依據訪談內容有論述之影響部份,整理其主要內容概述如下列十五項,1.柱位柱 距、2.結構系統、3.建築用途系數I值與地震係數、4.樓層與樓高、5.建築物尺寸、6.
土地使用強度、7.TRUSS與中間柱位置、8.微振需求、9.基礎底版、10.回風樓版(混凝 土構造或密集鋼樑)、11.外牆系統、12.格子樑模板型式、13.高架地版、14.裝修材料、
15.防火漆,並依序分述如下:
3.4.1 柱位柱距
此部份之檢討在於潔淨區之格子樑區域,柱位之柱距與格子樑樓版關係之規劃。
縮小柱距亦會配合微振需求,微振標準越嚴苛柱距自然越短,格子樑深度亦越深,結 構體的使用量每平均單位造價亦高。
客制化的製程考量,其中柱距往往需求較大才能更具彈性化空間運用,惟如此將 造成因柱距加大,結構斷面係數考量而造成平均造價較高。故能與製程工程師配合檢 討適切的柱距是很重要的。也有部份廠房做出決定產量需求重要性大於結構體的經濟 性的判斷。
柱位柱距在目前科技廠房皆為4.8m-9.6m較屬經濟範圍,部份晶圓廠對於桁架或 是微振需求較一致性,因製程設備皆會改變位置,無法在這部份做造價降低討論。倒 是設備較固定不改變的科技廠房,若可以考量不同荷重與微振需求,而做降低造價的 考量。部份生產設備微振需求較高的設備來放置在一樓區域,也許看當時規劃的考量,
不過目前造價降低的趨勢不會改變下,亦可以從此部份做較深入的檢討,換言之有時 製程在可被調整的狀態下,亦應配合降低建物造價做考量,反而生產較不易受影響。
在台灣土地取得不易的狀況下,對建廠的影響亦受上述影響整體造價。
結構構件之尺寸及配置距離與管路設備擺放及搬運與行走動線有關,亦影響建廠 之成本。柱距、樑、樓版、活荷重、微振需求、樓層高度等規劃、均應在設計初期做 詳盡之分析與評估,以求得最佳化之設計。
以部份科技廠房TFT廠為例,於規劃設計階段潔淨室之下部回風層區域之CLEAN SUB 空間,規劃時全區柱距通常先採用最適化。惟因為部份生產設備微振需求較高之特 定區域,其柱距通常較短。故經微振顧問研究在全區規劃微振條件為VC-B條件下變更 VC-C時格子樑樓版採用後補強柱的方式,能較為經濟且避免太大範圍的以微振高標準 規劃,下方SUB FAB柱距比較說明如下附圖:
資料來源:潘冀聯合建築師事務所、本研究整理 圖3-3 柱距比較圖
3.4.2 結構系統
廠房建築工程中結構體之造價佔建築工程造價百分之80以上,以目前一個 200*300公尺之TFT七代廠的建廠預算為例,約有新台幣80億以上。故審慎的於規劃階 段加以適當管理,對工程整體之成本控制,將有莫大的助益。訪談後分為以下項目予 以探討:
(1) 結構設計:基地土壤參數的使用,因為與基礎造價有關必需要配合各個園區所在 位置不同而規劃。
結構顧問從結構設計的角度來談,影響造價成本的主要因子,因目前結構設計採 用E-TAB的軟體程式分析結構體配合廠房的需求,從主要斷面受力越大者,則其所需要 的用鋼量及使用混凝土量越多越大量,相對其造價亦高。另外,除了滿足現行耐震設 計規範中的韌性設計條款,搭配長度200*300公尺長的建築物考量。配合微振動控制特 殊要求,廠房通常都會委託專業微振顧問進行微振設計,以達到製程設備的要求。甚 至目前亦由業主考量由設備配置主動控制隔震系統,亦可降低樓版系統的微振需求。
長期在科技廠領域深具經驗的結構顧問公司,從人性互助的角度提出一個頗具人 深思的另一層思考的課題,除了基本的結構設計規劃外,凡是涉及相關混凝土RC系統 與鋼結構系統皆是可以探討的課題。舉例如下:從柱斷面的漸變取代一層不變的柱斷 面其造價自然降低。惟因建廠趕工期最後能提供給設計者,充分的規劃與調整時間往 往有限。換言之如能提供較適當之時間,規劃者能幫業主降低造價的機會更大,也更 多討論空間。這種快速興建的工程特性卻是許多科技廠房興建過程中,較因結果目標
柱採後作方式 柱採後作方式
建廠過程中,除了配合廠務系統提出適切的規劃過程中,因制程的改變,設計者必須 配合調整規劃,小至樓板大至整幢結構重新規劃的情形都會發生。如何密切的將兩者 所需的功能、時間、造價做一個密切的調配,確實是在工程管理中很重要的一個課題。
結構系統中依部份廠房不急迫使用前題下,目前評估建物不一定全部是RC造或鋼 構造,若規劃時間充裕考量造價會在一定程度允許下,先以RC構造後再銜接鋼構造,
例如在需要大跨距樓層時才做轉換。
最後就是將不同功能的設備區域分開採用混凝土構造;而獨立做結構設計的檢 討,如設備服務區、自動倉儲區等。可將結構體造價做控制而降低預算。
科技廠房通常變更隨著製程需求,在建廠將完成前時較明確會有增加情形,在晶 圓廠中相對比較下較無結構補強的狀況產生。
(2) 結構基礎型式:因此部份的鋼筋混凝土用量很大,與結構技師審慎考量配合調整 可降低造價。除了微振需求考量外,於南部科學園所需要的基樁工程或是連續壁 工程皆較中科與竹科較多基礎建設費用。
(3) 混凝土結構型式:依97年1月預算約為50,000.0元/坪
混凝土強度必須配合各種使用或載重用途而有變化,不是單一常用的4000psi強 度混凝土,就解決混凝土強度的規劃。如潔淨區域因為廠房尺寸較已往有增長,且興 建時間縮短或不變之趨勢,採用微收縮混凝土為最佳之條件,屋頂層樓版減輕荷重與 混凝土斷面結構重量時採用泡沫混凝土。與相同的鋼筋量的計算亦應配合一起檢討。
各主要樓層區域分段使用RC或SRC設計,可配合實際使用需求而調整。亦可降低 結構體造價。或是採用垂直使用不同之區分,如設備服務區與主廠區可做切割。
國內亦有專業之混凝土預鑄廠商,採用混凝土預鑄工法施做科技廠房,南部TFT 廠房亦有採用此工法。以下附表3.6為預鑄工法與傳統工法比較說明。
(4) 鋼結構型式:依97年1月預算約為70,000.0元/坪
鋼結構工程費用佔整個土木建廠成本約50%,RC佔結構成本60%費用,建築師或結 構技師是可以從此協助業主做造價的降低檢討。有時結構斷面如鋼構柱、樑與桁架的 變斷面設計,亦應經濟化考量採用不同之鋼材或鋼板型式,以求最經濟之單位重量。
亦可以由有經驗之結構顧問代為採用最佳化建議。甚至鋼材強度規定的檢討,亦是在 新的結構設計規範規定下尋求較佳化之規劃。
(5) 替代性結構:特殊結構耐震需求的考量,增加挫屈制震器以減少用鋼量是目前的 趨勢。目前也導入斜撐BRB系統,求降低整體結構的用鋼量,也降低平均造價不少 約3%。以下附表3.7為普通鋼架結構與韌性消能斜撐比較說明表。
表3.6 預鑄工法與傳統工法比較說明表
項目 場鑄工法 預鑄工法
微振要求: 配合設備位置調整 配合設備位置調整
施工平整度: 現場控制平整 單位平整度高,整體平整依各單 位調整,施工技術較困難 平均單位造價 FRP、SMC模板費用省 預 鑄 格 子 版 費 用 約 增 加 20% ~
30%
施作時程 分區施作無樑板 鋼結構吊裝後,另設吊裝系統,
再施作上半部格子版,減少等待 混凝土乾縮約節省工期21天 二次配管線 現場依實際情況 混凝土強度為6,000psi,須預埋
件 設計製造方式 現 場 模 板 及 FRP 、 SMC 組
立、混凝土澆置,再拆除 模板
前置設計時程及預製生產區,養 護運送吊裝結合,減少技術工及 施工架
製程設備配置彈 性(樓版開孔)
開孔補強 開孔補強,依預鑄單元處理
資料來源:潘冀聯合建築師事務所、本研究整理
表3.7 普通鋼架結構與韌性消能斜撐比較說明表
鋼構架 韌性消能斜撐系統
用鋼量 高 略低
使用空間 佳 較差
耐震性 好 好
微振 佳 尚可
造價 高 低
資料來源:潘冀聯合建築師事務所、本研究整理
3.4.3 建築用途系數I值與地震係數
結構體依建築技術規範內之法規檢討,所需要的用途係數使用上差異,其影響整 體結構造價之平均有加乘效果。在建築物結構設計一開始檢討用途係數時,其造價差 異可是很重要的,以事務所專案經理所提供之經驗,在台灣不同區域所規定的值,影 響佔結構體費用約有20%強。舉例同類型建築物用途係數如1.25與1.0相比較,差了有 25%比重,故總造價差異為5%。
地震係數相關課題為初期規劃階段需要與業主、顧問、設計單位檢討,如是否位 於斷層地帶,是否要額外再考量加強結構耐震力亦很重要。如台灣的921大地震發生 後,國內的晶圓廠能夠在短期內迅速恢復生產,結構未受到影響,更顯得在台灣身處 地震帶的建廠考量,此為不可減少的造價考量。當然亦要配合保險一起綜合判斷考量,
判斷是否應將系數I值提高於規定標準,亦或是在標準值的下限規定。
因為建築技術規則規定,水箱必須要載入建築物用途系數中計算。水箱因在科技 廠房用水與儲備水皆需要非常大容量,在建築物的什麼位置會對結構造成造價差異性 亦很大。一般通常放置於機械棟,若在主要廠房棟可能造價會因結構規劃不同而提高
因為建築技術規則規定,水箱必須要載入建築物用途系數中計算。水箱因在科技 廠房用水與儲備水皆需要非常大容量,在建築物的什麼位置會對結構造成造價差異性 亦很大。一般通常放置於機械棟,若在主要廠房棟可能造價會因結構規劃不同而提高