應用IFC記載建築技術規則檢測資訊之研究（二）建築設計施工編防火與避難檢討

應用 IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究

（二）建築設計施工編防火與避難檢討

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

中華民國 107 年 12 月

科技部GRB 編號：PG10702-0019 計畫編號：107301070000G0026

應用 IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究

（二）建築設計施工編防火與避難檢討

研 究 主 持 人 ： 施宣光

協 同 主 持 人 ： 嚴國雄

研

究

員 ： 王正源

研 究 助 理 ： 葉俞杰、杜京霞

研 究 期 程 ： 中華民國 107 年 1 月至 107 年 12 月

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

中華民國 107 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）

目次 I

目次

表次 ... III

 

圖次 ... V

 

摘要 ... IX

 

ABSTRACT ... XV

 

第一章 緒論 ... 1

 

第一節

研究緣起 ... 1

 

第二節

研究背景 ... 3

 

第三節

研究方法 ... 7

 

第二章 國內外相關文獻探討 ... 15

 

第一節

IFC 綱要

IFC

S

CHEMA

... 15

 

第二節

文獻研究 ... 19

 

第三章 應用 IFC 分析防火與避難檢討 ... 27

 

第一節

建築物之防火分析 ... 27

 

第二節

防火避難設施及消防設備分析 ... 31

 

第四節

地下建築的防火與避難分析 ... 34

 

第四節

高層建築的防火與避難分析 ... 36

 

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 II

第五節

防火與避難檢討 IFC 應用說明 ... 38

 

第四章 防火避難應用課題 ... 45

 

第一節

防火避難參數分類 ... 45

 

第二節

IFC 架構下程式的編寫 ...

53

 

第三節

設計端輔助規劃工具 ... 62

 

第四節

可量化法規資訊驗證 ... 67

 

第五章結論與建議 ... 73

 

第一節

結論 ... 73

 

第二節

建議 ... 74

 

附錄一、研究團隊工作會議紀錄 ... 76

 

附錄二、專家座談會議紀錄 ... 86

 

附錄三、法規名稱標準化架構圖 ... 96

 

附錄四、防火與避難法規分析檢討表 ... 102

 

附錄五、期中審查會議記錄與意見回覆 ... 208

 

附錄六、期末審查會議紀錄與意見回覆 ... 232

 

參考書目 ... 246

 

表次 III

表次

表 2 文獻研究與整理表 ... 20

 

表 3 防火區劃空間定義分類表 ... 30

 

表 4 建築技術規則設計施工編第 3 章、第 4 章分析架構表 ... 53

 

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圖次 V

圖次

圖 1-1 IFC 與 MVD 探討程序架構 ... 9

 

圖 1-2 法規邏輯化分析程序 ... 11

 

圖 2-1 IFC 體系結構的層級概念 ... 16

 

圖 2-2 門 IfcDoor 的 EXPRESS 語言定義 ... 17

 

圖 2-3 門 IfcDoor 與空間 IfcSpace 的關係 IfcRelationship . 18

 

圖 3-1 建築物之防火法規架構 ... 27

 

圖 3-2 建築類組防火構造規定與 IFC 的關係 ... 28

 

圖 3-3 主要構造防火時效規定與 IFC 的關係 ... 29

 

圖 3-4 建防火設備種類規定與 IFC 的關係 ... 30

 

圖 3-5 防火避難設施及消防設備法規架構 ... 31

 

圖 3-6 樓梯 IFC 定義 ... 32

 

圖 3-7 樓梯設施與其他設施關係分析 ... 32

 

圖 3-8 昇降機 IFC 定義 ... 33

 

圖 3-9 防火避難設施間的相互關係 ... 33

 

圖 3-10 地下建築物的防火避難法規架構 ... 34

 

圖 3-11 地下建築物僅一層的防火避難規定 ... 35

 

圖 3-12 地下建築物兩層以上的防火避難規定 ... 35

 

圖 3-13 高層建築物防火避難法規架構 ... 36

 

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 VI

圖 3-14 高層建築物之樓梯設置 ... 37

 

圖 3-15 高層建築物之昇降機設置 ... 37

 

圖 3-16 法規參數標準化定義之法規樣版 ... 38

 

圖 3-17 出圖連動製圖相關資訊 ... 39

 

圖 3-18 樣版應用與 IFC 的對應(面積) ... 39

 

圖 3-19 樣版應用與 IFC 的對應(元件) ... 40

 

圖 3-20 IFC model 展示物件與物件的關聯 ... 41

 

圖 3-21 防火門與防火區劃的關係 ... 42

 

圖 3-22 防火門的屬性與關聯資料 ... 43

 

圖 4-1 雙北市政府法規樣版法規衛生設備型式選擇 ... 45

 

圖 4-2 防火相關所需用語定義(依用語定義順序繪製) ... 46

 

圖 4-3 防火構造所需參數使用 BIM 軟體面積繪製時即可達成(圖為

使用 Revit 示範) ... 47

 

圖 4-4 主要構造與防火設備防火時效 hr 參數 (圖為使用 Revit 示

範) ... 47

 

圖 4-5 防火區劃相關法規參數 ... 48

 

圖 4-6 自動滅火設備使用勾選(圖為使用 Revit 示範) ... 49

 

圖 4-7 防火區劃面積繪製與明細表(圖為使用 Revit 示範) ... 49

 

圖 4-8 防火區劃面積繪製呈現 ... 50

 

圖次 VII

圖 4-9 防火門參數(圖為使用 Revit 示範) ... 51

 

圖 4-10 IfcDoorStyleOperationEnum 開門方向 ... 52

 

圖 4-11 防火區劃與防火門法規資訊呈現 ... 52

 

圖 4-12 以 IFC 呈現法規分析架構 ... 54

 

圖 4-13 專案法規面積與 IFC 架構之對應 ... 54

 

圖 4-14 法規屬性分類 IFC 架構 ... 55

 

圖 4-15 Revit 樣版，C 檢測面積參數明細表 ... 56

 

圖 4-16 使用 Solibri 驗證讀取 IFC 模型「計入面積」結果 .. 56

 

圖 4-17 空間 IfcSpace 取得「面積計劃 ID」參數 IFC 架構 (軟體

使用 IFC Query) ... 57

 

圖 4-18 空間 IfcSpace 取得「面積計劃 ID」參數 IFC 架構 ... 57

 

圖 4-19 使用 Solibri 驗證讀取 IFC 模型「防火區劃」面積 .. 58

 

圖 4-20 空間 IfcSpace 取得防火區劃「面積(區域)」IFC 架構 59

 

圖 4-21 Revit 樣版，防火門之防火等級、防火時效屬性 .... 60

 

圖 4-22 使用 Solibri 查看 IFC 模型，防火門「IFC Rections」面

積之結果，與門識別資料之查閱 ... 61

 

圖 4-23 居室與直通樓梯的步行路線及空間關係 ... 63

 

圖 4-24 Revit 介面操作設定區域 ... 65

 

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 VIII

圖 4-26 輔助規劃工具面板介面 ... 66

 

圖 4-27 輔助規劃工具執行結果 ... 66

 

圖 4-28 建築設計的 IFC 架構 ... 67

 

圖 4-29 整棟建築物 IFC 架構於圖台顯示 ... 68

 

圖 4-30 IFC 資訊架構於圖台顯示 ... 69

 

圖 4-31 圖台顯示單一樓層的建築元件 ... 70

 

圖 4-32 圖台顯示防火門、窗的法規資訊 ... 70

 

圖 4-33 圖台顯示樓梯的法規資訊 ... 71

 

圖 4-34 圖台顯示防火區劃 ... 71

 

摘要 IX

摘要

關鍵詞：建築技術規則、防火避難、IFC2x3 一、研究緣起 建築物防火與避難設計是建築師在實際建築設計過程中必須要檢討的法 規項目。依照建築技術規則建築設計施工編第三、四、十一、十二章有關防火 與避難檢討之規定，建築物的空間名稱、樓層高度與建築物的構造材料是影響 建築物防火安全的主要因子。本計畫以IFC2X3 的資料架構，討論這些主要因 子與IFC 資料綱要(schema)對應。建築物的空間資訊也是 BIM 模型提供消防安 全模擬最重要的資料。本研究現階段成果已完成第三、四、十一、十二章有關 防火與避難檢討之法規字詞定義分析,並針對為來與 3D 圖台介面整合的構想。 相信本研究最終研究成果，一定可以提供給未來從事防火性能設計模擬相當重 要的參考基礎資料。 二、研究方法與過程 本研究計畫分兩大方向，一是以行動研究法，以實際案例參與整個研究， 從法規的分析邏輯化、IFC 的資料架構解析、樣版的探討、實際案例的演練等 過程利用實際案例驗證並實作確認研究成果，本會從101 年起研究法規與 IFC 交換格式進行雙北電腦輔助建照審查系統的建置，所以法規分析可以與雙北電 腦輔助審查系統所進行比較分析或整合應用，透過雙北系統的實作成果，進一 步針對本案的法規研究分析與IFC 架構的一致性與可行性進行比較分析；另一 是針對國外相關文獻及研究現況進行彙集探討，可以與本案主題進行比較及探 討。在過程中會依其需求，邀請建築師事務所及相關的專家學者給予意見或補 強研究方向與內容。 三、重要發現 C.Eastman(2009)對於法規檢測的發展歷史做了一次完整的描述與階段性 的成果調查。內容涵蓋了政府部門發展的專案計畫(如新加坡 BCA 部門發展的

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X

e-plan check)與挪威所發展出來的商用軟體(如 Solibri Model checker)，可見法規 檢測的發展可用於政府部門也可用於民間的軟體開發。國內目前的法規檢測發 展屬於實際操作與系統建置的階段。相關研究理論基礎以參考C.Eastman 的研 究文獻為主，再參酌其他相關學者的研究著作。而內政部建築研究所 102 年 「BIM 導入建築管理行政作業法規調查研究」案是相當詳實的基礎調查報告， 所提列的發展方向也是目前臺北市、新北市政府發展法規檢測的參考架構。從 國內外文獻可以發現一個共通的特點就是：法規檢測之語意辭典(IFD)、法規參 數的轉譯、共通資料交換格式(IFC)、標準化的作業環境(MVD)，是法規檢測發 展的四要素。本次研究所著重的就是法規語意辭典的基礎建置工作 IFC 之所以被認可為一種共通的資料交換格式，可歸功於國際標準組織 （ISO International Standard Organization ） 所 制 定 的 STEP （ Standard for Exchange of Product model data）以及 IAI 組織（International Alliance for Interoperability）努力的結果。在許多的文獻都提到，過去的 2D、3D 商業繪圖 的發展趨勢，只是著重於繪圖與圖像效果的呈現，圖就只是一張圖而無資料的 附加；但在 BIM 的作業環境下，模型所附加的資訊成為一項主要的工作，且 各國繪圖作業環境不同，專案資訊需求也不同。透過國際Building Smart 組織 這些年的努力，IFC 格式成為一個共同可接受的資料格式，這就是為什麼本次 研究要針對IfcObjects 與 IfcSpace 進行名詞對應的主因。而國際間 BIM 相關商 業軟體要為各國所採用，必須遵守IFC 的資料格式對軟體構件進行命名，目前 的商業軟體的檔案匯出格式以支援Ifc2x3 版本為主。 本次研究成果是一項基礎紮根的工作，同時期許國內的法規檢測研究成果 可與國際接軌。因此將參照IFC 階層與屬性資料架構研訂法規檢測所需之基本 物件定義、關聯架構等，以作為法規資訊交換MVD 基礎。同時接續現有國內 既有的成果，避免行政資源重複浪費，因此以新北市所提出之法規樣版檔為參 考架構，深化它的基礎資料編定，法規檢測樣版檔與檢測系統平台更具全國一 致的通用性，協助台北市、新北市以外的開業建建築師(如桃園市、臺中市等) 在其設計方案過程中，可以先行法規檢討的評估，以提升設計品質與效率。在 本案中將此一基礎研究編定完整的說明：「法規名稱標準化架構」(附錄三)是

摘要 XI 將法規名詞定義與 IFC 架構做完整對應；「防火與避難法規分析檢討表」(附錄 四)是針對法規做了運算邏輯的分析，並與 IFC 架構進行對應，這研究成果將 幫助未來深化建築資訊應用的一個基礎。 四、主要建議事項 本研究計畫過程中，獲致二項立即可行建議及二項中長期建議： 建議一 主辦機關：內政部建築研究所、新北市政府、中華民國公共工程資訊學會 協辦機關：內政部營建署、中華民國全國建築師公會、臺北市建築師公會、 新北市建築師公會、桃園市建築師公會 建築資訊建模最重要的目的就是流暢的跨專業與跨階段資訊整合。資 訊整合的關鍵是資料內容與格式的共同標準。目前台灣建築產業各階段之 建模標準往往參考蒐集來的契約範本以及國外各階段LOD 的規格，而制 定範本與各階段LOD 規格標準的過程中未必能夠真正考量本土產業執行 面上的需求，而導致在執行上種種浪費與窒礙難行的狀況。建築基本設 計、請照以及發包是設計階段三個最重要的里程碑。 建模標準最終要能夠以IFC 的內容呈現，在本次研究案中針對法規樣 版檔進行整合，IFC 記載的法規資訊透過法規樣版檔的方式提供設計者一 個可行應用的工具，建議將本次研究成果推行到目前已有執行建造執照線 上審查的地方政府單位－新北市政府，透過本次整合的法規樣版及法規分 析檢討表進行較深層應用，本案之成果關鍵重點在於包含了建築資訊及本 案所整合的法規資訊，可作為輔助審查系統開發的依據。 建議二 本次研究成果推廣 – 法規整合樣版與輔助設計工具應用：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所、財團法人台灣建築中心、中華民國公共工 程資訊學會

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 XII 協辦機關：內政部營建署、臺北市政府都市發展局、新北市政府工務局、 桃園市政府建築管理處、中華民國公共工程資訊學會 建議依據本次研究成果所提，法規邏輯分析的兩個重要關鍵要素：法 規名稱標準化、法規運算邏輯方式標準化，建立我國建築法規標準化之基 礎標準。本次專案所應用國際通用標準IFC 格式進行法規邏輯化的記載， 不同的應用軟體皆可應用此國際標準應用發展符合我國建築法規規範的 應用工具或功能。 本案研究以實際案例進行法規餐規標準參數的讀取測試，並且應用法 規輔助檢測平台進行應用測試驗證進行IFC 資料架構的應用佐證，未來推 廣時皆可將其作為實際案例說明，建議將本次研究成果進行推廣，讓有意 願執行 BIM 應用於建築管理作業的各地方政府了解資訊應用的可行性與 實作的成果，將各項研究成果推廣或提供給有意願發展 BIM 應用於建築 法規輔助檢測之縣市政府(例如：桃園市政府)進行測試使用，希望能鼓勵 並擴大參與法規標準化研究與輔助檢測之落實。 建議三 持續建築技術規則施工篇應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊研究：中長 期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、中華民國公共工程資訊學會 建議依據本次研究所提，法規邏輯分析的兩個重要關鍵要素：法規名 稱標準化、法規運算邏輯方式標準化，持續針對建築技術規則施工篇其他 章節繼續分析研究，以持續建立我國建築法規標準化之基礎標準。本次專 案所應用國際通用標準IFC 格式進行法規邏輯化的記載，不同的應用軟體 皆可應用此國際標準應用發展符合我國建築法規規範的應用工具或功能。

摘要 XIII 建議四 建築基本設計與發包階段建模的資訊標準 - 本土產業建模元件與 MVD 的共同協定：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：台灣建築資訊建模學會 建築資訊建模最重要的目的就是流暢的跨專業與跨階段資訊整合，資 訊整合的關鍵是資料內容與格式的共同標準。目前台灣建築產業各階段之 建模標準往往參考蒐集來的契約範本以及國外各階段LOD 的規格，而制 定範本與各階段LOD 規格標準的過程中未必能夠真正考量本土產業執行 面上的需求，而導致在執行上種種浪費與窒礙難行的狀況。 由於考量跨平台的應用需求，建模標準最終要能夠以 IFC 的內容呈 現 ， 因 此 設 計 階 段 各 行 政 部 門 需 提 供 繪 圖 標 準 的 MVD(Model View Definition，模型視圖定義)就相對重要。如何以 IFC 格式在不同軟體間進 行資訊的交換與傳遞，並適時開發相關程式來解決，考量台灣的法規、案 件類型、事務所規模、節能目標與產業生態做適當的調整，包含定義交換 的物件內容與關聯，明確說明各階段所需資訊、內容與物件。 建築基本設計、請照以及發包是設計階段三個最重要的里程碑，建議 邀集具備能夠執行並整合建築基本設計與發包階段的專業人士透過研究 計畫進行整合，計畫成果能夠提出基本設計階段以及發包階段建模的資訊 標準，建立適合台灣產業的各階段資訊交付手冊、模型視圖定義與參數化 建模元件。

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ABSTRACT

XV

ABSTRACT

Keywords: Building code checking, Building information modeling, Industrial foundation classes, Model view definition, Fire safety and evacuation

1. Research objectives

Based on the request of proposal, the objectives of the project include the following issues:

 Whithin the scope of fire safety and evacuation in Architectural design and construction chapters in building code, evaluate the feasibility of BIM technologies assisted code checking, classify the building code status of partially applicable and completely applicabe.

 Based on prior analysis and revelant content of building code, integrate the result of 2017 research on first and second chapters for building code terminology standardization, object normalization, attributes definitions, and additional normalized terminology and integrations of computational algorithms.

 Through cases studies, as well as discussions with professional architects and official authorities,examine and standardize building information modeling objects and their corresponding attributes.

2. Research background

To assist central and local governments to develop paperless platform for land development permit application, to refind information checking requirement and process, as well as to enable building information modeling assisted building permit approval process and selective double checking, this project proposes the use of Industry Foundation Classes as the standard file exchange format for building code checking.

This project extends the prior research in 2017 that uses Industry Foundation for building information modeling standard file exchange format to record building information that is related to the first and second chapter of the of building design and construction in building code to further chapters of fire safety and evacuation. The project includes stages of generalized requirements for data format and content, systematically to establish the standard for data exchange. Also, takes lessons from the Taipei and NewTaipei city government agencies’ experiences in the development of BIM assisted building code checking

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討

XVI

system, as well as extends to more applications for other regions of the country. The project discusses appliations of IFC, schema analysis of building code terminology, building element classification and model view definition.

3. The project is concluded with the following achievements:

 Catagorization of applicable BIM building code checking on the fire safety and evacuation chapters in the part of building design and construction in Building code.

 Use IFC file format to record relavant code-checking terminology, basic object definition, and desirable attributes for code checking. Propose computational algorithms to develop electronic submission system and format checking. Provide encaptureable domestic building elements generic format to enrich the data content and usabilities.

 Integrate prior research contribution on building code checking modeling template. Provide feasible process for early code-checking assist and design alternative selection, promote design quality and efficiency, as well as effective and applicable testing models.

第一章 緒論 1

第一章 緒論

第一節 研究緣起

一、 研究主題 本計畫研究主題依需求說明書所列如下： (一)就建築設計施工編防火與避難相關條文，整理可應用BIM技術完整檢測、部分 檢測與無法檢測之法規樣態。 (二)依據前項分析範圍與結果及條文內容，結合106年度應用IFC對第1、2章所進行 的法規名詞標準化物件、屬性定義，新增所需標準化名詞及屬性，整合開發檢 討運算功能。 (三)透過實際案例與建築師或建管機關合作就研究所擬訂之法規名詞標準化物件、 屬性定義等進行檢視調整。 二、 研究緣起 為協助中央及地方政府建置建築開發許可申請作業無紙化平台，改造審查 資訊需求與流程，以及應用 BIM 模型輔助建築執照協審以及主管單位抽查。 本案擬以建築許可基礎法規之一的建築技術規則為對象，研究應用 BIM 國際 開放建築模型交換格式IFC（Industry Foundation Classes，工業基礎類別）來記 載法規檢測資訊，作為申請建築許可過程中圖資交付的資訊共通格式。 本案延續106 年應用 IFC 記載建築技術規則建築設計施工編第 1 章用語定 義與第2 章一般設計通則開始的研究成果，續以防火與避難檢討為主，分階段 建立具通用性的建築技術規則檢測資訊需求內容，逐漸建立統一的建築許可 BIM 模型交付標準同時希望以臺北市、新北市政府成功開發法規查核系統的經 驗為基礎，延伸既有的研究成果到全國之一體適用，透過 Industry Fundation Classes(簡稱 IFC)資料交換格式(本文討論以 IFC2x3 為基準)綱要(schema)分析 法規名詞的元件分類與並討論與Model View Definition(簡稱 MVD)模型視圖架 構的資料連結。建立建築技術規則檢測資料共享的共通格式，讓既有的成果可 以進一步推廣到全國各縣市政府，並在法規檢測領域提供具體研究成果供世界

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 2 各國政府參考。 三、 預期目標 (一)針對建築設計施工編防火與避難檢討可應用BIM技術進行檢測分類表。 (二)應用IFC資料架構記載法規檢測所需法規名詞基本物件的定義、檢測所需屬性 等，以及建議檢測運算方法等作為開發電子收件系統以及內含檢測程功能之參 考。並提供可嵌入國內元件通用格式中以充實內含資訊豐富度及可用性。 (三)結合前期研究成果開發法規檢測樣板檔，供設計過程及早進行法規可行方案評 估，提升設計品質與效率，以及交付內含有效正確資訊的受測模型。 (四)辦理一場研究成果說明會。

第一章 緒論

3

第二節 研究背景

一、 研究背景說明

美國國家建築資訊模型標準專案委員會(US National Building Information Model Standard Project Committee)對建築資訊建模有以下的闡述[1]：

“Building Information Modeling (BIM) is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility. A BIM is a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle; defined as existing from earliest conception to demolition.”

如何提供一個可行的環境來蓄積這個生命週期中供各種決策可靠依據之 共享性知識資源，是實踐 BIM 一個相當關鍵性的議題。這個共享性知識資源 的基礎架構可能至少須具備幾個特性： 1. 具有不斷成長與新陳代謝特質的有機體。 2. 具有延展性、續接性，雖可斷開獨立運作，但隨時可合理銜接整合。 3. 資訊發展層級，包括幾何與非幾何，得視作業需要程度做深化或簡化。 4. 配合電腦軟硬體及網路頻寬之能力，充分應用資訊技術對資訊儲存與呈 現做最佳化的規劃。 也許，目前資訊技術以及普及的軟體工具仍存在實現終極理想的侷限性， 但目前既有的工具與技術，若能充分熟習它，充分運用它，實際上是可大幅改 善傳統工程上的一些易犯的缺失。然而，BIM 的推行絕對不可忽視業界從根深 蒂固之傳統作業模式，逐步轉移與接受的進程，誠如英國政府營建策略的推 動，從Level 0 逐步要求，2016 年要求的 BIM Levle 2 成熟度仍以檔案為基， 部分自動化的程度，而真正更全面自動化的BIM Levle 3 成熟度是預期到 2025 年達成，這也是考慮到普遍業界的接受度，以及對資訊技術應用的保守規劃， 這是相當值得我國借鏡的策略。

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 4 二、 研究目的 建築法規導入 BIM 不能只是由地方政府努力，如何進一步將建管法規進 行規格化標準更是首要努力目標，透過地方政府所累積的經驗，由本案研究重 新檢討建築法規如何規格化、邏輯化並結合國際標準(IFC)架構，並結合地方政 府所努力的成果(包含法規樣版、法規參數化與檢測邏輯分析)，可訂定出在地 化的標準規範。 內政部建築研究所在 106 年已針對「以 BIM 輔助建築防火避難性能驗證 之研究」嘗試以建築物防火避難安全性能驗證技術手冊與BIM 模型資訊整合， 進行防火性能驗證。但一般建築物之防火設計仍以建築技術規則建築設計施工 編第三、四、十一、十二章之防火與避難為主。有必要針對防火設計之法規基 本屬性定義與物件資訊建立一套標準驗證機制。計畫以建築技術規則建築設計 施工編第 3、4 章的相關法規所牽涉到的審查資訊進行分析彙整，透過 Model View Definition 的架構建立起來，藉以定義法規查核所需的資訊內容，並以相 關的樣板協助建築師設計流程的輔助工具，以作為產業或政府門相關單位開發 的基礎。 三、 本研究計畫之重要性 國內目前以各地方政府針對建管法令自行研究，重點也都著重在各地方政 府所各自關切的相關建管法令及事項，雖有部分重點與中央統一法令相關，但 仍屬於各自發展，本案針對全國統一的建管法令進行規格邏輯化之通盤檢討， 並進一步針對 BIM 應用通用交換格式 IFC 所規範出資訊規格，這樣有利於建 管法規條文數位化，並且將建管法規於於 BIM 資訊建模中的資訊應用規範明 確規格化，進一步讓各地方政府有統一標準可以依循，本案不是只有標準的制 定，更利用實際案例與現行國內外執行之專案進行通盤討論，符合實務可行之 規範。 本案研究之建築技術規則建築設計施工編第3 章建築物防火構造與第 4 章 防火避難設施及消防設備，包含設計建築物基本構件之防火時效設計、防火區 劃、排煙設備、緊急升降設備等課題都是建築師目前做建築設計會面臨的通案

第一章 緒論 5 課題，在建管單位的技術法規抽查也常出現錯誤態樣。從態樣分析找出可能的 原因是本研究在進行過程中的重點。進而討論其邏輯化及資訊輔助項目 (Ifcproxy)，期能更穩健且務實的達到利用 BIM 建築資訊應用於建築管理上。 四、 國內外有關本案之研究情況

國際標準組織（ISO International Standard Organization）所制定的 STEP （Standard for Exchange of Product model data）以及 IAI 組織（International Alliance for Interoperability）所制定的 IFC 分別為工業界及營建產業制定了 一套產品資料交換標準。IFC 是以物件導向進行 3D 圖元資訊的標準化為基礎，來制 訂一個比 STEP 單純且實務性高的工業標準。世界有名的繪圖軟體公司（AutoCad、 Bentley、Graphisoft）皆已積極開發結合 IFC 模型標準之繪圖軟體，BIM 的資訊應 用將會更趨於標準化。

設計及施工各階段的資料交換，都會需要制定 IFC 的 MVD 以確定所需的資訊交 換內容，包括法規的規格化、標準化分析也是如此。所謂 IFC 是一種開放性資料 格式提供圖檔之間，作為資訊交換的標準及分享，由文字或 XML 格式呈現方式。MVD 則是在透過在特定階段，特定團隊間資訊交換的需求，經由作業流程的分析，建立 Information Delivery Manual (IDM)之後，確定所需的資訊交換內容與架構作為 該階段、該團隊組合彼此之間的 MVD 協定，可將建築資訊透過網路傳遞進行各種的 服務與資訊共享。在建築角度，可達到協同管理，避免資料傳遞發生多餘或者遺漏， 造成財務成本或時間的重大損失，並且可以加速審查標準的建立，減少人為的干 擾。 自動化法規審查系統的發展已經有一段時間的發展與努力，新加坡政府自 1995 年開始有對於 2D 圖紙的條碼檢查，1998 年開始以 IFC 格式作為建築資訊模型的基 礎導入 CORENET 法規審查系統。除此之外挪威、澳洲、美國政府也積極發展符合該 國法規的審查系統，這些系統仍然在不斷測試與開發的階段，已經完成的自動化審 查也僅限於部分項目，例如火災逃生路線的檢討、輔助特定族群、施工安全規範 (Zhang, Teizer, Lee, Eastman, & Venugopal, 2013)。目前以 IFC 格式作為建築 資訊模型的規則審查系統的軟體平台有 Solibri Model Checker、Jotne

EDModelChecker、FORNAX、SMARTcodes，各國政府所發展的法規審查系統是以上述 的平台為基礎發展。Eastman(2009)分析法規自動審查系統必定包含四個階段的程 序，規則解釋(Rule interpretation)、準備建築模型(Building model preparation)、 規則執行(Rule execution)、規則報告(Rule reporting)。

內政部建築研究所於民國 100 年發布「防火避難安全性能驗證技術手冊」是目 前國內進行防火性能設計的參考規範，自民國 101 年起，陸續於民國 101 年完成「建

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 6 築資訊模型應用於建築物防火管理決策輔助之研究-以大型醫院為例」、民國 105 年 完成「建築火災安全性能設計確認指南之研究」、民國 106 年完成「以 BIM 輔助建 築防火避難性能驗證之研究」，這些研究成果有些針對個案建築類型討論智慧防災、 也有針對防火驗證公式與 BIM 模型資訊整合應用，都將是本研究未來研究的重要參 考文獻。 在建築技術規則建築設計施工編第 3、4 章的法規解釋，涉及多條法規的 連結，業界目前並沒有一個健全的標準來定義防火設計的用語和資料檢討項 目，仍容易產生對一個單一法條過嚴或過寬等有多個解釋的衝突狀況。為了完 整 的 建 立 語 意 (semantic) 和 邏 輯 的 一 致 性 (logical consistency) ， Eastman(Lee, Eastman, & Solihin, 2016)提出以＂知識本體論＂為基礎，＂ 形式化需求知識(formalizing domain knowledge)＂與＂定義精確的資料模 組＂在模型視域(Model views)。它利用語意推理的方法發展實體之間的可管 理關係，讓軟體開發商與專業領域者可以明確的定義 MVD 的對應需求，並能持 續追蹤對應的問題。

第一章 緒論 7

第三節 研究方法

一、 研究採用之方法 本研究計畫分兩大方向，一是以行動研究法，以實際案例參與整個研究， 從法規的分析邏輯化、IFC 的資料架構解析、樣版的探討、實際案例的演練等 過程利用實際案例驗證並實作確認研究成果，本會從101 年起研究法規與 IFC 交換格式進行雙北電腦輔助建照審查系統的建置，所以法規分析可以與雙北電 腦輔助審查系統所進行比較分析或整合應用，透過雙北系統的實作成果，進一 步針對本案的法規研究分析與IFC 架構的一致性與可行性進行比較分析；另一 是針對國外相關文獻及研究現況進行彙集探討，可以與本案主題進行比較及探 討。在過程中會依其需求，邀請建築師事務所及相關的專家學者給予意見或補 強研究方向與內容。 在整個時間規畫上會分成兩個重要階段，期中報告前有兩項重點：第一是 針對收集第三章與第四章技術規則常見錯誤態樣進行分析與案例研究，並參考 國內外相關IFC 架構與 MVD 分析之相關文獻進行探討；第二是會完成初步的 架構分析及標準制定雛型，並且擬定出案例參與測試與實作的策略；期末報告 前重點會放在實際案例的驗證與測試，並透過實際案例的實作進行相關分析結 果與標準的修正，讓此研究分析之結果與實際操作可以結合，同時也在各階段 邀請專家學者一同參與討論並給予意見，讓研究成果可以落實實務應用。 以下分別針對研究重點進行簡述： 1. 法規的可量化邏輯分析 a. 法規解析透過參數化設定判斷 分析法規邏輯化與所需參數化之內容，依照第三章防火構造與防火 區劃與第四章防火避難設施與消防設備元件項目。於BIM 相關軟體參數 設定於各類別(窗、門、牆、房間、面積、自訂元件等…)或利用其他制 定方式，應用IFC 進行資料存取，配合法規參數進行法規邏輯化函式可 行性判斷。

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 8 b. 法規解析可結合模型屬性資訊與自定參數判斷 分析法規邏輯化可於各類別(窗、門、牆、房間、面積、自訂元件等…) 項目中直接應用的屬性資訊或模型可直接使用之設定資訊，結合所需參 數使用判斷，應用IFC 進行資料存取，配合法規參數進行法規邏輯化函 式可行性判斷。 c. BIM 模型繪製與法規解析應用之可行性 針對建築物之排煙設備、電梯間之防火設計、防火間隔等進行可邏 輯化關係探討，確認模型本身物件與物件之間的關係可以有效連結(模型 轉出IFC 後資訊)，才進入法規邏輯化分析檢討，透過程式撰寫進行相關 檢測運算的可行性。 2. 國內外 IFC 與 MVD 探討 IFC 的基本架構包含四個階層，這四個階層定義 IFC 資料的分類位 階。依序為最底層的基礎資料描述(Resource Layer)、核心層(Core Layer) 外部資料註記、整合層(Interoperability Layer)提供 IFC 與外部軟體之間 交換的能力、領域層(Domain Layer)提供各專案最基本命名分類。法規 檢測主要為將外部之法規資訊加入模型資料當中，因此在核心層(Core Layer)編定許多資訊，以產品資料綱要(schema)定義建築物元件組成，IFC 的schema 有很清楚的上位類型 (super type)與下位次類型(sub type) 的 繼承關係。於此定義所有屬性資料的位階，MVD 的資料編定之前，必 須先釐清這些位階，才可以讓法規資訊與模型元件結合。

本次研究第三、四、十一、十二章專業資訊需求(requirement)的彙 整 與 交 換 是 IDM 層級工作事項。進入模型視圖定義 Model View Definition (MVD)的層次，必需將這些工作項目標準化，以便能順利進行 專案模型建置(BIM model preparation)。以建築執照法規審查為例，如避 難層之進出口通道與地面高層設計有關，因此要求繪製在地上一樓平面 圖。其他如防火區劃面積因分屬各樓層檢討，則繪製在各個樓層平面 圖。其他如各樓層之緊急升降機道、特別安全梯與緊急升降機之空間名

稱標示 須提供 BIM 軟 Schem 從 程，在 目 。1 (1)Exc 升降機 圖下會 Model 訊 ， 例 (constr 構協定 and Im 連 結( 示涉及免計容 供標準的樣 軟體工具是較 ma 架構關係 圖 從下圖 NBI 在藍色區塊包 1. 建 立 標 準 change requ 機道、特別安 會，針對特定 view defi 例 如 在 各 層 ruction)是指 定。當中包含 mplementatio (2) 軟 體 產 容積樓地板 樣版才有辦法 較不足的， 係如下圖所示 圖1-1 IFC 與 （由 IMS 在描述 包含設計(d 準 設 計 (st uirement mo 安全梯與緊 定的法規檢討 nition(通用 層 建 地 平 面 指在軟體執 含(1)模型視 on Specifica 品 執 行 的 9 板面積標示等 法讓檢測程 故需明確定 示： 與MVD 探 由本研究繪製 述模型法規 design)與結 tandard de odel(交換模 緊急升降機就 討項目，訂定 用模型視圖) 面 圖 標 註 各 執行(Implem 視圖的定義 ation )，非常 的 便 利 性 與 等，皆屬於 程式擷取到 定義視圖。I 探討程序架構 製） 規資訊整合 結構(constru esign) 的 資 模型)，如前 就屬於資料 定特別的資 )適用規範 各 空 間 名 稱 mentation so 義與執行規範 常清楚的模 與 驗 證(Fa 於個別之空間 到必要空間資 IFC 與 MV 構 合交換的發展 ction)兩個重 料 交 換 格 前段所述防火 料交換需求模 資訊標註項目 對通案性的 稱 的 法 規 屬 oftware)環境 範(Model V 模型資料與 cilitate SW 第一 間檢討，也 資訊。在現 VD 之間的 I 展與使用的 重要的工作 格 式 。 當 中 火區劃、緊 模型，在此 目；(2)Gene 的法規檢討 屬 性 。2. 結 境下的資料 View Definit IFC 資料關 W product 一章 緒論 也必 現有 IFC 的流 作項 中 有 緊急 此視 eric 討資 結 構 料架 tion 關係 ；

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討

10

Implementation and Certification)，這裡指的是由特定機構(例如 NBIMS) 對於由進行軟體內部資訊的編定與交換完整性，進行技術評估與測試， 進而確保BIM 的模型資訊可以被完整交換。軟體內部資訊指的就是 IFC 屬性分類的完整性。 有關IFC 屬性分類的完整性，從建築計畫擬定的內容來說明，建築 物的構成可以分成實體的構件(建築物結構體)與空間元素(部位名稱)。在 IFC 的資料架構也是依循這樣的分類架構。從建築模型轉出的各部位構 件 IFC 資 料 結 構 (schema) 中 ， 它 的 第 一 層 可 以 看 到 最 基 本 的 分 類 IFCObject，IFCElement 則是其下二階的子類別。實體的構件(柱、梁、 門、窗)會歸屬在 IFCElement，它是單獨存在的構件。空間元素(排煙室、 緊 急 升 降 機 、 特 別 安 全 梯 等 建 築 計 畫 之 空 間 名 稱) 則 會 歸 屬 於 IFCSpatialStructureElement。在 IFCSpatialStructureElement 會有比較複雜 的組合(Composite)與拆解(Decomposed)關係的描述，它在律定所有建築 物空間彼此之間的協同關係(IFCRelAggregates)。而構件與元素最終的組 織(hierarchy)關係則以 IFCRelContainedInSpatialStructure 進行整合。 綜上，可知MVD 是如何將專業資訊導入模型的重要介面，也是模 型準備最重要的基本工作，MVD 扮演專案設計的功能(模型作業環境設 計與檢測程式整合)，它有四個面向要考量：(1)視圖定義；(2)明細表應 用；(3)軟體既有物件屬性與參數值(4)專案參數與座標律定。因此，MVD 也會隨著軟體操作環境的不同(比如:Revit 與 ArchiCAD)而調整。考量的 是軟體執行驗證(Software implementation and certification)，也就是 IFC 資料匯出的完整度。

第一章 緒論

11

圖1-2 法規邏輯化分析程序

(取自 Modularized rule-based validation of a BIM model pertaining to model views) 3. 雙北市府的系統在地化研究

近年國內針對建築技術規則相關法規分析以臺北市、新北市政府最 為積極，也應用系統之實作開發出可檢測之系統與法規樣版，可以借鏡

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 12 臺北市、新北市政府之成果，與本研究案結合，從理論分析到實務應用 可以串聯結合，從地方到中央整合出一套完整的法規邏輯化架構，而這 樣的邏輯化架構都是基於IFC 資料架構的原則。 4. 業界建築師的案例實作 除了上述所提的分析與研究，目前已有業界建築師事務所以新北市 的法規檢測樣版，做為事務所內部客製化樣版的基礎，再結合業界軟體 公司發展屬於自己事務所需要的應用程式(API)，這樣的模式是最佳的 具體應用的實證。期待本計畫完成後，可以又更多的建築師以實際案例 進行應用，讓法規邏輯化於業界中不同角色都可以理解並且實際應用。 二、 研究採用方法之原因 探討 BIM 應用於建築管理，其中建築法規的探討與數位化是一個很重要 的關鍵與門檻，透過IFC 通用交換格式的架構，提出一個彈性且通用的分析方 法，是讓建築法規審查邁入電腦化應用的重要基礎，除了法規分析邏輯化的關 鍵基礎之外，必須結合建築設計專業、建築法規專業及資訊分析等不同專業的 參與，將數位化的法規實作於 BIM 資訊建模的應用中，並進一步與資訊專業 進行程式規格制訂與架構分析，才可真正的落實於實務應用上。以上擬訂之研 究方法，正是以這樣的理念所構成，由於考慮層面寬廣、技術挑戰性很高，必 須步步為營，才可望交出亮麗成績。 三、 預計可能遭遇之困難及解決途徑 本案聚焦在「建築設計施工編第3、4 章」，雖已將範圍縮小且更明確，雖 然目前已有防火驗證程式，空間命名規則應該會比建築技術規則建築設計施工 編第一、二章更有一致性，所有防火資訊是否確實可以透過樣板與Ifcproxy 屬 性設定即可取額，仍是一項潛藏的挑戰。再者目前業界對法規文字的解讀更可 能因人而異，在上述的可量化分析原則下，如何明確將法規轉換成數位化條文 是本案的一個最大挑戰與困難。將法規邏輯數位化解析於IFC 通用交換格式中 應用，將是完成本次研究的重要關鍵，將這兩關鍵克服，將可讓本次研究成果 豐碩。

第一章 緒論 13 上述所提之困難與關鍵，能透過不同專業參與及中央單位(例如：營建署) 和地方單位(例如：雙北市府建管單位)，一同將法規的解析與邏輯化規則或將 模糊法規進行解釋讓讓其有明確化的定義，並透過實務上的驗證，始能順利為 我國業界所運用。

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討

(In 層皆 原理 考交 的其 自身 確的 用 在 IFC nteroperabil 皆包含多個 理(Gravity 交互操作層 其他類別。 身高階層的 的區分AE 。

第二

第

結構體系下 ity Layer)、 個不同的類別 Principle)運 層、核心層和 。亦即，一個 的類別。在這 EC / FM 領域

二章 國

第一節 IFC

下概念分為 、核心層(C 別，它們彼 運作。舉例 和資源層中 個類別可以 這樣的結構 域中不同專 15

國內外相關

C 綱要 IF

為四個階層 Core Layer)和 彼此間存在嚴 例來說，如圖 中的任何類別 以參考同階層 構設計下，使 專業的類別

關文獻探

FC Schem

：領域層(D 和資源層(R 嚴謹的參考 圖 2-1 所示 別，而資源 層或下階層 使模型更容 ，幫助模型 第二章

探討

ma

Domain La Resource La 考與繼承關係 示，領域層的 源層只能參考 層的類別，但 容易維護和擴 型在特定專業 國內外相關 ayer)、交付 ayer)。每個 係，透過重 的類別可以 考同為資源 但不能參考 擴充，並且 業領域中的 關文獻探討 付層 個階 重力 以參 源層 考比 且明 的應

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討

16

圖2-1 IFC 體系結構的層級概念 (圖片來源：IFC2x3 Technical Guide)

實體元件(Entity)在 IFC 中為一種常見的資料型態，它被定義於概念階層內 的綱要(Schema)之中。其具有三種基本的實體類型(Entity type)，皆由 IfcRoot 衍生。分別為：  物件(IfcObject)  關係(IfcRelationship)  屬性性質定義(IfcPropertyDefinition)。 物件(IfcObject)是抽象的超類型，七項子類別分別為：產品(IfcProject)、流 程(IfcProcess)、控制(IfcControl)、資源(IfcResource)、參與者(IfcActor)、專案 (IfcProject)和群組(IfcGroup)。其中產品(IfcProject)的定義可以由形狀來表示， 並且在空間中占有一個坐標位置。因此在模型中，所有實體上有形的物件(如： 牆、樑)、實際存在但無形的元素(如：空間)或概念性元件(如：網格)皆包含在 產品的類別下。 關係類別(IfcRelationship)為處理物件之間關係的方式。五項子類別分別 為：指派(IfcRelAssigns)、關聯(IfcRelAssociates)、分解(IfcRelDecomposes)、定 義(IfcRelDefines)和連接(IfcRelConnects)。 屬性性質定義(IfcPropertyDefinition)為可以指派給物件的所有特性，且此 特性在實體物件之間是可以被共享的資訊。而將特性指派給物件的關係是透過 IfcRelDefines 來處理。 對實體元件定義的了解將有助於法規檢測的應用。在處理建築的資訊時， 除了元件的屬性特徵，我們同時也要了解元件之間彼此的關聯關係。在此以門 (IfcDoor)和空間(IfcSpace)為例。實體元件繼承其所有父類別（亦稱為超類型 Supertype）的屬性特徵。門(IfcDoor)的大部分屬性特徵，如：形狀，位置等皆 由其父類別元件(IfcElement)定義，因為這些屬性特徵對於 IfcElement 下所有子 類 別 是 通 用 的 。 同 樣 的 ， 空 間 (IfcSpace) 也 繼 承 空 間 結 構 元 件 (IFCSpatialStructureElement)的屬性特徵。如圖 2-2 所示，透過 IFC 使用的

EX Ifc 說 關係 IFC 築元 元件 國的 當的 發展 XPRESS 語 IfcRoot → cBuildingEl 實體元件 ，如果要將 係。如圖 CSpatialStru 元件(如牆 件(如樓層 IFC 建構 的法規檢測 的位置；如 展的重點。 語言定義，我 → IfcObjec ement→Ifc 圖2 (圖片 件可以透過 將門與空間關 2-3 所示， uctureElem 、樑、柱、 、房間)相關 構了完整的架 測系統，將取 如何有效的運 。 我們可以看到 ctDefinition cDoor -2 門 IfcDo 片來源: Buil 過不同類型的 關聯，則會 ，門(IfcDoo ment 的階層 門)都可以 關聯。 架構體系且 取決於：在 運用建築元 17 到IfcDoor 由 n → IfcObj oor 的 EXPR ldingSMAR 的關係(Ifc 會使用IFCR or)和空間(I 層上實行。這 以與任何 IF 且允許擴充的 在IFC 架構下 元件間的關聯 由底部往上 ject → IfcP RESS 語言 RT IFC2x3 T cRelationshi RelContaine IfcSpace)的 這也表示，任 CSpatialStr 的靈活性， 下將我國專 聯關係。前 第二章 上至IfcRoot Product → 言定義 TC1) ip)來互相關 edInSpatial 的關係在 IF 任何IFCEl ructureElem 但如何妥善 專有的法規型 前述即本研究 國內外相關 t 的繼承關係 IfcElement 關聯。舉例 Structure 包 FCElement lement 下的 ment 下的空 善的應用於 型式歸類於 究開發和未 關文獻探討 係。 → 例來 包含 和 的建 空間 於我 於適 未來

應用IFCC 記載建築技 圖 技術規則檢測資 圖2-3 門 Ifc (圖片 資訊之研究(二 cDoor 與空間 片來源: Buil 二)建築設計施 18 間IfcSpace ldingSMAR 施工編防火與 e 的關係 Ifc RT IFC2x3 T 與避難檢討 fcRelationsh TC1) hip

第二章 國內外相關文獻探討 19

第二節 文獻研究

隨著建築資訊建模(BIM)以及工業基礎類別(IFC)的發展日益成熟，在這樣 的基礎下，提供法規檢測自動化得以實施的機會，幫助法規審核流程的作業更 加精確、快速且透明。在自動化檢測的研究中，C. Eastman(2009)調查了多項評 估建築設計的法規檢測系統，為這個領域的研究奠定了一個堅實的基礎。規則 解釋(Rule interpretation)作為法規自動審查系統階段程序的第一步，W. Solihin (2013) 根據處理法規所涉及的複雜度，對各種法規進行分類，使法規系統化以 幫助檢測作業更易於處理。 然而，建築法規的表達是使用自然語言所撰寫的複雜形式，將它們編寫成 電腦可判讀的方式需要大量的專業知識。因此，在將其系統化之前，透過專家 知識來解釋法規的含義是必要的，如法規本身基本的與隱含的意義，以及與其 它法規的依賴關係(W. Solihin, 2013)。 Y. Li (2014-15) 針對法規文句本身，將之分為以下述的四個類型：  可驗證的(Verifiable) 代表可直接轉譯為電腦可判讀的規則。如：可用準確的值或條件式 (if…then…)判斷。  非命題(Non-propositions) 亦即無法使用邏輯判斷的語意，通常用於定義。如：防火牆定義、排煙 量定義等。  模糊的(Ambiguities) 指語意模糊的規則，它們通常含有不可量化、無法明確判斷的詞彙。如： 靠近…、易於…等。  其他(Others) 代表需要發展程度(LOD)較高的模型才能作判斷的法規。 在這裡我們需要注意的是，如果為了將全面的法規做自動化檢測，而要求

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討

20

過高 LOD 的模型，即使在技術上是可行的，但對於整體法規檢測過程的影響 其實是負面的。原因除了不符合建築設計階段的模型開發外，為了發展更精確 的建築組件，將導致建模的工作量增加，妨礙自動化法規檢測流程的推行。(J. P. Martins, B. Range, V. Abrantes, 2016)

在法規系統化的研究領域，Y. Li (2014-15) 將模型檢測器(Solibri)與主機應 用程式和模型相結合，提出一套法規檢測程序；H. Lee & J. Lee & S. Park (2015) 透過應用程序 KBimLogic 將韓國建築法規轉換為電腦可執行的明確格式 KBimCode 的方法，用以評估建築核可要求；S. M. İlal (2017) 提出的新模型， 結合SMARTcodes 的語義建模方法以及 Nyman 和 Fenves 的理論基礎。這種複 合模型以四個階層來編寫表示法，並將建築法規依領域概念、法規的各別陳 述、法規間的關係以及法規的整體組織來分別模組化。諸多研究皆發展出各自 的方法，但目前尚未出現一套統一的模式。 表 2 文獻研究與整理表 （資料來源：研究小組自繪） 項次 篇名 作者(發佈年份)

1 Automatic rule-based checking of building designs

以法規為基礎的建築設計自動化檢測

C. Eastman (2009)

2 Classification of rules for automated BIM rule checking development

用於自動化BIM 法規檢測開發的規則類別

W. Solihin (2013)

3 Automated Code-checking of BIM models BIM 模式的自動化法規檢測

Yunxue Li (2014-15)

4 Translating building legislation into a computer-executable format for evaluating building permit requirements

將建築法規編譯為電腦可執行格式用以評估建 築核可要求

Hyunsoo Lee, Jin-Kook Lee, Seokyung Park (2015)

5 Computer representation of building codes for automated compliance checking

用於自動化合規檢測的建築法規電腦化編寫方 法

Sibel Macit İlal (2017)

第二章 國內外相關文獻探討

21

Topology for 3D Route Planning Using BIM and 3D-GIS Techniques

使用BIM 和 3D-GIS 技術自動生成用於 3D 路 線規劃的室內空間拓撲

7 A simulation model for studying the

implementation of performance-based fire safety design in buildings

研究建築物性能式消防安全設計實施的模擬模 型

S.M. Lo, C.M. Zhao, M. Liu (2008)

8 A BIM centered indoor localization algorithm to support building fire emergency response operations

以BIM 為核心支援建築物火災應變措施的室 內定位演算法

Nan Li (2013)

9 Applying building information modeling to support fire safety management

應用建築資訊建模以支援消防安全管理 Shih-Hsu Wang (2014) 針對以上文獻摘要如下： 1.以法規為基礎的建築設計自動化檢測 C. Eastman (2009) 本研究根據各種規範調查了多項評估建築設計的法規檢測系統。我們詳細研究了五 項主要產業的作業，系統輸入來源皆使用IFC 建築模型。法規檢測系統的功能分為四個 階段；而這些功能標準將為這五個系統的比較提供一個框架。 本研究的論述評估了建築設計規則檢測的技術和結構，作為對這個新興領域的評定。 建築法規檢測系統的發展還非常年輕，且僅有有限的使用者經驗被提出。本調查以研究 及該領域成熟的需求為考量奠定一個框架。 2.用於自動化 BIM 法規檢測開發的規則類別 W. Solihin (2013) 從法規和產業的角度，自動化法規檢測已被認定能為AEC 產業提供重要價值。成 功實施規則檢測的關鍵挑戰在於，法規本身固有的複雜性以及它們必須使用的條件廣度。 由於大量的建築規範和理論上可以定義的無數規則，將法規系統化來幫助法規檢測作業 更易於處理是一個關鍵。本研究是邁向歸類自動法規檢測的第一步。在本論文中，作者 將透過其在AEC 領域中，對於各種建築法規和法規檢測的廣泛國際經驗，介紹一個能 跨應用程序領域的通用法規歸類，透過一個適用於所有自動法規檢測已知面的標準。此 次經驗涵蓋學術研究和新加坡CORENET ePlanCheck 項目的實際作業實施，以及美國和 其他國家的各種試驗性實施。作者提供一項關於不同類別的規則中，其代表性範例的調

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 22 查。調查的關鍵概念在於，實施它們需要潛在的工具，並且在每個類別中的每個規則範 例，至少有一個可能的解決方案。這些範例來自研究領域以及現有的商業應用。本研究 的目的是，為法規歸類架構的建立提供一個初步指南，它闡述了在處理規則自動化過程 中的挑戰以及技術需求。 3.BIM 模式的自動化法規檢測 Yunxue Li (2014-15) 在中國等國家，建築法規在建築設計和法定圖則檢查階段都是透過人工方式查核。 這對設計師和監管機關的工作人員來說是一項重要的作業。雖然人工查核過程常會導致 模糊且矛盾的評估以及整個施工過程的延誤。隨著建築資訊建模（BIM）技術的發展， 用於建築法規的自動化合規檢測系統變得可行。它被認為是最有潛力為建築、工程和施 工（AEC）產業提供重要價值的技術之一。法規轉譯成為實現法規檢測成功的關鍵挑戰， 將法規系統化並使其易於處理是至關重要的。 在本文的第一部分，綜述關於BIM 在自動化法規檢測系統的實施議題以及對該領 域當前研究的評估。 在第二部分中，提出了法規檢測程序，它將當前使用最廣泛的模型檢測器（Solibri） 與主機應用程序和模型相結合。經過研究和測試後，工作流程被設計為在檢查過程和模 型修改之間建立聯繫。 在本文的最後，將發展案例研究來測試提出的工作流程。在這個案例研究中，LOD 100 和 300 的高層建築模型被用來檢測部分是否符合中國高層建築防火規範 GB

50016-2014/GB0016-2006 (Zheng, et al., 2014) (Li, et al., 2011)，以及中國辦公建築設計規 範JGJ67-2006 (zeng, et al., 2006)。

到目前為止，只有限定的使用者體驗過由本研究提出的非常年輕的法規檢測系統。 預期這項調查可以奠定一套有用的工作流程成為該領域成熟的要素。

4.將建築法規編譯為電腦可執行格式用以評估建築核可要求

Hyunsoo Lee, Jin-Kook Lee, Seokyung Park (2015) 在本文中，我們描述了一種將韓國建築法的書面內容翻譯成電腦可執行格式的方法， 用以評估建築核可要求。在建築資訊模型（BIM）的各種應用中，我們專注於設計評估 自動化及其規則制定的過程，而這一過程由建築師和軟體開發人員執行。與過去的規則 制定方法相比，此方法與法規檢測軟體結合，我們建議的機制（KBimLogic）可將韓國 建築法規中的文句轉換為電腦可執行的法規格式（KBimCode），它是一種獨立於軟體 的方法，將規則制定和法規檢測流程分開。我們使用規則制定的方法，將韓國建築法規 轉化為注重建築核可要求的明確格式。 韓國建築法規定了與建築核可的相關規則，但其中一些語意模糊或具有隱含意義的 定義，成為在轉譯成明確定義的電腦可執行格式的阻礙。一些與建築核可有關的要求， 會隨著建築物類型、行政區域、許可日期和竣工日期而異；因此，設計一套電腦可計算 的規則並不依賴於任何特定軟體至關重要。韓國的建築核可制度是會改變的（就像其他

第二章 國內外相關文獻探討 23 國家一樣），因此法規合規規則的更新是重要的。這些基礎是我們研究的動機，並提出 了一套為了非程式開發人員使用的基於邏輯規則的機制，以及在規則制定的過程是便利 於使用者。 我們研究的範圍和主要構成如下：（1）用名詞短語對建築物件進行分類並關聯來自 韓國建築法規的屬性；（2）動詞短語從高階層的方法獲取來建構實際法規檢測的主體； 以及（3）基於邏輯規則的機制處理自然語言文句。在實際執行轉譯時，用於生成 KBimCode，各個資料庫和基於 GUI 的應用程序 (KBimLogic)都演示了這種方法。 KBimCode 是包含一系列經過轉譯並明確的建築核可要求，可以使用特定的檔案格式匯 入我們的法規檢測軟體 (KBimAssess)。

5.用於自動化合規檢測的建築法規電腦化編寫方法

Sibel Macit İlal (2017) 開發自動化建築法規合規檢測系統需要將建築法規做適當的描述。建築法規是用自 然語言撰寫的複雜文件，研發如何將法規電腦化表示的方法是具有挑戰性的。本文提出 一種新的模式及相應的模組化方法，目的即是為了能應用於未來自動化合規檢測系統開 發的建築法規電腦化表示方法。

新模型結合SMARTcodes 專案的語義建模方法以及 Nyman 和 Fenves 建立的理論基 礎（亦稱為四階層表示法）。這種複合模型以四個階層來編寫表示法，並允許將建築法 規依領域概念、法規的各別陳述、法規間的關係以及法規的整體組織來分別模組化。 此模型透過案例研究進行評估。選擇伊茲密爾市住宅和區域法規是因為它代表複雜 的建築法規，且已經在整個土耳其生效。部分形式化且適用於所有建築類型的伊茲密爾 法規，是以新模型為基礎，使用電腦可執行的格式被編寫。本論文的研究呈現顯示，將 建築法規分為四個階層以及使用語意導向樣版為基礎的法規模組化，對於將建築法規編 寫成電腦格式是一個有效的模組化策略。 6.使用 BIM 和 3D-GIS 技術自動生成用於 3D 路線規劃的室內空間拓撲

W.Y. Lina, P.H. Lina (2017) 3D 室內空間拓撲，主要參照樓層配置和引導路線，是室內行動定位服務（LBS） 的基礎，例如大型購物中心的導引或大型運輸站的轉乘。人工生成此拓撲非常耗時、成 本效益較低且容易出錯。本研究採用3-D GIS 技術，提出了一套創新的工作流程，能自 動生成以3D 建築模型為基礎的室內空間拓撲，且該模型採用產業基礎類別（IFC）的格 式。在ESRI ArcScene 軟體的環境下，樓層配置和包含樓梯在內的路徑將被識別並生成。 幾種類別的導引路線是由名為i-GIT（Intelligent Generation of Indoor Topology）智能生 成室內拓樸的集合演算法來定義和建構。本論文以3 層樓商業建築模型來演示整體的工 作流程和概念，產生樓層配置和導引路線。更多與i-GIT 相關的細節以及以真實建築物 為基礎的驗證將在接下來的段落中揭示。

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24 7.研究建築物性能式消防安全設計實施的模擬模型

S.M. Lo, C.M. Zhao, M. Liu (2008) 許多城市正在大量的建設巨型且複雜的建築，特別是遠東亞洲。在規定的建築及消 防安全法規的基礎上，傳統的建築設計監管控制可能不利於建築設計者做創新的設計。 尤其是嚴格的消防安全法規，對建築配置和結構的設計有重大影響。採用以性能為基礎 的方法，近來為建築設計者提供一個機會去創造獨特而大膽的解決方案，其中，建築物 的設計是為了滿足性能的要求，而不是嚴格的遵守規定的法規。為了將性能式方法導入 監管系統的效果做測試，建立了一個參考香港樓宇管制系統的概念系統動態模型，用以 探索系統的行為和變化。在技術與精神的因素下產生該模型的概念，這對於樓宇管制行 政人員的決定以及各種議題都產生影響。為了系統動力學模型的建立，首先要產出一個 能顯示出系統組件間相互關係的成因圖。它可以幫助識別出哪些屬性會影響建築設計管 控政策的實施和表現。在成因圖的基礎下，制定了一個模擬模型。關於可能影響性能式 消防安全設計實施的一些議題可以被審查和討論。 8.以 BIM 為核心支援建築物火災應變措施的室內定位演算法 Nan Li (2013) 在建築物中快速並準確地定位人所在位置的能力，對於建築消防緊急應對措施的成 功至關重要，並有助於減少各種建築火災造成的傷亡。本文介紹一種由作者設計的配置 環境感知信標的演算法，支援序列基礎的定位模式，在建築火災緊急狀況時，定位第一 線救災人員和被困住戶。設計該演算法有雙重目的，為了提高房間等級(Room-level)的 定位精準度以及配置特設感知器網絡來減少工作量，在大多數緊急情況下必要的感知基 礎設備可能不可用。配置工作的衡量依據為要配置的信標數量以及容易配置信標的地點 位置。本研究提出的演算法以建築資訊建模(BIM)為核心，其中 BIM 是由提供感測區域 的幾何資訊所集成，該資訊輸入演算法後計算空間區劃質量，該度量標準測量出大部分 正確的房間等級估算的可能性並關聯配置作業。BIM 還提供一個視圖介面作為使用者互 動。 整合次經驗法則(Metaheuristic)是為了有效地搜尋令人滿意的解決方案以減少計算 時間，這對於緊急應對措施的成功至關重要。該演算法透過模擬進行評估，其中模擬了 兩個建築物火災緊急場景。禁忌搜尋演算法(Tabu Search)， 它使用動態生成的約束來導引搜尋最佳的解決方案，被發現是三個經過測試且調整 過的次經驗演算法中最有效的。該演算法產生了平均87.1％的房間等級精確度，並且與 隨機放置信標相比，配置作業量減少平均32.1％。該演算法的穩健性測試，是透過配置 的特定感知器網絡在緊急情況時，會受到各種損害的條件下進行審查。結果顯示，當所 有配置點中有54％損壞時，房間等級的準確度仍保持在 80％以上。空間區劃質量和配 置作業量之間的權衡也進行了檢測，這揭示了總配置作業量和定位精確度之間的關係。

第二章 國內外相關文獻探討 25 9.應用建築資訊建模以支援消防安全管理 Shih-Hsu Wang (2014) 建築資訊建模（BIM）對用於規劃和維護建築專案項目的三維（3D）視圖和數據/ 訊息存儲非常有用。近來，全球的研究人員一直在探索BIM 的應用。在這些研究中， 以BIM 為基礎的模型設計是用以支援建築物的消防安全管理。該模型由四個模組構 成 — 疏散評估、逃生路線規劃、安全教育和設備維護。 疏散評估模塊將BIM 與火災動力學模擬器整合，計算必要的逃生時間和適當的逃 生時間，以評估在發生火災時疏散的能力。逃生路線規劃模塊利用BIM 來確定逃生路 線的距離是否合適。安全教育模塊呈現危險區域以及逃生路線和位置導引地圖的視頻， 皆以3D 方式，教育住戶關於建築物的消防安全。設備維護模塊在以網絡為基礎的原型 中實施，以遠程管理方式支援維護作業。 應用BIM 的結果證明，BIM 可以有效提供三維幾何數據，支援消防安全評估和規 劃（透過使用前三個模組），並且可以在以網絡為基礎的環境中（透過使用設備維護模 組）存儲關於支援安全管理和物業管理的訊息。

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第三章 應用IFC 分析防火與避難檢討 27

第三章 應用 IFC 分析防火與避難檢討

第一節 建築物之防火分析

一、建築物之防火法規架構說明 建築技術規則第三章建築物之防火從第 69 條定義各建築類組應為防火構 造者為基礎開始，接下來針對四個重點做定義，第70 條定義主要構造(柱、樑、 承重牆、樓地板、屋頂)所需防火時效；第 75 條定義防火設備種類(防火門窗)； 第79 條第一防火區劃；第 88 條內部裝修材料限制，依建築物類組與樓地板面 積所需裝修耐燃等級。上述四個主要重點之外，另外再分別對於各別細節部分 做相關規定，將整個防火構造建築的各層關係作完整的規範從建築物類組到各 區劃空間與構造及設備的關聯規定，最後到裝修材料的限制，在這章法規分析 中可以透過其法規結構作為資訊分析應用的基礎。 圖3-1 建築物之防火法規架構 (圖片來源：由本研究繪製)

應用IFC 二、防火 C 記載建築技 火構造法規 針對防火 1.第 69 條 法規 類規定外 均應以不 構中可以 訊中標準 時必須透 出後進行 技術規則檢測資 規分析說明 火構造法規 條-定義各建 規內容：下 外，作業廠房 不燃材料建 以在下圖中 準化規定建 透過法規名 行判斷。 圖3-2 資訊之研究(二 明 規內容中的重 建築類組應 下表之建築物 廠房樓地板面 建造。重點定 中看到其對應 建置而取得， 名稱標準化的 建築類組防 (圖片來源 二)建築設計施 28 重要定義項 應為防火構造 築物應為防火 面積，合計超 定義其使用類 應關係，建築 ，再針對其樓 的訂定作為 防火構造規 源：由本研 施工編防火與 項目與IFC 關 造者 火構造。但 超過五十平方 類組的樓層 築類組相關 樓層數與面 為計算基礎， 規定與IFC 的 研究繪製) 與避難檢討 關係作分析 但工廠建築 平方公尺者， 層與面積關 關資訊可於模 面積數量等 ，將相關數值 的關係 析說明： ，除依下表 ，其主要構造 關係，從IFC 模型的專案 等進行計算， 值從IFC 中 表 C 構造， C 結 案資 ，這 中取

2.第 70 條 法規 地板及屋 可以清楚 作定義(例 所表示的 3.第 75、 防火 到在 IF 資訊作為 條-定義主要 規內容：防 屋頂應具有 楚定義其物 例如：牆與 的對應關係 圖3-3 、76 條-定義 火設備防火 C 的架構中 為法規判斷 要構造(柱、 防火構造之建 有左表規定之 物件名稱或增 與承重牆)， 係，可以看到 主要構造防 (圖片來源 義防火設備 火門窗對應I 中透過法規 斷的基礎。 29 、樑、承重牆 建築物，其 之防火時效 增加參數的 依據樓層高 到在IFC 的 防火時效規 源：由本研 備種類(防火 IFC 關係中 規標準屬性定 第三章 牆、樓地板 其主要構造之 效。主要構造 的方式將物 高度資訊對 的架構中取得 規定與IFC 的 研究繪製) 火門窗) 中如下圖所表 定義後可以 章 應用IFC 板、屋頂)所 之柱、樑、承 造部分所對應 物件進一步針 對應到防火時 得法規所需 的關係 表示的對應 以於元件中取 C 分析防火與 所需防火時效 承重牆壁、 應IFC 關係 針對法規名 時效，如下 需資訊。 應關係，可以 取得法規所 與避難檢討 效 、樓 係中 名稱 下圖 以看 所需

應用IFC 記載建築技術規則檢測資訊之研究(二)建築設計施工編防火與避難檢討 30 圖3-4 建防火設備種類規定與 IFC 的關係 (圖片來源：由本研究繪製) 2.第 79 條-定義防火區劃及防火區劃的空間與構造關係 防火區劃的空間關係可以分成下表兩大類型，一個是針對範圍面積的 相關規定；另一的是針對垂直貫穿樓板的空間規定。無論是區域範圍的面 積或是垂直的空間都屬於ifcSpace 的定義中，這與建築技術規則第 1 章中 針對法規面積名稱標準化概念一樣，將其法規所定義的相關空間面積名稱 做標準化的定義後，可以透過IFC 的資料萃取進行法規運算。 表 3 防火區劃空間定義分類表 （資料來源：研究小組自繪） 垂直貫穿樓板空間 區劃範圍、面積 挑空 防火區劃 升降階梯間 防火間隔 安全梯間 昇降機間 管道間 在討論有安防火區劃的定義會探討到防火構造建築物內之挑空部 分、昇降階梯間、安全梯之樓梯間、昇降機道、垂直貫穿樓板之管道間及 其他類似部分，需針對各空間之間相對關係與依存關係做明確的分析與定 義，是未來提供應用IFC 資訊作為法規運算的一個重要依據。 在探討分析防火設備與防火區劃的相關規定中，針對兩者間的相互關 係更是整個法規分析中的重點，要能完整的分析檢討防火區劃的資訊應用 與法規運算就要將關係互動的因素納入分析的重點中，如何透過IFC 資訊 取的可用資訊進一步作為運算判斷之用，在本章第四小節中以實際案例做 說明。