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品牌建築之箱體構造建築

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Academic year: 2021

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(1)

專題研究

品牌建築之箱體構造建築

指導教授 杜功仁 研究學生

(2)

目錄

第一章 概論 1.1 摘要

1.2 研究動機與目的 1.3 設計流程

第二章 結構系統 2.1 結構設計概念 2.2 基礎結構

2.2.1 基礎結構細部

2.3基礎與箱體接合方式 2.4箱體結構

2.4.1 箱體組件細部 2.4.2 箱體各部組件接合 2.4.3 去柱箱體與箱體接合 2.4.4 二層箱體接合

2.5 屋架結構

2.5.1 屋架結構細部 2.5.2 屋架接合方式

2.6 陽台結構

2.6.1 陽台結構細部

2.6.2 陽台與箱體接合方式

2.7 樓梯結構

2.6.1 樓梯結構細部

2.6.2 樓梯與箱體接合方式

第三章 圍封系統 3.1 外牆系統

3.1.1 間柱與窗戶組構方式 3.1.2 外牆與箱體組構方式

3.2 屋面系統

3.2.1 平面屋頂構造 3.2.2 斜面屋頂構造

第四章 室內裝修

1

2

8 7 6 3

10

12

13

(3)

4.1 室內樓板與天花組構方式 4.2 室內裝修面材

4.2.1 面材位置 4.2.2 室內裝修材料 4.2.3 室外裝修材料

4.3 水電空調系統

4.3.1 給排水和電氣系統

15 14

(4)

第一章 概論

1.1 摘要

單元廂型組合工法,柱子和樑是使用不易產 生彎曲的方形鋼所構成,鋼材是運用於高層 大樓及兼具有強度及柔軟性的SS400鋼。耐 震的框架結構是將樑與柱堅固接合而成的鋼 骨結構,箱型框架結構將柱、棚樑、地面樑 焊接接合為房屋獨特結構,因外力分散,抵 住於樑與柱上可減少變形、倒塌的可能性,

經測試證明可耐921地震的2.3倍。

在此我們依結構接合方式、圍封系統及室 內裝修的可能性來做說明,並提出未來在經 營開發上的可能性。

1.2 研究動機與目的

建築物的建造、使用與拆除的過程中產生許 多不必要的浪費,包括時間成本、建造成本 和廢棄物的大量產生,在構造及施工方式的 改良上似乎可以提高施工效率減少不必要的 成本浪費,所以在此研究現今日本及國內的 廂型施工技術的改進,使我們能夠更了解箱 型構造在實際上的應用與效果,及未來發展 可能與趨勢。

1.3 設計流程

研究的過程中我們依結構的單元特性,去做 各部位的接合分類,從基礎的接合到整個架 構的形成,甚至是遮風避雨的外牆到機能使 用的樓梯,最後是室內使用的舒適安全,做 一個整體的調查分析研究,最後我們再提出 未來經營的可能性來使這份報告更趨完備。

(5)

第二章 結構系統

2.1 結構設計概念

單元箱型組合工法:

 單元箱型組合工法,柱子、梁均使用方形 鋼管。鋼材是使用高層大樓使用兼具有強度 和柔軟性的SS400鋼。使用點焊(及電弧焊 接)方法接合,不易產生彎曲。

結構的重點在柱子和梁的接合點。這個接合 點受外力變形壞損的話,骨架也會被破壞。

此工法是在工廠內首先將柱子和連接件、連 接件和樑焊接。由於採用連接件,可讓焊接 面積更寬廣、強度增強。焊接採用約2萬安 培的大電流的自動點熔接。1個連接件有12 焊點,1焊點具有約3~5t 的強度。與普通住 宅的鋼骨結構柱子和梁是在現場以人力用螺 絲栓緊不同。

2.2 基礎結構

2.2.1 基礎結構細部

基礎剖面於水平面下挖50cm,鋪設20cm碎 石面,實施基礎配筋,底部灌漿厚17cm寬 120cm,長度連接成矩形,屬連續基礎之種

預埋鋼釘垂直基礎配筋與水平基座相結合,

形成14X22cm柱頭並預埋鋼釘,為箱體結構 與基礎接合用。

圖2-1

圖2-2

圖2-3

(6)

2.3基礎與箱體接合方式

預埋於基礎柱頭上的鋼釘與箱體底座四邊及 中段6螺孔接合,並以螺帽栓緊穩固,用以 抵抗箱體結構與基礎間的剪力。

一個一個的框架放置於連續基礎上,之後再 互相連接起一個完整的建築。

2.4箱體結構

2.4.1 箱體組件細部

箱體單元構件尺寸

柱:100mm 100mm 3210mm 床樑:80mm 150mm 2464mm 天井樑:80mm 200m 5100mm

圖2-5

圖2-6

圖2-7

圖2-8

(7)

2.4.2 箱體各部組件接合

柱與天井樑交接之處是靠兩個預先焊在柱頭 上的c行鋼板,作為天井樑和柱子接合的中 間構件。此構件的形狀是一個梯型,較寬的 那一邊是位於柱子那一側,而較窄的是為於 天井樑。

床樑與天井樑交接處是由床樑的尾端,有一 個可架設於天井樑上的鋼板去做連接,下側 也有一片。因為床樑上還須架設樓板,所以 床樑樑深較淺,好讓之後的室內構材安置於 床樑上。

圖2-9

(8)

為了穩定每一個箱體的扭曲與變形,所以在 每個箱體的四個柱頭上方拉了一組x型拉力 桿件,以防止扭曲變形。其接合方式是用高 拉力螺栓來將拉力桿件與箱體結合在一起。

2.4.3去柱箱體與箱體接合

抽掉單元構件的柱子,創造室內大空間,此 種方式的結構,在天井樑的交會處要做加 強,因為樑的垮度變大,強度相對來說減弱 了,勁度大,所以樑的強度要加大。

所以我們在兩個樑的接合處,需夾0.7cm厚 鋼板增加強度,以增加其勁度。

圖2-11

圖2-12

圖2-13

(9)

2.4.4二層箱體接合

兩層箱體與箱體間的接合利用高拉力螺栓去 做一個乾式施工,將兩個以上的箱體做一個 銜接。形成一個大的剛性結構。此種結構單 元方式,最高不得堆疊超過四層樓高,否則 強度會不足,當地震發生時,會對使用者產 生威脅。

2.5 屋架結構

2.5.1 屋架結構細部

屋頂分為平屋面及斜屋面:

平屋面是以鋼浪板為頂層結構,結合隔熱及 防水鋪面及外層屋面等建材,此部份我們將 在裝潢的章節說明。

斜屋頂為配合較復雜的頂層配置而使用較易 組裝的木框架為骨架如圖示。一片片的桁架 單元依序排列,中間有斜撐來消減側向力,

使屋架穩定。

圖2-14

圖2-15

(10)

2.5.2 屋架接合方式

在組合屋頂木框架前,先以屋脊支撐架組力 於中間兩端,支撐架結構上頭部份由支柱銲 接倒V形角鐵用以斜撐木框用,支撐架下方 由梯形鐵板及兩邊L行角鐵以螺栓接合,在 樑C形鋼內復側加焊短C形鋼以增強載重能 力。

屋面木框屋脊處由倒V形角鐵以螺栓方式結 合,底座與箱體結合方式以鐵

片與螺拴連結方式相結合。

2.6 陽台結構

2.6.1 陽台結構細部

使用四種寬度尺寸的C行槽鋼,由上至下分 別是扶手5.30公分、欄杆8公分、底梁外框12 公分、底梁11.60公分,加上外框四邊接頭 12.80公分。

除了底梁組(底梁外框、底梁、四邊接頭)使 用電和連接,其餘扶手及欄杆均使用螺栓固 定組合

扶手

接頭 欄杆

底梁 底梁外框

圖2-17

圖2-18

圖2-19

(11)

2.6.2 陽台與箱體接合方式

在陽台底樑處主要是以兩邊特殊L型鐵件在 箱體柱結構上實施栓螺結合 ,陽台長樑與 箱體梁再以高拉力螺栓結合。

2.7 樓梯結構

2.7.1 樓梯結構細部

階梯使用0.7公分的鋼板折成L型梯面排列成 型(級寬1公尺、級深25公分、級高18公分)。

樓梯側板使用1 公分厚的鋼板裁切成型,用 於樓梯垂直結構,與階梯面結合均以焊接方 式組合。

L行鐵件

箱體柱 高拉力螺栓

階梯面

側板

圖2-20

圖2-21

圖2-22

(12)

2.7.2 樓梯與箱體接合方式

樓梯上端使用厚1公分的特殊鐵件,以螺栓 方式接合箱體的上樑,使樓梯搭接在天井樑 上。

樓梯中段以螺栓方式與箱體立面小C型槽鋼 結合,穩定樓梯與箱體立面之關係,也使樓 梯不會搖晃扭曲,增加剛性。

樓梯底部以L型角鐵用螺栓方式與箱體底樑 結合。目的是要固定樓梯的位置,並且讓樓 梯的載重傳入箱體的底樑。

圖2-23

圖2-24

圖2-25

(13)

第三章 圍封系統

3.1 外牆系統

陶瓷外覆材(~22mm); 適合結構物外牆、屋 頂,可以形成良好的隔熱保溫材,兼具防水 隔音效果。

ZAM鋼板 (800mmX450mmX3050mm); 鋅 鋁 鎂 」 (ZAM) 鍍 鋅 片 。 除 了 鋅 外 也 包 括 有 6% 的 鋁 及 3% 的 鎂 。 這 種 (ZAM) 鍍 鋼板, 較 其 他 的 只 含 鋅 、 鋁 的 鍍 鋅 產 品 , 有 強 得 多 的 防 鏽 能 力 。

通氣柱(30mmX8mm)

通氣的排出主要在阻絕牆中的露水結露,牆 體材料有保冷的效果,減少房子的熱效率。

外牆磚縫透過彈性環氧膠黏劑將兩段式構造 填補接縫,作為外牆防水裝置。

陶瓷外覆材

防水材 隔音隔熱材 石膏板 通氣柱

ZAM鋼板

圖3-2

圖3-3

圖3-4

圖3-5

圖3-6 圖3-1

(14)

3.1.1 間柱與窗戶組構方式

由紅圈部份的俯視剖斷面來了解其組件與組 件之關係。

在間柱外側有一通氣柱,目的是讓外牆能夠 通風呼吸,而間柱的內側有兩片U型鋼所組 成的加強構件。

3.1.2 外牆與箱體組構方式

間柱與天井樑的接合利用高拉力螺栓連接,

因為屬於乾式施工並且模矩化,所以快速。

特殊的間柱彈性構造,作為地震時的緩衝

空間,減少牆的沉重應力。使力的傳遞更 有效率,也使箱體單元的變型更有彈性。

30mmX45mm通氣柱 45mmX80mm間柱

20mmX80mmU型鋼

圖3-8

圖3-9

圖3-10

圖3-11 圖3-12

(15)

外壁在工廠完成後再組裝於箱體上

3.2 屋面系統

3.2.1 平面屋頂構造

安裝構材由上而下說明 1. 屋面完成面材

2. 防水材 3. 石膏板 4. 鍍鋅鋼樑 5. 鋼浪板 6. 床面材

7. 天花木樑和隔音隔熱材 8. 室內天花石膏板

3.2.2 斜面屋頂構造

安裝構材由上而下說明

1. 屋面完成面材

1 2 3 4

8 7 6 5

1

2 3 4

圖3-13

圖3-14

(16)

第四章 室內裝修

4.1 室內樓板與天花組構方式

構材由上而下說明 1. 室內樓版面材 2. 制震材

3. 樓版面材

4. 架於床樑上之木樑 5. 床樑

6. 床樑與床樑間的制震材 7. 隔音隔熱材

8. 制震材 9. 石膏板 10.天花木樑

11.室內裝修石膏板

5

1 2 3 4

6

11 10 9

8 7

圖4-1

圖4-3 圖4-2

(17)

4.2 室內裝修面材

4.2.1 面材位置

地板裝飾面安裝於制震材上。

而牆面及天花則安置於防水石膏板上。

樓梯面材則裝於樓梯鋼板上。

4.2.2 室內裝修材料

利用針葉樹和闊葉樹的廢棄建築材料,作為 基本建材,經過再次處理,作成健康環保的 綠色建材,在進行加工設計,變為舒適耐用 又美觀的室內裝修材料。

圖4-4

內牆裝飾面 天花裝飾面

圖4-5

(18)

4.2.3 室外裝修材料

收集廢器材料,如玻璃、金屬、塑膠、紙類 再進行加工使成為耐用的室外建築材料,不 再花費地球任何資源。

4.3 水電空調系統

4.3.1 給排水和電氣系統

管道間包附在箱體的柱子外圍,留有20cm 的管道安排位置。管道間有給排水和電氣系 統穿梭其中。

紅色的管線是電氣系統,而藍色的是給排水 系統。而在管道間外圍,裝有控制器,可控 制空調照明等設備。

垂直配電管安置是由樓板開口處,垂直設 置,再經由樓板分佈到各樓層空間。

控制器

給排水管

電氣管

圖4-8 圖4-7

(19)

參考文獻

箱構管線

http://david.jpn.org/

施工圖

http://www.hi-ho.ne.jp/junjun/myhome/tatekae07-6.htm http://www.toyotahome.co.jp/technology/unit/comfort_05.html http://www.hi-ho.ne.jp/junjun/myhome/tatekae-snap.htm 其他書籍

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