3-1 研究內容
3-1.1 資料蒐集、成立專案
在營建工程專案中，設計作業必須在施工作業之前完成，本研究擬縮短設計與施 工的執行限制，將原本必須在後執行的工作變成併行作業縮短工期，此作法稱為「快 捷施工」。將「先設計，後施工」的作業，變更為「設計與施工併進」，如此一來需 要詳盡的專案規劃，避免採用階段式設計。目的是降低不同單位在溝通上來來回回的 返工，從而降低工程成本。
傳統模式的發包有執行順序與邏輯限制如下:
(1)建築師事務所的圖面為建築圖
(2)結構計算與結構圖面另外發包給結構技師事務所作細部設計
(3)營造廠是施工單位負責清圖(建築圖/結構圖)，繪製的施工圖由建築師審查後由 營造廠施工。
(4)施工完成後通過機關驗收使用
快捷施工是縮短上述(1)(2)(3)(4)階段的活動，如此一來，隸屬不同單位相關成員 要溝通的界面會降低，本研究以建模技術將數個階段的活動統合於 3D 模型，將設計 與施工併進於 3D 模型，並達成快捷施工任務。如圖 3-1. 快捷施工施工法範例。
圖 3-1 快捷施工(A+B)施工範例 (圈選處為研究範圍) 資料來源:余文德(2015，頁 219)。實用專案管理。新竹市: 余文德
專案的品質需求來自於客戶的需求，利用品質機能展開圖.如圖 3-2 品質屋，其 主要的功能為將顧客的品質需求設計到產品裡，利用品質屋的技巧將客戶的需求轉換 成工程特性，透過設計及製作過程來達成品質預期目標。
圖 3-2 品質屋
資料來源:余文德(2015，頁 287)。實用專案管理。新竹市: 余文德
◎品質屋的機能展開可分為四個層次.如圖 3-3 品質機能展開之層次。
3-1.2 建築計劃與結構計劃 料以及OSB (oriented strand board)之類的各種加工木材的採用。
(1)預裁：將柱、樑等事先在工廠進行機械加工的作法就稱作預裁。透過 CAD 繪 製平面圖的方式，分為自動產生接頭等的加工位置與種類，再由聯動的工廠生產線加 工的方式，以及由獨立的機器生產的方式，工廠方面，分為由住宅廠商與木材店經營 的方式，以及聯合經營等共同利用的型式。
(2)單元板之製板化：將牆壁、樓版、屋頂等事先在工廠組合成單元板狀構件，
3-1.4 建築的回收再利用
「建築生產過程中排出的副產物之中本來也包了可新利用的物資。不重新利用這 些物資，並且任意棄置的作為，將會促進資源浪費與枯竭。不重新利用且廢棄的作為，
會造成過多的能源使用與地球溫室化氣體的排放。」 基於上述理由，在建築生命週 期的各個階段所產生的副產物之再利用的促進，乃是極為重要的事情。尤其需要留意 的是各種工法層次上之材料的組合運用。即使是在材料的層次上打開再利用的門，但 是由於異種材料混合的構件，在修補、改裝或建築物拆卸時不容易作原材料上的劃 分，會形成混合廢棄物，無法再利用的可能性極高。使用可依種類劃分的「分解容易 的工法」是很重要的。
◎建築之回收再利用的架構 : 如圖 3-4 建築回收再利用的架構。(本研究 3D 模型產 出的連接鐵件製作圖與材料清單可用於拆裝與材料再利用)
建築的生命週期與副產物：在建築物的生命週期中會排出副產物。新建工程之 中，總承包業者與專門工程業者之間的責任屬性明確，在建築物建造完成之前產生的 廢棄物也容易被劃分。
圖 3-4 建築回收再利用的架構
3-1.5 預製工法
CAD+CAM 系統 :
3-2 研究流程與方法
計更符合人道精神或詩意。相反地，計算機會一直提出「新」的形式。雖然用 PDP-AAM 系統的去創造或評估是否為一件好的設計見仁見智，但是以符合其「語義差異」用「矩 陣」評估偏好，不失為工業設計的一種量化標準。
基本模距是構成模距之基本的模距，以M表示，M=100mm。多元模距是在基本 模距中加上特定的倍數 (例如: 3、6、12M)。次模距是在基本模距中採取特定的分數 值(例如M/2 = 500mm、M/4=25mm、M/5=20mm )。如圖圖3-7模距的基本型式、圖 3-8立體模距的例子(ISO 2848).
圖 3-7 模距的基本型式 圖 3-8 立體模距的例子(ISO 2848)：
三方向之模距數值可以不相同 資料來源:崔征國(譯)(2012，頁 283)。圖解詞典-建築的整體架構 (建築圖解事典編集委員 會編)。台北市:詹氏書局出版
以日式空間作為本研究模組的基準面:
構成日式空間之基準的尺寸設定方式之中，有『內法制』與『心心制』。『內法制』
是將規格化的一定尺寸的草墊為基準，決定各室的大小，並且決定柱子的位置，柱間 的淨尺寸是一定模距的倍數。柱心與柱心之間的距離，由於受到柱子粗細的影響而並 不一定。如圖 3-9 內法制(淨空間)、圖 3-10 心心制(中心)。
圖 3-9 內法制(淨空間) 圖 3-10 心心制(中心)
資料來源:崔征國(譯)(2012，頁 283)。圖解詞典-建築的整體架構 (建築圖解事典編集委員會 編)。台北市:詹氏書局出版
3-2.2 2D 平面的生成 (圖文由本研究產出)
本圖擷取自本研究 表 1-1 頁 8
設定空間的重點在「隨機」與「開放性」，由參數指定空間大小。如圖3-11空間，圍 束矩形的面是牆面，可互為虛與實。
圖3-11 空間
設定矩形長寬為輸入式參數，矩形(空間平面)位置隨程式運算沒有定義，產出n種排 列如圖3-12參數矩形。
(A) (B)
圖 3-12 參數矩形 中心物件皆以黑色線條表示 (本研究產出)
(1)用戶界面：600*600 像素為一張圖片 (2)參數化:空間，通道 位置大小： .. m2 (參數設定)(模組) 元素：矩形 所需房間： 間 (參數)(可變動) 生成規則：A.串聯空間位置是通道
B.空間中心隨機 (黑色) 作為中心的空間與圍繞 在四邊的空間，會以「通 道」為界面，當變數是 0 時，當空間是相鄰
C.允許空間重疊: from PIL import Image, ImageDraw
import random (隨機輸入) from datetime import datetime import os
def createFolder (directory) 創建文件夾(目錄):
try:
if not os.path.exists(directory):
os.makedirs(directory)
except OSError:
print ('Error: Creating directory. ' + directory)
定義一張圖內可以塞多少「空間」，「空間」可以旋轉 pic_numbers=0
p_size=[ ] c_idx=0 o_num=0
p_c=[ ] r_center=0 r_rotate=0
datetime_str=str(datetime.now().strftime("%Y-%m-%d_%H-%M-%S")) image_l=600
image_w=600
本研究產出的模組如下 :
1. 程式畫面 (執行命令提示字元)如圖 3-13 空間設定(1)
圖 3-13 空間設定(1)
2. 空間「長」與「寬」定義
本程式產生之圖檔每張大小皆為 600*600 像素，輸入之長寬也以像素為單位。
3. 產生空間的數量如圖 3-14 空間設定(2)
圖 3-14 空間設定(2) 輸入矩形空間參數:
每一個空間參數皆包含 a.長度(定義水平邊為長)/ b.寬度(定義垂直邊為寬) c. 通道(任何矩形與中心矩形相鄰邊之距離)
4. 空間翻轉如圖 3-15 空間設定(3)
5. 若選擇隨機翻轉為「yes」，則一次之程式執行當中，所有的物件皆會隨機的翻轉。
圖 3-15 空間設定(3) 隨機中心如圖 3-16 空間設定(4)
輸入 N 個物件，預設會以面積最大的物件為中心，其餘物件接環繞中心物件做排列。
若是隨機中心選項選擇「yes」，則一次程式的執行產生的結果中，會隨機選擇任何 物件當作中心物件。
為方便識別，任何物件只要是擔任中心物件皆以黑色線條表示。
圖3-16 空間設定(4) 6. 欲產生結果檔之數量如圖 3-17 空間設定(5)
一次程式執行產生之排列組合圖檔張數，可產生張數依照電腦硬體及儲存空間而有所 不同，(已測試可達 10000 張)。
圖3-17 空間設定(5)
每次程式執行之結果檔都以執行當下之「年-月-日_時-分-秒」建立一資料夾，將當次 產生之所有指定數量圖檔置放於內。
例如:將空間設定為一房二廳一衞 ， 尺寸如下:
將榻榻米一塊的面積設為 1 疊 ，「1 疊」的寬*長 = 900mm * 1800mm (1) 浴室 6 疊 (灰色) 3 坪
(2) 餐廳 8 疊(綠色) 4 坪 (3) 房間 10 疊(紫色) 5 坪 (4) 客廳 12 疊(黃色) 6 坪
經過電腦圖形(矩形)運算，本次設定產生 20 次結果，結果如圖 3-18.。
隨機產出:
圖 3-18 空間設定(6) 本研究產出結果
3-2.3 3D 模型之生成及構造方式
本圖擷取自本研究 表 1-1 頁 8
建築物構架抵抗外力的基本方式，如圖 3-19 壁體式結構圖、圖 3-20 純框架式結構圖、
圖 3-21 框架+壁體式結構。
承重牆式結構不容易覆蓋大型空間，而且自重大適合於低層建築。
框架式結構在平面計畫上的自由度很高，但是隨著樓層的增高變形量容易變大，
在水平支承力的確保上也有其限度。若在框架式結構之中加裝可對應於水平載重的耐
震 壁 與 斜 撐 時 ， 就 會 使 水 平 支 承 力 增 加 ， 也 能 夠 降 低 水 平 方 向 的 變 形 。
圖 3-19 壁體式結構 圖 3-20.純框架式結構 圖 3-21.框架+壁體式結構 圖片來源:崔征國(譯)(2012，頁 14)。圖解詞典-建築的整體架構 (建築圖解事典編集委員會 編)。台北市:詹氏書局出版
3-2-4 結構與接點
◎ 結構:
柱與大樑:由兩根柱子支撐一道橫樑的開放式構架，既區隔也連接兩個相鄰的空 間。不論是提供實體遮蔽或維護視覺隱私，都必須仰賴不具載重作用的牆體來達成，
這種牆體可由結構構架來支撐、或是單靠牆體的自立支撐(承重牆)如圖 3-22 柱與大 樑。
圖 3-22 柱與大樑
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 42)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S.
Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
柱列:柱子的主要功能是支撐集中的載重。當柱子的數量越多。間隔就越密，這 樣的支撐面不只變得更加堅實，功能也會越來越趨近於用來支撐分散載重的承重牆如 圖 3-23 柱列。
圖 3-23 柱列
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 42)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S.
Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
承重牆:承重牆不僅具有支撐作用，還能分格空間，但若在牆上設置開口時，只 會削弱牆體結構的完整性如圖 3-24 承重牆。
此外，還可結合柱樑構架與承重牆組合，發展出多樣的空間構成方式。
圖 3-24 承重牆
資料來源:張正瑜(譯)(2018，頁 42)。圖解建築結構 (原作者: Francis D.K.Ching，Barry S.
Onouye，Douglas Zuberbuhler)。台北市:易博士文化出版
◎接點:
以「鐵件 」做為框架式柱樑之間的剛性接點，將柱樑桿件化可以符合拆遷與重 建。在住宅之類的小規模建築物之中，Z-MARK 鐵件與 C-MARK 如圖 3-25.拖座鐵 件、圖 3-26 鈎狀鐵件，美規鐵件可以當作補強鐵件使用。這些鐵件是根據實際需求 與條件決定其容許支承力，除了規格化也可以客製化。
圖 3-25.拖座鐵件 圖 3-26 鈎狀鐵件
接合鐵件:
在現代，為了將框架式架構工法的接合部位合理化，可承擔整體應力之接合鐵件 的開發，取代了以往木構造的榫接接頭。如圖 3-27 彎矩抵抗接合(沖釘+高拉力螺絲).
機械預裁的銜接接合與接頭:
由機械取代由木工師傅的手工加工的銜接接合與接頭，將 CAD 與 CAM 連楾的 全自動預裁生產線,也漸漸變得實用化。如圖 3-28 插入型接合鐵件.
圖 3-27 彎矩抵抗接合(沖釘+高拉力螺絲) 圖 3-28 插入型接合鐵件
圖 3-27 彎矩抵抗接合(沖釘+高拉力螺絲) 圖 3-28 插入型接合鐵件