中低層鋼構造建築介面設計圖檔之建立
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(2) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 中低層鋼構造建築介面 設計圖檔之建立. 計畫主持人：楊建築師逸詠 共同主持人：陳建築師韶賜 研 究 助理：吳工程師亞雄. 研究單位：財團法人中華建築中心 委託單位：內政部建築研究所 計畫編號：MOIS 891014 執行期程：八十八年十月至八十九年十月.
(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Establishing a Construction Detail Data File for the Interface of the Lower/Middle Story Steel Building Structure and the Other Building Components for Practicing Architects.. BY Yih-Yung Yang Shau-Tsyh Chen September 30, 2000.
(4) 摘. 要. 關鍵詞：綠建築、耐震消能、施工步驟、機電機能 為響應綠建築鋼構造之推廣，除了由大專院校負責編撰鋼構造的基 本教材外，在實務面，則在此計劃之下，希望建立一套中低層鋼構造建 築介面設計圖檔，有系統的輸入電腦，以便建築師查詢，及作為其設計 思考的分析素材與借鏡。 由於中低層鋼構造建築介面圖檔素材的來源不同，除收集費時外， 內容各異，其中有建築師及業界捐贈的施工藍圖，多屬本土作品或中外 合作者，有日本鋼構的中譯本，國外協會，廠商的型錄，鋼構專業的參 考書籍，北美各大鋼鐵公司的案例文獻，北美、日本及歐洲的鋼構系統 實例。欲將之整理成統一格式，在實務上，實非易事。尤恐誤導參閱者 引用為鋼構之標準做法而應用不當，造成張冠李戴。此乃工程上之大 忌。因此之故，本計劃案的初期，只寄望能就收集到的個案，選出適用 部份，電腦建檔。圖檔中載明提供者與原設計單位，及該案的日期，一 方面表明是原作者的智慧財產，及當時當地的建築規範，鋼構理論與營 造技術，是息息相關的。 至於對檔案的使用者，仍須具備三項基本條件：第一，使用者應具 備建築師的基本素養。第二，了解與結構、設備的配合。第三，建築法 規的認知。最終圖檔的內容，仍希望能配合公共工程委員會推行之工程 綱要編碼系統，依建築物的構造功能分類，納入耐震消能、施工步驟、 機電機能之配合，加上圖檔維護機制，使成為一永續性的文獻資訊。.
(5) ABSTRACT Keywords: Green Buildings、earthquake protection and seismic energy、working step、match of electron & electronic performance In order to support the promotion of Green Buildings and Steel Structures, we hope to Establishing a Construction Detail Data File for the Interface of the Lower/Middle Story Steel Building Structure and the Other Building Components for Practicing Architects. Apart from in charge of editing basic handout by the colleges, we also systematically have to plan key-in computer, for architect query and designing analysis. Owing to the different source of Middle/Low Story Construction Interface Design Graph File, collecting materials are hard. Those differential donating blueprints come from native or foreign architect works, even also bi-collaboration. There are the Chinese translations of Japanese Steel Structure, catalogues and references of foreign association and enterprise, literatures of big steel company in North America. It is not easy to combine those materials to unify. Inevitably someone educe them to new standard of working which induce the very bad demonstration. For the reason, We will select proper papers of those materials to build files in the beginning of this project. On the other hand, for the sake of protecting intellectual property of original author and local construction regulation, those computer files have to specify provider, original designer and the date. As to users, they should have three fundamental conditions: 1.The users need to have the basic knowledge of architecture. 2.The users need to understand the coordination of structure and equipment. 3.The users need to aware the building laws and the relative regulations. At last, we hope that those proper papers, including earthquake protection and seismic energy, working step, match of electron & electronic performance, and maintenance of graph file, assort with engineering outline coding system in promoting of Public Construction Commission of Executive Yuan, and become useful sustain Literatures..
(6) 目. 次. 第一章 緒論 第一節 研究之緣起與目的 ..................................................................... 01 第二節 研究之範圍 .................................................................................. 01 第三節 研究之方法與流程 ..................................................................... 03 第二章 研究內容 第一節 國內與鋼構有關的現況調查與分析 ...................................... 04 第二節 國外與鋼構有關的現況調查與分析 ...................................... 06 第三節 中低層鋼構建築介面設計圖檔素材的收集 ......................... 12 第三章 研究發現 第一節 中低層鋼構建築介面設計圖檔建立的模式 ......................... 14 第二節 鋼構圖檔的維護模式................................................................. 15 第三節 鋼構圖檔的使用模式................................................................. 16 第四章. 結論與建議 ......................................................................................... 18.
(7) 第一章 緒論 第一節 研究之緣起與目的 (一 ) 國 內 鋼 構 建 築 發 展 現 況 1.國 內 營 建 系 統 ， 採 用 鋼 構 造 者 ， 多 屬 高 層 建 築 物 。 而 中 低層建築物，以數量來說，為營建工業的主要產品，然 而以鋼筋混凝土構造為主。採用鋼構者，仍為少數。 2. 由 於 中 低 層 鋼 構 的 數 量 稀 少 ， 其 造 價 較 以 鋼 筋 混 凝 土 造，自然偏高，而往往成為不被採用的主要原因。 3.學 校 教 育 方 面 ， 師 資 不 足 ， 鋼 構 教 材 亦 相 對 缺 乏 ， 因 此 造成鋼構造在設計、生產及營造上都呈現專業人材不足 的現象。 4.在 建 築 技 術 規 範 及 相 關 法 規 方 法 ， 皆 偏 重 在 鋼 筋 混 凝 土 之 抗 震 消 能，對 於 鋼 骨 構 造，卻 遠 落 後 於 其 他 文 明 國 家 。 5.國 內 亦 缺 少 可 供 專 業 參 考 的 資 料 圖 檔 。 (二 ) 為 響 應 綠 建 築 鋼 構 造 之 推 廣 ， 並 針 對 上 述 中 低 層 鋼 構 未 能充份發展的因素，除了由大專院校編撰鋼構造的基本 教材外，在實務面，則建立一套中低層鋼構造建築介面 設計圖檔，有系統的輸入電腦，以便建築師查詢，而可 作為其設計思考的分析素材與借鏡。. 第二節 研究範圍 為配合建築師及營造工業界的實務需要，及素材的來源不 同，收集費時，內容各異，研究的範圍亦因此分為前後兩個階 段。 (一 ) 第 一 階 段 圖 檔 之 建 立，以 中 低 層 建 築 物 的 使 用 機 能 分 類： 1.中 低 層 A 類 (公 共 集 會 )鋼 構 系 統 1.
(8) 2.中 低 層 B 類 (商 業 )鋼 構 系 統 3.中 低 層 C 類 (工 業 、 倉 儲 )鋼 構 系 統 4.中 低 層 D 類 (休 閒 、 文 教 )鋼 構 系 統 5.中 低 層 E 類 (宗 教 )鋼 構 系 統 6.中 低 層 F 類 (衛 生 、 福 利 、 更 生 )鋼 構 系 統 7.中 低 層 G 類 (辦 公 、 服 務 )鋼 構 系 統 8.中 低 層 H 類 (住 宿 )鋼 構 系 統 9.中 低 層 I 類 (危 險 物 品 )鋼 構 系 統 (二 ) 第 二 階 段 圖 檔 之 建 立 ， 以 中 低 層 建 築 物 的 構 造 系 統 與 其 鋼結構體間之介面分類： 1.. 建築物主要構造系統. 1.1 建 築 物 與 鋼 構 主 要 框 架 系 統 間 之 介 面 1.2 建 築 物 與 鋼 構 次 要 框 架 系 統 間 之 介 面 1.3 建 築 物 與 結 構 樓 板 系 統 間 之 介 面 1.4 建 築 物 與 結 構 屋 頂 系 統 間 之 介 面 1.5 建 築 物 與 結 構 垂 直 補 強 系 統 間 之 介 面 1.6 建 築 物 與 結 構 水 平 補 強 系 統 間 之 介 面 1.7 建 築 物 與 結 構 基 礎 及 基 礎 牆 系 統 間 之 介 面 1.8 建 築 物 主 要 外 牆 系 統 與 鋼 結 構 間 之 介 面 1.9 建 築 物 屋 頂 構 造 系 統 與 鋼 結 構 間 之 介 面 1.10 建 築 物 水 電 空 調 系 統 與 鋼 結 構 間 之 介 面 1.11 建 築 物 防 火 被 覆 與 鋼 結 構 間 之 介 面 2. 建築物細部大樣之圖檔分類. 2.1 外 牆 標 準 平 面 及 剖 面 大 樣 2.2 外 牆 地 面 層 剖 面 大 樣 2.3 外 牆 與 樓 板 剖 面 大 樣. 2.
(9) 2.4. 外牆與天花剖面大樣. 2.5. 外牆與屋頂剖面大樣. 2.6. 外牆開口大樣. 2.7. 屋頂開口大樣. 2.8. 樓板開口大樣. 2.9. 室外門窗安裝大樣. 2.10 屋 頂 結 構 縫 與 伸 縮 縫 2.11 外 牆 結 構 縫 與 伸 縮 縫 2.12 內 牆 結 構 縫 與 伸 縮 縫 2.13 樓 板 結 構 縫 與 伸 縮 縫 2.14 其 他 介 面 大 樣. 第三節 研究方法與流程 茲依計劃進度分述如下： (一 ) 召 開 學 者 專 家 座 談 會 ， 訂 定 圖 檔 建 立 的 目 的 與 範 圍 。 (二 ) 建 立 初 期 資 料 整 合 、 分 類 、 圖 檔 名 稱 、 編 碼 、 電 腦 圖 檔 格式，與施工規範相關之綱要編碼及相關圖檔索引編碼 的模式。 (三 ) 擬 定 圖 檔 資 料 之 來 源 應 從 國 內 本 土 及 中 外 合 作 之 工 程 案 例 著 手，相 繼 為 既 有 的 日 本 鋼 構 系 統 中 譯 本，國 外 協 會 ， 廠商型錄，鋼構專業參考書籍，北美各大鋼鐵公司的案 例文獻，北美、日本及歐洲的鋼構系統實例等，作為建 立圖檔的素材。 (四 ) 收 集 國 內 建 築 師 及 業 界 捐 贈 的 施 工 藍 圖 ， 選 出 適 用 部 份，進 行 電 腦 建 檔，圖 檔 中 載 明 工 程 名 稱、類 別 及 性 質 、 資料提供者、原設計者，及該工程圖的繪製日期。 (五 ). 完成第一階段電腦圖檔，可提供建築師及業界參考。. 3.
(10) 4.
(11) 第二章 研究內容 第一節 國內與鋼構有關的現況調查與分析 鋼材在金屬工業中是最普遍，也是運用最廣的物質。然而 當我們關心到能源耗費及回收的時候，就建材來說，卻仍然採 用最耗能源，產生環境污染最嚴重，又不能回收的混凝土，作 為建築主要結構體的建材。而混凝土與鋼筋的現場施作，需要 嚴 密 掌 控 ， 其 完 成 體 在 此 次 921 地 震 ， 正 暴 露 出 許 多 抗 震 消 能 與安全的問題。也因此，讓多年來，國內鋼構建築系統未能普 及應用的問題，重新引起關注，亦加強了政府推動綠建築的決 心。 中低層鋼構造建築介面設計圖檔的建立，只是推行綠建築 策略中的一小部份，然而在執行之前，不能不先了解與鋼構有 關的現況，以便有效切入問題，收集資料，再加以分析、整理 及運用。 (一 ) 國 內 鋼 鐵 產 品 與 使 用 者 的 現 況 國內對鋼產品的使用，其實甚為廣泛，小至電子、電 器、五金、螺栓、各式工具、設備，凡是不受產生電磁鐵 效應影響的產品，皆可以鋼鐵為製造材料。在重型承重方 向，如貨櫃及其相關設施、物流儲倉內的立體貨架，及各 類工廠，皆以鋼材為主。然而由於市場的需求，中國鋼鐵 生產鋼板，用於建築工程、橋梁工程、大型容器及船隻建 造；熱軋鋼片及鋼絲，用於汽車工業、貨櫃製造、鋼管工 程、鋼筒、拖車架等；冷軋鋼片及鋼絲，用於小型容器、 家電產品、電腦資訊器材、客車，及組裝型辦公傢俱；電 氣用鋼片專用於各型電動馬達的製造；彩色鋼片用於鋼捲 門、室外天花、外牆表面材；熱軋鋼棒及鋼條則用於製造 螺栓、鋼索、鋼鏈、工具等，種類多，卻產量有限。其下 游鋼業如東和鋼鐵等，則仍沿用日制，在材料規格上，尚. 5.
(12) 未達成共視，新鋼材的開發，也因此受到限制。在建築營 建方面，業主對鋼構的優點及價格都缺乏興趣與信心。反 之，鋼筋混凝土構造，沿用普遍，市場廣闊。 (二 ) 國 內 建 築 規 劃 設 計 業 自 中 央 政 府 於 38 年 遷 台 至 今，公 共 與 民 間 的 建 設，可 說是與日俱增，到了尖峰點。然而由於台灣曾被日本統治 五 十 年，深 受 日 本 文 化 的 影 響，早 期 建 築 設 計 規 劃 的 方 式 ， 以至於今日建築技術規則，皆仍以日制為背景，此對鋼筋 混 凝 土 構 造 優 於 鋼 構，不 無 影 響。國 內 自 民 國 89 年，始 有 行 政 院 公 共 工 程 委 員 會 編 撰 之 鋼 構 施 工 規 範 三 章；第 05122 章 鋼 構 造 ， 第 05124 章 建 築 鋼 結 構 ， 第 05211 章 鋼 桁 ， 可 見國內建築界對鋼構系統的規劃與設計，認知不夠，技術 生疏，參考的書籍與資料又少，故不樂於採用。 (三 ) 國 內 建 築 鋼 鐵 製 造 業 台灣光復初期，鋼鐵製造業，只有唐榮鐵工廠、台灣 機械、裕隆、大同、北部的飛虎腳踏車製造廠，其餘小型 鐵工廠，資本小、水準低。台泥、嘉新水泥的成立，是台 灣走向鋼筋混凝土構造的骨幹。蔣經國時代，中鋼與中船 的成立，才使台灣的鋼鐵業打下基礎。雖然生產策略，並 不在建築用鋼鐵，然而台灣的鋼鐵業中游與下游，生產力 與水準，卻大大提昇。這一點，從近十年來各鋼鐵廠發出 的施工製造詳圖，可以為證。 (四 ) 國 內 營 造 業 光復初期，台灣的營造業真是良莠不齊，有日治時代 留下來的尚武作風，有大陸搬來的上海派，有軍人退伍半 路出家的，也有地痞流氓組成的，政府也沒有加以管制。 鋼筋混凝土構造，於施工時，鋼筋大小可以不照設計，混 凝土的伴和、水灰比、沙石級配皆是偷工減料、發財致富 的 好 源 泉。而 鋼 料 的 組 構、焊 接 沒 有 正 確 檢 驗 標 準 與 制 度 。 因此除了重大工程，少有以鋼材建造者。 八○年代，台灣的工業起飛，工廠林立，超高大樓到. 6.
(13) 處可見，鋼鐵建材的使用，受到注目，其材料品質與施工 也有了規範及標準。歐美鋼構營造系統，也普遍被社會接 受。然而由於整體社會、經濟、工業環境，仍不能脫離以 鋼筋混凝土為基礎的建造方式，因此在人工、機具與材料 方面，使用量稀少，而未能普及營建業。 (五 ) 國 內 的 建 築 教 育 光復後的大專教育、大學與工學院，課程著重工程理 論、設計、計算，專科與工職課程重在實務操作。國內只 有建築工程學系，屬於工學院，所培養的人才，以建築設 計與工程計算並重。然而當時的建築結構體以鋼筋混凝土 為主，對於鋼結構與鋼構造，只是略略介紹而矣。 八○年代，台灣的受教育人口隨科技工業的進展增 加，專科改制、大學升級為國立，建築教育亦崇尚美國風 氣，建築設計講求設計哲理，傾向藝術創造、工程概念漸 趨薄弱，因此在建築構造學方面，認知反而變弱。學生對 於已經在台灣發展了五十年的鋼筋混凝土構造尤未能深切 體驗，何況對新興起的鋼鐵構造，認知更是不足。 在另一方面，機械、化工、農工、礦治、土木、水利 工 程，皆 與 鋼 鐵 構 造 有 密 不 可 分 的 關 係。因 此 從 材 料 力 學 、 結構學、鋼結構學，隨科技的進展，教材內容亦能隨之跟 進。. 第二節 國外與鋼構有關的現況調查與分析 鋼鐵工業，為歐美工業的基礎。十九世紀，鋼鐵業是帶動 工業革命的火車頭，鋼鐵的使用向來是歐美國家的主流。波特 蘭水泥的發明，使鋼筋混凝土在土木與建築工程上，發揮了它 的功能，但是它卻從未取代過鋼鐵構造。也由於此，歐美的鋼 構工業，實力雄厚，值得國人效法。 (一 ) 國 外 鋼 鐵 產 品 與 使 用 者 的 現 況 西洋文明，啟自歐洲，鋼鐵的發展，由器皿、武器、. 7.
(14) 馬蹄漸擴大到大件鑄鐵品的製造，隨時間的演變，與中國 古文化，不相上下，而中國的古鑄銅術、冶金術等，有過 之而無不及。但西洋十八世紀與十九世紀，從槍炮製造的 演進，大型鑄造發展成建築結構體的應用，火車頭及鐵軌 的製造，及各型船隻的製造，從此突飛猛進，冶金術更是 一日千里。直至美國在飛行器及太空方面的發展，金屬的 高度文明，移向北美洲。 在建築構造方面，美國地大物博，又是新興的民族， 因此在建設方面，需要量大，速度快，除民間由重木造發 展至輕木造外，高樓大廈相繼林立，其中以芝加哥的玻璃 與 鋼 骨 結 構 所 合 建 成 的 商 業 大 樓，著 名 世 界，稱 之 為 School of Architecture， 亦 為 後 來 建 築 學 子 必 研 討 的 西 洋 建 築 典 範。美國在鋼構的結構理論、型態、功能，皆隨科技的進 度而改良，業界除隨同配合外，在其產品研發上，相對的 也能有顯著進展。使用者對產品具信心而有良好的互動， 加上商業自由競爭的結果，使其成長極其迅速，這是絕對 值得國人效法的。 (二 ) 國 外 建 築 規 劃 設 計 業 由於國情不同，法令規章不同，工程發包制度不同， 就公共工程而言，國內外的差異最大。建築規劃初期，大 多數對該案的營造工法、材料系統，經由營建業者及材料 商的建議與協助，對可能採用的工法及材料的經濟價值， 壽 年 成 本 (Life Cycle Costs)有 充 分 了 解 。 對 於 建 築 大 樣 ， 就是所謂的介面，更屬個案決策重點，往往以足尺大樣 (Full Size Mock-Up)來 作 精 確 研 討 。 鋼 構 既 是 其 主 要 結 構 材，手中可參考的書籍、技術資料、產品系統型錄，來源 豐富。而實際案例，皆有系統性的由專業協會刊出，提供 規劃設計者參考。規劃、設計與建造施工往往視為一體的 兩面，缺一不可。當然，美國也有過因為鋼鐵工會罷工， 而改用鋼筋混凝土為四十層高樓結構建材者，那是極不尋 常的案例，也是凸顯出美國營建業的潛力。 歐 美 在 設 計 方 面，分 工 很 細，有 所 謂 Studio 只 純 做 空. 8.
(15) 間規劃或概念設計，然而由於設計者，普遍對鋼構常識豐 富，同時與鋼構顧問工程師的配合良好，概念設計其間， 頗 能 掌 握 鋼 構 與 空 間 構 成 的 關 係 。 設 計 發 展 階 段 (Design Development Stage)或 接 手 做 細 部 設 計 ， 對 於 鋼 構 與 其 他 建築部份的介面，進入設計階段，施工技術規範亦在此階 段 開 始 訂 定 範 圍 。 發 包 需 要 的 施 工 文 件 (Construction Documents)， 包 括 圖 說 估 價 。 隨 時 空 的 進 展 ， 與 營 建 業 ， 材料供應者密切配合，創造出精良的產品。 (三 ) 國 外 建 築 鋼 鐵 製 造 業 除了有規範龐大，生產分佈各區域的鋼鐵重工業之 外，中、下游更是隨上游及其他工業所需，遍佈各地。例 如 美 國 鋼 業 公 司 U.S. Steel 在 芝 加 哥 的 密 西 根 湖 畔 有 鍊 鐵 廠 ， 主 要 供 應 美 國 中 西 部 各 州 ， 其 中 游 企 業 有 Inland Steel， 生 產 不 銹 鋼 材 ， Wisconsin Steel 生 產 汽 車 底 盤 版 金 ， Pullman 生 產 火 車 的 客 車 廂 ， John Deer & Co.生 產 農 耕及營建車輛，更有工具、鋼絲、鋼材裁切等各種下游鋼 鐵工業隨伴。它們在生產製造方面，團結自律，配合整體 工業界，訂定規則及標準。除行銷、教育、宣導三者伴行 之外，並以協會組織，取得共識。其推出之規格、型錄、 案例，往往成為社會大眾、學界、專業協會、設計顧問公 司、建築師、營造界、業主，甚至政府機構的教材，參考 及評估資料。其標準也是鋼構法規修改的依據。與鋼鐵產 業相關的組織如下： 1. ANSI(American National Standards Institution) 美國全國性的國家標準學會 2. ASTM(American Society for Testing and Materials) 美國材料試驗協會 3. BRAB(Building Research Advisory Board) 建築研究諮詢委員會 4. BRI(Building Research Institute) 建築研究學會. 9.
(16) 5. UL(Underwriters Laboratories) 建築系統及產品試驗及認證實驗室 6. ACIL(American Council of Independent Laboratory) 美國獨立實驗室聯會 7. AISI(American Iron and Steel Institute) 美國鋼鐵學會 8. NAAMN(National Association of Architectural Metal Manufacturers) 全美金屬建材製造協會 9. USS(U.S. Steel Corp.) 美國鋼業公司 10. Bethlehem Steel 美國百里恆鋼業公司 11. Inland Steel 美國內陸鋼業公司 (四 ) 國 外 營 建 業 營建的工法，與所使用的建材，密不可分。二十世紀 的主要結構建材，應屬混凝土、金屬與木材。混凝土工法 起於波特蘭水泥的運用。公路、橋梁、地下工程、水利工 程是其使用的主要項目，然而其他工程中，則以木材為小 型地上構造物的主要建材，金屬為中大型地上構造物的主 要建材。站在經濟與成本的觀點來看，應該是合理的。尤 其是歐美的鋼鐵資源豐富，技術先進，作為營建的主要材 料，是必然的現象。因此在營建技術與工法方面，配合鋼 材的生產及學術界的參與，發展出嚴謹的營建技術規範。 長久以來，不斷推廣，使鋼鐵構造技術，日新月異。 另一方面，歐美營建業者與規劃設計者的配合度甚 高。近二十年來，往往以價值工程操作技術，來分析造價 模式，壽年成本，以精確掌握建造成本與投資計劃。其中 也包含了對鋼鐵構造的能源消耗與資源再利用。在營建技. 10.
(17) 術規範方面，有下列六個主導組織。 1.AISC(American Institute of Steel Construction) 美國鋼構學會 2.AISI(American Iron and Steel Institute) 美國鋼鐵學會 3.AWS(American Welding Society) 美國銲接協會 4.The James F. Lincoln Arc Welding Foundation 林肯電弧焊接基金會 5.NAAMM(National Association of Architectural Metal Manufacturers) 全美金屬建材製造協會 6.CSI(Construction Specification Institute) 營建施工規範學會 (五 ) 國 外 的 學 界 與 建 築 教 育 國外學界對鋼構的影響在鋼結構理論與鋼構營建技術 方 面 是 屬 於 研 發 性 質 的，兩 者 相 輔 相 成。在 建 築 教 育 方 面 ， 從純設計學系、工程學系、設計與工程共重，到著重工程 營建技術者，各有不同，然而在地大物博的國家，學界與 教育界皆以吸收異國人材，接納異國科技為前提之下，鋼 構人才分佈均勻，有互補的功效，而不會輕此薄彼，發展 失調。 1.. 鋼 構 設 計，基 於 結 構 理 論 及 鋼 結 構 理 論，學 界 在 這 方 面 的 貢 獻 甚 大。而 隨 時 空 的 改 變，鋼 構 理 論 亦 隨 之 跟 進。. 1.1. 1958 年 以 前 ， 以 塑 性 鋼 構 理 論 為 依 據 (Elastic Design in Structural Steel) 。. 1.2. 1958 年 起 ， 以 彈 性 鋼 構 理 論 為 依 據 (Plastic Design in Steel) 。. 11.
(18) 1.3. 1990 年 起 ， 以 展 性 鋼 構 理 論 為 依 據 (Ductile Design of Steel Structures) 。. 1.4. 1944 年 (金 屬 )結 構 穩 定 性 研 究 會 (SSRC= Structural Stability Research Council)成 立 。. 1.5. 1960 年 SSRC 第 一 版 金 屬 結 構 體 穩 定 性 設 計 準 則 指 南 (Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures) 。. 1.6. 1998 年 SSRC 出 版 第 五 版 指 南，對 金 屬 版 材、盒 子 主 梁、 薄版構造等鋼構主體，作了更精密的力學行為 分析。. 2.. 鋼 構 營 建 技 術 也 隨 設 計 的 要 求、學 界 與 業 界 配 合，發 展 出 符 合 理 論 要 求 的 鋼 構 框 架 系 統、細 部 大 樣、生 產 方 式、營 建 工 法、施 工 步 驟，訂 定 鋼 構 規 範 與 品 質 保 證 施 行 法 則，以 供 業 界 參 考 使 用，也 成 為 建 築 技 術 規 則 訂 定 的 準 繩。更 具 影 響 力 者，是 論 文、書 籍 的 著 作 印 行，或 透 過 電 子 通 訊，使 鋼 構 營 建 技 術 發 揚 光 大 。. 3.. 鋼構教育方面. 3.1. 對 注 重 純 建 築 空 間 規 劃 設 計 的 學 系，有 完 全 以 純 空 間 理 論 為 研 習 標 的 者，但 也 有 在 思 考 過 程 中，與 建 材 系 統 並 提 而 論 者。據 觀 察 近 年 來 教 學 方 面，有 趨 向 前 者 的 現 象。即 使 日 本 的 大 學 畢 業 生，實 務 的 考 慮，是 從 踏 入 社 會，就 業 以 後 才 開 始 的。這 也 是 歐 美 大 學，多 數 將 建 築 系 歸 入 藝 術 學 院 的 結 果。而 這 種 情 況，在 工 業 極 度 發 展、物 質 極 富 裕、人 力 又 極 充 沛、有 細 密 的 分 工 制 度 的 商 業 國 度 裏，有 它 的 價 值，否 則 問 題 就 值 得注意了。. 3.2. 建 築 教 育 系 統 中，屬 於 建 築 工 程 者，七 ○ 年 代 以 後 ， 從 大 學 中 逐 漸 減 少，職 業 及 專 科 學 校 中，維 持 著 相 當 工 業 水 準。但 是 其 大 學 中 的 建 築 工 程 教 育，則 相 當 專 業 化，材 料 實 驗 及 建 教 合 作 計 劃 皆 為 極 普 遍 的 教 育 方 式。. 12.
(19) 3.3. 建 築 設 計 與 工 程 並 重 的 教 育 制 度 最 為 普 遍，一 般 大 眾 平 日 對 營 建 工 程 就 有 相 當 認 識，自 己 動 手，所 謂 DIY 本 來 就 是 他 們 的 習 慣，加 上 政 府 的 建 築 師 證 照 考 試 制 度，大 學 亦 以 培 養 職 業 建 築 師 為 榮。學 生 在 鋼 構 方 面 的專業知識，是被社會大眾信賴的。. 3.4. 專 攻 工 程 營 建 技 術 的 學 系，多 數 在 土 木 工 程 系，或 建 築 研 究 所 結 構 工 程 組 或 營 建 工 程 組，一 般 皆 具 有 相 當 水 準，尤 其 在 鋼 構 系 統、營 建 工 法、施 工 管 理 與 估 算 方 面，各 有 專 攻，是 營 建 業 界 人 材 培 育 的 溫 床，也 是 提昇營建工業水準的人材庫源。. 第三節 中低層鋼構建築介面設計圖檔素材的收集 (一 ) 中 低 層 鋼 構 建 築 介 面 設 計 圖 檔 的 素 材 ， 依 據 學 者 專 家 座 談會討論結果，應該從本土各案例著手。行動初期，發 現國內中低層建築採用鋼構者，本來就稀有，與建築師 接觸的結果，發現多數未能得到業主許可，或涉及業主 事業的安全問題，不便提供，也有將來被指控其技術有 缺陷或錯誤之疑慮者，更有著作專利權等問題。 (二 ) 第 二 個 問 題 是 建 築 業 務 在 九 ○ 年 代 進 入 電 腦 作 業 以 前 與 以 後，是 兩 個 截 然 不 同 的 階 段。九 ○ 年 代 以 前 手 工 繪 圖 ， 費工費時，水準不齊，從設計完成，繪製施工圖，至工 程完成繪製竣工圖，很少有系統存檔及可供查閱者。能 提供藍曬圖者，是極可貴的事。九○年代以後完工的工 程，多半以電腦繪製，然而電腦軟體的不足，多半是平 面、立面、外牆剖面的記錄，很少有好的建築介面及詳 細大樣可循。 (三 ) 目 前 國 內 能 收 集 到 的 中 低 層，以 工 廠 或 工 業 類 居 多。特 殊 建築及大型公共建築亦是主要素材來源之一，而後者的 藍圖數量龐大，建築部份與結構分別繪製，少有以大樣 詳圖表明其互相介面的關係。在缺少施工時工地協調記 錄圖說及施工製造詳圖對照的情形下，往往與營建實況. 13.
(20) 有相當落差。閱讀數百張藍圖，往往適用者不過二、三 十張，然而仍未能明晰洞察其全部。 (四 ). 國外資料的來源豐富，多數已依其不同的使用對象加以 有系統的整理： 1.以 構 造 大 樣 的 圖 集 編 印 2.以 建 築 型 錄 的 方 式 提 供 ， 並 附 施 工 技 術 規 範 3.以 耐 火 構 造 複 合 材 的 方 式 登 錄 ， 作 為 設 計 及 營 建 參 考 4.鋼 構 製 造 詳 圖 範 例 5.鋼 構 大 樣 之 計 算 與 設 計 方 式 6.焊 接 鋼 構 設 計 及 各 類 工 程 案 例 集 7.美 國 百 里 恆 鋼 鐵 業 公 司 的 鋼 構 案 例 集 8.美 國 鋼 鐵 業 公 司 (U.S. Steel)的 耐 腐 蝕 鋼 構 建 築 案 例 集 9.不 銹 鋼 建 築 大 樣 集 10.金 屬 帷 幕 牆 系 統 大 樣 及 介 面 之 技 術 資 料 11.鋼 結 構 CAD 詳 圖 集 12.輕 鋼 構 系 統 材 料 與 施 工 13.鋼 構 樓 梯 大 樣 手 冊 14.日 本 近 年 開 發 之 輕 鋼 架 系 統 15.高 科 技 鋼 構 建 築 系 統 及 介 面 大 樣 如何將上述素材，整理成系統圖檔是當前值得思考的課 題。. 14.
(21) 第三章 研究發現 第一節 中低層鋼構建築介面設計圖檔建立的模式 (一 ). 圖檔建立的短程目標，是能於最短期間內，將資料輸入 電 腦，方 便 使 用 者 查 詢 參 考。由 於 圖 檔 素 材 的 來 源 不 同 ， 收集時費時費力外，其內容各異，建築師及業界捐贈的 藍圖，內容多不完備，為了在電腦轉載時不失原意，照 原圖抄錄是最好的辦法。在未深入探討分析之前，是以 吸取前人的經驗為宗旨。因此圖檔將以建築業界熟悉的 使用機能與技術管理法規，分為九大類： 1.中 低 層 A 類 (公 共 集 會 )鋼 構 系 統 2.中 低 層 B 類 (商 業 )鋼 構 系 統 3.中 低 層 C 類 (工 業 、 倉 儲 )鋼 構 系 統 4.中 低 層 D 類 (休 閒 、 文 教 )鋼 構 系 統 5.中 低 層 E 類 (宗 教 )鋼 構 系 統 6.中 低 層 F 類 (衛 生 、 福 利 、 更 生 )鋼 構 系 統 7.中 低 層 G 類 (辦 公 、 服 務 )鋼 構 系 統 8.中 低 層 H 類 (住 宿 )鋼 構 系 統 9.中 低 層 I 類 (危 險 物 品 )鋼 構 系 統 至於第二階段的圖檔分類系統，將是中程研究計劃的 課題。. (二 )圖 檔 應 強 調 鋼 構 發 展 時 代 背 景 的 重 要 性 工程圖製造的日期，是圖檔中必須載明的要件之一。 其 原 因 是 1958 年 以 前 的 結 構 計 算，是 以 鋼 材 的 塑 性 結 構 行 為為依據，鋼料的尺寸、型號、聯結方式不同，與其他建 築有關的介面也不同。. 15.
(22) 1958 年 起，鋼 構 設 計 以 彈 性 結 構 行 為 為 依 據，1990 年 起 以 展 性 鋼 構 理 論 為 依 據 ， 1994 年 起 金 屬 結 構 穩 定 性 研 究 會對鋼構作了許多革命性的建議。這些不同背景的產物， 有其歷史性及參考價值，但卻不一定能隨意沿用，必需經 過深入研討判斷才能明瞭其在當時存在的價值。在未明瞭 其系統、功能與環境條件之前，誤用造成張冠李戴，不但 未能得益其中，甚者造成損害。對將來圖檔使用者，是最 要提醒的。 (三 ) 尊 重 原 作 者 的 著 作 權 及 資 料 來 源 的 可 追 溯 性 。 圖檔既然來自熱心建築師及業者的捐贈，在抄錄記載 時，應該明確的將設計人，或提供者註記在圖檔上。一方 面是表明尊重其著作權，及為公益的原則下允許轉載的。 二方面參考使用者如得到原作者的同意，使用該設計概念 或介面大樣，亦是自我的判斷與選擇。對於是否恰當，或 產 生 任 何 後 果，應 自 行 負 責，絕 對 與 圖 檔 無 關。第 三 方 面 ， 參考者對所使用的資料，有來源可追溯及請教，這也是建 立圖檔應有的原則。 (四 ) 鋼 構 圖 檔 在 材 料 與 工 法 上 ， 大 分 類 又 有 兩 種 可 能 性 1.具 備 基 本 模 式 ， 能 適 合 某 類 建 築 機 能 ， 而 可 能 以 自 動 化 工法大量生產者，將來作進一步整理時，應朝向系統化 的介面圖檔歸類。 2.目 前 可 收 集 到 的 個 案，大 多 屬 於 此 類，所 謂 量 身 訂 製 者 。 該類案例，皆是為了某種特殊環境、特殊功能或特殊條 件所設計建造者。它也說明了建築因時因地而異，其所 呈現的營建資料，有其歷史性價值及作為一般參考學習 之用。. 第二節 鋼構圖檔的維護模式 (一 ). 應以圖書館的管理系統，建立查詢制度。分類以建築使 用機能開始，以構造介面為進一步歸類，鋼構的型類亦. 16.
(23) 是 一 類 分 法，或 以 自 動 化 或 工 法 分 類，都 是 可 能 的 做 法 ， 這要看長期計劃中能投入的人力與時間而定。 (二 ). 鋼構圖檔的建立，以鋼構發展的歷史性及其所發生的時 間歸類，是具有特別意義的。它既能反應科技及工業的 進步，比較其因時空不同所產生的差異，更能具備維護 鋼構圖檔永續性的機制。. (三 ). 鋼構素材的保存，是值得注意的，也是最難處理的。它 需要龐大的空間與良好的設備環境。連同暫時未能選用 的藍圖，也應分類儲存。一則因為它是原始資料，不容 損毀，二則將來發生任何轉載圖檔上的疑問時，可追本 求源。. (四 ). 鋼構圖檔應具有防止被更改的功能，尤其是裝載在電腦 網路上的檔案資料應受到保護。光碟磁片檔，則作為平 行運用管理的功能。任何階段的圖檔，皆應每日做成備 份，儲藏於設定的安全處所，是必要的維護管理方針。 設置專職人員管理及諮詢服務是電腦圖檔服務的必要配 套。圖檔投保火險、水險及其他災害險也是政策上應該 決定的。. 第三節 鋼構圖檔的使用模式 (一 ) 使 用 者 可 經 由 電 腦 網 路 閱 讀 ， 並 可 作 選 擇 性 的 轉 錄 (Down load)已 是 電 腦 使 用 者 的 普 遍 趨 勢 。 因 此 建 立 合 理 的 網 站 系統是首先必行的模式。 (二 ). 分類光碟是另一種便利使用的模式。. (三 ). 以 活 頁 裝 釘 單 行 方 式 印 製，使 用 者 可 就 所 需，選 擇 購 置 。. (四 ). 以年刊或應用手冊裝訂本，累積案例圖檔，作為鋼構建 築技術發展的見證。. (五 ). 使用手冊及導言往往是協助初次使用任何技術性資料或 用具所需要的。參考者或使用者藉此了解資料或用具的 特性，應注意事項，發生疑問時尋求解決的方法，按步 17.
(24) 就班操作的步驟等等資訊。尤其是自己動手操作，或所 謂 在 DIY 的 情 況 下 ， 這 是 極 需 要 的 。. 18.
(25) 第四章 結論與建議 (一 )在 響 應 推 行 地 球 綠 建 築 及 節 省 能 源 的 全 民 政 策 之 下 ， 過 去 五十年，中低層建築習慣採用的鋼筋混凝土構造已不再適 用，所取代的營建方式，應該是鋼構造。然經調查結果， 鋼構造在國內難以推行。分析其原因，除了造價較鋼筋混 凝土高，業主不樂意接受之外，建築師對鋼構建築技術不 夠熟悉，也是原因之一。 (二 )針 對 上 述 問 題，始 有 建 築 師 專 業 知 識 培 訓 計 劃，其 中 之 一 ， 即是建立一套中低層鋼構造建築介面設計圖檔，經由電子 傳訊處理，提供建築師及業界參考使用。 (三 )由 於 圖 檔 的 素 材 來 源 不 同，內 容 各 異，欲 整 理 成 統 一 格 式 ， 並非易事，更需要人力與時間配合。因此建議在實務上， 應分為近、中、遠三期執行。近期作業，僅依建築之使用 機能分類，以便利使用者對各案例作整體性查詢。也是本 研究報告的成果。 (四 )中 期 作 業 方 式 ， 是 將 已 建 檔 的 資 料 ， 依 照 鋼 結 構 體 與 其 他 建築單元間的介面分類。同時對近期執行的圖檔部份，繼 續收集案例，按使用機能分存電腦檔庫。 (五 )長 期 作 業 方 式 ， 除 了 維 護 圖 檔 的 永 續 性 外 ， 更 進 行 以 其 他 功能分類，做成電腦檔案圖書館，以便研究者參考使用。. 19.
(26) 參 考 文 獻 1.The Pelican History of Art Architecture: Nineteen and Twentieth Centuries by Henry-Russell Hitchcock. 1958,1963,1969,1971. 2.Encyclopedia of Modern Architecture Edited by Gerd Hatje,1964. 3.Building Construction. by Whitney Printing,1955.. Clark. Huntington,. C.E.. Sixteenth. 4.American Civil Engineering Practice, Volumn Ⅲ by Robert W. Abbett,1957. 5.Structural Steel Detailing by American Institute of Steel Construction,1966. 6.Structural Shop Drafting, Volumn 3. by AISC,1955.(First Edition, Sixth Printing ,1968). 7.Plastic Design of Braced Multistory Steel Frames. by American Iron & Steel Institute & AISC,1968. 8.Modern Welded Structures, Vol.Ⅰ and Ⅱ by Lincoln Arc Welding Foundation,1965. 9.Modern Welded Structures, Vol.Ⅲ by Lincoln Arc Welding Foundation,1970,1971. 10.Building Case History No.8 to No.38. Edited by Bethlehem Steel,1971-1974. 11.Exposed Steel, Architectural Design Details by U.S. Steel, 1975.. 20.
(27) 12.Stainless Steel, Architectural Design Details by U.S. Steel, 1975. 13.Building Design and Construction Handbook Fifth Edition by F.S. Merritt & J.T. Ricketts. 1994,1982,1975,1965,1958. 14.Residential Steel Framing Construction Guide by E.N. Lorre,1999. 15.Residential Steel Framing Handbook by Robert Scharff, 1996. 16.Metal Building Systems, Design and Specifications by Alex. Newman, 1997. 17.High Tech Architecture by Colin Davis.1991,1988. 18.The Building Envelope + Connections by A.J. Brookes & chris Grech,1997,1996,1992. 19.Structure, Space and Skin Edited by Rowan Moore.1997,1995,1994,1993. 20.Architecture, Industry and Innovation by Colin Amery,1995.. 21.
(28) 附. 件. 中低層鋼構造建築介面設計電腦圖檔一覽表 案名. 提供單位. 設計單位. 新社國小改建工程. 東和鋼鐵. 潤祥聯合結構技師. 設計日期 89.4. 事務所 豐東國中重建工程. 東和鋼鐵. 鴻範工程顧問股份. 89.4. 有 限 公 司、杜 國 源 建 築師事務所 台電特高壓試驗工廠. 台灣電力公司. 中興工程顧問社. 76.6. 宜春企業廠房新建工程. 陳銀河建築師. 陳銀河建築師事務. 89.. 事務所. 所. 慈濟醫學暨人文社會學院. 許常吉建築師. 許常吉建築師事務. 體育館新建工程. 事務所. 所. 台北市世界貿易中心. 沈祖海建築師. 沈祖海建築師事務. 國際會議中心大樓工程. 事務所. 所. 台北市世界貿易中心. 沈祖海建築師. 沈祖海建築師事務. 事務所. 所. 89.7. 76. 76. 中低層鋼構造建築介面設計電腦圖檔光碟 使用說明 一 、 此 電 腦 圖 檔 皆 為 AutoCAD R14 中 文 版 檔 案 。 二 、 若 使 用 AutoCAD R14 開 啟 圖 檔 前 ， 需 先 將 光 碟 檔 案拷貝至硬碟，方能開啟。 三 、 若 使 用 AutoCAD 2000 即 可 直 接 讀 取 光 碟 檔 案 。 四 、 使 用 該 設 計 概 念 或 介 面 大 樣，亦 是 自 我 的 判 斷 與 選 擇。對 於 是 否 恰 當，或 產 生 任 何 後 果，應 自 行 負 責， 22.
(29) 絕對與圖檔無關。. 23.
(30) GPN：002244890941.
(31) 中低層鋼構造建築介面設計圖檔之建立. 內政部建築研究所 ︵八十九年度︶.
(32) 中低層鋼構造建築介面設計圖檔之建立 出版機關：內政部建築研究所 電話：（02）27362389 地址：台北市敦化南路二段 333 號 13 樓 網址：http://www.abri.gov.tw 出版年月：89 年 10 月 版（刷）次： 工本費： GPN：002244890941 ISBN：.
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