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研究生: 李根漢
Ken-han Lee
論文名稱: 版式鋼構綠建築之開發 以低層開放住宅系統為例
The Development of a Green Steel-Panel System for Low Rise Residential Open Building
指導教授: 魏浩揚
Hao-yang Wei
口試委員: 李政憲
Chen-Hsien Lee
杜功仁
Kung-jen Tu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 154
中文關鍵詞: 開放建築綠建築版式構法系統房屋
外文關鍵詞: Open building, green architecture, panel construction, system house
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  • 住宅是台灣最常見的建築類型,也是生活的主要場域。長久以來,由於台灣住宅設計普遍缺乏開放建築的思維,也漠視環保節能的重要性,以致城鄉建築逐漸充斥著高耗能、高排放的「混凝土叢林」。這些缺乏彈性的住宅系統,不但使居住者在建築生命週期的起點無法參與空間形成的決策過程,更造成室內外更修改建時諸如噪音、震動、粉塵、廢棄物等等環境衝擊問題。迫使吾人不得不重新思考新的住宅系統解答,以滿足當代台灣住宅系統的永續發展需求。
    版式框架系統鋼構以其高預製度、短工期、高精度、合理化、高組合性、易拆組、低耗能、低排放…等等優點,為歐美及日本常用的住宅系統,不啻為提供解決本土住宅當前問題之一種可能的構法。
    有鑑於此,本研究以開發「低層透天住宅系統」為目標,探討「開放建築」及「綠建築」手法應用於本土大量客製化住宅的可能性,進而在台灣開放性需求與現有營造技術的限制下,建構具本土特色之開放性版式系統房屋。其主要操作方法為藉開放建築理論的探討,尋求版式鋼構作為構築系統之最佳解,藉此建立一套開放性版式構法的系統規則,依此進行低層住宅的系統房屋原型之設計操作,並進而發展各種建築彈性格局的可能性。論文主要內容如下:
    1、 開放性空間計畫:藉由模矩計畫及哈布瑞肯的SAR理論之探討,擬定本設計的開放性空間計畫,作為平面格局發展的基準系統。
    2、 版式構法型錄建立:探究版式構造系統的組構方式,作層級化的統整歸納,有助於構法設計之參考。
    3、 版式構法系統房屋設計:依前述所擬定之系統計畫,並因應台灣風土環境,建構版式系統房屋之原型設計,統整結構系統、管道設備、構造細部及施工計畫,以開發完整的本土化版式構造系統。
    4、 永續建築發展:將綠建築手法應用於本設計,涵括被動式設計手法及主動式設備系統,以減少居住所需耗能。
    5、 可變性延伸操作:依據本設計的開放系統準則,對內部可變性、外部可變性、版塊置換進行延伸設計,開發各種格局變化的可能性。
    大量客製化的版式系統房屋已在國外發展許久,但台灣對此構法技術仍十分陌生。本研究經評估探討,認為此開放性構造系統對本土現況問題之解決,無論在建築生命週期的各個期程均有相當大的環保助益。後續可進行實際建案之施作,並針對物理環境控制、開放性構法之再生利用作追蹤性的研究操作,以建立完整可行之版式綠建築系統房屋。


    Residential buildings are the most common building type in Taiwan and provide the main living space for people. Most of this residential stock is not suited to demands for future internal adaptability to meet changing life-styles and user preferences. Nor does the housing stock meet anticipated higher energy efficiency standards. The lack of awareness of these issues has resulted in a large number of rigid concrete housing units (both single family and multi-family) which cause high energy consumption and CO2 emissions and waste. Occupants’ individual preferences are not considered. Therefore, the issues of pollution, such as noise, vibration, dust and waste will be major problems during the inevitable refurbishment work, because of the inflexibility of the building design and obsolete construction methods. It is therefore critical to develop a new house system to meet the requirement of sustainable development in Taiwan.

    This study attempts to develop a steel-panel system for low-rise residential buildings by establishing a prototype. In addition, it attempts to discuss the possibility of mass-production of the elements for customized houses, applying the concepts of open building and green building in Taiwan. Steel-panel systems have many advantages such as pre-fabrication, quick erection and dismantling, high accuracy, high flexibility, low energy consumption and low emissions during production. A variety of these systems is widely applied in Europe, America and Japan, and is a possible system for meeting some of the current residential construction market demands and to raise the standards of residential construction in Taiwan.

    The contents of this study are as follows:

    1、 Development of a typical base building plan and demonstration that it can accommodate a variety of possible layouts based on Open Building principles .
    2、 Panel construction catalogue: a guide to construction design by use of a hierarchy of panel construction elements and methods.
    3、 Panel-system house design: based on steps 1, 2 and real conditions of Taiwan, the study illustrates a prototype of a steel panel house system with structural, system, piping, equipment, and construction details and plans.
    4、 Sustainable building development: applied green building approach including passive and active methods to reduce energy consumption.
    5、 Demonstrate the variety of applications of the system in different building types and sites including internal layout variants and external changeability.

    The results of this study show that open building can eliminate a number of key problems in the design and construction and subsequent adaptation of houses, thus improving the environment in Taiwan. Follow-up studies should focus on the construction of full-scale prototypes including installation of physical-environment controls, open construction methods and long-term research to encourage development of green steel-panel systems in Taiwan.

    中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅲ 謝誌 Ⅴ 目錄 Ⅶ 圖目錄 XI 表目錄 XV 第0章. 源起 1 0.1 研究動機 1 0.2 研究內容、範圍 2 0.2.1 研究對象 2 0.2.2 研究內容 3 0.3 研究方法與流程 4 0.3.1 研究方法 4 0.3.2 研究流程 5 第1章. 設計需求與基地分析 7 1.1 設計目標 7 1.1.1 住宅生活品質的滿足 7 1.1.2 永續建築之發展 7 1.1.3 工業化系統工法 7 1.1.4 符合空間計畫的開放建築 7 1.2 設計需求 8 1.3 M宅之基地分析 10 1.3.1 環境現況 11 1.3.2 氣象資料 12 第2章. 空間計畫 15 2.1 模矩計畫 15 2.1.1 模矩之功能 15 2.1.2 模矩計畫應用方式 15 2.1.3 模矩種類 16 2.2 開放式空間構成理論操作 16 2.2.1 空間與機能分析 17 2.2.2 區帶分析 18 2.2.3 區段分析 20 2.2.4 基本變元 20 2.2.5 次變元 21 2.3 平面組織變化 23 2.4 平面配置與構成 27 2.4.1 選址考量 27 2.4.2 配置組織與格局 30 2.4.3 室內平面配置 31 第3章. 結構計畫–以M宅為例 35 3.1 發展方案一–重鋼構骨架式系統 35 3.2 發展方案二–輕鋼構版式系統 36 3.3 發展方案三–輕鋼構框架版式系統 37 3.4 評估與結論 38 3.5 版式構法理論 40 3.5.1 版式系統理論起源 40 3.5.2 版式構法種類 41 3.5.3 構造流程 42 3.5.4 構法計畫 45 3.5.5 版式系統特性 46 3.5.6 結構系統 46 3.5.7 版式系統構造型錄 47 第4章. 構法細部操作 49 4.1 模矩計畫 49 4.1.1 外牆結構模矩計畫 49 4.1.2 室內隔間模矩計畫 49 4.2 結構系統 50 4.3 構造部品構成 55 4.3.1 基礎 56 4.3.2 外牆版塊 57 4.3.3 樓板版塊 57 4.3.4 承重屋頂板 58 4.3.5 室內輕隔間牆版塊 59 4.4 細部計畫 59 4.4.1 部品構法大樣 60 4.4.2 介面接合構法細部大樣 66 4.4.3 外飾板材料變更 71 第5章. 環控與管道設備 73 5.1 物理環境控制 73 5.1.1 能源再生與回收 73 5.1.2 通風防潮 78 5.1.3 隔熱 83 5.1.4 遮陽 83 5.1.5 採光 85 5.1.6 防火 86 5.1.7 各季節之節能應用手法 87 5.2 管道設備計畫 88 第6章. 施工計畫與模型製作 95 6.1 施工計畫 95 6.1.1 版片單元編碼系統 95 6.1.2 施工程序 102 6.2 縮尺模型製作 105 6.2.1 製作縮尺模型的目的 105 6.2.2 縮尺模型製作過程 105 6.2.3 縮尺模型完成結果 107 6.2.4 縮尺模型操作檢討 108 6.3 本案設計成果 109 第7章. 可變性延伸計畫 111 7.1 內部可變性空間計畫 111 7.1.1 基本空間單元 111 7.1.2 空間次變元配置 111 7.2 外部可變性空間計畫 114 7.3 版片置換 117 第8章. 結論與建議 121 8.1 結論 121 8.2 建議 125 參考書目 127 附錄一 129 附錄二 147 附錄三 153

     中文部分
    1. 王明蘅 譯。衍異:開放住宅的系統設計。建築與文化出版社,2008。
    2. 財團法人成大建築文教基金會。鋼構建築概論。科技圖書,2001。
    3. 潘吉齡。輕型鋼構住宅建築與結構細部設計整合之研究。內政部建築研究所,2003。
    4. 鄭政利,建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究子計畫二:建立「雨水貯集利用」電腦輔助設計套裝軟體。內政部建築研究所,2006。
    5. 李乾朗。台灣古建築圖解事典。遠流出版事業股份有限公司,2003。
    6. 胡湘玲。太陽房子。天下遠見出版股份有限公司,2006。
    7. 林憲德。熱濕氣候的綠色建築。詹式書局,2003。
    8. 李虹茂。從傳統住宅構法轉化之板片式本土系統房屋設計。國立台灣科技大學建築系碩論,2007
    9. 程威龍。開放式辦公建築系統設計之操作-以台灣科技大學國際大樓增建案為例。國立台灣科技大學建築系碩士論文,2006。
    10. 楊逸詠。建築模矩配合應用手冊。中華民國建築師公會全國聯合會,1986。
    11. 陳相如。可動隔間牆構法開發研究。國立台灣科技大學建築系碩士論文,2004。
    12. 林蓮蕊。積木理論在開放式住宅系統之運用。國立台灣科技大學建築系碩論文,2006。
    13. 魏浩揚、杜功仁。開放式建築填充體關鍵技術之研發。內政部建築研究所,2005。

     外文部分
    1. Habraken, N. J.: Variations: the systematic design of supports, Cambridge ,Mass. MIT, 1976.
    2. F.Hart ,W.Henn , H.Sontag ; Multi-storey buildings in steel ; Collins,1985.
    3. Tichelmann , Häuser in Stahl-Leichtbauweise ,Stahl-Informations-Zentrum,2002.
    4. Konrad Wachsmann ,The turning point of building :structure and design, Reinhold Pub,1961.
    5. Hegger, M., Fuchs, M., Stark, Th. and Zeumer, M., Energy Atlas. Birkäuser, München.,2008.
    6. Konrad Weller,Industrielles2, W. Kohlhammer,1989.

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