研究緣起與背景

第一節 研究緣起與背景

一 、 研 究 主 題

目前國內的「冷軋型鋼造建築物結構設計規範與解說」乃於民國 89 年度研 擬，於 92 年度完成國內建築技術規則冷軋型鋼構造專章完成審議，並於 93 年公 佈施行，內政部建築研究所亦於 93 年度即著手研擬「冷軋型鋼構造建築物施工 規範」，此施工規範乃於 96 年公佈施行，從研擬至今業已經過 10 年了，隨著經 濟的發展與科技的進步，適時的修正規範是必須進行的一項工作，因此本計畫主 要目的在於修訂適合現今的冷軋型鋼構造建築物施工規範。

二 、 研 究 緣 起

目前國際間發展及從事研究冷軋型鋼的國家為數相當多，如美國、日本、澳 洲、英國、歐洲大陸、加拿大、南非與中國大陸等國家，皆有制訂相關的冷軋型 鋼規範。國內十多年前應用冷軋型鋼於建築物的情況即已相當普遍，冷軋型鋼構 件使用的範圍也相當廣泛，如樓版、帷幕牆之支撐系統、建築物內之輕隔間、工 廠、餐廳、一般住宅(別墅)的構建，尤其 921 地震與 88 風災後，政府為災民規 劃中、長期性的生活方案，如興建臨時房屋、簡易教室、永久安置屋等；而諸如 此類的輕鋼構建築，絕大多數係以冷軋型鋼材料組合而成，方便、迅速且質量輕，

地震發生時所造成之加速度比 RC 構造小的多，是較有具有安全感的建築物。

有別於一般的鋼筋混凝土和鋼骨建築所採用梁、柱構架做為支撐系統，以冷 軋型鋼構造所建構的輕鋼構住宅，在設計上乃以牆板式結構系統為其主流，在以 此結構系統為構築的冷軋型鋼構造中，結構牆體即是主要之受力單元，此類牆體 在日本則稱為”耐力壁”，也因此輕型鋼構建築具有安全(耐震、耐風、防火)、健

計算與施工技術，國內部分廠商直接與發展輕型鋼構建築多年的日本建築業合 作，但在建材價格與 know how 的技術等因素上，讓輕鋼構建築的成本比傳統鋼 筋混凝土建築高出許多，也因此在市場上的競爭性相對不足；既使冷軋型鋼構造 住宅在台灣的建築市場上一直無法大量的推廣，但考量此類建築物的種種優點，

國內仍有不少的業者很努力在推動輕鋼構住宅，期許政府與一般民眾在注重「環 保與安全」的觀念上，能慢慢的接受冷軋型鋼構造的建築型態。使用具環保且可 回收的鋼材做為建築材料，一直是台灣在建築發展的重要指標，因此制定國內本 土的冷軋型鋼構造相關規範乃勢在必行，如此國內製造、設計與營造業者才能有 所依循；也因如此，內政部建築研究所於 93 年度即著手研擬冷軋型鋼構造建築 物施工規範，但在 93 年度研擬此規範時，事值今日業已近十年，隨著時代的向 前行，相信規範不斷的更新與修正是一項必須進行的一項工作。

三 、 研 究 背 景

針對市場的需求，近二十年來冷軋型鋼結構(cold-formed steel structures)已在 世界各國多方應用於房屋、橋樑、輸電高架、公路設施等方面，由於冷軋型鋼之 厚度薄，在其重量極輕之下，仍然可提供足夠之承載能力，也因此冷軋型鋼的發 展亦顯的極其重要。由於環保的考量，木材、砂石等材料的短缺，歐美等國業已 制定標準化的低層冷軋型鋼建築設計並已廣泛地應用在工商業界及一般的住宅 上。目前國內使用冷軋型鋼之建築物日漸增多，冷軋型鋼構件使用的範圍亦愈來 愈廣，因此，全盤了解國內冷軋型鋼的製造與應用，進而制訂適合本土的冷軋型 鋼結構設計與施工等規範似乎是刻不容緩的。

由於環保的考量，木材、砂石等材料的短缺，美國、澳洲與日本等國發展之 標準化的單層或雙層冷軋型鋼建築設計與施工己廣泛地使用在工、商業界及一般 住宅上(圖 1)。同時，在近十多年來，公共建築如學校、教堂採用冷軋型鋼結構 的設計亦日益趨多，主要可歸諸於下列因素：(1)造型可多樣化、(2)快速施工減 少工期、(3)維護及管理費低、(4)易於變更及加蓋。

(圖片來源：Web of Steel Framing Alliance)

圖 1 冷軋型鋼構造建築

美國在 1992 年推動輕型鋼構建築的初期，僅有 500 棟此類建築興建，在 1998 年一年間已有 12 萬棟住宅使用輕鋼構建築，約佔當年住宅建築的 10%，在 2000 年其輕鋼構住宅達一年 20 萬戶的規模(約佔當年住宅建築的 20%)。而日本更是 在短短的幾年間，在鋼鐵製造業共同的努力下結盟成立協會(鋼材俱樂部)，不但 進行生產、製造及推廣，同時亦進行研究發展工作，讓所謂的鋼屋(steel house) 市場在日本蓬勃發展，2001 年間日本已有超過 6000 戶的興建，2002 年已有 3 萬 戶的規模。美國與加拿大傳統低層建築主要所使用的建築材料為木材，在設計與 施工上已發展出完好的 24 工法，因此將原有的木材元件改為冷軋型鋼構材，是 相當容易切入且易於被大眾所接受。一般北美傳統住宅所使用的建築材料皆為木 材，針對新型的輕鋼構住宅，北美鋼構架聯盟(North American Steel Framing Alliance)對輕鋼構住宅營造業者與住家所做之調查發現，營造業者對於使用冷軋 型鋼建材的優點為﹕使用木材所導致的牆面龜裂、接合部份的變形、豎材或橫材 的扭轉變形不再存在，同時，冷軋型鋼構材的重量輕易於搬運、剪裁切割與架設 亦為木構材所不能相比的。而使用者對於輕鋼構住宅的印象則為﹕安全、耐久、

防火、防蟲害與耐震等優點。與其他州的氣候相比下，加州與佛羅里達州的氣候 則顯得潮濕，而加州則為地震頻繁區域，佛羅里達州則有相當的颶風發生，也因 此，美國使用輕鋼構住宅有相當大的比例集中在加州與佛羅里達州，在 2004 年

而輕鋼構住宅在澳洲方面，其市場在 2004 年佔有率約為 25%，每年皆有明 顯的成長。為推動輕鋼構住宅，澳洲政府及民間亦正積極地展開合作從事有關教 育、宣傳、展覽、設計表揚等活動，並推動減輕保險費、鼓勵開發新建材與零件 等相關措施，期能加速普及及推廣。目前澳洲輕鋼構住宅的構造工法係採用 2x4 型鋼組合方式較多，施工時鼓勵以 DIY 方式進行(動員業主家人自行協助施工組 合鋼骨結構)，以節省工資並快速完成以降低成本。目前澳洲政府正在研訂完善 之建築規範，民間則持續開發施工用道具及金屬屋頂材及內外壁材取代傳統的磁 磚材料，期能提升品質而降低施工成本。

由於目前國內使用冷軋型鋼構件之建築物日漸普遍，其應用之建築物型態大 致可分為低層住宅、購物商場、工廠、餐廳、倉儲建築、辦公大樓與增建物等。

依據內政部建築研究所對台北縣地區的調查研究，截至 83 年止，使用鋼材之建 築物約佔全樓地板面積的一成左右。同時，在 88 年度計畫-「輕型鋼(冷軋型鋼) 構造設計規範之調查研究的問卷調查內，亦可發現目前使用冷軋型鋼為構件的建 築物，以工廠與購物商場的比率最高，可知訂定相關規範以保障公眾建築物的安 全實為重要且極需進行的事務工作。內政部建築研究所於 89 年度即著手研擬冷 軋型鋼構造設計規範與解說(審議通過後名稱：冷軋型鋼構造建築物結構設計規 範與解說)，90 年度提出了冷軋型鋼構材設計範例與設計手冊的撰寫計畫，為了 推動輕型鋼構建築，內政部建築研究 91 年度亦研擬了「輕鋼構低層建築物應用：

以日本輕鋼構為例」計畫，92 年度更進行了「輕型鋼構住宅建築與結構細部設 計之整合」之計畫，以提供業界在冷軋型鋼構造標準圖樣與輕型鋼構住宅建築設 計細部詳圖之參據。

國內建築技術規則冷軋型鋼構造專章已於 92 年完成審議，並於 93 年 1 月 16 日公布 7 月 1 日實施。該章明定其設計、施工規範由中央主管建築機關另訂 之，其中冷軋型鋼設計規範與施工規範業已研訂，併入建築技術規則同步施行，

目前國內的「冷軋型鋼造建築物結構設計規範與解說」已於去(101)年經內政部 建築研究所研擬修正，而施工規範於 93 年研擬至今尚未修正過，因此唯透過不

斷的修正精進，讓業界有最新且安全的資訊以為依循，才能提升並掌握國內冷軋 型鋼構造物之品質。