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開放式結構體與設備配管界面系統設計

第 一 節 設 定 邊 際 條 件

置之可能,以適應未來不同的平面分割需求。

架、遮陽、維修貓道等外牆附置物以及冷氣設備(分離式冷氣、窗形冷氣)、

熱水器、抽煙機風管等設備及管線均應整合設計。立面依其座向及台灣之氣 候條件,可搭配適當之模組化採光、隔熱、遮陽、導光、通風、防水、隔音 等建築物理控制元件及開口部,使室內氣候環境維持於舒適區域範圍內。考 慮立面清潔與維護之操作空間。

11. 內牆填充體要求:

室內隔間應採可拆組隔間系統,以利日後變更。

茲將本系統之設計要求表列如下(表 7-1):

表 7-1 開放式結構體與設備配管界面系統開發之設計需求

第 二 節 發 展 替 選 方 案

一 、 部 分 問 題 及 其 模 組 化 解 ( 一 ): 開 放 性 結 構 系 統

表 7-3 六類柱梁結構系統及其結構系統構件之分類

圖 7-3 Seitz 氏發展的承重版式開放住宅

(資料來源:Deilmann,p.42)

圖 7-4 外置管龕式系統

(資料來源:Habraken,p.190)

「外置明管龕式系統」之特點為:須將廁所、廚房等設備直接貼至「外

置明管龕」,因此部分限制廁所、廚房之配置彈性,且固定區塊立面無法開口,

由於量體較大,對於平面開放性往往造成妨礙。而座落於平面外側的結 Trench

b1 /Trench

A3b1 /Trench

A4b1

Trench

C1b1

表 7-5 篩選後的垂直主管道與水平管道界面搭配可能性

B1 樓板梁內

B2 Trench

b1 /Trench

A4b1 管模式:(b2+B2+A4)及(a3+B2+A4)。(b2+B2+A4)者係:「高架地板中走管

+ 渠 道 走 管 + 管 道 間 走 管 」, 為 HS+HM+VM 類 型 之 三 次 傳 輸 配 管 模 式 。

(a3+B2+A4)者係:「牆前配管+渠道走管+高架地板中走管」,為 VS+HM+VM 類型之三次傳輸配管模式。溝渠配管法則採 p.76,圖 4-36 右下作法。

斷面,以便走垂直管道,梁前亦加置 U 形斷面以走水平管道。此結構系統可 以場鑄或預鑄方式施作。

圖 7-5 第一案:(柱梁+水平降版)+(溝渠+垂直管道間)系統

(資料來源:本研究繪製)

濕室

溝渠蓋板 RC 樓板

U 型 RC 柱

梁中走管 柱中走管

U 型 RC 梁

第二案:(柱梁)+(高架地板、梁中走管+垂直管道間)

本案結合「柱、中空桁架梁、樓板」之結構系統與「高架地板+垂直管 道間、梁中走管+垂直管道間」之二次傳輸配管模式(HS+VM)(圖 7-6)。

配管系統:採兩種二次傳輸型配管方式。即 1.高架地板+垂直管道間

(b2+A4)、2.梁中走管+垂直管道間(B1+A4)。在此垂直獨立管道間乃配置於 平面的外週區。梁下以天花遮蔽配管。

結構系統:由鋼筋混凝土柱、中空桁架梁、樓板所組成。柱考慮採用混 凝土柱。大梁與小梁均採用中空桁架梁,其梁腹穿圓孔或方孔,以便走管。

樓板採預鑄 PC 板。該系統易於使用預鑄方式施作。

圖 7-6 第二案:(柱梁)+(高架地板、梁中走管+垂直管道間)系統

(資料來源:本研究繪製)

高架地板走管 RC 柱

RC 樓板 中空 RC 小梁

高架地板

獨立管道間走管 梁中空洞走管

中空 RC 大梁

第三案:(柱梁)+(水平樓板+水平梁中+垂直柱中)

此種系統乃參考 Brandi 氏所開發的鋼構開放式集合住宅系統,並加以 修改以適合本土之混凝土構架系統(圖 7-7)。

在配管系統方面:採三次傳輸型配管方式,即「樓板中走管+梁中走管+

柱中走管」,即 A2B1 型之「HM+HM+VM」配管模式。

結構系統:由 H 型混凝土柱、U 型大梁、U 型樓板梁所組成。H 型柱之強 軸配置於建築物短向,弱軸配置於建築物長向,以使整體結構系統獲致較佳 之水平力抵抗之剛性。H、U 形狀之凹入處正好可走垂直與水平管線。U 型樓 板上尚須舖設模矩化系統地坪。

圖 7-7 第三案:(柱梁)+(水平樓板+水平梁中+垂直柱中)系統

(資料來源:本研究繪製)

U 型 RC 梁 U 型樓板梁 系統地板

H 型 RC 柱

柱中走管 大梁中走管

樓板梁中走管

第 三 節 評 估 及 選 定 替 選 方 案 :

表 7-6 替選方案並陳表

替選方案名稱 替選方案圖說

第一案 (柱梁+水平降 版)+(溝渠+垂直管道

間)系統

第二案 (柱梁)+(高架地板、

梁中走管+垂直管道 間)系統

第三案 (柱梁)+(水平樓板+

水平梁中+垂直柱中) 系統

(資料來源:本研究整理)

3. 營造施工面向:

由上評比可知,第一種方案具足夠的平面及立面開放性,其配管系統充 分與結構系統整合,管道維護檢修便利。除此之外,該系統具最小的構造高 度,工料耗用較少,造價不致太高,並可以傳統構造系統之施作方式施工,

適合本土住宅類型之開放建築使用。因之,吾人選定第一種方案作為最終方 案,以進入細步計劃之階段。

第 四 節 發 展 最 終 方 案

Bay 的住戶單元,則用來檢討 60 坪左右大小的住宅平面的外部可變性(圖 7-8)。

圖 7-8 開放平面計劃(一)

(資料來源:本研究繪製)

30P

水平溝渠

30P

垂直管道

在「外部可變性」方面,本系統之示範平面中三個 Bay 的住戶單元可分 割成「30 坪+30 坪」、「60 坪」、「20+40 坪」等三種,三種的廚房與衛浴空間 均可自由規劃。

在「內部可變性」方面,左側一個及右側兩個 Bay 的住戶單元各 20 坪 及 40 坪之空間,均能有各種室內空間分隔之可能性,如「10 坪+10 坪」、「20 坪+20 坪」…等(圖 7-9、圖 7-10)。

當隔戶牆置於柱位時,本示範平面之住戶坪數規模可有:10、20 坪,30 坪,40 坪,60 坪等多種大小。然而,由於本系統之廁所及廚房可於模矩線上 任何位置配管,故可能的住戶坪數亦可介於上述坪數之間,而有多種微調之 可能性。

圖 7-9 開放平面計劃(二)

(資料來源:本研究繪製)

內部可變性

內部可變性 外部可變性

30P

20P 40P 60P

30P

20P 40P

20P 40P

20P 40P

圖 7-10 開放平面計劃(三)

外部可變 內部可變 外部可變

20P

20P 60P

10P

10P

60P 40P

20P

20P 30P 30P 40P

圖 7-11 開放平面計劃(四)

(資料來源:本研究繪製)

30P

二 、 結 構 規 劃 :

柱梁結構以本地工法普及且成熟的 RC、SRC 或 SC 為材,該類構材由於 耐久性高,極適合作為短時不易更換之長壽性支架體。同時,柱梁系統較之 承重牆系統或箱式系統之開放性為高,易於滿足本案所設定高開放性之需求。

三 、 管 道 間 規 劃 :

配管安排可分為「中央區」與「住戶區」二部分進行規劃。所謂中央區 在此定義為梯廳動線所在的公共區域。住戶區則定義為各住戶私人所有之區 域。此二區域所需傳輸之媒材與動力殊有不同。中央區配管主要配置公共區 共同使用之揚水管、消防用水及強弱電等管線,並傳輸住戶區所需要的強弱

電。住戶區配管主要配置:給、排水管、排氣管、瓦斯管。以下進一步說明 這兩部分之配管:

中央區配管

中央區配置之揚水管、消防用水、強弱電等管線大抵可採核中走管

(A1)、牆中走管(A3)或管道間走管(A4)等方式安排垂直管線,再搭配天 花內走管(b1)、或樓板梁內走管(B1)等方式,將水、電送至或水塔使用端

(圖 7-12)。消防箱及電表等設施可整合於上述配管空間中。

配管之安排須依第四章第二節之要求(參見 p.50)遵守水電分離原則,

即「給排水」配管與「強弱電」配管分離,以確保安全。各種配管類型均須 確保其可及性,以利更修。

在本配管系統中,用戶區電源、電信、網路、天線、電視纜線、對講機 等強弱電線,主要係從中央區經天花或直接由管道間傳輸至用戶區的室內配 電箱及用戶端。

圖 7-12 中央區配管原則

紅色區塊為揚水管、消防用水、強弱電等管線之可能佈線區域

(資料來源:本研究繪製)

用戶區配管

用戶區配置之「給排水、排氣、瓦斯」等管線,採本研究所開發的「開 放性結構體與設備填充體界面系統」。該系統係以台灣常見的「柱梁結構系統」

整合「水平渠道+垂直管道間配管系統」(HM+VM),使給排水、排氣與瓦斯等 水平、垂直主要配管,以明管方式外置於建築立面上,以利維修與更動。在 平面空間安排上,此種界面系統設計,允許廚房與廁所空間設置於靠窗面的 任何位置,提供平面充分的開放性(圖 7-13)。

圖 7-13 用戶區配管原則

(資料來源:本研究繪製)

位於梁前的水平管道間呈 U 型凹槽(圖 7-13),內置水平管道,開口向

圖 7-14 局部平、立剖面大樣(a)

(資料來源:本研究繪製)

外皮立面大樣 局部剖面大樣

內皮立面大樣 局部平面大樣

本設計的支架體與填充體設計遵循開放建築「耐久性分離構法」的原 則,即支架體採用長壽性的混凝土系統,一方面也配合本地的施工習慣與營 造供應鏈體系。而外牆立面或內牆等更動性高而壽命較短的構件,則採用易 於拆組更換的填充體,並以乾式工法施作。除此之外,為避免室內改修易造 成整體建築物之勁度改變,外牆立面或內牆等均須為不具結構性之填充體。

無論內皮或外皮之牆層的構材,均應盡量採用第六章調查所得的市售子 系統、構件或由半成品加工而成之構材,以利日後更修、抽換之開放性。

整個系統的空間及實體之規劃採模矩化原則,依第六章「開放性構材寸 法與模矩規格」之結論,以 30CM(3M)為基本模矩,使台系、日系、歐系、

美系之建材產品均能在此基礎上相互統合(圖 7-14、圖 7-15)。

圖 7-15 局部平、立剖面大樣(b)

(資料來源:本研究繪製)

局部剖面大樣 外皮立面大樣

內皮立面大樣 局部平面大樣

外層立面的構成,考慮東、西、南、北等方位角配置不同的光、熱控制 元件:北向:可不需任何遮陽,但可加置導光版。南向:配合內層開口部,

設置可動或不可動的水平遮陽格柵。東向及西向:配合內層的開口部,設置可 動或不可動的垂直遮陽隔柵。該遮陽系統於夜間可整面合起,但仍可透風,

同時滿足防盜鐵窗的需求(圖 7-16、圖 7-17、圖 7-18、圖 7-19)。

內層立面之牆面可規劃輕量化可拆組系統單元式牆,以輕量槽鋼或角木 為骨架,內置岩棉等隔熱材,內、外封板(市售半成品板材),外板前加置防 水層。防水層外加置透氣層及耐厚牆皮。此種透氣式外牆構法具較佳的熱阻 值及抗結露性。

搭配適當的通風換氣、採光等建築物理之構想,內層立面開口部採適當 之開口型式,以利春、秋季節換氣之用。若有可能,考慮採用具斷熱設計之 門窗,以利隔熱,進而避免夏季需空調時,冷氣由室內經窗戶傳導至室外所 造成的能源浪費。

搭配適當的通風換氣、採光等建築物理之構想,內層立面開口部採適當 之開口型式,以利春、秋季節換氣之用。若有可能,考慮採用具斷熱設計之 門窗,以利隔熱,進而避免夏季需空調時,冷氣由室內經窗戶傳導至室外所 造成的能源浪費。

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