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本土可拆組隔間牆原型設計

本案站在「循環適合設計」(Desing for Recycling)之觀點,特別強 調所開發系統之所有構件必須能進行「產品循環」與「材料循環」。

所謂「產品循環」係指產品在生命週期終了後所進行之「整體系統」、

「子系統」乃至「構件」之組件性的再利用。而「材料循環」則為產 品在生命週期終了後所進行之材料性的再生利用。此二種循環在環保 的位階上尚有高下之別。為確保最佳循環路徑之進行,吾人一般須加 強產品之「產品循環」特性,以使該產品在窮盡所有產品循環之可能 性後方進入「材料循環」之選項,進而達成減廢、省能之的。由此可 知,「產品循環」在循環體系的位階上實較之「材料循環」更為重要。

在此思考方向下,本研究所開發的本土性「室內可拆組隔間系統」

之最終目的乃在於提供各家廠商開放性可拆組隔間系統整合之平台討 論的基礎,以促成未來各家產品之構件能夠進行某種程度的共通互 換,強化產品再利用的機會,以盡量創造產品循環之最佳條件。

為使設計之過程合理化、透明化,並盡量避免黑箱思考之盲點產 生,本系統之開發乃遵照「案例基礎式推理模型」構造開發方法學的 邏輯進行之。進行之步驟殆分為以下四個階段: 1. 釐清設計任務, 2.

選擇類似案例、3. 調整所選案例以適應設計任務之需求、4. 完成設計 解。

第一節 釐清設計任務

首先,吾人藉由現況調查、市場調查、專家與廠商訪談後粗略設 定擬開發之室內可拆組隔間牆產品的設計邊際條件如下:

(1) 產品定位: 本產品定位於辦公室、學校類或公家行政機關等 公共建築物之可拆組隔間牆。

(2) 構法開發位階: 以原有輕型鋼乾牆系統(dry wall)產品之本 土構法為基礎,藉原本輕鋼石膏或矽酸鈣板之材料(骨、皮、

門窗等)供應鍊、工法、行銷與市場通路,修正原輕型鋼乾 牆產品之缺點,增加可動性、改良者拆組性、物理性能、及

其界面問題,使產品之性能較之原有者為佳。發展本土改良 化可拆組隔間牆系統。本質上屬調適型構法開發(Adaptive Construction)。

(3) 系統開放性:類比於開放建築,本系統應為一開放系統,即 具支架體(Support System)與填充體(Infill)二階供給之特 性。無論支架體或填充體盡量採供應持續性應超過 10 年以 F30、F60、F90...,隔音 30dB、45dB、50dB 等要求。亦即 同一系統可隨客戶對產品之個別性能要求,進行個別功能之

價產品之實際價格乃定位於 1000~2000 元/m2,其出發點係

表格 33)。該表詳列約四十種設計要求,每個設計要求細分數選項,

接點誤差吸收性

(組裝 垂直)

>10mm 10-20mm

<20mm 接點誤差吸收性

(組裝 水平)

>25mm

<25

1500-2000 2000-2500 2500-3000 3000 以上 大量訂購之折扣 1% 1000 m2 2% 1000 m2 3 % 1000 m2

選擇類似案例

本階段的設計任務為自案例資料庫中尋找較滿足給定條件者,以 便進行修正。根據設計邊際條件第 9 條之說明,本案從適用於骨皮式 之構造案例中尋找適當案例作為發展之基礎。為使本案推導盡量朝最 佳化的目標邁進,本研究同時發展三種完全不同的骨皮式之構造替選 方案,在進行比較與分析後,方選定一種作為最後發展之範本。

表格 34、本研究據以發展的三種可拆組隔間牆案例範本

壓條式 鉤掛式

四板扣環式

示意圖

案例

由於板片與骨架之「可拆組接合機制」係影響「骨皮式」構造最 為深遠的因子,故吾人乃從接點構法的案例資料庫五組作法中選擇適 當之「可拆組接合機制」作為案例推導之出發點。

選擇之準則係根據設計邊際條件第 3 條之說明,該系統必須能使 用 C、U-Channel 或角鋼等標準開放型材作為骨料、並能裝配市售面 板者。而面板應以免裁切、免剩料的整塊板者優先,以省工、省料並 減少環境衝擊;若要裁切,則應為三尺六尺之分數者(3M 之倍數)。

經評估,「壘砌夾條式」構造因無法適用於整片大板之需求(免裁

切)、價格較高等因素暫不考慮。公母榫式構造必須與彎折鋼板骨料及 面板構造配合,開放性亦低,也不予採用。「壓條式」、「吊掛式」

二者較能充分滿足前述條件,而「四板扣環式」構法於使用 L 型角鋼 時亦可保有某種程度的構材開放性,故初步評選出三種不同的可拆組 接合機制:1. 壓條式、2. 吊掛式、3. 四板扣環式(表格 34)。

第二節 調整所選案例以適應設計任務之需求

本階段之設計任務係找出所選原案例與理想設計目標間之矛盾之 所,即所謂「衝突」(Conflict),進而調整原案例部分構材之作法,以 滿足原先設定的設計任務。

接著就所選之三種可拆組接合機制,分別說明解決「衝突」的機 制、策略與作法。由於「衝突」存在之處甚多,以下僅說明本案針對

「可拆組接合機制」所帶來的衝突點所作的改進方案。

n 壓條式構造之衝突點: 壓條式構造通常以 1. 自攻螺絲鎖合,現 場施工時間較長,精度低,且組裝拆卸時易破壞骨料表面鍍鋅 層。 2. 夾件、蓋板,兩件式過多,且施工若不精準則夾件會露 出,影響觀瞻。3. 壓條通常寬度較大,影響視覺效果。針對以 上三種衝突機制之解決策略為: 1. 以榫卯接合構造取代自攻螺 絲,2. 夾件、蓋板可併為一個構件,3. 夾件、蓋板合併之構件 可以線角或陰影縫等方式施作,以減小寬度感。

n 鉤掛式構造之衝突點: 1. 為能提供鉤掛之需求,市面產品多半採 用事先沖孔之彎折鋼板為骨料,而非型材,2. 板片之掛鉤直接 鎖入板之背面,無法使用石膏板面板,只能使用矽酸鈣、木板、

水泥纖維板等較貴但抓釘力較強之板材之質材。針對以上三種 衝突機制之解決策略為:1. 以型材取代彎折成型之型材,2. 開發 開放性較高的鉤掛接合機制取代原本沖孔之機制,3. 面板加 框,再由框料加鉤,使任何面板均可掛於型材上。

n 四環相扣式構造的衝突點: 原設計之環與扣必須使用鋼板面材

式板材,再將框料與角鋼結合,最後以 J 字鉤扣住四環。

第三節 完成本土可拆組隔間之原型設計草案

經過案例基礎推導之程序,本研究最後開發出「吊掛式」、「壓 條式」、「四板環扣式」等三種本土骨皮式可拆組隔間系統原型系統 如下:

吊掛式: 其基本概念為使用 C 型槽鋼材作為骨料,天軌、地軌使 用 U 型槽鋼(圖 67、圖 68)。C 型槽鋼材之唇部以鋼板藉螺栓相接,

再於 C 型槽鋼材及鋼板一齊穿洞,以螺桿穿過後,分別以左右兩個鬆 緊螺母鎖固。面板則與其框料、掛鉤藉螺栓接合。當骨料、面板等構 件於工廠製作完成後,運至現廠進行組裝。首先將天、地軌固定於樓 板上。再將先前加工過後之鋼柱組立於天、地軌間,並以地面吸收誤 差之機制校正水平,之後進行固定。最後將板掛於骨料上,進行最後 之微調後完成。考慮框與面板接合及製作之複雜度,若板材為矽酸鈣 板時,亦可考慮直接將掛鉤固定於板之背部而成。

壓條式:針對取代自攻螺絲之構造,本研究研擬數種插入式榫卯接 合構造。第一種係以預彎鋼板製作母榫簧片,插入 C 型槽鋼上的預留 沖孔中,再以特製之擠型壓條蓋板壓住兩塊面板,並將壓條蓋板之榫 頭插入母榫簧片後即成(圖 70)。第二種作法,則利用另一種預彎鋼板 型式之母榫簧片夾住 C 型槽鋼並以螺絲加以夾緊,待放上面板後,亦 以特製之擠型壓條蓋板壓住兩塊面板,並將壓條蓋板之榫頭插入母榫 簧片後即成。此二種壓條式構法之地板接頭可以踢腳板或露出經表面 處理之 U 型槽等方式進形行收邊。

四板扣環式: 將各式面板鑲於 U 型框料型材中,再將此框料與 L 型角鋼相接。隨後將此單元裝入 U 形天軌、地軌之間,並於板之留空 部分塞以岩棉。最後,以 J 型接合件插入預先焊於四個 L 型角鋼之四 個扣環中完成固定程序(圖 72)。

詳圖 A (由內向外看)

詳圖 B (由內向外看) 室內可拆隔間牆板單元外觀圖

詳圖 C (由內向外看) A

B

C

圖 67、吊掛式本土可拆組隔間系統原型(有框式)

圖 68、吊掛式本土可拆組隔間系統原型(有框式)

組合詳圖 D

組合詳圖 E

組合詳圖 F 可拆組隔間牆單元組合圖:前為板固定 框,後為輕槽鋼支撐體

D

F E

圖 69、吊掛式本土可拆組隔間系統原型模型試作照片(無框)

等角透視圖 等角透視爆炸圖

物件接合模式 1 物件接合模式 2

接合構件(母)

平面詳圖 1 平面詳圖 2 接合構件(公)

圖 70、壓條式本土可拆組隔間系統原型 (本研究繪製)

圖 71、壓條式本土可拆組隔間系統原型模型試作照片

天花介面詳圖

接合構件詳圖

單元整體等角透視圖

地板介面詳圖

圖 72、四環相扣式本土可拆組隔間系統原型 (本研究繪製)

圖 73、四環相扣式本土可拆組隔間系統原型模型試作照片

第四節 評估與選擇

本研究根據先前所設定的邊際條件,如產品定位、構法開發模式、

系統開放性、再生循環性考量、性能開放性、重點開發、理想模矩尺 寸、產品價位、骨架式系統、組裝拆卸性、調整性、現場加工性、界 面設計、管線配置 … 等等要項,進行三種替選方案之定性評估,結果 可如表格 35。

比較上述因子後,吾人發現:「壓條式」構法因採行之現有廠商比 例較高,無論骨架、板材、附屬五金之開放性、互換性,均遠遠優於 其他兩個替選方案,較能符合本研究要求之重點。而「四環相扣式」

構法因採行之現有廠商數量極少,且使用非型捱材尺寸之角鋼,故系 統之交換性最差;而「吊掛式」構法的開放性則介於其間。然而,「壓 條式」構法亦有其缺點: 特別在組裝拆卸性之速度與獨立性上,以及 視覺之細緻性上,均有待進一步改良。

綜合評估替選方案之可行性後,此三方案之評比優劣為: 「壓條 式」優於「吊掛式」 優於「四環相扣式」。

由於鮮少有一種可拆組隔間牆系統可滿足所有視覺、機能、價位

由於鮮少有一種可拆組隔間牆系統可滿足所有視覺、機能、價位