數位設計工具影響了人們建築與空間設計的思維，隨著輔助建築設計的工具的日漸增加，產生了更多元的建築設計思考模式。在電腦輔助建築設計的發展下，建築設計中功能性連結能藉由數位工具幫助的而被加以詮釋。本論文主要以研究者大學時期的畢業設計作為開端，由物件尺度出發探討在數位工具輔助下，建築設計由下而上思維的可能性。
功能性物件是一種既有城市生活中行為的產物，透過功能性物件的觀察可以探索不同使用者的行為模式與空間形式的對應關係。本研究由功能性物件出發，試圖藉由行為模式的理解後，討論建築設計中物件、空間、建築乃至城市的設計方法與設計流程，建立以數位工具操作不同尺度之間設計物件的連結性與系統性之設計操作。
藉由對於建築史中物件之於空間與建築的關係性研究，建立以功能性物件討論建築空間設計的方法。在由下而上設計思維下，利用生成設計相關的數位工具WASP操作物件導向的建築設計。本論文之設計內容分別操作了由裡而外的傳統市場建築設計，城市大樓立面拉皮的都市再生建築設計。藉由Grasshopper的資料結構處理與Ladybug的物理環境數據分析，整合客觀與主觀的空間需求，並轉化成為數位工具中的生成模型以控制變因。最後，以Octopus插件操作建築生成模型的篩選程序，以建築立面拉皮設計為操作對象，建立最佳化立面的設計流程，發展出以物件使用需求的訴求，重新檢核之生成設計之篩選機制。
經由參數化功能性物件的建築生成設計操作，探索數位工具結合資訊討論物件生成的建築設計，並嘗試以由下而上的設計方法討論其可能性。通過參數化建築生成設計，依據既有的空間組織模式討論建築空間的多樣性。更重要的是建立由使用端至設計端，再回到需求端來思考建築設計的思維。本論文以三種數位化工具建立參數化建築生成設計以討論數位化設計的可行性，由物件出發討論了建築生成設計的操作結果，期盼本研究對於功能性物件設計的操作能夠對於結合數位化建築的設計方法有所了解與啟發。
                                
Digital design tools have influenced the thinking of architecture and space design. With the increasing number of tools that assist architecture design, there are more diverse architectural thinking patterns have emerged. Then, with the development of computer-aided architectural design, the connections between architectural objects and functionality in architectural design can be interpreted with digital tools. The thesis mainly starts with the researcher's thesis design in college and discusses the possibility of bottom-up thinking in architectural design from a different scale of objects.
The functional object is a product of existing human life in the city. Through the observation of functional objects in the city, the corresponding relationship between the behaviour patterns of users and the space form can be explored. Starting from functional objects, this study attempts to discuss the design methods and design processes of objects, spaces, buildings, and urban scale in architecture design through the understanding of behaviour patterns. Moreover, the research establishes the connection and systematic design process of manipulating design objects at different scales with digital tools.
By studying the relationship between objects and architecture in the history of architecture, a method of discussing architecture design with functional objects is established. Under the bottom-up design thinking, the research utilizes WASP, a plug-in related to generative design in Grasshopper, to manipulate object-oriented architecture design. The design content of this paper respectively operates the traditional market architectural design from the inside-out and the urban regeneration architecture design of the urban building façade. Through data structure processing in Grasshopper and physical environment analysis in Ladybug, a plug-in related to environmental analysis, objective and subjective space requirements are integrated and transformed into generative models in digital tools to control variables. Finally, the study utilizes the Octopus, a plug-in related to the objective algorithm in Grasshopper, to operate the screening system of the building generation model and take the building façade skinning design as the operation object.And then, the study establishes the optimization of the façade design and develops the appeal based on the user requirements of the objects. At the same time, the research establishes a screening mechanism to re-examine the generation of design outcomes.
The architectural generative design operated through parametric functions explores digital tools combined with data to discuss the architectural design generated by objects and try to discuss the possibilities with a bottom-up design thinking method. Through parametric architecture generative design, the diversity of architecture and space form is discussed according to the existing spatial organization model. Furthermore, the most important thing is the study establishing the thinking of architecture design from users to designers, and then back to the end of demand in architecture design. In this paper, there are three digital tools are used to establish the parametric architectural generative design to discuss the feasibility of digital design, and the operation results of architectural generative design are discussed based on objects to understand and inspire the design method of architecture.
1-3-1.  類型學 Typology 14
1-3-2.  參數化設計  Parametric Design 15
1-3-3.  衍生式設計(生成式設計) Generative Design 15
1-3-4.  體素 Voxel 15
1-4.  研究流程 16
1-5.  預期研究成果 17
第二章	文獻回顧 19
2-1.  相關理論 20
2-1-1. 類型學的(城市)建築研究 20
2-1-2. 結構主義與代謝派的空間邏輯 23
2-1-3. 數位時代下建築學討論 28
2-2.  相關建築師：模矩化邁向數據生成與人機協作 32
2-2-1.  Moshe Safdie, Habitat 67 32
2-2-2.  MVRDV 34
2-2-3.  渡邊誠 38
2-2-4.  Kokkugia, Behavioural Urbanism 39
2-2-5.  Patrick Shumacher 40
2-2-6.  Zayad Motlib 41
2-2-7.  Climate Flux 42
2-2-8.  Philippe Rahm Architectes 43
2-3.  數位生成研究案例 44
2-3-1. 2020 Bartlett B-pro RC1 | Decommissioning Svalbard 44
2-3-2. 2020 Bartlett B-pro RC11 | New Housing Mode 45
2-3-3. 2020 Bartlett B-pro RC18 | Glitch.Arch 46
2-3-4. Algorithm Developed to Predict The Vertical Growth of Cities 47
2-3-5. 2019 TKU | 基於體素模型下建築空間生成之研究, 游博生 48
2-3-6. 2012 TKU | 以演算法探討參數化集合住宅設計, 湯天維 49
2-4.   與生成、評估相關軟體 50
2-4-1.  Rhinoceros 3D +Grasshopper 50
2-4-2.  Magnetizing Floor Plan Generator 51
2-4-3.  WASP 51
2-4-4.  Monoceros 52
2-4-5.  Colibri + Design Explorer or Ladybug & Honeybee 53
2-4-6.  Biomorpher 53
2-5.  相關書籍 54
2-5-1.  建築生成設計-基於複雜系統的建築設計計算機生成方法研究 54
2-5-2.  類型學建築 55
2-6.  小結 56
第三章	由內而外空間生成-市場建築 59
3-1.  前言 60
3-1-1.  市場建築於都市中的人性紋理 60
3-1-2.  畢業設計-攤販空間的物件組合邏輯拆解 61
3-1-3.  攤販使用環境的功能物件 62
3-1-4.  行為模式的數位詮釋 65
3-2.  WASP  設計程序操作 66
3-2-1.  WASP 66
3-2-2.  市場內空間單元的生成流程設計 68
3-3.  攤販單元原形生成操作 70
3-3-1.  物件定義：市場內空間單元參數化 70
3-3-2.  攤販物件單元與空間的生成 72
3-4.  攤販關係生成操作 74
3-4-1.  攤販單元功能分區 74
3-4-2.  Top-Down 空間限制與規則制定 76
3-5.  整體空間規劃生成操作 78
3-5-1.  生成流程關係規則整理 78
3-5-2.  市場功能系統轉譯與判斷 82
3-5-3.  攤販單元功能分區 84
3-5-4.  環境設備單元與空間系統之生成 85
3-6.  小結 87
第四章	由外而內空間生成操作-住宅立面 89
4-1.  前言 90
4-1-1.  都市更新與趨勢 90
4-1-2.  基地：台北市萬華區國光國宅立面 92
4-2.  生成元素與流程建立 94
4-2-1.  立面元素於立面生成上的生成流程設計 94
4-2-2.  立面元素之定義 96
4-3.  外層立面生成規則 100
4-3-1. 最外層的立面生成 101
4-4.  中間層與牆體生成 114
4-4-1. 中間層功能單元種類 114
4-4-2. 中間層功能單元生成規則 114
4-4-3.  牆體生成規則 116
4-5.  空間功能分區生成 118
4-5-1.  建築大樓功能分區的種類與生成規則 118
4-6.  小結 120
第五章	演算法於空間生成之應用 123
5-1.  前言 124
5-2.  空間生成與環境效能分析 125
5-2-1.  物理環境分析與Ladybug 插件 125
5-2-2.  Ladybug 資料擷取與設定 126
5-2-3.  物理環境分析於空間生成的應用操作 126
5-2-4.  物理環境分析與立面生成的變因與層級 129
5-3.  空間生成與需求量化 132
5-3-1.  立面元素之文化性的量化設定 132
5-3-2.  使用需求之量化 134
5-4.  空間生成與演算法之最佳化找尋 136
5-4-1.  演算法插件Octopus 136
5-4-2.  各項目單一目標的演算篩選 137
5-4-3.  假設性目標生成參數設定與演算生成操作與流程 142
5-5.  國光國宅立面全區生成之演算操作 144
5-5-1.  基地分析與需求參數的設定 144
5-5-2.  演算生成的結果篩選過程與紀錄 145
5-5-3.  全社區演算生成的模型 148
5-5-3.  演算生成結果 146
5-6.  小結 151
第六章	結論與建議 153
6-1.  設計操作與回顧 154
6-2.  研究心得與結論 156
6-2-1.  功能性物件於建築生成設計之應用 156
6-2-2.  數據化之人性脈絡與文化性之建築生成 156
6-2-3.  數位時代下的類型學建築研究 157
6-2-4.  建築再生與數位建築設計方法討論 157
6-3.  後續發展建議 158
6-3-1.  設計目標對象之設定明確性 158
6-3-2.  建築生成設計之插件適用性 159
6-3-3.  文化詮釋方法之幾何連結性 160
6-3-4.  後續生成機能空間與建築圖面之操作層級性 160
6-3-5.  物件導向設計之複雜系統建立 161
附錄 162
參考文獻 170
圖片來源 172
【圖】 1-1-1  城事字造所 | 城市研究 2
【圖】 1-1-2  城事字造所 | 市場單元分析 3
【圖】 1-1-3  城事字造所 | 城市文字遊戲 3
【圖】 1-3-1  建築類型學研究, J. N. L. Durand 14
【圖】 1-3-2  建築類型學, J. N. L. Durand 14
【圖】 2-1-1  牛頓紀念碑內部空間剖面圖 20
【圖】 2-1-2  牛頓紀念碑空間透視圖 20
【圖】 2-1-3  Primitive Hut 21
【圖】 2-1-4  Elements of Architecture 21
【圖】 2-1-5  the Architecture of the City 21
【圖】 2-1-6  A Pattern Language: Towns, Buildings, Construction 22
【圖】 2-1-7  Elements of Architecture 22
【圖】 2-1-8  阿姆斯特丹市立孤兒院|單元分布平面圖 23
【圖】 2-1-9  阿姆斯特丹市立孤兒院|單元平面圖 23
【圖】 2-1-10  阿姆斯特丹市立孤兒院|鳥瞰圖 24
【圖】 2-1-11  阿姆斯特丹市立孤兒院|屋頂平面圖 24
【圖】 2-1-12  Delft, Montessori School | 鳥瞰圖 24
【圖】 2-1-14  Delft, Montessori School | 單元增建圖 24
【圖】 2-1-13  Delft, Montessori School | 1F平面圖 24
【圖】 2-1-15  Centraal Beheer Office Building|鳥瞰圖 25
【圖】 2-1-16 Centraal Beheer Office Building| 室內空間 25
【圖】 2-1-17  Centraal Beheer Office Building|單元發展規則 25
【圖】 2-1-18  Ministry of Social Welfare and Employment |柱頭連結規則 25
【圖】 2-1-19  東京計畫1960 , 丹下健三 26
【圖】 2-1-20  空中都市-涉谷計畫, 磯崎新 26
【圖】 2-1-21  螺旋城市, 黑川紀章 26
【圖】 2-1-22  海上都市, 菊竹清訓 26
【圖】2-1-23  螺旋城市剖面, 黑川紀章 26
【圖】2-1-24  天宅, 菊竹清訓 27
【圖】 2-1-25  中銀膠囊塔, 黑川紀章 27
【圖】2-1-26  聲音的建築展in Taipei "Cocktail Party in the AUDIO ARCHITECTURE”-大西景太 29
【圖】2-1-27  Generative Design of Medieval Cities-Celestino Soddu 29
【圖】 2-1-28   Conway's Game Game of Life 30
【圖】 2-1-29  Conway Cellular Automata 30
【圖】 2-1-30  The Envolving House, Albert Farwell Bemis 31
【圖】 2-2-1  Moshe Safdie 32
【圖】 2-2-2  Habitat 67 , Moshe Safdie 32
【圖】 2-2-3  Habitat 67 | 外部透視 33
【圖】 2-2-5  Habitat 67 | 建造過程 33
【圖】 2-2-4  Habitat 67 | 平面單元 33
【圖】 2-2-6  Habitat 67 | 內部透視 33
【圖】 2-2-7  Matacity Datatown 34
【圖】 2-2-8  Matacity Datatown 34
【圖】 2-2-9  2000 世界博覽會荷蘭場館 35
【圖】 2-2-10  2000 世界博覽會荷蘭場館 | 剖面圖 35
【圖】 2-2-11  Pig City | 豬隻養殖場景圖 35
【圖】 2-2-12  Pig City | 量體概況模擬圖 35
【圖】 2-2-13  KM3 MVRDV 36
【圖】 2-2-14  KM3 展覽海報 36
【圖】 2-2-15  Porous City 展覽 36
【圖】 2-2-16  垂直聚落 | 單元圖 37
【圖】 2-2-17  垂直聚落 | 既有量體分析 37
【圖】 2-2-18  垂直聚落 | 單元圖 37
【圖】 2-2-19  垂直聚落 | 模擬圖 37
【圖】 2-2-20  Sun-God City | 過程圖 38
【圖】 2-2-21  Sun-God City 38
【圖】 2-2-22  Behavioural Urbanism 39
【圖】 2-2-23  Behavioural Urbanism 39
【圖】 2-2-24  Behavioural Urbanism 39
【圖】 2-2-25 Vienna University of Applied Arts, Masterclass Hadid | Parametric Semiology: Semio-field. 40
【圖】 2-2-26  AADRL 2012 Parametric Semiology: Dialectic Fields | University campus designed as a system of signification 40
【圖】 2-2-27  Envolving Morphosis on Facade 41
【圖】 2-2-28  Interactive Envolving Morphosis 41
【圖】 2-2-29  Climatewalks | 路徑 42
【圖】 2-2-30  Climatewalks | 實驗情形 42
【圖】 2-2-31  台中青翠園 | 局部環控裝置設計 43
【圖】 2-2-32  台中青翠園 | 環控裝置設計透視模擬圖 43
【圖】 2-3-1 既有建築構造系統機器學習 44
【圖】 2-3-2 體素化後置換單元 44
【圖】 2-3-3 既有建物部件拆解過程 44
【圖】 2-3-4 既有建築構造系統研究 44
【圖】 2-3-5 構造與空間機能生成 44
【圖】 2-3-6 體素化構造材料連結 44
【圖】 2-3-7 都市動線關係化 45
【圖】 2-3-8 都市連接空間關係建立 45
【圖】 2-3-9 體素化3D空間連結 45
【圖】 2-3-10 都市回收中心 46
【圖】 2-3-11 都市立面的材料生成 46
【圖】 2-3-12 既有都市街道立面分析 46
【圖】 2-3-13 東京市預測圖 47
【圖】 2-3-14 東京都市現況 47
【圖】 2-3-15 集合住宅空間生成模擬 48
【圖】 2-3-16 偕同評估軟體的生成 48
【圖】 2-3-17 體素化建築空間所需使用到的機能 49
【圖】 2-3-18 以單一戶在固定單元內生成 49
【圖】 2-3-19 以二戶在固定單元內生成 49
【圖】 2-4-1  Rhino & Grasshopper 之使用 50
【圖】 2-4-2  Food4Rhino: Magnetizing Floor Plan Generator 51
【圖】 2-4-3  WASP 基本用法 51
【圖】 2-4-4  Monoceros 工具欄 52
【圖】 2-4-5  Monoceros 建築元件組合生成 52
【圖】 2-4-6  Ladybug 軟體運用關係圖 53
【圖】 2-4-7  Biomorphor 操作畫面 53
【圖】 3-1-1  直興市場基地照片紀錄 60
【圖】 3-1-2  宵夜熟食攤位單元解構圖 61
【圖】 3-1-3  小型攤販單元解構圖 61
【圖】 3-1-4  攤販單元解構剖面分布位置圖 62
【圖】 3-1-5  環境控制系統單元剖面分布圖 62
【圖】 3-1-6  環境控制系統單元剖面高層分布紀錄圖 63
【圖】 3-1-7  直興市場環境控制系統MEP記錄 64
【圖】 3-1-8  直興市場環境控制系統真實使用情形MEP記錄 65
【圖】 3-3-1  市場攤販單元拆解圖 71
【圖】 3-3-2  攤車單元拆解分析圖 71
【圖】 3-3-3  攤車單元窮舉圖 72
【圖】 3-3-4  攤車單元組合可能性的窮舉圖 73
【圖】 3-4-1  攤販空間定界框定義圖 74
【圖】 3-4-2  不同攤販空間的攤車排列 75
【圖】 3-4-3  不同大小攤販空間的區域排列 75
【圖】 3-5-1  市場單元分區對應結構系統等角透視圖 80
【圖】 3-5-2  市場風管系統生成 80
【圖】 3-5-3  市場結構系統生成 80
【圖】 3-5-4  市場環境設備系統與結構系統關係爆炸圖 81
【圖】 3-5-5   選取功能性單元之Grasshopper判斷式 83
【圖】 3-5-6   攤位大小分布 83
【圖】 3-5-7   功能性物件位置分布 83
【圖】 3-5-8   攤販單元分組織Grasshopper判斷式 84
【圖】 3-5-9   系統分組分區平面圖 84
【圖】 3-5-10   系統分組分區透視關係圖 85
【圖】 3-5-11   市場空間生成模擬透視圖 86
【圖】 3-5-12   市場及構系統與設備系統整合後透視圖 86
【圖】 4-1-1   台北市街道建築立面紀錄 90
【圖】 4-1-2   辦理都市更新案件數統計表 91
【圖】 4-1-3   台北市國光國宅周遭建築類型 92
【圖】 4-1-4   台北市國光國宅立面 93
【圖】 4-1-5   台北市國光國宅入口立面與市場 93
【圖】 4-2-1   立面生成流程說明圖 94
【圖】 4-2-2  周遭建築立面之植栽綠化 96
【圖】 4-2-3  周遭建築立面之陽台外推 96
【圖】 4-2-4  周遭建築立面之室外機 96
【圖】 4-2-5  周遭建築立面之窗戶開口 97
【圖】 4-2-6  周遭建築立面之開口與隔柵鐵窗 97
【圖】 4-2-7   立面元素之定界框設定 98
【圖】 4-2-8   立面元素之定界框設定 99
【圖】 4-3-1   台北市國光國宅周遭基地模型 100
【圖】 4-3-2   建築立面生成範圍之定界框 100
【圖】 4-3-3   立面單元之定界框 101
【圖】 4-3-4   立面單元之定界框 102
【圖】 4-3-5   立面單元之定界框下GH中的規則設定 103
【圖】 4-3-6   立面單元之定界框下GH中的規則設定 104
【圖】 4-3-7   立面單元Balcony1的規則設定與其他元素之關係 105
【圖】 4-3-8  立面單元Balcony2的規則設定與其他元素之關係 106
【圖】 4-3-9   立面單元Window的規則設定與其他元素之關係 107
【圖】 4-3-10   立面單元2mWindow的規則設定與其他元素之關係 108
【圖】 4-3-11   立面單元Wall的規則設定與其他元素之關係 109
【圖】 4-3-12   立面單元AC與Grille的規則設定與其他元素之關係 110
【圖】 4-3-13   立面單元Greening的規則設定與其他元素之關係 111
【圖】 4-3-14   WASP中生成規則定義之單元連接關係表 112
【圖】 4-3-15   WASP中定義初始單元生成位置的GH設定 113
【圖】 4-3-16   WASP中定義單元生成數量的GH設定 113
【圖】 4-3-17   初始單元的設定於生成範圍的關係示意圖 113
【圖】 4-3-18   生成範圍限制與受限制單元的GH設定 114
【圖】 4-3-19   生成範圍限制與受限制單元的單元關係示意圖 114
【圖】 4-4-1   中間層單元的GH設定 115
【圖】 4-4-2   分析立面生成單元判斷中間層單元位置的GH設定 116
【圖】 4-4-3   立面生成單元與中間層單元生成的規則關係示意圖 116
【圖】 4-4-4   立面生成單元與中間層單元投影至立面的GH設定 117
【圖】 4-4-5   2m立面生成空間的屋頂生成GH設定 117
【圖】 4-4-6   內部立面開口的GH設定 117
【圖】 4-4-7   建築立面生成之開口關係圖 117
【圖】 4-4-8   建築立面生成之no.6生成模型 118
【圖】 4-5-1   建築立面生成no.6生成模型之機能空間生成圖 119
【圖】 4-5-2   建築立面生成no.6生成模型局部透視圖 120
【圖】 5-2-1   Ladybug 立面輻射量分析圖 125
【圖】 5-2-2   Ladybug 氣候資料擷取 126
【圖】 5-2-3   Ladybug 立面輻射量分析電池圖 126
【圖】 5-2-4   Ladybug A方案之立面輻射量分析 127
【圖】 5-2-5   Ladybug B方案之立面輻射量分析 128
【圖】 5-2-6   WASP之AGGR檔案存讀取設定 129
【圖】 5-2-7   方案編號之參數選取設定 130
【圖】 5-2-8   立面輻射熱分析之參數選取設定 130
【圖】 5-2-9  方案編號與立面輻射熱分析之Octopus 130
【圖】 5-2-10   陽台凹凸之移動調整設定 131
【圖】 5-2-11   中間層物件編號之物件選取設定 131
【圖】 5-2-12   陽台調整參數與立面輻射熱分析之Octopus 131
【圖】 5-3-1   文化性立面之基地現況 132
【圖】 5-3-2   文化性立面之分組詮釋 132
【圖】 5-3-3   文化性單元比例的GH設定 133
【圖】 5-3-4   文化性單元比例之Octopus演算圖 133
【圖】 5-3-5   陽台使用空間大小之量化說明 134
【圖】 5-3-6   綠化面積之量化說明 135
【圖】 5-4-1   Octopus 插件說明 136
【圖】 5-4-2   以物件之位置與生成模型之編號討論建築立面物理環境性能之Octopus 設定 137
【圖】 5-4-3   以物件之位置與生成模型之編號討論建築立面物理環境性能之實驗(No.3、No.5、No.7) 137
【圖】 5-4-4   以物件之位置調整討論建築立面物理環境性能之Octopus 設定 138
【圖】 5-4-5   以物件之位置調整討論建築立面物理環境性能之實驗 No.20、No.45、No.50 138
【圖】 5-4-6   以綠化相關之物件討論建築立面之Octopus 設定 139
【圖】 5-4-7   以綠化相關之物件討論建築立面之實驗(No.3、No.5、No.7) 139
【圖】 5-4-8   以物件之數量討論建築立面空間面積需求之Octopus 設定 140
【圖】 5-4-9   以物件之數量討論建築立面空間面積需求之實驗(No.3、No.5、No.7) 140
【圖】 5-4-10   以文化性比例討論建築立面文化性占比之Octopus 設定 141
【圖】 5-4-11  以文化性比例討論建築立面文化性占比之實驗(No.3、No.5、No.7) 141
【圖】 5-4-12   Octopus演算之設定 142
【圖】 5-4-13   Octopus演算之設定 143
【圖】 5-5-1   台北市國光國宅周遭基地模型 144
【圖】 5-5-2   Octopus演算過程 145
【圖】 5-5-3   總綠化面積vs總輻射熱量 分布趨勢 146
【圖】 5-5-4   文化性比例vs總輻射量 分布趨勢 146
【圖】 5-5-5   單一大樓立面Octopus演算成果 146
【圖】 5-5-6   單一大樓立面Octopus演算成果 147
【圖】 5-5-7   單一大樓立面Octopus演算成果 147
【圖】 5-5-8  Octopus演算後單一立面之演算結果 148
【圖】 5-5-9  Octopus演算後社區立面之演算結果 148
【圖】 5-5-10  Octopus演算之局部立面 149
【圖】 5-5-11   Octopus演算之局部立面 149
【相關書目】
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