要停下來,才有機會往下一個階段走。」至此,結構設計告一段落。

(最終設計方案之結構設計檢討)


(基地照片模擬 Photomatch)

期中評論會

在學期前半,我們將工作內容細分成四大組別:基礎、地板、屋頂、照明計畫。每大組又細分成兩小組做發展,為的是可以有更多提案進行比較。基礎組負責繪製基礎平面圖與剖面圖,並計算反力需求配置足夠的基礎重量;地板組負責一樓平面圖,需要和基礎組密切討論確認樓地板離地距離,並評估是否需要設置樓梯或斜坡;屋頂組負責屋頂平面圖,並考慮木瓦片、小小梁、屋頂小梁、屋頂大梁的關係;照明計畫組負責燈光配置圖和渲染圖,並考慮樹木、路燈、馬路等等現地因素。同時學生助教團隊也準備一個完整的1:30結構模型可供討論。


(基礎組討論基礎梁方案,以I型鋼梁線基礎取代混凝土點基礎)

期中評論會邀請了系主任、文化基金會主管、寶藏巖社區居民、木工廠主任、政大社會創新學程教授,分別從不同的角度來檢視目前的成果,包含基礎是否over design、地板樓梯的無障礙安全、屋頂防水問題、展覽燈光的彈性與否,同時也需要考慮到整體圖面高程的整合、預算考量,以及未來的維護管理等等。其中最艱難的挑戰仍是時間,在剩下的半個學期我們需要準備各個桿件的細部接合製造圖、根據評委們的建議調整各組方案、到準備材料、聯絡各方廠商等等。


(與會評委針對各組的提案給出回饋)

儘管現階段仍有很多的不確定性,但好消息是評委們都支持且相信學生團隊一定會想盡辦法克服困難,紛紛亮起綠燈,讓我們可以繼續往下一階段邁進!