建築物外牆石材施工規範研擬
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國106年12月
建築物外牆石材施工規範研擬
受 委 託 者 ： 國立高雄第一科技大學 研 究 主 持 人 ： 翁佳樑 協 同 主 持 人 ： 楊詩弘 研 究 員 ： 林家儀 研 究 期 程 ： 中華民國 106 年 1 月至 106 年 12 月 研 究 經 費 ： 新臺幣 109 萬元內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 106 年 12 月
（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）I
目次
表次 ... Ⅲ
圖次 ... V
摘要 ... XI
第一章 緒論 ... 1
第一節 研究緣起與背景 ... 1
第二節 研究目的與內容 ... 2
第三節 研究方法、步驟及進度說明 ... 3
第二章 蒐集之資料、文獻分析 ... 7
第一節 國內外牆石材相關文獻及研究整理 ... 7
第二節 國內外外牆石材檢驗及施工規範整理 ... 15
第三節 外牆石材乾式施工資料整理 ... 27
第三章 外牆石材施工技術探討 ... 43
第一節 國內外外牆石材施工相關規範之分析探討 ... 43
第二節 外牆石材施工技術應用現況調查及個案訪視 ... 49
第三節 外牆石材施工失敗案例蒐集及問題分析 ... 77
第四節 專家座談會及專家訪談紀錄 ... 82
第五節 常見問題及對策 ... 85
II
第四章 建築物外牆石材施工規範研擬 ... 89
第一節 建築物外牆石材施工規範架構 ... 89
第二節 建築物外牆石材施工規範條文及說明 ... 90
第五章 結論與建議 ... 113
第一節 結論 ... 113
第二節 建議 ... 115
附錄一 期初審查意見回應 ... 117
附錄二 期中審查意見回應 ... 123
附錄三 期末審查意見回應 ... 129
附錄四 專家座談會會議紀錄(一) ... 135
附錄五 專家座談會會議紀錄(二) ... 147
附錄六 外牆石材施工應用現況調查案例參考圖說 ... 161
附錄七 外牆石材結構計算書範例 ... 191
附錄八 應用現況調查及個案訪視調查紀錄 ... 205
附錄九 外牆石材施工檢核表 ... 231
參考書目 ... 241
III
表次
表 2-1 石材外牆乾式工法及濕式工法比較表 ... 7
表 2-2 國內石材外牆相關書籍彙整 ... 9
表 2-3 國內石材外牆相關文獻彙整 ... 10
表 2-4 花崗石石材物理性質試驗要求標準表 ... 17
表 2-5 國內外施工規範及相關研究列表 ... 18
表 2-6 石工綱要規範架構表 ... 19
表 2-7 金屬構架花崗石牆面綱要規範架構表 ... 20
表 2-8 花崗石帷幕牆綱要規範架構表 ... 20
表 2-8 外牆材技術規範之研究(一)石材規範架構表 ... 21
表 2-9 外牆材技術規範之研究(一)石材規範架構表 ... 21
表 2-10 民間自用規範架構表 ... 22
表 2-11 北京市建築裝飾工程石材應用技術規程規範架構表 ... 24
表 2-12 JASS 9 石材安裝工程 建築工事標準仕樣書規範架構表 . 25
表 2-13 Master Format 第 04 40 00 節 石材組裝規範架構表 ... 26
表 2-14 外牆石材接縫問題表 ... 39
表 2-15 外牆石材安全檢查項目表 ... 40
表 3-1 國內外施工規範及相關研究列表 ... 41
表 3-2 六種規範使用材料之規定內容 ... 42
IV
表 3-3 四種規範石材加工過程之規定內容 ... 43
表 3-4 四種規範金屬構件選用標準之規定內容 ... 44
表 3-5 五種規範外牆石材乾式施工之規定內容 ... 45
表 3-6 各種規範比較 ... 46
表 3-7 外牆石材施工技術應用現況調查統整表 1 ... 48
表 3-8 外牆石材施工技術應用現況調查統整表 2 ... 49
表 3-9 六案施工問題彙整表 ... 74
表 3-10 失敗原因編及照片對照表 ... 75
表 3-11 失敗案例解決對策分析 ... 76
表 4-1 建築物外牆石材施工規範研擬初步架構 ... 89
表 4-2 適用於開裂混凝土之修正因數表 ... 94
表 4-3 各式石材物理性質試驗標準表 ... 97
表 4-4 CNS 6300 A1028 石材品質分級表 ... 98
表 4-5 石材物理性質試驗規範整理表 ... 98
表 4-6 石材表面處理方式 ... 100
表 4-7 主要檢核項目表 ... 111
V
圖次
圖 1-1 研究流程圖 ... 5
圖 2-1 外牆裝修系統圖 ... 8
圖 2-2 石材工程流程表 ... 28
圖 2-3 石材鑽孔插梢固定圖 ... 29
圖 2-4 石材上下開槽固定圖 ... 29
圖 2-5 石材背栓擴孔固定圖 ... 29
圖 2-6 石材背栓錨碇固定圖 ... 29
圖 2-7 普通牆面由下而上的施作方式 ... 30
圖 2-8 由石板兩側開始施作方式 ... 31
圖 2-9 地坪部位的固定施作方式 ... 31
圖 2-10 懸空石材固定施作方式 ... 32
圖 2-11 轉角收頭固定方式 ... 32
圖 2-12 倒吊收頭固定方式 ... 33
圖 2-13 邊角收頭固定方式 ... 33
圖 2-14 造型線板固定方式 ... 34
圖 2-15 同型態承托位置受外力行為 ... 35
圖 2-16 背栓擴孔固定工法施作流程 ... 37
圖 2-17 石材損壞照片 ... 38
VI
圖 3-1 應用現況調查及個案訪視流程圖 ... 47
圖 3-2 A9 案細部及大樣圖 1 ... 50
圖 3-3 A9 案細部及大樣圖 2 ... 51
圖 3-4 A14 案細部及大樣圖 ... 51
圖 3-5 A17 案細部及大樣圖 ... 51
圖 3-6 B1 案牆面安裝步驟照片 1 ... 53
圖 3-7 B1 案牆面安裝步驟照片 2 ... 54
圖 3-8 B1 鐵件斜安裝照片 ... 54
圖 3-9 二次鐵件上銲接螺絲照片 ... 55
圖 3-10 暗槽、一次鐵件加 AB 膠安裝石板照片 ... 55
圖 3-11 鐵件安裝位置不一致照片 ... 56
圖 3-12 B2 案牆面安裝步驟照片 ... 57
圖 3-13 樑下倒吊版施作照片 ... 58
圖 3-14 骨架搭接施作照片 ... 58
圖 3-15 迴避蜂窩處及鋼筋位置施作照片 ... 58
圖 3-16 B3 案吊掛懸空側板照片 ... 58
圖 3-17 B4 案牆面安裝步驟照片 ... 59
圖 3-18 B4 案懸空側板安裝步驟照片 ... 60
圖 3-19 B4 案骨架銲接照片 ... 60
VII
圖 3-20 B5 案牆面安裝照片 ... 61
圖 3-21 B5 案角隅處施工照片 ... 61
圖 3-22 B5 案倒吊版施工照片 ... 62
圖 3-23 B6 案施工照片 ... 62
圖 3-24 B1 案外牆石材施工圖說 01 ... 63
圖 3-25 B1 案外牆石材施工圖說 02 ... 64
圖 3-26 B2 案外牆石材施工圖說 01 ... 64
圖 3-27 B2 案外牆石材施工圖說 02 ... 65
圖 3-28 B2 案外牆石材施工圖說 03 ... 65
圖 3-29 B2 案外牆石材施工圖說 04 ... 66
圖 3-30 B3 案外牆石材施工圖說 01 ... 66
圖 3-31 B3 案外牆石材施工圖說 02 ... 66
圖 3-32 B3 案外牆石材施工圖說 03 ... 67
圖 3-33 B3 案外牆石材施工圖說 04 ... 67
圖 3-34 B4 案外牆石材施工圖說 01 ... 68
圖 3-35 B4 案外牆石材施工圖說 02 ... 68
圖 3-36 B4 案外牆石材施工圖說 03 ... 69
圖 3-37 B4 案外牆石材施工圖說 04 ... 70
圖 3-38 B4 案外牆石材施工圖說 05 ... 70
VIII
圖 3-39 B5 案外牆石材施工圖說 01 ... 71
圖 3-40 B5 案外牆石材施工圖說 02 ... 71
圖 3-41 B5 案外牆石材施工圖說 03 ... 72
圖 3-42 失敗案例照片(1) ... 76
圖 3-43 失敗案例照片(2) ... 76
圖 3-44 失敗案例照片(3) ... 76
圖 3-45 失敗案例照片(4) ... 76
圖 3-46 失敗案例照片(5) ... 77
圖 3-47 失敗案例照片(6) ... 77
圖 3-48 失敗案例照片(7) ... 77
圖 3-49 失敗案例照片(8) ... 78
圖 3-50 失敗案例照片(9) ... 78
圖 3-51 失敗案例照片(10) ... 79
圖 3-55 失敗案例照片(11) ... 79
圖 3-53 失敗案例照片(12) ... 79
圖 3-54 失敗案例照片(13) ... 79
圖 4-1 石材金屬支撐系統示意圖 ... 92
圖 4-2 石材側邊位置說明 ... 99
圖 4-3 石材加工容許誤差範圍 ... 99
IX
圖 4-4 插梢孔孔位示意圖(1) ... 101
圖 4-5 插梢孔孔位示意圖(2) ... 102
圖 4-6 開槽孔孔位示意圖 ... 102
XI
摘要
關鍵詞：建築物外牆石材、乾式工法、施工規範 一、研究緣起 近年來高層建築物之外牆開始採用石材裝修取代傳統瓷磚飾面，凸顯居住品 味及住戶尊榮，於是國內建築市場廣泛運用。然而石材之重量較瓷磚為重，相關 工法及施工技術之要求亦較傳統瓷磚飾面高出甚多，且繼 103 年基隆市發生國內 首起外牆飾材掉落傷人致死事件後、緊接著 104 年台北市聯合報大樓之外牆石材 亦發生無預警掉落，造成嚴重傷亡事件，可瞭解此一課題之嚴重性。 國內過去針對外牆石材施工技術之本土研究較為少見，內政部建築研究所雖 曾在民國八十八年進行有關外牆石材技術規範之研究，但距今年代已久遠，許多 新式工法及材料之應用發展快速，亟需進行一次技術及相關規範的盤點，針對國 內常出現的施工錯誤樣態進行蒐集分析，並於參考國外先進國家之規範體系後， 期望能為我國研擬一套適用於本土之施工技術規範以供業界參考，藉以強化外牆 飾面材料之公共安全。本研究將透過彙整文獻、直接調查及專家座談等方式，建 立外牆石材施工規範（草案）。主要研究內容為蒐集比較分析國內外相關文獻資 料與施工技術，並探討歐盟、美國、日本及中國等地針對石材乾式施工之相關檢 驗及施工規範。提出國內外牆石材應用現況，歸納常發生的外牆石材乾式施工安 裝錯誤態樣與常見問題，並進行說明，及提出對策。就建築物外牆石材乾式施工 方式，研擬建築物外牆石材施工規範（草案）。 二、研究方法及過程 本計畫在研究方法上採用文獻調查法、直接調查法及專家座談法等三種方法 進行；本研究透過各方面收集國內外有關建築物外牆飾面石材乾式施工法的相關 文獻，進行資料彙整收集，以利作為後續分析討論及擬定規範草案方向時之基 礎；針對本研究之重點研究項目：外牆石材施工技術應用現況及常見施工錯誤態 樣問題，進行實際個案資料收集、現況調查、個案訪視或業界專家訪談，並將調 查結果彙整分析，進而提出後續相關改善策略；並邀集包含公部門（中央及地方 建管單位）、民間開發商（建設公司）、建築師、土木結構技師、建材供應商、營 造商、及學界專家等產官學界專家人士，以座談會（搭配訪談）方式進行討論，XII 了解並探討現階段在國內推動提高外牆飾面材料安全的目標下，在相關策略及技 術導入上的可行方向。 透過國內外有關建築物外牆飾面石材乾式施工法等相關文獻資料之彙整收 集：執行外牆石材施工技術應用現況業界調查（20 案）及個案訪視（5 案）；蒐 集國內外有關建築物外牆石材施工失敗之案例後彙整失敗原因進行錯誤態樣分 析整理；並由兩次座談會各專家所提出之建議事項及訪談結論，導向施工規範的 制定項目及內容，最後提出「建築物外牆石材施工規範草案」。本研究所獲致之 研究成果可整理成下列四點結論及三項建議；下列為本研究重要發現： 三、重要發現 (一)目前國內缺乏合宜且與時俱進之石材施工規範項目及內容 本研究前述內容比較了七種施工規範，由於國內使用之施工綱要規範是提供 給國內公共工程使用，其內容多為原則性規定，鮮少有實質上的量化規定，故本 團隊在回顧國內過往相關研究成果之外，亦參考了其他國家相關施工規範及試驗 標準；其中內容中以中國北京市建築裝飾工程石材應用技術規程最為完整，因其 規範之對象為建築飾材使用石材之處都包含在內，故本研究僅參考了其外牆石材 乾式施工的部分。於比對完國內相關研究後發現，國內相關研究距今已有一段時 間，部分由國外引進的新技術並無提及，僅有民間自用規範對於此部分有一定的 規範，故本研究於規範架構中加入了既有規範研究中缺少之處，如背擴孔開孔位 置規定及強度規定、擴孔錨栓採用材質規定、尺寸規定、強度設計及背擴孔尺寸 規定……等相關規範建議，期望能提供業界參考以提升石材飾面工程之施工品 質。 (二)業界普遍缺少部分必要施工文件 根據本研究調查結果顯示，蒐集到的案例資料多數皆有建築圖說、外牆施工 圖及外牆大樣圖及繫件配置圖說。而依業界經驗來看，石材工程失敗原因多數為 未考量石材自重及與金屬構件之間的結構計算而在相關外力作用下導致失效，雖 其中兩項案例皆附有結構計算書，但檢附結構計算書之案例並不常見，且施工計 畫書、施工規範、自主檢查表及材料出廠證明…等文件，若業主無特別要求，石 材廠商並不會主動提供；故本研究於規範架構中加入資料送審之項目，並於資料 送審章節中建議後續外牆石材乾式施工建議提交施工計畫書、製造計畫書、結構 計算書、施工圖及施工製造圖……等必備文件資料，以確保後續石材工程的施工 品質及安全。
XIII (三)材料選擇不當及施工不確實為外牆石材施工失敗主要原因 根據本研究所蒐集到之資訊顯示，導致施工失敗的大致原因可分為材料選擇 不當、施工不確實、建築設計不當及結構設計不當。材料選擇不當中可細分插梢 長度不足或長短不一、繫件結構系統不佳、繫件長度不足或太長、繫件厚度、寬 度不足及繫件材質選擇不當……等。施工不確實的部分為繫件固定不確實、AB 膠過度濫用、鐵件使用不確實、石材固定不確實、未使用金屬繫件、鑽孔開槽過 大、石材分割圖與鐵件施工圖不一致、開槽未確實填補 AB 膠、燒銲作業不合規 範、銲渣去除、防銹處理不確實……等。建築設計不當是因為石材飾面為了配合 結構體的形狀採用鐵件骨架接續，因石材完成面距結構體太遠，導致石材施工失 敗。結構設計不當的部分主要因素是鐵件骨架未經結構安全計算、未考慮外力、 地震或風壓等影響。 (四)建築物外牆石材施工規範架構之建立 依據比較各種規範後提出國內缺乏的規範項目、案例調查後業界普遍缺少之 必要施工文件、外牆石材施工失敗主要原因、座談會建議事項及訪談結論等研究 結果，本研究於此擬定築物外牆石材施工規範研擬架構，主要架構內容可分總則、 材料及施工。在總則之下另訂適用範圍、資料送審(建議提交施工計畫書、製造 計畫書、結構計算書、施工圖及施工製造圖……等資料)、品質保證及運送、儲 存及處理；材料章節中規範了石材(石材品質、石材物理性質、表面處理、開孔 尺寸……等規定)、金屬支撐系統(金屬材質、使用規定...等)及防水填縫材料；施 工章節的部分則規定了準備工作、乾式工法(施工注意事項、金屬繫件安裝規定、 石材安裝規定、接縫處理及伸縮接縫處理)、維護及清理等事項規定。透過本規 範之建立，期望能提供業界一項參考依據，以提升建築物外牆石材飾面工程之施 工品質及安全。 四、主要建議事項 建議一 進行「建築物外牆石材安全檢查診斷及修補技術之探討」：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：無 因本研究重點為確保新建工程時石材乾式工法之品質及安全性，有關既有 建築物石材外牆之診斷及修補技術部分力有未逮，故在此建議可創立新的研究
XIV 課題以加強此部分之技術研究。目前國內尚未有石材外牆之安全診斷標準作業 流程，此部分之診斷工作是需要專業診斷人員配合，再佐以科學驗證之方式確 立其石材外牆診斷流程之效果，並建立石材外牆安全診斷標準作業流程。 石材外牆的舊有施作方式約可分為兩大類，外牆石材溼式施工及乾式施工， 如要進行外牆石材的診斷及修補，必先了解石材外牆的失敗原因，例如石材外 牆劣化之原因可能有累積承載導致外牆劣化、背填沙漿黏結強度不夠(濕式工 法)、填縫材老化、地震效應、熱膨脹效應及金屬構件鏽蝕……等，因此必要的 基礎調查不可缺乏，才能有效提出適當的石材外牆修補技術，所以在此建議可 針對相關議題持續進行探討。 建議二 於現行推動之建築物生產履歷系統中加入「建築物外牆石材施工品質管理」項目： 立即可行建議 主辦機關：高雄市政府工務局建築管理處、桃園市政府都市發展局建築管理處、 新北市政府工務局、建築安全履歷協會 協辦機關：國立高雄第一科技大學營建工程系、台灣房屋整建產業協會、台灣物 業管理學會 經過本研究多次現場施工調查及訪談結果發現，如何正確施工是一項非常 重要的課題亦亟需落實，因外牆石材施工不似外牆瓷磚可進行強度拉拔試驗來 確認施工品質，且其施工型態為高空作業且多屬隱蔽施工類型，監工難度較高， 故本研究建議地方政府建管單位後續可與大學院校營建相關科系（如國立高雄 第一科技大學營建工程系）、各協（學）會及民間團體（如台灣房屋整建產業協 會、台灣物業管理學會）合作進行有關建築物外牆石材施工品質管理制度之研 究，以增進施工確實度。目前地方政府已陸續進行建築物生產履歷系統之推動 者有高雄市、桃園市、新北市等，而在民間亦有建築安全履歷協會等，惟觀察 其內容多半注重建築結構安全，並無特別針對飾面材料安全進行記錄及查核。 本研究建議可由前述協會及地方政府建管單位檢討將石材安全及施工履歷納入 系統中進行管理；另可進一步建議地方政府建管單位於申報勘驗時增加必須檢 附之相關資料（如本報告附錄中之檢核表），以落實施工過程紀錄，確實提高石 材飾面材料的安全性。
XV 建議三 舉辦「外牆石材施工技術講習」：中長期建議 主辦機關：財團法人石材暨資源產業研究發展中心、台灣區石礦製品工業同業公 會、台灣石材行業聯合協會 協辦機關：內政部建築研究所 本研究透過外牆石材施工失敗案例蒐集及問題分析後初步發現，導致施工 失敗的大致原因有材料選擇不當、施工不確實、建築設計不當及結構設計不當 等，其中施工不確實所佔比例甚大，且主要是人為因素影響，但國內目前尚無 石材施工訓練制度，甚至於勞動部職訓局亦無專業的石材施工相關課程。 由於勞動部勞動力發展署於建立外牆石材施工技術士技能檢定之事項上牽 涉範圍甚廣，建立不易，故本研究建議可由財團法人石材暨資源產業研究發展 中心、台灣區石礦製品工業同業公會、台灣石材行業聯合協會等相關民間團體 （或可配合地方政府建築主管機關）主辦相關講習，廣邀各石材施作商之施工 人員進行外牆石材施工技術講習，再由專業公/協會協助講習課程之建立，建議 一年可舉辦一場至兩場，一場需上 8 小時，講習議題建議為石材基本知識、正 確施工方式、錯誤施工結果影響及連接零件與材料選擇(如金屬繫件的選用、AB 膠的正確使用及選用、銲接作業注意事項等)，希望透過外牆石材施工技術講習 以增進施作人員的專業知識及施工正確性。
XVI
ABSTRACT
Key words: exterior wall stone, dry construction method, construction specifications
I. Research Background
In recent years, the exterior walls of high-rise buildings have started to use stone instead of traditional decorative tiles on exterior walls, accentuating the taste and status of residents. Hence, stone materials are widely accepted in Taiwan’s building market. However, the stone materials are much heavier than tiles; in addition, construction techniques and skills required to execute the work are much more sophisticated than those of traditional decorative tiles. Furthermore, a couple of incidents that had caused casualties due to exterior wall material peeling, e.g. one in Keelung in 2014 and another in Taipei City in 2015, have drawn people’s attention to the issue of exterior wall safety.
The study of exterior stone wall construction techniques is rarely seen in Taiwan. Though the Architecture and Building Research Institute, Ministry of Interior, had conducted a study on exterior wall stone construction specification in 1999, yet many new techniques and materials have been developed and launched to the market since then. Therefore, we need a thorough research of frequently seen construction errors. By comparing with the advanced construction specifications in other countries, we hope to come up with a set of construction standards that can be used to enhance the safety of exterior wall decorative materials in Taiwan. It is the goal of this study to establish the standards for exterior wall stone construction (draft) through studying related literature and results of direct investigation and expert discussion. This study contains the comparison and analysis of related literature and construction techniques from local and international resources, discussion about the inspection and
construction specifications for dry construction methods adopted by European Union, the United States, Japan and China, presenting current application of exterior stone walls and common problems and installation errors, and at last, provision of explanation and strategies to these problems. The study aims to establish exterior stone wall construction standards that specify how the dry construction method should be carried out.
II. Research Method and Process
The study uses three types of research methods: literature survey, direct investigation and expert discussion. In this study, literature, both domestic and
XVII
overseas, about exterior wall construction methods using decorative stone is collected and acts as a basis for subsequent analysis discussions and for drafting construction standards. The foci of this study include: (1) Current application of exterior stone wall construction techniques and common construction errors. This is done by collecting real cases, on-site investigation, visits to the cases, or interviewing expert. The results are analyzed and strategic suggestions for improvement are made. (2) Discussions among and interviews with members of the public sector (the central and local governments), private developers (building companies), architects, civil engineers, construction material providers, contractors and scholars, etc. about feasible strategies and techniques to enhance the decorative exterior wall safety.
In this study, we review literatures discussing building decorative exterior wall stones using dry construction method; we also have on-site investigations (20 cases) and 5 individual case visits. We also collect cases of stone wall construction failures, find out the reasons and analyze their error types. The two expert meetings, aiming at establishing construction standards, came up with discussion results and suggestions to generate a draft “Building Exterior Stone Wall Construction Standards”. Finally, this study concludes with 4 findings and 3 suggestions as follows.
III. Important Findings
1. A lack of updated stone material construction specifications and regulations We have compared 7 kinds of construction specifications. The construction standards in Taiwan are provided for public infrastructure and buildings, and they are primarily guidelines instead of regulations with quantitative measurements. Therefore, in addition to the past studies in the country, our research team also reviews
construction codes and test standards in other countries. We find that Beijing’s architectural decorative stone materials application code has the most complete specifications and regulations. The Beijing code contains applications for all architectural decorative stone materials. We only take from it the part of dry construction specifications for exterior wall stones. Reviewing local studies, we discover that these studies were conducted some time ago and did not mention new techniques now available in other countries. Only some private developers have taken these new technical standards to themselves. Thus, this study makes an effort to add the standards left out in current literature, such as the expansion hole location and required strength, expansion anchor specifications in terms of material, size and strength, and the size of an expansion hole. With these additional recommendations, we hope to provide the construction industry updated information to improve the construction quality of decorative stone walls.
XVIII
2. A lack of required construction documents in the building industry
Most of the cases collected have provided with architectural drawings, exterior wall construction drawings and detail drawings, and anchor arrangement drawings. However, exterior stone wall problems often result from a lack of structural
calculation of stone weight and the structural design of metal parts. In our
investigation, structural considerations are left out in all cases except two. In other words, documentation of stone wall construction is not a common practice. Stone suppliers usually do not provide construction instructions, construction standards, self checklist and manufacturing certificate if customers do not request for them. This study, therefore, recommends that certain documents be submitted and listed in the inspection checklist, e.g. exterior stone wall construction proposal, structural calculations, construction drawings, etc. to ensure the safety and accuracy of the subsequent construction work.
3. Main reasons for construction failure are improper material selection and inadequate construction work.
Based on our investigation, construction failure of exterior stone walls can be attributed to improper selection of materials and parts, inadequate construction work, poor architectural design and structural design. Improper material/parts selection refers to the incorrect size of pins, insufficient structural strength of anchors, incorrect anchor length, width, thickness and materials, etc. Examples of construction work inadequacy are like anchors not properly secured, epoxy resin (AB adhesive) overly used, metal parts inadequately used, stone panels not properly secured, non-metal anchors used, drilled holes too large, stone panel division drawing different from metal parts working drawing, epoxy resin not adequately filled in the holes, incorrect welding, welding slag not properly removed, inadequate antirust process, etc. Poor architectural design is found when a large gap is formed between the building wall and the metal frames connecting stone panels due to the structure shape. It often results in installation failure. As for faults in structural design, we have found the design of metal frames does not take into consideration the factors of structural safety, external force, earthquake or wind pressure, etc.
4. A need to establish the framework of exterior wall stone construction standards
After we review local regulations, construction documents, construction failure reasons and experts’ opinions, we attempt to establish an outline for exterior wall stone construction standards that include sections of general principles, materials and construction work. In the section of general principles, the following is included:
XIX
scope of work, required documents to be submitted (construction proposal, structural calculations, construction drawings, etc.), quality warranty and shipping information, storage and process. In the section of materials, characteristics of materials are specified: stone properties (quality, physical characteristics, surface process, size of drilled holes, etc.), metal support system (metal types, usage requirements, etc.) and waterproof sealants. The section of construction work stipulates preparation works, dry construction method (special construction notes, metal anchors installation instruction, stone panel installation instruction, sealing process and expansion joint process), maintenance and cleaning. By establishing these standards, we hope to provide a frame of reference for the building industry to improve exterior stone wall construction quality and safety.
IV. Suggestions Suggestion #1
Immediately applicable suggestion: To hold “seminars on exterior stone wall safety check diagnosis and repairing techniques”
Authority in Charge: Architecture and Building Research Institute, Ministry of Interior
Assistant Authority: None
Since this study focuses on ensuring the quality and safety of dry construction method of stone walls in new construction projects, it finds inadequate in the area of exterior stone wall diagnosis and repairing techniques. Additional studies are
suggested to be launched in these areas. Currently, there is not a standard operation procedure for exterior stone wall safety check diagnosis in Taiwan. Effective safety diagnoses require professional people and scientific approaches to verify and ensure the exterior wall safety. Therefore, it is important that a standard operation procedure be established for exterior stone walls.
There are two traditional ways for constructing exterior stone walls: wet method and dry method. To diagnose or repair exterior stone walls, one has to find out
existing failure reasons, such as material overloading, insufficient adhesive strength (wet method), sealant aging, earthquake effect, thermal expansion effect, and metal parts corrosion, etc, to name a few. Fundamental investigations are very essential for building up necessary repairing techniques. Therefore, we suggest that related topics continue to be explored and discussed.
Suggestion #2
Immediately applicable suggestion: To add in the building tracking and traceability system “the quality control items of building exterior stone wall
XX
construction”
Authority in Charge: Kaohsiung’s Department of Building Affairs, Taoyuan’s Department of Urban Development, New Taipei City’s Public Works Department, Building Safety Traceability Association
Assistant Authority: Department of Construction Engineering of National Kaohsiung First University of Science and Technology
(NKFUST), Taiwan Building Renovation Association, Taiwan Institute of Property Management
From on-site investigations and interviews, we find it extremely important that stone wall construction work be carried out properly and precisely. Unlike tile walls, which can be tested of its tensile strength and controlled of its quality, there are no standards or tests to ensure the safety and quality of exterior stone walls. Additionally, the supervision of stone wall construction can be very difficult due to the fact that these construction works are often done on high-rise buildings and not as open as other types of construction works that can be supervised more easily. Thus, we suggest that the government authorities work with universities’ construction engineering departments (e.g. NKFUST’s Construciton Engineering Department), private professional organizations (such as Taiwan Building Renovation Association, Taiwan Institute of Property Management) to research and develop a management system to ensure the quality of exterior stone wall construction work. So far, some local governments have started to promote a building tracking and traceability system, including Kaohsiung, Taoyuan and New Taipei City, and in the private sector, there is the Building Safety Traceability Association. However, they focus more on the safety of structural items instead of inspecting and documenting decorative materials. We recommend the abovementioned organizations and building related departments of local governments to adopt the stone material safety and construction details into a tracking and traceability system. We also suggest that these departments of local governments demand documents to be submitted (see the checklist in the attachment of this study report) when filing for inspection. In doing so, the whole construction process can be recorded and, as a result, the safety of using decorative stone materials can be improved.
Suggestion #3
Long-term suggestion: To hold “lectures on exterior stone wall construction techniques”
Authority in Charge: Stone & Resource Industry R&D Center, Taiwan Marble Association, Taiwan Stone Industry Union
XXI
Assistant Authority: Architecture and Building Research Institute, Ministry of Interior From the case study and problem analysis, we find that the main reasons for exterior stone wall failure include improper selection of materials and parts,
inadequate construction work, poor architectural design and structural design. Among these faults, construction work inadequacy, especially on the part of workers, has shown the major impact. However, there are not any stone construction training programs available in Taiwan at present. Neither does the Workforce Development Agency, Ministry of Labor, provide related professional training courses.
It would involve many details and could be a difficult task for the Workforce Development Agency, Ministry of Labor, to certify a technician of exterior stone wall construction. Therefore, we suggest that private organizations like Stone & Resource Industry R&D Center, Taiwan Marble Association, Taiwan Stone Industry Union (perhaps along with the local government) invite stone construction contractors to give lectures or workshops on exterior stone wall construction techniques. These professional unions/associations can help set up training course programs held once or twice a year, and each time 8 hours of lectures are recommended. Recommended lecture topics include basic knowledge of stone materials, correct construction methods, influence of incorrect construction work, and selection of connection parts and materials (e.g. selection of metal anchors, correct use of epoxy resin, special notes on welding procedure). It is hoped that such construction technique lectures can improve construction workers’ professional knowledge and help them correctly carry out their work.
1
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
壹、研究緣起
人們對於建築的要求，隨著經濟成長，從實用性與功能性，漸漸轉向講究外 觀美感。而石材正好具備高貴、質樸的特性，近年來高層建築物之外牆開始採用 石材裝修取代傳統瓷磚飾面，凸顯居住品味及住戶尊榮，於是國內建築市場廣泛 運用。然而石材之重量較瓷磚為重，相關工法及施工技術之要求亦較傳統瓷磚飾 面高出甚多，且繼 103 年基隆市發生國內首起外牆飾材掉落傷人致死事件後、緊 接著 104 年台北市聯合報大樓之外牆石材亦發生無預警掉落，造成嚴重傷亡事件， 可瞭解此一課題之嚴重性。 在國內，石材雖已普遍使用於建築物外牆，為常見的外牆飾面材料之一，而 乾式施工方式亦已取代早期之濕式施作方式，可提高石材飾面的安全性；但相較 於歐盟及美國等石材應用歷史已久且規範齊備之國家，國內卻缺乏一套完整的外 牆石材施工技術以資依循，錯誤的石材加工處理、固定件設計及現場安裝方式， 將造成未來建築物公共安全上之重大隱憂。由於外牆石材於日常維護安全檢查上 有一定的侷限與困難度，難以做到快速且大規模的檢查，而且不容易以肉眼發現 其鬆脫徵兆。對此，目前國外大多以「採用正確的施工」的事前做法，而非以事 後安全檢查，以避免公共安全意外發生。如歐盟目前對於石材安裝之安全性即採 用 50 年週期為其要求目標，亦即要求石材安裝後至少需達到 50 年以上的安全確 保，在這樣的背景之下，配合個案環境條件下正確的石材種類及工法的選擇、施 工的確實性及相關品質的確保即成為相當重要的課題。貳、研究背景
國內過去針對外牆石材施工技術之本土研究較為少見，內政部建築研究所雖 曾在民國八十八年進行有關外牆石材技術規範之研究，但距今年代已久遠，許多 新式工法及材料之應用發展快速，亟需進行一次技術及相關規範的盤點，針對國 內常出現的施工錯誤樣態進行蒐集分析，並於參考國外先進國家之規範體系後， 期望能為我國研擬一套適用於本土之施工技術規範以供業界參考，藉以強化外牆 飾面材料之公共安全。2 過去數十年石材施工技術的發展從早期的濕式工法、逐漸演變為目前所佔比 例最多的插梢式安裝工法、近幾年由於插梢式工法失敗機會較大，歐盟等地已開 發出更安全具信賴性的背擴孔式施工方法，將逐漸取代傳統插梢式工法。傳統插 梢式工法由於必須在石材側面厚度處進行開孔，以置入金屬插梢棒（片），若於 工人於現場進行加工鑽孔，容易加工失敗造成邊緣破損或是內部產生暗裂，造成 日後應力集中逐漸影響強度導致失效。 插梢式工法目前已為台灣石材施工上的主流，但因為其施工品質較難掌控， 在國外如歐盟已鮮少使用，轉而導入信賴性較高的背擴孔式工法，而中國大陸近 年發展快速，其有關高樓使用用之石材帷幕牆也禁止使用插梢式工法。因此得知， 相較於歐盟美國及中國，我國對於相關工法的使用限制及規定尚未完備，亟待整 理出一套可供參考的施工規範體系，以確保外牆石材工程施工品質，維護公共安 全於未然。
第二節 研究目的與內容
壹、研究目的
本研究之成果將可供相關單位後續於推動建築物外牆石材施工品質及安全 確保時之重要參考依據。主要目的如下列： 1. 研提適合我國之建築物外牆石材施工規範（草案），供各界依循。 2. 彙整並分析國內建築物外牆安裝石材之常見問題及對策，以導正錯誤 的施工習慣。貳、研究內容
為了達到上述目的，本研究將透過彙整文獻、直接調查及專家座談等方式， 建立外牆石材施工規範（草案）。本計畫之主要內容如下所示： 1. 蒐集比較分析國內外相關文獻資料與施工技術，並探討國外針對石材 乾式施工之相關規範。 2. 提出國內外牆石材應用現況，歸納常發生的外牆石材乾式施工安裝錯 誤態樣與常見問題，並進行說明，並提出對策。 3. 就建築物外牆石材乾式施工方式，研擬建築物外牆石材施工規範（草 案）。3
第三節 研究方法、步驟及進度說明
壹、研究方法
本計畫在研究方法上採用 1.文獻調查法 2.直接調查法 3.專家座談法等三 種方法進行，說明如下。 1) 文獻調查法 透過各方面收集國內外有關建築物外牆飾面石材乾式施工法的相關文獻， 進行資料彙整收集，以利作為後續分析討論及擬定規範草案方向時之基礎。 2) 直接調查法 針對本研究之重點研究項目：外牆石材施工技術應用現況及常見施工錯誤 態樣問題，進行實際個案資料收集、現況調查、個案訪視或業界專家訪談，並 將調查結果彙整分析，進而提出後續相關改善策略。 3) 專家座談法 邀集包含公部門（中央及地方建管單位）、民間開發商（建設公司）、建築 師、土木結構技師、建材供應商、營造商、及學界專家等產官學界專家人士， 以座談會（搭配訪談）方式進行討論，了解並探討現階段在國內推動提高外牆 飾面材料安全的目標下，在相關策略及技術導入上的可行方向。貳、研究步驟
本計畫之研究步驟包括下列 7 項，其架構如圖 1-1 所示。 1) 研究課題確立 透過相關文獻收集及分析，討論建築外牆石材施工及應改善之方向，並進 而確立本研究課題之重要性及價值。 2) 國內外相關研究資訊收集 收集國內外有關建築物外牆飾面石材乾式施工法的相關文獻，針對外牆飾 面健檢相關理論及技術、歷年建築外牆石材施工相關研究課題及成果、歐美日 本中國等地外牆石材施工之相關規範、中央及地方政府外牆飾面安全確保相關 政策…等面相之課題進行初步之文獻及資料彙整收集，以做為後續研究進行時 之基礎。4
3) 國內外外牆石材施工相關規範之分析探討
本研究已針對國內外外牆石材施工相關規範進行探討，已收集之規範包括： 歐盟相關規範(如：DIN EN 13161、BS EN 12372、DIN 18516、DIN EN 16306、 DIN EN 1469、EN1991-1…等）、美國相關規範（如：ASTM C880、ASTM C1354-96、 ASTM C1242-05、ACI355.2-07、ACI355.2-00、AC193-0612-R1、ACI318-11、 ACI318RM-14…等）、中國相關規範（DB11 T 512-2007 北京市建築裝飾工程石 材 應 用 技 術 規 程 、 DGJ08-56-2012 上 海 市 建 築 幕 牆 工 程 技 術 規 程 、 GBT 21086-2007 中國國家標準：建築幕牆、浙江省住房和城鄉建設廳建築幕牆安全 技術要求…等）、另外國內規範則收集公共工程委員會所發佈之相關施工規範。 收集之規範已進行下列面向之探討： 石材加工與適用性： 石材的種類特性、加工及品質檢驗方式。 固定方式及品質確保： 固定方式（含混凝土側及石材側）及品質強度之確保。 工法及施工流程： 外牆石材乾式施工相關工法施工流程及其適用限制。 法規運行體系： 現行相關規範運行體制之探討。 4) 外牆石材施工技術應用現況調查及個案訪視 針對外牆石材施工技術應用現況進行業界調查（20 案）及個案訪視（5 案）。 5) 外牆石材施工失敗案例蒐集及問題分析 蒐集國內外有關建築物外牆石材施工失敗之案例，針對前項所彙整出失敗 原因進行分析，將失敗原因進行歸類後彙整出常見外牆石材施工錯誤態樣。 6) 國內外牆石材施工常見問題統整分析 透過外牆石材施工技術應用現況調查及個案訪視及外牆石材施工失敗案例 蒐集及問題分析，進行歸類後彙整出常見外牆石材施工錯誤態樣，並進一步研 擬未來在預防相關錯誤施工態樣時之對策。 7) 外牆石材施工規範（草案）之研擬 針對上述研究成果，草擬建築物外牆石材之施工規範（草案），並透過專家 會議進行諮詢及修正。 8) 研究成果提出 彙整前項分析結果及相關改善策略，並提出外牆石材施工規範（草案），以 提出本研究之研究成果。
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圖 1-1 研究流程圖
(資料來源：本研究規劃)
1. 研究課題確立 2. 國內外相關研究 資訊收集 外牆飾面健檢相關 理論及技術 歐盟美國中國等地外牆 石材施工之相關規範 3.國內外外牆石材施工相關 規範之分析探討 4.外牆石材施工技術應用現況 調查及個案訪視 5.外牆石材施工失敗案例蒐集 及問題分析 8. 研究成果提出 歷年建築外牆石材施工 相關研究課題及成果 專家 顧問團 (座談會 或訪談) 諮詢建議 諮詢建議 中央及地方政府外牆 飾面安全確保相關政策 石材加工與適用性： 石材的種類特性、加工及 品質檢驗方式 固定方式及品質確保： 固定方式（含混凝土側及 石材側）及品質強度之確保 工法及施工流程： 外牆石材乾式施工相關工法 施工流程及其適用限制 法規運行體系： 現行相關規範 運行體制探討 6.國內外牆石材施工常見問題 統整分析 7.外牆石材施工規範（草案） 之研擬 諮詢建議7
第二章 蒐集之資料、文獻分析
第一節 國內石材外牆相關文獻及研究整理
台灣早期約在 1980 年前後開始於外牆使用石材飾面，石材外牆的施工方式 最先採用濕式工法，隨著施工技術的引進，最早使用石材外牆乾式工法約從 1984 年開始，約在 1990 年前後亦引進了 GPC 預鑄板工法及金屬框架帷幕牆工法，而 濕式工法因背填水泥影響，因氣溫及濕度關係石材會產生翹曲及變性……等破壞， 而台灣又位於地震帶上，使用濕式工法亦無法承受地震力，若結構體發生變形， 石材會因層間變位之關係而產生破壞(表 2-1)，故濕式工法於 1990 年之後逐漸不 被使用在高層建築之外牆，現今石材外牆施作工法以乾式工法為主。(圖 2-1)表 2-1 石材外牆乾式工法及濕式工法比較表
比較工法 比較項目 濕式工法 乾式工法 石材的重量 重量相同於乾式 重量相同於濕式 建築物的變形 受外部氣溫與濕度的變 化，水泥砂漿產生拉力、 貼石發生反翹與變形 無背填水泥砂漿，不受影 響 地震影響的變形 與軀幹型成一體，當軀幹 發生變形時，貼石也會發 生裂縫等變形 即使軀幹發生變形，由於 有空隙，因此不影響石片 風壓 由於水泥砂漿的填充，不 受影響 可能會因石材厚度的不同 而有影響 其他壓力 由於有背填水泥砂漿，遭 到物體等的衝擊時，只是 裂縫而已 由於石材背面有空隙，遭 到物體等的衝擊時會使石 片破損 凍結 當石材背面進入水時，凍 結作用會將石片擠出 石材背面有空隙，不滯 水，因此也就不凍結 白華 背填水泥砂漿之殘留物出 現在砌合面上 不使用水泥砂漿，因此不 產生 金屬繫件 可用3.2ψ 不鏽鋼絲施工 能夠以不鏽鋼鐵件施工 承重鐵件 使用不鏽鋼鐵件 使用不鏽鋼鐵件 水泥砂漿 施工汙染 使用水泥砂漿，容易附著 造成汙染 不使用水泥砂漿，因此不 會遭到汙染 金屬繫件汙染 會從石材背面滲出鐵鏽、 由於石材背面有空隙，因8 污點，表面形成色斑 此不會出現鐵銹與污點 接縫 可使用水泥砂漿、填縫材 料等填縫施工 可使用填縫材料填縫施工 清掃 水泥砂漿等的附著，不容 易除去 不使用水泥砂漿，清掃容 易 安裝工程 填充背填水泥砂漿時，1~2 日只能作一段份的施工 無需水泥砂漿的凝結期 間，可多段施工
(資料來源：文獻 1-2)
圖 2-1 外牆裝修系統圖
(資料來源：文獻 2-6)
飾 面 材 料 其 他 材 料 木 材 清 水 混 凝 土 金 屬 板 石 材 洗 石 子 塗 料 瓷 磚 玻 璃 壁 體 構 造 無結構壁體 結構壁體 帷 幕 牆 PC 預 鑄 板 吊 掛 工 法 濕 式 工 法 工 法 系 統 鋼 架 吊 掛 扣 件 吊 掛 施 工 方 式 背栓固定 (擴孔、錨碇) 端部固定 (插梢、開槽) 固 定 方 式 外牆裝修工程 外 牆 已 不 適 用9 我國建築外牆飾面材為石材之建築，雖無外牆飾面材採用瓷磚那麼常見，但 台灣近幾年所發生的外牆飾面剝落事件，直接導致死亡的案例外牆飾面材即為石 材，可見外牆石材的施工、使用、維護及診斷是很重要的，故藉由既有書籍及文 獻之回顧檢視了國內對於建築物外牆石材的施工、使用、維護及診斷技術上之相 關發展，藉由國內相關文獻進行初步探討，以下為本研究進行之國內石材外牆相 關書籍及文獻彙整：
表 2-2 國內石材外牆相關書籍彙整
書籍 主要內容 橫田暉生原著，崔征 國譯，「新建築石材工 程設計與施工」，詹氏 書局，1991 年。 該書中主要內容為適用於外裝之石材的選擇、石材的 收購與進口、石材工程的契約與手續、石材外裝的設計與 設計圖、石材的加工與裝修、石材外裝的施工圖與施工、 鋪石地板的新工法、安裝石材之外裝的新工法、代替石材 的新材料、美國的石材安裝工法及石材外裝的清潔。 日本建築學會原著， 崔征國譯，「石材安裝 工 程 標 準 施 工 說 明 書」，詹氏書局，1991 年。 該書為翻譯日本建築工事標準仕樣書・同解説 JASS 9 張り石工事，書籍出版年份距今已有 26 年，日本方面已重 新編製出版，該書內容與目前版本多有不同，但該書中亦 有部分內容本研究認為是可參考使用，其主要內容為用語 的定義、一般事項(製造工廠的選擇、工程進度表、施工計 畫書的提出、樣品的提出、試驗、檢查、養護……等)、花 崗石的石片安裝、大理石的石片安裝、水磨石磚的安裝、 貼水磨石板、人造石的安裝及附錄 JIS A5003 石材相關試 驗標準。 石正義，「石材工程施 工技術」，詹氏書局， 1995 年。 該書以建築工程中可用石材之部位做詳細的介紹，從 石材的基本知識(石材的種類、CNS 中對石材分類的規定、 石材在建築界的稱呼、石材的產地、採石的技術、石材的 加工技術、石材的施工技術、選擇石材的方法)、石材的特 徵(石材的細孔及吸水現象、石材的比重、石材的硬度、石 材的強度、石材的可塑性變形、石材受熱後的行為、石材 的顏色)、石材的變質現象(石材的內在缺陷、石材的瑕疵、 石材加工的知識、石材的錯誤選擇、不適當的安裝、污染 的大氣與酸性與對石材的影響、可溶性鹽類的作用、動植 物的作用、凍害)、石材的補強及修復及石材工程實務介紹 (石材工程依工法可分為濕式工法、乾式石材張貼工法及 PC 板工法，其中濕式工法可用於樓地板石材鋪貼工法、壁面 石材裝修工法、特殊部位石材的裝修)。10 財團法人石材暨資源 產業研究發展中心， 「石材工程施工規範 彙編」，2000 年。 該書為財團法人石材暨資源產業研究發展中心編寫之 施工規範彙編，其內容主要有石材工程作業流程、石材選 用須知、石材施工規範(解說)、石材工程契約(解說)、工程 契約書(範本)、石材安裝工程投標須知(範本)、石材工程施 工計畫書、石材地坪、石材磚鋪貼、花崗石帷幕牆、金屬 構架花崗石牆面、花崗石鋪面地坪及階梯、石材製品、天 然花崗石建築飾面板材、天然大理石建築飾面板材、異型 面板製品、天然石材飾面建築板材乾式不鏽鋼配件及填縫 材。其內容多為施工綱要規範，該書有少數幾篇規範已是 現行的施工綱要規範。 財團法人石材暨資源 產業研究發展中心， 「石材工程施工工法 彙編」，2000 年。 該書主要內容有石材工承作業流程、石材選用須知、 石材工程施工計畫、地坪鋪設工法、內牆石材裝修工法、 外牆石材裝修工法、鋼框架帷幕石材工法、石材預崁預鑄 混凝土帷幕牆工法、填縫工程及維護工程。其中外牆石材 裝修工法部分為本研究參考重點之一，該書當中詳細解說 外牆石材乾式施工流程、錨碇螺栓種類及金屬繫件規格， 因年代略為久遠，內容僅有鑽孔插梢固定工法，但還是非 常值得參考。
(資料來源：本研究整理)
表 2-3 國內石材外牆相關文獻彙整
文獻 主要內容 何明錦、吳毓勳、石 正義，「外牆材技術規 範之研究(一)石材」， 內政部建築研究所， 2000 年。 此研究主要目的為建立外牆石材技術規範及外牆石材 工程查核手冊。其研究內容主要分為四大部分，檢討石材 的加工與適用性、外牆石材施工性的探討、填縫工程之配 合及後續使用的保養與維護。 主要研究內容在檢討石材的加工與適用性中所應注意 之事項為石材的強度、物理性質、大小、厚度及表面處理。 外牆石材施工性則探討其施工方法、石材處理方法及各種 石材張貼工法。填縫工程的部分則分析石材工法與勾縫的 關係、填縫材種類及材質、填縫材施工等內容。 研究最後所提出之外牆石材技術規範內容則以上述之 研究內容加以整合制定，並建議後續研究可加強石材榫孔 強度檢討及施加於外牆石材風力之計算。此研究距今已有 16 年之久，且所擬定之規範內容多參考日本的規範，少有 參考歐美等國家較齊全之規範。 蔡博維，「建築物外牆 該研究主要目的為建立現場貼掛石材的施工準則與管11 石材施工技術之研究-以現場貼掛石材為對 象」，國立成功大學建 築研究所碩士論文， 1993。 理準則。主要研究內容分為三大部份，第一部分為探討石 材工程的作業流程、安裝工法的種類、造成品質變異的影 響因及常用工法之研討。第二部份為施工技術的調查與產 生缺陷的調查並將調查的結果加以分析與探討，以確實瞭 解問題產生的原因。第三部份則是外牆貼掛石材施工準則 與管理準則之研擬。 陳柏宏，「臺灣地區外 牆吊掛石材防災構法 之研究-以吊掛節點力 學行為探討之」，國立 成功大學建築研究所 碩士論文，1993。 研究主要目的為藉由研究所建立之步驟，建立非結構 部材力學行為探討模型，可幫助從事非結構部材安全性能 探討者作為研究參考之用。由於石材版大量的使用，石材 版吊掛之安全性更成為重要的議題，如何使石材外牆滿足 臺灣本土之外牆要求性能更是學術界關心的問題。此研究 以國內累積之研究成果，參考國外相關論文，規範與經驗， 藉由對目前石材發展的理論體系，配合國內本土之石材施 工，流程及現況，針對建築物在臺灣地區所可能遭到的災 害，研擬出與安全性能有關的乾式石材構法。 研究主要內容如下： (1) 初步探討外牆石材設計之影響因子，並調查目前臺灣 地區之現況。 (2) 藉著有限元素分析法分析石材版受面外力時之內力行 為並逐一解說輸入各變數之原因及數值。 (3) 建立石材版，安全性能考慮上之計算參考模式並與現 況常用之模式加以比對。 (4) 建立非結構部材安全性能上之檢討模型。 依據此研究所提出的步驟方法，可協助石材業者從事 石材版之實質設計，更可作為研擬外牆石材工程設計規範 及施工規範之參考。 張碩芳，「彈性填縫材 應用於外牆吊掛式石 材耐久性能之研究-以 動態試驗探討之」，國 立成功大學建築研究 所碩士論文，1996。 研究主要探討石材與填縫材間之接著性與劣化現象， 進而提出適合臺灣地區地理氣候環境與石材類型之填縫劑 型選用建議表以供參考。臺灣地區之建築物，以吊掛式石 材為外牆系統者逐漸增加，對其外觀之破壞影響最大的是 外裝石材之劣化及填縫材失敗，而外牆吊掛式石材工程之 接縫是構材與構材間之接續，這些接縫的處理，在臺灣地 區以彈性填縫材之使用最為普遍。 在臺灣多震，多雨，高濕，溫差大，日射強的環境下， 如何選用適合的填縫劑型，為外牆石材工程的一大課題， 此研究即是透過動態試驗之方式，選擇代表性石材與填縫 材製作試體，在模擬耐久性因子養護後，進行週期運動及 拉伸接著性試驗。
12 蘇鴻奇，「外牆吊掛石 材與繫件接合強度之 研究」，國立成功大學 建築學系碩士論文， 1997。 研究主要目的為提供石材設計者與施工者在規劃石材 工程時對於繫件與石材尺寸選擇上做一個參考。目前外牆 吊掛石材施工方法的運用上有「濕式」及「乾式」工法兩 類。但濕式工法存在著如白華污染、水漬、老化及剝落等 問題。故為克服濕式工法的缺點而發展出外牆貼掛石材乾 式工法。 乾式工法在設計上的考量，主要是以風力造成版面受 彎矩破壞及繫件與石材接合部位受剪力破壞之因素為主。 但國內石材業者對於石材與繫件接合部位受風力作用下， 所需考慮的事項與繫件、石材選用標準的認識十分的缺乏 也沒有相關的規範可供依循。 該研究透過載重實驗的方法，選擇代表性石材，插梢 與填充材種類製作試體，進行材料物理性質實驗及石材與 插梢接合部位載重實驗，以模擬接合部位受風力造成破壞 的影響因子作用下，將各種實驗材料搭配組合，進行試驗， 並紀錄分析接合強度的變化。 郭勇鑫，「建築物牆面 石材濕式工法黏著強 度之研究」，國立成功 大學建築學系碩士論 文，2000。 該研究主要目的為探討建築物牆面石材貼掛之施作方 式與文獻書籍內所介紹之工法差異及施作方式是否合理。 研究方法是藉由相關文獻的資料蒐集整理與災害現場 之調查，以瞭解破壞之模式與可能破壞之原因，並與相關 石材業者訪談，以瞭解災害現場主要之工法（暫稱為團漿 工法），以及為何於底材上噴漆之施作方式。並針對石材的 濕式工法進行拉拔試驗，探討不同的黏著材以及各界面間 的添加物對於黏著強度之影響並與災區團漿工法作一比 對。 主要研究成果如下： (1) 在正規之濕式工法無任何添加物之情形下，其五種黏 著材之黏著強度為：「純水泥漿＋海菜粉」＞「ABA 石材黏著劑」＞「稀釋水泥砂漿 1：1＋水泥乾粉」＞ 「稀釋水泥砂漿 1：2＋水泥乾粉」＞「水泥砂漿 1：3」 (2) 現行實務上使用「水泥砂漿 1：3」予以黏著者很少， 乃因其「水泥砂漿 1：3」之黏著強度很低。 (3) 於底材表面所噴油漆者，其黏著強度幾乎為 0；但若 改塗水性水泥漆時，其黏著強度未見有減弱之情形發 生。 (4) 「純水泥漿＋海菜粉」之黏著強度在 10∼13(kgf/c ㎡)， 但由於現場團漿工法為其破壞之主因，其黏貼面積比 例僅為石材面積之 1/3∼1/4，故其黏著強度顯然不足。
13 吳烜婷，「乾式石材外 牆吊掛繫件之應用研 究」，國立成功大學建 築學系碩博士班碩士 論文，2004。 該研究主要目的為提供業主、設計單位以及施工單位 可正確快速評估、權衡選擇合適之外牆乾式石材吊掛繫 件。由於學界或研究單位對於石材乾式工法之相關研究報 告未見有對石材繫件之組構及系統進行研究性的分類。該 研究從建築物的壁體構材、部位、石材種類、工法等影響 因子探討吊掛繫件之應用，並對石材繫件元件進行基礎元 件（錨碇、承托、定位）之分解，以文獻回顧、問卷調查、 案例訪查與專家訪談，最後將所得資料加以整理、歸納及 分析，進行繫件元件的綜合性比對及分析，依據繫件元件 不同的型態、特性及其適切合理之組構進行分類，並建置 二十九種繫件系統及其適用範圍。 王琇雄，「外牆吊掛石 材空縫設計之研 究」，國立成功大學建 築學系專班碩士論 文，2013。 該研究主要目的為建立外牆石材空縫設計與應用做法 提供業界參考。研究透過相關文獻資料，瞭解外牆石材發 展過程與工程問題，並整理外牆石材接縫之影響因子，以 實地調査臺灣地區外牆石材接縫使用情形，再經由資料整 理與分析，探討比對填縫與空縫優劣後，歸納接縫問題與 對策研擬，以建立外牆石材空縫設計與應用做法。 研究成果提出外牆石材以空縫設計相關要項如下： (1) 石材空縫設計原則-設計為外牆石材工程最早開始的 工作，充分掌握設計原則提出適當的規畫，將會有利 後續相關工作的推動。 (2) 石材空縫施工要領-依據工程規畫設計要求，確實掌握 施工要領與注意事項，以有效落實外牆石材各項執行 工作。 (3) 石材空縫品檢要點-外牆石材施工過程中，必需掌握各 工作環節之品檢要點，以確保外牆石材長期正常使用 為工程目標。 蔡佳航，「建築物外牆 飾材維護管理與檢測 方法之研究-以石材為 例」，中國科技大學建 築系碩士論文，2016。 該研究主要針對外牆吊掛石材之維護管理與檢測方法 探討及分析，期望未來在建築物外牆石材之施工與品檢、 維護管理與檢測，甚至是推動健診檢測之法制化等層面有 所助益。 研究首先透過相關文獻資料，瞭解外牆石材施工模 式、工程問題、品質管理重點、維護管理作業及檢測方法， 並藉由建築物生命週期的「規劃」、「施工」、「使用」三個 層面建立外牆石材「施工與品檢重要因素」、「維護管理與 檢測方法關鍵因素」，以及「可行並成熟之健診檢測技術」、 「強制健診檢測之法制化」之認知度，進一步了解目前建 築物外牆石材使用維護管理與執行檢測與否之現況。
14 主要研究結果為以下幾點 (1) 「規劃」層面須注意：石材固定繫件材質及型式、外 牆石材部位分布範圍。 (2) 「施工」層面須注意：施工專業承包商資格遴選、石 材固定繫件相關試驗與品質管制、完工前全面巡檢及 留存紀錄。 (3) 「使用」層面須注意：石材定期維護及健診、建案實 施者移交工程資料之完備。 (4) 進行安全檢測須注意：石材定位繫件、結構錨碇繫件。 (5) 外牆石材檢測方法以：目視檢測法、荷載診斷檢測法、 現場人工拉拔檢測法、現場位移變形檢測法、內視鏡 檢測法最為具有可行性及必要性。
(資料來源：本研究整理)
由以上文獻回顧可瞭解到臺灣早期因建築外牆飾面材為石材之建築較少，所 以相關研究及相關基礎調查不足，且少數之相關研究多集中於吊掛節點、耐久性、 接合強度……等力學及繫件研究。對於外牆石材乾式施工安裝錯誤態樣與安裝常 見之問題少有著墨，本研究將加強此部分之基礎調查，並提出解決對策及正確的 施工觀念，故此部分之研究突顯了本計畫之重要性。 歐美及中國等國家對於外牆石材之技術規範制定較為完善，國內目前尚無統 一標準的外牆石材施工規範，且產業面上因需求之關係其施作技術及石材繫件種 類繁多、施工繁雜，所以造成石材選用標準的認識混亂，也因沒有相關的規範可 供依循導致許多施工失敗之案例，故統一標準的外牆石材施工規範亟待建立。15
第二節 國內外外牆石材檢驗及施工規範整理
本研究於此將收集的國內外外牆石材檢驗及施工規範進行整理，以做為後續 研究進行時之基礎。主要內容分為石材檢驗規範及外牆石材施工規範，石材檢驗 標準規範部分本研究收集了美國(ASTM)、歐盟(DIN EN)、日本(JIS)及我國(CNS) 的檢驗標準，因 ASTM 標準規範與 CNS 標準規範相同，故本研究在此以 ASTM 標準規範為準。石材施工規範則是蒐集了中國(DB)、日本(JASS 9)、我國公共工 程施工綱要規範、我國民間工程自用規範及相關書籍及研究。一、石材檢驗標準規範
1.ASTM C97 吸水率及體比重標準試驗(同 CNS 11321) 以試體尺寸邊長 50mm~75mm 的立方體、角柱或圓柱進行吸水率集體比重 標準試驗比重公式：﹝lb/𝑓𝑡3(kg/𝑐𝑚3)﹞= A/(B-C) A：乾燥後重量 B：吸水後重量 C：浸水後重量 吸水率公式(%)：﹝(B-A)/A)﹞X 100 A：乾燥後重量 B：吸水後重量 2.ASTM C170 石材抗壓強度標準試驗(同 CNS 11319) 試體尺寸邊長 50mm 以上的立方體、四角柱或圓柱，高度與直徑或側距之比 例需大於 1:1，每種試驗的試體需準備五個。 抗壓強度公式：W/A psi(Mpa) W：試體破壞時總載重 A：受壓面積 3.ASTM C99 破壞模數標準試驗(同 CNS 11322) 試體尺寸長 L=177mm，寬 b=101mm，高 d=57mm， 試驗載重(W)不超過 4450 N/min 破壞模數公式(R)： R=3WL/2bd2 psi(Mpa)16 4.ASTM C880 石材抗彎強度標準試驗(同 CNS 13976) 試體尺寸長度需為厚度 10 倍，寬度需為厚度 1.5 倍，厚度需要 25mm 以上， 試體建議尺寸為長 L=300mm，寬 b=38mm，高 d=25mm，以試驗載重 W=535 N/min 進行抗彎強度標準試驗。 抗彎強度公式=3WL/4bd2 psi(Mpa) 5. DIN EN 1936 天然石材試驗方法-體比重標準試驗 試體體積為 60ml 以上之立方體、角柱體或圓柱體。 體比重標準試驗公式： 體比重(kg/𝑚3)= ρb = 𝑚𝑑 𝑚𝑠−𝑚ℎ× 𝜌𝛾ℎ 𝑚𝑑：乾燥後重量(g) 𝑚𝑠：吸水後重量(g) 𝑚ℎ：浸水後重量(g) 𝜌𝛾：試體的真密度 (kg 𝑚3) 𝜌𝛾ℎ：水密度(kg/m3) 6. DIN EN 1925 天然石材試驗方法-吸水率標準試驗 試體需完全乾燥後再浸水，且試體底部一定要浸泡 3±1mm 高度的水。 吸水率公式： c =𝑚𝑖 − 𝑚𝑑 √𝑡𝑖 𝐴 𝑚𝑖：吸水後重量(g) 𝑚𝑑：乾燥時重量(g) 𝐴：吸水面積(𝑚2) 𝑡𝑖：泡水時間 7. DIN EN 1926 天然石材試驗方法-抗壓強度標準試驗 試體尺寸邊長或直徑 50mm 以上的立方體或圓柱，及邊長或直徑 70mm 以上 的立方體或圓柱，每種試驗的試體需準備 10 個以上。 抗壓強度公式：R=F/A R：抗壓強度(MPA) F：破壞載重(N) A：面積(m2)
17 8. DIN EN 12372 天然石材試驗方法-集中載重下之抗彎強度試驗 試體建議尺寸長 L=300mm，寬 b=50mm，高 h=50mm，或高(h)在 25mm-100mm 範圍內，寬度(b)為 50mm 以上 3 倍高度以下，彎矩支撐長度(𝑙)為高度(h)的 5 倍 或 6 倍，乾燥後之試體每種試驗需準備 10 個以上。 抗彎強度公式：Rtf=3𝐹𝑙 2𝑏ℎ2( Mpa) 集中載重：V= 2𝑎𝑏ℎ2 3𝑙 (N/s) 𝑙：彎矩支撐長度(mm) F：破壞載重(N) A：加載速率(Mpa/sec ) 9. DIN EN 13161 天然石材試驗方法-均佈載重下之彎曲強度試驗 試體尺寸高(h)在 25mm-100mm 範圍內，寬度(b)為 50mm 以上 3 倍高度(h) 以下，長度(L)為高度(h)的 5 倍或 6 倍，乾燥後之試體每種試驗需準備 10 個以上。 抗彎強度公式：Rtc=𝑏ℎ𝐹𝐿2 (Mpa) 均佈載重：V=2𝑎𝑏ℎ 2 3𝑙 (N/s) 𝑙：彎矩支撐長度(mm) F：破壞載重(N) A：加載速率(Mpa/sec ) 10. JIS A5003-95 石材 日本工業規格 JIS A5003 為土木建築用石材之規範，內容分為石材種類、石 材形狀及尺寸、石材等級及物理性質試驗方法，物理性質試驗方法包含體比重試 驗、吸水率試驗及抗壓強度試驗，下列為三項物理性質試驗公式： 體比重公式 ＝W/V W：乾燥後重量(g) V：實際體積(cm3) 吸水率公式 =(W2-W1)/W2×100 W1：乾燥後重量(g) W2：吸水後重量(g) 抗壓強度公式 = W/A W：最大荷重(kgf) A：斷面積(cm2 11.各國花崗石石材物理性質試驗要求及試驗方法 本研究於此將美國(ASTM)、日本(JIS)及台灣(CNS)的檢驗標準進行統整，下 表為花崗石石材物理性質試驗要求標準：
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表 2-4 花崗石石材物理性質試驗要求標準表
物理性質
試驗要求標準
CNS 14448 ASTM C615 JIS A5003 最大吸水率，wt % 0.40 ≤0.4 <5 最小體比重 2.56 ≥2.56 2.5≤2.7 最小抗壓強度， MPa{kgf/cm2} 131{1336} ≥131{1336} ≥4903 kgf/cm 2 最小破壞模數， MPa{kgf/cm2} 10.34{105.47} ≥10.34{105.47} 最小彎曲強度， MPa{kgf/cm2} 8.27{84.35} ≥8.27{84.35}
