雙層通風外壁改修構法之研究

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

雙層通風外壁改修構法之研究

計畫類別： 個別型計畫

計畫編號： NSC93-2211-E-011-031-

執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣科技大學建築系

計畫主持人： 魏浩揚

計畫參與人員： 黃國峰, 黃國昌, 賴逸群

報告類型： 精簡報告

處理方式： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 94 年 10 月 31 日

■ 成 果 報 告

□期中進度報告 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫

雙重通風外壁改修構法

計畫類別：■ 個別型計畫□ 整合型計畫 計畫編號：NSC 93 – 2211 – E – 163 – 003 –

執行期間：94 年 月 01 日 至 94 年 10 月 31 日 計畫主持人：魏浩揚 博士

共同主持人：

計畫參與人員： 黃國峰、黃國昌、賴逸群

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告■完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、

列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢 執行單位：國立臺灣科技大學建築系

中 華 民 國 94 年 10 月 31 日

中文摘要

隨著歐美、日本等開發國家之腳步，台灣建築之發展已漸邁入多改修、寡新 建的時代。各種高品質、高效率的綠色改修構、工法之探討遂成為當今房屋營建 工程之重要課題。

「雙層外壁改修構法」以其乾式施作且不需更動原本牆面，具極佳的節省工 期及成本之效果。除此之外，該類構法尚具耐厚、隔熱、隔音、防止結露等等物 理性能之優異性。有鑑於此，本研究擬從國外先進的「雙層通風外壁」改修構法 出發，探討該類構法本土化之可行性。

本研究首先蒐集與整理國內外相關文獻。繼而以國內「貼面磚之混凝土外牆 改修工程」作為應用雙層通風外壁構法之對象，調查既有「混凝土外牆貼面磚構 法」 、 「劣化狀況調查」及其「改修構法及行為」 。

為釐清「雙層通風外壁」構法之基本理論與作法，本計劃乃彙整國外文獻中 性能與規範之相關資料，並蒐集常用的建材及其構法案例，進而依材料、接合機 制、通風方式等要項結構化相關構法之類型，同時逐一檢討各案例之性能特點。

透過國內外文獻分析整理以及訪談，本研究建構「以雙層通風外壁改修貼面 磚混凝土外牆構法」的評估方法，以評估蒐集所得之各種「雙層通風外壁改修構 法」方案。

關鍵詞: 雙層通風外壁、外牆改修

ABSTRACT

The objectives of this research are to develop a vented double wall system and to explore the possibility of its implementation by renovation of local exterior wall.

The following three areas of work were in this research achieved:

1. This research investigated the product catalogs, construction methods, performance, and the related norms of vented double wall system. The

information collected can be further used to define the boundary conditions for the vented double wall system to be designed.

2. This research investigated the vernacular methods applied to renovation of exterior wall.

3. This research constructed a method to evaluate the performance of a vented double wall system.

Keywords: vented double wall, renovation, exterior wall

報告內容 一、 前言

台灣近幾十年來歷經數波經濟高成長的階段，新建工程一直是建築業的主 流。隨著城鄉發展趨緩，新建工程不再呈現爆炸性的榮景。另一方面，由於六、

七零年代大量興築之混凝土或磚造建築，或因劣化、污損、易主、老舊不勘使用...

等等原因，目前已屆其生命週期中亟需改修的階段。於是，今日街頭，隨處可見 建築更新或改建的工程。台灣建築之發展因而已明顯地邁向如歐美、日本等國家

「新建趨緩、整建日繁」的時代。

從綠建築的角度觀之，以「整建改修」取代「新建工程」尚有節省建築資源 耗用以及減少營建廢棄物之積極意義。在此趨勢下，先進國家的工程界莫不卯足 全力，發展各種高品質與高效率的綠色改修構、工法，以期達成建築物流永續經 營的目標。

俗稱「舊屋拉皮」的「外牆整修」由於關係建築物外表觀瞻且單價頗高，向 為房屋整建工程之要項。由於台灣地區現代建築的外牆習慣大量採用貼面磚、石 材或水泥粉光、洗石子等溼式工法處理表面，一旦發生劣化，又常以濕式工法改 修，敲除時往往伴隨擾人的噪音、粉塵與震動等環境衝擊，而產生的廢棄物更成 為環境的極大負擔。此外，磁磚局部更換時，又易因新舊面磚色澤不一，造成新 修表面如同補丁等極為困擾的問題。因之，國內漸有廠商開始採用乾式工法，企 圖以美觀且噪音、粉塵、震動、廢棄物等公害較少的方式進行立面改修。

在眾多乾式改修構法之中， 「雙重通風外壁改修構法」以其乾式施作(圖 1)，

除不需大幅更動原有牆面，減少上述環境衝擊之外，往往能在最短時間內完成立 面改修，因而具極佳的縮短工期效果。除此之外，正確地採用雙重通風外壁構法 尚能有效改善原有牆面的物理特質，進而達到節能之目的，誠為值得吾人大力提 倡的綠建築構法。

職是之故，本研究將彙整國外「雙重通風外壁改修構法」，以奠定該構法後

續本土化之基礎。由於篇幅所限，本文所述之「雙重通風外壁改修構法」並不涉

及牆面開口部之雙層玻璃課題，而僅聚焦於具不透明外皮的牆體本身。

圖 1 雙重通風外壁改修構法

二、 舊屋拉皮的原因與目的

舊屋拉皮的原因極為多元，然而最主要出發點可歸納為劣化改善、物理性能 提升、設備整合、使用性更動、安全、美化及資訊提供等七大類:

1. 劣化改善: 舊屋拉皮常用來改善諸如: 立面構材老化、變色、變質、髒污、

磁磚掉落、面材剝璃、裂縫、漏水以及由地震、風災、火災等所帶來的立面 損害等等常見的外牆劣化現象。

2. 物理性能提升: 外牆改修亦常用來解決原有建物外牆防水、氣密、通風、隔 熱、隔音、遮陽等等物理性能不佳的問題。

3. 設備整合: 立面更動往往涉及諸如分離式冷氣室外機、熱水器加掛、管線(水 電、瓦斯、天線、管道、抽油煙機風管…)等等設備改修與立面系統統整之問 題。

4. 使用性更動: 舊屋拉皮往往需考慮外牆內外空間更動後之機能所需而進行開 口部、內、外部空間與外牆界面位置等等之調整。

5. 安全: 立面更動常需顧及業主心理或實質的安全問題，而在立面開口部加裝 鐵窗或其他附置物，以增進外牆的防盜性。

6. 美化: 視覺效果的改善係影響立面改修的關鍵因素之一。外牆美化後所帶來 的象徵、意義與無形的價值提升，往往為業主打造企業新形象與追隨時尚潮 流時最重視的問題。

7. 資訊提供: 資訊時代的立面除須滿足上述需求外，尚需整合提供資訊的機

能，使招牌、走馬燈、銀幕、大幅海報懸掛等等均有適當的懸掛與固定的機

三、 文獻回顧

國內有關「外牆更新構法」之研究尚在啟蒙階段。嚴格說來，目前並未有「外 牆更新構法」之專門探討。現今之相關研究成果僅見「外牆更新替選方案評估模 式之實證研究」[陳昭容，2002]，或少數幾篇探討「外牆的修改材料與工法」 、 「外 牆被覆工法之修改」、「建物之修補與修繕」之翻譯文章 。上述研究方向或著重 更新方案之評估，或探討外牆劣化之原因及濕式改修之方法，鮮有相關研究從構 法的觀點，探討如何以乾式工法進行外牆整修，遑論「雙層透氣式外牆更新構法」

本土化之討論。

「雙層透氣式外牆構法」源自歐陸，該領域之研究早在 20 年前已初具雛型，

Liersch 氏於 1984 年即著有專書[Liersch 1984]，彙整當時有關雙層透氣式外牆及 冷屋頂之構法及其性能研究。Grimm 等人則廣泛蒐集並系統化整理各種纖維混 凝土板的雙層透氣式外牆構法[Grimm 1994]。由於該等構法於先進國家中使用頻 繁，德國等國家乃將透氣式外牆構法之相關技術規定寫入 DIN 18515、18516 等 國家標準。Schaupp 氏則更進一步以實例說明該等構法之各種材質應用可能性 [Schupp 1993]。

然而，前述構法原本局限於雙層外壁之外皮耐候層為不透明者。近年來，大 量使用玻璃的雙層立面構法在歐洲蔚為風潮，使「雙層透氣式外牆構法」無論在 視覺上、建築物理性能上更上層樓。雖然該等構法目前仍在發展中，相關研究成 果及文獻卻已大量出爐[Oesterle 2000][Blum 2001]。

上述先進國家之相關構法研究成果，雖然能給予我國極大之啟示，然由於國 內外氣候條件、營造體系、材料、構造方式及立面改修習慣等等條件截然不同，

這些行之有年的構法未必可全盤照搬於台灣；因之，吾人有必要就本地的特殊狀 況，發展一套適合台灣的「雙層透氣式外牆改修構法」 。在此前題下，國外這些 先進的構法即有必要進行本土化研究，探討其能以何種模式，經一定程度之調整 以適應本地之社經、技術等條件，進而落實於這塊土地上。

四、 研究方法與進行步驟 (一) 研究方法

本研究所採用之研究方法可分成 1. 資料蒐集彙整、2. 田野調查以及 3.構法 開檢討等三個面向說明之:

1. 資料蒐集及彙整:

本研究分別從文獻、網路、型錄等等不同的資料來源收集、整理建築相關法 規以及構法、性能等資訊，以建立「雙層透氣式外牆構法」的基本資料。

2. 田野調查

本計劃針對台灣外牆改修工程之操作實況進行田野調查，以確切掌握影響本 土特定種類外牆之材料、改修行為、造價、技術與構造方式等等的重要因子。

該田野調查之方法係以實地「深度訪談」及「問卷調查」為主，進而統計、

改修工程之業者、學術研究者以及相關領域之專家，詢問並結構化影響台灣 外牆改修工程之「重要變數」 ，進而試圖找出諸變數之間的關係，以作為後續 研究假設檢定之基礎。 「問卷調查」則是將前述結構化所得之變數資訊彙整成 問卷，以進一步進行對象更為廣泛的相關調查。

3. 構法檢討

本研究根據雙層透氣式外牆構法之基本理論，分別就物理性能、力學性能、

施工性、耐久性等等面向檢討本土乾式外牆改修構法之缺失，並提出改進之 道。

(二) 進行步驟

本研究之進行可分為 1.國內外文獻、規範蒐集整理、2. 國內乾式外牆改修 構法調查與檢討、3. 雙層通風外壁構法基本原理探討、4. 雙層通風外壁構法類 型與案例彙整、5.本土雙層通風外壁改修構法之改良建議等五個步驟，以下就此 五個步驟說明本研究之進行流程。

1. 國內外文獻蒐集整理

本研究團隊首先將從產品型錄、施工圖集、文獻資料、研究報告、技術規範 以及外牆改修案例等資料中搜尋國內外相關構法資料。

2. 國內乾式外牆改修構法調查

本計劃繼而將蒐集國內舊建築立面改修工程之案例及其構法資料。為縮小研 究範圍，本研究乃擬定貼面磚之混凝土外牆改修工程作為應用雙層通風外壁構法 之對象；因之，有必要針對既有「乾式外牆改修構法」 、 「劣化狀況調查」以及「改 修工法及行為」將此類構造物之構法特性做一深入探討。

乾式外牆改修構法: 本研究將對本土既有之乾式外牆改修構法進行蒐集整 理，以建立此類外裝立面改修構法之基本資料。

劣化狀況調查: 接著針對此類外牆劣化之因子進行調查與統計，分析各種自 然、人為因子所造成之劣化現象的成因與頻度。

改修工法及改修行為調查: 依改修原因、內容、規模、頻度、材料與構造、

施工流程、費用...等等要項，探討國內該類外牆改修行為及構法之現況。

3. 雙層通風外壁構法基本原理探討

彙整國外文獻中性能與規範之相關資料，討論之內容計有法規、熱濕行為、

防火要求、隔音要求、耐久性、結構安全性以及常用建材及其構法案例等項目，

以下為相關項目之工作內容:

法規要求: 本部分工作重點係蒐集與雙層通風外壁構法相關之技術性規

範。為求體系之週全，乃以歐陸諸國中較為嚴格的德國系統為主，試圖彙整一套

完整的施工技術相關規範。因之，舉凡 DIN 4108、DIN 4109、DIN 4102、DIN 1050、

之規定，均為整理之重點。

熱濕行為: 根據熱濕行為之相關文獻以及 DIN 4108 之規定，本章節將深入 探討雙層通風外壁隔熱及結露防制的構法，並特別整理熱濕氣候條件下之夏季隔 熱與避免冷熱橋的方法。

防火性: 本小節將參考 DIN 4102 之規定，並整理雙層通風外壁構法防火有 關之用材及其作法；特別檢討「通風部分」所產生的煙囪效應與延燒問題對雙層 通風外壁防火性能之影響，進而以提出防火觀點下理想的通風層厚度建議。

隔音性: 依相關測試報告及 DIN 4109 規定，整理雙層通風外壁隔音之理論 與作法。隔音構法之探討將分「重質」以及「輕質」雙層通風外壁等兩大方向進 行之。

耐久性: 耐久性部份測重雙層通風外壁有關「防霜性」 、 「金屬材鏽蝕問題」 、

「礦物質材防蝕性」以及「木質材虫蝕腐壞問題」等之討論，並整理提高耐久性 的有關構法。

結構安全性: 結構安全性之探討可分為「外板」 、 「支承構造」 、 「固定構件」、

「錨定構件」以及「基材構成」等五大部材主題進行之。尤其加強檢討強風區之 雙層通風外壁構法之安全性。

建材探討: 使用建材部分將依金屬(鋼、耐候鋼、不鏽鋼、鋁、銅、鋅、各 類常用合金)、礦物質材(混凝土、陶磁、磚)、木加工材(夾板、礦纖板、木纖板 等)、塑膠質材(PVC、玻纖板)等四大類建材整理該類材料應用於雙層通風外壁之 注意事項。

施工組裝性: 探討各種構法、工法之施工組裝特性，整理諸如材料之熱、濕 脹縮、製造、施工誤差、基底面平整度、層間變位、誤差調整與吸收機制等等相 關理論與實作方法。

維修更換: 探討各種構法、工法之維修更換特性及其易拆程度。

4. 雙層通風外壁構法類型與案例彙整

除構法之基本原理彙整外，本研究將廣泛蒐集先進國家雙層通風外壁之案 例，依材料、接合機制、通風方式等要項結構化相關構法之類型，並按照第三步 驟所獲之構法原理，逐一檢討各案例之合法性、熱溼行為、防火性、隔音性、耐 久性、結構安全性、建材適用性以及施工組裝、拆卸、維護等等要項之優劣點，

以提供第六階段構法選擇之參考。

5. 本土雙層通風外壁改修構法之改良建議

根據國內外文獻分析與整理，本研究將以正確的雙層通風外壁改修構法原 則，檢討本土之乾式外牆改修構法，並尋找改良的可能性。

以下將本研究之流程繪圖表示如下(圖 1):

圖 1 研究流程圖

完 成 本 土 雙 層 通 風 外 壁 改 修 構 法 蒐 集 、 彙 整 雙 層 通 風 外 壁 基 本 資 料

雙 層 通 風 外 壁 基 本 原 理 探 討

Yes 檢討評估結果

修 正

改 修 構 法 調 查 劣 化 狀 況 調 查 改修工法行為調查

改 良 本 土 雙 層 通 風 外 壁 改 修 構 法 建構雙層通風外壁改修構法之評估方法 雙 層 通 風 外 壁 構 法 類 型 與 案 例 彙 整

No

國 內 乾 式 外 牆 改 修 構 法 調 查

計 劃 開 始

完 成 研 究 計 劃

五、 國內外牆乾式改修構法之現況調查

本研究自文獻中蒐尋國內外牆更新改修之實例共計 23 例(表 01)，經初步分 析得知目前台灣建築物改修以鋼筋混凝土造者為大宗，其外牆泰半為 12cm RC 牆或砌 1B 磚；面材或為粉光、或為粉刷後貼面磚、洗石子、油漆者。由此者知，

本案設定之目標「以雙層通風外壁構法改修貼面磚之混凝土外牆」應有其合理性。

相對於原有建築物材料的單一，外牆改修材料呈現多元。新增之材料包括玻

柵） 、金屬板（沖孔鋁板） 、石材（觀音石板） 、木材等。以上材料特色多為經工 廠加工之二次材料，運至現場組裝，顯示外牆改修多採工業化材料，並於現場乾 式施工。

若以乾式、濕式工法區分，11 例乾式佔全體約 48%（11/23） ，若扣除古蹟保 存及結構補強約佔全體 65%（11/17） ，顯示乾式工法佔外牆改修工法多數

（1/2~2/3） 。另若以構造透氣與否區分，8 例透氣式佔全體約 35%（8/23） ，若扣 除古蹟保存及結構補強約佔全體 47%（8/17） ，顯示透氣式構法佔外牆可達半數

（1/3~1/2） 。

表 01 台灣建築近年舊建築物再利用案例外牆改修構法分析

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由於國內外牆產品商業機密保護之限制，完整的外牆乾式改修構法相關資料 之取得極為困難。有鑑於此，本研究僅針對一家具代表性之外牆陶板供應商所開 發之乾式改修構法進行深度調查。

目前這些作法均有完整圖說或實作案例可供討論。然而，由於這些構法及工 法尚處新開發階段，成品也均屬新近完工者，故並無劣化或瑕疵之狀況通報。因 之，既有乾掛構法之問題自然無法由已有劣化之狀況推知。在這種情況下，吾人 擬先從學理上的分析，探討既有構法潛在的瑕疵，進而由這些弊病中尋找改進與 解決之道。

嚴格說起來，這些由國內建材商或營造商自行研發的內裝與外裝乾掛工法可 分成「純乾掛式」以及「乾濕混用式」兩種牆面貼掛方法，以下茲進一步分析與 檢討這兩種作法。

現有乾掛工法檢討

該陶板面材公司技術部門嘗自行開發數種陶板乾掛方法，其中又可分為隱框 式與顯框式兩大類(圖 2、圖 3)。隱框式者係將陶板之固定五金及框料完全隱藏 至陶板背面者；該作法發展較早，目前已有完整的施工圖說可參考。而顯框式作 法則將陶板鑲嵌於金屬框料與支承結構之間；該作法係屬後來發展者，目前仍在 密集研發中。以下討論僅針對已發展成熟之隱框式作法進行檢討。至於顯框式作 法的瑕疵診斷，將待該作法日後發展完整且資料齊備後再行學理性之探討。

圖 2 某陶板面材公司自行開發的隱框式乾式施工法

圖 3 某陶板面材公司自行開發的顯框式乾式施工法 外牆構法

根據該陶板面材公司工程部所提供的資料所述，隱框式作法亦分為內牆與外 牆兩種(圖 4、圖 7)。兩種作法均使用 90cm x180cm 的大形陶板作為裝修材。雖 然內外裝的抗風機制略不同，但是無論內裝或外裝構法之陶板固定與補強的概念 卻極為類似，即藉黏貼厚度 10mm 的矽酸鈣板於厚度 4mm(內牆)或 6mm(外牆)的陶 板背面，以增強板之面外抗彎、抗壓及抗拉之能力。而陶板之固定機制乃以 D.C 795 矽膠藉Φ70x1.2t 之圓盤與矽酸鈣板點狀相黏，並由此圓盤伸出 M8x10 不銹 鋼螺栓，其穿透矽酸鈣板且以栓頭鉗夾一接合扣件(圖 5)。此接合扣件於內牆構 法中為 2tx80x50 之 304SS 不銹鋼固定片(圖 8、圖 9、圖 10、圖 11)，而在外 牆構法中則為 L40x40x5t 之角鐵(圖 5、圖 6)。此二接合扣件之功能係將矽酸鈣 板、陶板組合而成之板片單元固定於主要支承結構--帽形鋼上；帽型鋼再以膨脹 螺栓固定於牆體。板縫則先填以背襯材，最後以 D.C 791-N 封縫。內牆與外牆作 法最大的差別在於:

1. 帽形輕鋼骨架支承之走向: 在外牆為鉛直配置，而在內牆則為水平配置。

2. 抵抗風壓之構法: 外牆所受風壓較大(360kg/m

)，故 10t 矽酸鈣板、6t 陶板 組合而成之板片單元之後尚添加 L 形角鋼以抗面外風力，並使用構造深度較 深的帽形輕鋼骨架（50mm） 。除此之外，尚增加 50x200x4.2t 之 E.P.D.M 防 撞墊片。每個 900x1800 之外牆板片單元共有 16 個黏貼點。而內牆所受內外 壓力差較小(50kg/m

)，故使用 10t 矽酸鈣板、4t 陶板組合而成之板片單元。

其所用之帽形輕鋼骨架的構造深度亦小(25mm)。除此之外，不需使用 L 形角 鐵以及防撞墊片抵抗風壓。每個 900x1800 之內牆板片單元共有 10 個黏貼點。

3. 接合扣件: 矽酸鈣板、陶板組合而成之板片單元的接合扣件，於內牆構法中

為 2tx80x50 之 304SS 不銹鋼固定片，而在外牆構法中則為 L40x40x5t 之角

鐵。

以下為本研究所整理或重新繪製之系統及結點大樣圖，以供進一步分析與檢 討之用。

圖 5 某陶板面材公司公司自行開發的外牆乾掛工法接頭詳圖(結點 A)(陶板與 矽酸鈣板接合點，由內向外看)

圖 4 牆陶板乾掛系統立面圖(左)及其接點剖面圖(右) 結點 B

結點 A

a 內:10mm 矽酸鈣板 a 外:6mm 硅纖板 b:M8 不銹鋼螺絲 +FLANGE D.C 795 c:L40*40*5 角鐵 d:M6.3 螺絲

e:50*50*25*2.3 帽型鋼 f:2-M8 不銹鋼膨脹螺絲

圖 6 某陶板面材公司公司自行開發的外牆乾掛工法接頭詳圖(接點 B) (陶 板、矽酸鈣、L 形角鋼框組合之單元與帽型鋼接合點，由外向內看)

a 內:10mm 矽酸鈣板 a 外:6mm 硅纖板 b:M8 不銹鋼螺絲 +FLANGE

D.C 795 c:L40*40*5 角鐵 d:M6.3 螺絲

e:50*50*25*2.3 帽型鋼 f: 2-M8 不銹鋼膨脹螺絲 g: 50*200*4.2t EPDM 防 撞墊片

內牆構法

圖 7 牆陶板乾掛系統立面圖(左)及其接點剖面圖(右) 結點 A

結點 B

結點 C

圖 8 陶板面材公司自行開發的內牆乾掛工法接頭詳圖(接點 A) (垂直板縫接 頭大樣)左圖: 由外向內看，右圖: 由內向外看

圖 9 某陶板面材公司自行開發的內牆乾掛工法接頭詳圖(接點 B )(水平板縫 接頭大樣)左圖: 由外向內看，右圖: 由內向外看

圖 10 某陶板面材公司自行開發的內牆乾掛工法接頭詳圖(接點 C-1) (不具踢

腳板之底部板縫接頭大樣)左圖: 由外向內看，右圖: 由內向外看

圖 11 某陶板面材公司自行開發的內牆乾掛工法接頭((接點 C-1)(具踢腳板之 底部板縫接頭大樣)左圖: 由外向內看，右圖: 由內向外看

構法檢討

該陶板面材公司此自行開發的構法及工法基本上係以台灣本土帷幕牆施工 技術為基礎，就其施工性而言，應極能切合目前台灣現有之施工環境與條件。且 該作法業已經康普工程顧問公司驗證其安全性，理應具一定程度力學之合理性。

然由於該驗證方法僅以計算模式進行之，且從構造學理探討時，仍有下列疑點，

有待進一步澄清:

1. 材料性接合問題: 本外裝或內裝的陶板裝修構法乃以道康寧 795 等矽膠點狀 黏貼矽酸鈣板與陶板，再以板間相夾之接合扣件固定於支承結構上。陶板與 矽酸鈣板間除材料性接合外，未有機械性的固定方式。由於矽膠屬有機質膠 結材，雖然所使用的矽膠品牌性能卓越，仍不免發生年久老化等問題。一旦 20 年後矽膠失效剝離，極易發生陶板掉落傷人之情況。屆時，或許該工程已 超過合約之保固期限，故本研究建議於陶板與矽酸鈣板間增設機械性固定之 構件，以提高此材料接合之安全性。

2. 矽膠耐久性問題: 此種以矽膠點狀黏貼矽酸鈣板與陶板的構法在乾濕、冷熱 以及紫外線照射等天候因素影響下的耐久性究有多長，有待進一步實驗證 明。

3. 矽酸鈣板背襯材過重問題: 為增強陶板剛性所黏貼之矽酸鈣板固然有助於 抵抗風壓，然其所增加之重量造成結構體額外負擔，亦不容忽視。尤其矽酸 鈣板之吸水率極高(最高可達 35%左右)，更易於潮濕狀態下，增加外裝近三 成多可觀的自重。故本研究建議發展或採用輕質、剛性高的背襯材，取代矽 酸鈣板，以收減重、經濟之效。

4. 陶板與不銹鋼支承脹縮差異問題: 因陶板之熱膨脹係數較不銹鋼約小一半

(5.4x 10

/℃vs. 10.6x 10

/℃)，故接合界面應預留足夠之變形吸收空間(如

只留設一個固定點，而在變形方向於支承構件上預留長孔)，否則其脹縮應

力會加諸矽膠，使其提前老化。

寸變化 0.08% vs. 0%)(線熱膨脹率 5.0~15×10

/℃

vs. 5.4x 10

/℃)，長 期受熱、溼後產生的相對變位，會造成矽膠一定程度的負荷，不利其耐久性。

6. T 型螺母與圓盤之接合強度問題: M8 不銹鋼螺絲與 70x1.2t 圓盤(FLANGE)之 接合方式究以焊接或螺絲接合進行，圖說未有明確交待，二者結合介面的抗 剪、抗拉、抗彎強度等特性須透過具公信力的機構進行實驗以確認之 7. 實驗之必要性: 本構法開發在陶板與矽酸鈣板之接合技術上係為首創，並無

相關前例可尋，而僅經計算檢核其安全性，未有實驗結果相印證，也無法證 明計算之結果是否與實驗之結果相吻合。因之，目前即便具有正面的計算結 果，卻也不能充分證明該法該構法百分之百的安全性。反觀國外的相關外裝 固定構法之開發均須以實驗數據為依據，並設定三倍的安全係數，以充分確 保該產品之安全性。此外，康普公司的結構計算書說明中曾說明: 「陶板與 T 型螺母之矽膠強度以及潮濕矽酸鈣板的抗彎強度需待貴方送交具公信力試 驗機構進一步確認，並由廠商出具證明」 ，此點均需進一步以實驗證明之。

8. 支承構件誤差吸收問題: 乾掛之帽型支撐架構缺乏變形吸收與誤差調整之 機制，遇樓層數較高而上層與下層外牆之凹凸較大、或基底面不平整甚或傾 斜者，將難以調整。故建議發展可吸收此牆面不平整性之接合構件，以提高 本構法各種狀況的適用性。

9. 陶板及矽酸鈣板誤差吸收問題: 本構法無足夠之構法機制可校正或吸收陶 板及矽酸鈣板組裝於支承構件時三向度的施工誤差，易使固定接點承受強制 應力，而容易損壞

10. 吊掛附屬設施問題: 本構法無足夠之構法機制可進一步固定突出於陶板立 面之招牌、燈具、遮陽等等設施。

現有乾溼併用工法檢討

該陶板面材公司公司工務部門參考國外大型陶板外裝工程之作法，曾自行開 發一乾溼併用的陶板外牆貼掛工法，並計劃應用於中高層建築之外牆改修工程。

以下，本研究乃針對應用此種構法之案例，及其參考的國外構法進行比較與檢討。

CASE 1: 仁愛路首都大樓外牆陶板更新工程

某陶板面材公司公司替位於台北仁愛路的首都大樓進行外牆更新工程。該案

為 12 樓鋼筋混凝土構造建築，其立面原張貼藍綠色面磚，目前擬以厚度約 4mm

之益膠泥濕式貼掛 4mm 厚的大形陶板(最大尺寸為 90cmx180cm)，並以 1.2mm 的

不鏽鋼板作為飾條，其溝縫乃以矽膠填縫。考慮益膠泥失效剝離的可能性，乃增

用 1mm 厚的不銹鋼帽形蝴蝶夾固定陶板。為測試此構法及工法之可行性，工程部

門特別於該大樓屋頂凸出物的牆面試貼陶板(圖 12、圖 13、圖 14)。本案為大

形陶板第一次以濕式工法張貼於高度超過十層的外牆工程首例，由於此類外牆更

圖 12 某陶板面材公司自行開發的外牆濕貼暨補強工法試貼樣品

圖 13 某陶板面材公司自行開發的外牆濕貼暨補強工法接頭大樣

圖 14 某陶板面材公司公司自行開發的外牆濕貼暨補強工法接頭詳圖(左為黏

貼完成後圖，右為分解圖)

CASE 2: Megaceram System 產品分析

位於德國慕尼黑之 MegaCeram Grosflachenkeramik GmbH 公司亦生產經營此 類大型陶板，並與相關立面結構專業協力廠商合作開發陶板之支承結構(圖 15、

圖 16)。由其型錄所載之資料，吾人可歸納該陶板固定及支承構造之基本特性如 下:

1. 固定方法計有濕貼及乾式吊掛兩種方法，然用於外牆者均為乾式吊掛工法。

2. 陶板外裝乃藉帽形蝴蝶件固定之，這種乾式工法係採鉗夾式中的夾板式露出 接頭法(參見§露出接頭扣件章節)，配合可三向度調整誤差之支承結構施行 之。

3. 尺寸限制: 內牆陶板(Megaceram 450 Interior Wall)厚度 6.5mm，最大尺寸 為 120x240cm，室內陶板地板(Megaceram 650 Interior Floor)厚度 6.5mm，

最大尺寸為 60x120。然而用於外裝之陶板(Megaceram 650 Facade)厚度 6.5mm，最大尺寸僅 60x120cm（參見 Megaceram 型錄） 。

該公司的帽形蝴蝶夾固定陶板之概念提供了仁愛路首都大樓濕貼陶板工法 補強作法之參考(圖 17)。

圖 15 德國 Metaceram 公司之 DM

構法檢討

分析完該陶板面材公司自行開發的乾溼併用構法以及 Megaceram 公司之陶 板固定系統後，本研究接下來就兩種構法之:1.陶板尺寸、2.構法種類、3.夾件、

4. 誤差校正等面向進行比較。

1. 陶板尺寸:

與 Megaceram 相較，該公司的外牆陶板厚度較薄(4mm vs. 6.5mm)，陶板長 寬尺寸亦較大。如仁愛路首都大廈立面改修所採用之 90cm x180cm 尺寸，無 論長或寬均為 Megaceram 外裝陶板之 1.5 倍。而和該公司所用之張貼方法乃 採濕式益膠泥貼掛配合帽形夾固定法(參見§實例調查章節)。

2. 構法種類:

由於外裝工程牽涉的安全因素往往較內裝工程為嚴重與複雜，國外有關外牆 立面的工法限制乃特別嚴格。以德國法規為例，凡大於 0.1m2 之外裝板必須 藉支承結構及錨定構件固定於外牆，尺寸小於 0.1m2 之板者方得以砂漿黏著 的方式黏貼於外牆（DIN 18515） 。因之，Megaceram 之外裝必須藉乾掛方式 藉支承結構及錨定構件固定於外牆。此也意謂，當該類薄陶板外銷至德國等 歐洲地區並使用作外裝材料時，也必須遵守此尺寸及構法限制。

3. 夾件:

◎Megaceram 夾件作法: 由型錄照片所見，Megaceram 大型陶板所採之固定 方法，係以夾板鉗夾並鎖固外裝陶板於可三向度調整誤差之支承結構之上。

此支承結構最後錨定於牆體。此類夾板有單夾式、雙夾橫式、雙夾直式、四 夾式等多種。搭配生產此類夾板的協力廠商非常多，如 Wagner、Eurofox、

BWM 等等(見圖?及§鉗夾式章節進一步說明)。此類夾具型材一般由不銹鋼所 製成或經磨光處理，配合不同厚度之陶板，該種夾之容許陶板厚一般介於 8mm

∼13mm 之間；此外，尚可依客戶需求塗以各種色彩之油漆。為防止陶板脫落，

並提供足夠的陶板穿透剪力強度與承擔自重的抗剪性，此種夾件陶板必須有 一定的夾深及厚度，如本研究所蒐集之產品型錄所示，四夾式的夾件乃具 11mm 的夾深與 1mm 之夾板厚度。

◎合成夾件作法: 首都大樓所用夾亦為不銹鋼產品，其具 5mm 之夾深與 1mm 之夾板厚度，理論上可提供 4mm 厚陶板及 4mm 厚之益膠泥鉗夾之用。由於此 5mm 夾深與國外 11mm 之夾深相較顯然淺了許多，一旦益膠泥失效，以該陶板 較薄之厚度(4mm vs.6.5mm)及超大之尺寸(90x180 vs.60x120 )，勢必無法 在相同的夾件數量條件下達成安全性之要求。

圖 16 Megaceram 外裝陶板乾掛接合方法(以 Wagner WS-Z 系統為例)，以四夾 式鉗夾板夾住陶板並將其固定於可三向度調整誤差之支承結構之上。此支承結 構最後錨定於牆體。此類夾板有單夾式、雙夾橫式、雙夾直式、四夾式等多種。

圖 17 德國陶板專用夾板式構件與該陶板面材公司擬用之帽形蝴蝶夾尺寸之 比較(上圖為夾板，下圖為帽形蝴蝶夾)

4. 誤差校正之比較:

◎某陶板面材公司濕式貼掛法係採薄漿硬底之作法，其面外尺寸誤差吸收之

現 4mm 以上的差異，且要維持牆面之鉛直時，勢必在基底面凸出較大的部位 處無法使用太多的益膠泥，造成該處黏著強度不足之現象。此對於大形板之 黏著性勢必造成不良之影響。然若為牽就益膠泥之足夠黏著厚度而不管其基 底材表面之不平整，則立面勢必無法平整。此為此濕式工法之兩難之所，也 為該作法應用之限制。因之，適用本法者僅為表面非常平整的建物外裝改修 工程，且最好只限於低矮樓層之工程，因誤差往往會隨高度增加而累積。然，

表面平整性吸收問題僅是一端，此外，尚有金屬扣件熱脹、基底材料溼脹時 造成陶板之擠壓問題必須思考。

◎反觀 Megaceram 所採之乾式工法，其仔細設計的金屬支承構件接頭具三向 度誤差校正之功能，可適應極不平整之牆面，也可吸收溫度、濕度等外在條 件變化所帶來的變位，更能針對材料製造及施工時不精準的因素進行構造上 的調整。而在強風、地震來襲時亦可利用滑動性的接頭，以避免陶板因面外、

面內之位移所產生之不利的強制應力，進而提升陶板工程之精度與安全性。

力學檢討

為進一步檢討仁愛路首都大樓外裝更新案陶板作法之安全性，本研究特別針 對該外裝系統進行下列四種檢核項目之力學計算：

1.陶板容許穿破剪力檢核 3.鐵件容許彎曲應力檢核 2.陶板容許彎曲應力檢核 4.鐵件容許剪應力檢核

此計算之條件之一為假設黏貼陶板之益膠泥完全失效的情況下，單靠所安置 之數個帽形蝴蝶夾，是否仍能提供該外裝系統之安全性，而不會發生陶板掉落之 危險。除此之外，此計算程序尚建立在下列前題之上: 益膠泥失效時，夾件仍然 必須能夠將陶板緊緊夾住。因夾件若鬆脫，則無法以理想之計算方法檢核其陶板 與鐵件之容許應力。

力學檢討進行之步驟乃先整理陶板、金屬扣件之基本資料，繼而一一計算

檢核陶板容許穿破剪力、陶板容許彎曲應力、鐵件容許彎曲應力檢核以及鐵件容

許剪應力。茲將檢驗時所用之計算公式、相關理論簡述如下，至於詳細之計算過

程，本研究已建立試算表，請參閱附錄資料。

圖 18 陶板尺寸代號

„ 陶板基本資料：

A=陶板長向尺寸 ， Na=長向鐵件數目 ， A’=鐵件分割後陶板長度=A/Na B=陶板短向尺寸 ， Nb=長向鐵件數目 ， B’=鐵件分割後陶板寬度=B/Nb d=陶板厚度 （詳見圖 1）

4mm 厚陶板單位重=0.00075 （kg/cm

） W

=陶板重量=A*B*單位重 （kg）

′ =

fC

陶板抗壓應力=2000 （kg/cm

）

max

=

σ

陶板容許彎曲應力=400 （kg/cm

）

„ 載重資料：

fc

=

W

陶板裝設位置之風壓力 （kg/cm

）

fy

=

W

陶板裝設位置之風拉力=0.75*W （kg/cm

）

（查見表 1 及圖 19）

圖 19 台灣風力分級圖 表 02 台灣風力分級表 高度 (公尺) 風力區

100 級 150 級 200 級 250 級 9 以下 0.007 0.011 0.015 0.025 9 以上至 15 0.01 0.015 0.02 0.025 15 以上至 30 0.013 0.019 0.025 0.013 30 以上至 150 0.016 0.023 0.03 0.037 150 以上至 360 0.019 0.027 0.035 0.043 360 以上 0.022 0.013 0.04 0.049

„ 鐵件資料

a=鐵件長度 （cm） c=鐵件深度 （cm）

b=鐵件寬度 （cm） t=鐵件厚度 （cm）

σ

=鐵件容許應力=2090 （kg/cm

）

（詳見圖 20）

圖 20 鐵件尺寸代號

„ 穿破剪力檢核

陶板立面承受風拉力時，夾件會對陶板施以反向之壓力，由於夾件面積相對 於陶板而言極小，故要檢核陶板在該部位之受力是否超過其穿破剪應力。由於目 前並無計算陶板相關穿破剪力之既有公式可供依循，此公式一般須經實驗統計方 能獲得。而陶板與混凝土同屬脆性材，故本研究參考鋼筋混凝土基礎計算穿破剪 應力的方法，以工作應力法計算陶板之容許穿破剪應力:

Vc=陶板之容許穿破剪應力= 0 . 53 *

（kg/cm2） （工作應力法）

b0=穿破剪力作用的表面週長=[（a+d）+（b+d/2）]*2 （cm） （詳見圖 21）

V1=陶板之穿破剪力=風拉力*[陶板分割後面積-剪力作用表面投影面積]

=

*[A’*B’-（a+d）*（b+d/2）] （kg） （詳見圖 22）

V=陶板最大剪應力=穿破剪力/剪力作用面積=

d b V

0 1

Vc

≤ （kg/cm2）

圖 21 剪力作用表面週長 圖 22 剪力作用表面投影面積

B'

A'

剪力作用表面 投影面積

圖 23 陶板短向單位長之均佈載重 圖 24 陶板長向斷面圖

„ 容許彎曲應力檢核

W=陶板短向單位長所受之載種=

B W B A

⋅ ⋅

（kg/cm） （詳見圖 23）

M=陶板短向彎矩=

8

W

⋅

（kg-cm）

y=陶板表面與長向斷面形心之垂直距離 =d/2 （cm） （詳見圖 24）

I=陶板長向斷面慣性矩=

12

A⋅

（cm

）

σ 陶板彎曲應力=

y M

⋅

σmax

< （kg/cm2）

圖 25 鐵件受陶板自重之均佈載重示意圖

„ 鐵件容許彎曲應力檢核

Ws=陶板自重對於鐵件的均佈載重=

c W

（kg/cm）

Ms=陶板自重對於鐵件的最大彎矩=

2

W_C

⋅ （kg-cm）

I

=鐵件承載自重向度之斷面慣性矩=

12

⋅

a

（cm

） Y=鐵件表面距斷面形心距離= t/2 （cm）

σS=鐵件彎矩應力=

S

S I

Y

M

⋅ <σyp（kg/cm2）

„ 鐵件容許剪應力檢核

V=陶板自重對於鐵件的剪力=W

*c （kg）

τ

=鐵件剪應力=

t V a

⋅

3 2 <σ

（kg/cm

）

結果評估

本研究在不同的安全係數設定下，以不同的陶板厚、陶板尺寸、鐵件夾長、

鐵件夾寬、垂直向鐵件數目、水平向陶板底部鐵件數目等條件作為陶板容許穿破 剪力、陶板容許彎曲應力、鐵件容許彎曲應力及鐵件容許剪應力等之計算參數，

一一評估不同狀況下的力學特性，並將其試算結果整理成表( 表 03 、表 034)。

由表 03 的計算結果吾人可知: 若將安全係數訂為 1 時，依照現有規畫之 3 尺*6 尺、4mm 厚之陶板尺寸，及 12 樓高之建築物條件下，以及鐵件夾長 0.5cm、

鐵件夾寬 1cm、垂直向鐵件數目每邊兩個、無水平向陶板底部鐵件數目之情況 下，陶板穿破剪應力、陶板的彎曲應力的值均無法達到容許標準。由於原設計的 陶板底部並無水平向鐵件之安置，故無鐵件容許剪應力、容許彎曲應力之計算問 題，因益膠泥失效後，該系統除鐵件夾緊產生的磨擦力外，並無適當措施防止陶 板掉落。

為使計算結果符合容許值，本研究乃試算其他條件下的力學特性值。經檢核 後，吾人發現，若使用 90cm x180cm x 4mm 的陶板，無論如何更改上述條件參數，

以其 4mm 的厚度是無法在益膠泥失效後滿足陶板抗彎應力之需求。

將陶板厚度由 4mm 提高到 6mm 後，在鐵件夾長 1.2cm、鐵件夾寬 0.5cm、垂 直向鐵件數目 2、水平向陶板底部鐵件數目 2 等情況下雖然四項評估均符合安全 性之要求。然因設計鐵件夾寬僅 0.5cm，考慮金屬夾與陶板不同之熱脹縮係數、

施工誤差、陶板面外彎曲變形以及 5/1000 層間變位影響 (90cm x

5/1000/2=0.225cm)，夾與陶板之相對變位若保守估計為 2~3mm，則陶板極易在 面內方向被夾擠壓或自夾中鬆脫掉落，故並不安全。

因之，本研究建議在陶板尺寸為 90cm x180cm 之條件下，將陶板厚度由 4mm

提高到 6mm，且鐵件夾寬由 0.5cm 增至 1cm，方能在鐵件夾長 1.2cm、垂直向鐵

件數目每邊 2 枚、水平向陶板底部鐵件數目 2 枚(兩支帽形蝴蝶夾，或具等值斷

若因經濟因素必須使用 4mm 厚的陶板，則必須將陶板尺寸縮小為 60cm x120cm，且鐵件夾寬必須使用 1cm 者，方能在鐵件夾長 1.2cm、垂直向鐵件數目 每邊 2 枚、水平向陶板底部鐵件數目 2 枚(兩支帽形蝴蝶夾，或具等值斷面之 L 形鐵件)等情況下均符合安全性之要求。

表 03 中灰階框起者，均為針對目前的構法之安全性缺失可以採用之修正方 案。

表 03 陶板及附掛鐵件之力學計算檢核結果：安全係數=1 安全係數： 1

鐵件數量 厚度 尺寸 鐵件長度

（a）

鐵件寬度

（b）

長向 底部

陶板容許穿破剪力 NG

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

90*180cm 1.2cm 0.5cm 2

t=1mm

0

鐵件容許剪應力

陶板容許穿破剪力 NG

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

OK 90*180cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

OK 90*180cm 1.2cm 1cm 3

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力

OK

鐵件容許彎曲應力

OK 4mm

60*120cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力

OK

鐵件容許彎曲應力

OK 90*180cm 1.2cm 0.5cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力

OK

鐵件容許彎曲應力

OK 6mm

90*180cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力

OK

鐵件容許彎曲應力

OK 6mm 60*120cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

以上建議，均以實際的陶板、固定鐵件之容許應力作為判斷安全性之基準。

然如前所述，德法規為提高其安全性，泰半將安全係數放大三倍，故上述之結果 理論上雖安全，但仍不夠安全。且此類固定構法計算檢核，尚需經過認可之實驗 機構以足夠的樣本數依規定之檢驗法進行實驗，待結果證明相符時，方准許施 作。因之，該類陶板若要外銷歐洲，其固定方法亦須透過上述程序取得建造許可。

由表格 3 之試算結果可知，在安全係數為三的前題下，若要使陶板之容許抗

彎應力符合安全要求，必須使陶板之尺寸縮小為 60cm x120cm，且將陶板厚度由

4mm 提高到 6mm，且鐵件夾寬由 0.5cm 增至 1cm，方能在鐵件夾長 1.2cm、垂直向

鐵件數目每邊 2 枚、水平向陶板底部鐵件數目 2 枚(兩支帽形蝴蝶夾，或具等值

斷面之 L 形鐵件)等情況下均符合安全性之要求。

表 04 陶板及附掛鐵件之力學計算檢核結果：安全係數=3 安全係數： 3

鐵件數量 厚度 尺寸 鐵件長度

（a）

鐵件寬度

（b） 長向單邊 底部 檢核結果

陶板容許穿破剪力 NG

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力 NG

90*180cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK 4

t=1mm 陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

OK 90*180cm 1.2cm 1cm 8

t=1mm

2

t=2mm 鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

OK 4mm

60*120cm 1.2cm 1cm 4

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力 NG

陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力 NG

90*180cm 1.2cm 1cm 2

t=1mm

2

t=1mm

鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK 6

t=1mm 陶板容許彎曲應力 NG

鐵件容許彎曲應力

OK 90*180cm 1.2cm 1cm 5

t=1mm

2

t=2mm 鐵件容許剪應力

OK

陶板容許穿破剪力

OK 3

t=1mm 陶板容許彎曲應力

OK

鐵件容許彎曲應力

OK 6mm

60*120cm 1.2cm 1cm 3

t=1mm

2

t=2mm 鐵件容許剪應力

OK

六、 雙重通風外壁改修構法的基本原理

外牆所需履行的原始功能不外乎界定內外、使室內免於風吹雨打、日曬雨 淋，使室內的氣候環境盡量保持在舒適的範圍。以一層牆皮整合所有功能之構造 者，未必能滿足每項功能個別的物理性能需求。而單層的外牆更可能於牆皮產生 裂縫或防水層破壞後，導致濕氣滲入牆體，首先降低牆之隔熱性，繼而減損牆之 結構功能，造成嚴重的劣化現象。雙重通風外壁的構法發展，即針對前述單層外 牆的缺失，以多層牆皮的組構模式最佳化外牆所需履行的功能。

雙重通風外壁改修構法，即將此雙重通風外壁的概念應用於外牆整修工程，

利用原有外牆作為內皮，在其表面一定距離處加置透氣外皮、隔熱層等附屬構 材，一方面減少改修資材的浪廢與廢棄物所造成的環境衝擊，另方面利用外皮與 原有外牆間的通風層，排濕解熱，多方提升原有外牆的性能，進而達成前述舊屋 拉皮的目的。

依 Grimm 氏之分類，雙層外壁構法可分成: 1. 多層多皮、重質外皮；2. 多 層多皮、輕質外皮；及 3. 多皮單層、輕質外皮等三大類[Grimm, pp. 18]，其 特質可見(圖 26)之說明。

1. 多層多皮、重質外皮:

內皮為承重牆，外皮為重質耐 候層。內外皮一般均以濕式施 作，故較難更換、改修。因此，

此類構法較不常用於外牆改 修工程。

2. 多層多皮、輕質外皮:

外皮、通風層、隔熱層、

內皮各層分離。輕質外皮因質 輕皮薄，可降低整體牆厚。輕 質外皮尚可依需求選用不同材 質，增加牆面之多樣性與經濟 性。各皮層易於分離更換乃至 再生循環。此類構法常用於外 牆改修工程。

3. 多皮單層、輕質外皮:

隔熱層與內皮、防水層之機 能合併，但內皮構造也因之較 厚，外皮的耐候防雨性要求也較 高。輕質外皮之優點如第二類之 說明。此類構法常用於外牆改修 工程，亦即於重質外牆外直接施 加輕質外皮與通風層，以改善舊 牆之外貌與水密性。

圖 26 三種雙重通風外壁之構法類型

三種通風外壁系統容或有異，但其基本構成不外乎由外皮、通風層、支承系 統、隔熱層以及內皮等子系統及構件所組成。原本單層外牆所須滿足的各種機 能，在此通風外壁系統中係由上述不同的皮層逐一滿足。以下進一步說明各皮層 所司之特定功能:

1. 外皮: 在原有外牆前加置的外皮，除能保護內皮免於直接受到天候與機械衝

擊的影響外，尚具有雨幕 (rain screen) 的功能，即相當於在原有外牆外增加

一道防水層。不同材質的外皮依其透明度、反射性等等之差異，可提供各種

程度的外殼熱幅射抵抗能力，進而降低建築的冷房負荷。

導式通風機制，由流動的空氣帶走，降低外牆整體之等價熱傳導值。由外皮 縫隙滲入或由室內滲出的水或水氣一方面可由重力排水方式向下流出，或藉 此透氣層中上升的氣流由向外釋出，有效解決排濕或結露於牆體內的問題。

此外，由於外皮因通風層與內皮分離，提供良好的隔音條件，大幅改善了外 牆整體的隔音性能。

3. 隔熱層: 隔熱層之設置目的係減少外牆的熱導性。一般而言，隔熱層應置放 於原有外牆的外側，以避免外牆暴露於極大的溫差環境下。寒帶國家由於保 溫及省能需求殷切，加置隔熱層往往為立面整修不可或缺的措施。

4. 支承構造: 支承構造系統的功能在於將外皮及隔熱層所受的垂直、水平力傳 遞於內層牆面。該系統之構成除受自重、風壓、溫度變形等力學因素之影響 外，尚與施工組裝、誤差校正等機制有關。

5. 防水層: 雙重通風外壁之防水層通常設置於內牆內面，以避免室內水氣滲入 牆內，在冬天造成結露現象。而導致劣化與損壞。

6. 內皮層: 從傳力的觀點視之，內皮層乃為支承外皮及其他構材的構造，其強 度的大小決定錨定支承的方式。就物理性能觀之，內皮層的熱儲能力，亦關 係外牆的熱行為。寒帶國家或日夜溫差大的地方可採用具較大熱儲特質的內 皮層，藉牆溫的遲滯效果，誘導式地利用太陽能，進而在寒冬的夜晚節省使 用暖氣，或在炎炎夏日的白天減少冷氣的使用。這種熱儲的特質對於日夜溫 差小的大部份台灣居住地區而言，其節能效果之助益並不明顯。然而採用透 氣式外牆整修構法時，由於外牆體保留，改變其熱儲性之可能性並不大。

圖 27 雙重通風外壁構法之物理性能優點

雙層通風外壁可 減少外牆熱傳導

雙層通風外壁可 增加外牆隔音性

雙層通風外壁有 最佳防雨耐候性 雙層通風外壁可

避免牆內結露

由上述討論吾人可知: 採用適當的雙重通風外壁構法可增加外牆的防水、隔

熱性能，提高外牆的耐候使用年限及其隔音性，並降低牆內結露之危險。設計良

好的雙層外壁之外皮於損壞後，更易於更換、修繕，增加構件再利用與材料循環

的機會[Grimm, pp. 20](圖 27)。

七、 雙重通風外壁改修構法計劃

以系統的角度觀之，雙重通風外壁改修構造係一乾式改修系統，其性能、效 率與各組成子系統及構件的構成方式息息相關。以下，茲就基底材、面材、支撐 構架、接合五金、隔熱材等等透氣式外牆系統的主要構成元素進一步說明其構法 原則。

基底

以透氣式外牆系統改修立面時，首先應對該外牆進行現況調查。因之，舉凡 基底與表面材質之種類、尺寸、黏著劑，以及耐候層厚度、錨定件位置、混凝土 品等、拉拔力、混凝土碳化深度、外牆錨定件是否生鏽等等狀況均為現場勘查的 重點。除此之外，尚須針對該外牆的劣化因子進行診斷，分析諸如漏水、白華、

污染、磨損、龜裂、剝落、膨凸…等等劣化現象的成因。以上調查的結果，一方 面將決定外牆基底是否應先做敲除、整平、補縫、防水、補強…等等劣化改善措 施，二方面可提供外皮支撐構架及其接合、錨定五金系統的選用決策之參考。

面材

面材的大小及重量係影響支撐構造及接合五金的重要因子。德國 DIN 18515、18516 等國家標準特別將面積>0.4m2 或重量>5.0kg/m2 的面材稱為「大 板」 ；而面積≦0.4m2、或重量≦5.0kg/m2 的面材稱為小板。大小板的區別亦與 建管許可程序有關。小板構造一般依手工原則舖設，不須特別申請產品許可證 明。雙重通風外壁常用的面材種類繁多，先進國家常用的耐候性改修面材計有纖 維水泥板、高壓層板(HPL)、纖維強化樹脂板、玻璃、陶板、鋁板、鋁複合板、

鋁單元式板、面磚等。

支撐構架

常用的面材支撐構架系統計有: 1. 點狀、2. 線狀及 3. 網狀等三種(表 1)。

表 1 面材支撐構架系統之類型 類

型

支撐構 架系統 種類

支撐形 式

構法示意圖 範例

1. 點狀支 撐構架 系統

點狀支 撐

2 線狀支 撐構架 系統

垂直錨 定及承 重角料

垂直錨 定角料 + 水平承 重角料

水平錨 定角料 + 垂直承 重角料 3. 網狀支

撐系統

垂直錨

定角料

與水平

承重角

料共面

「點狀支撐」系統的作法係將面材直接以點狀支承構件固定於原有牆面。由 於支承構件的點狀構成，使該系統的垂直水平校正時間較其他系統為長，且往往 需要能吸收各方向、角度誤差的昂貴支承五金，但也正因為如此，精巧的點狀支 承常成為立面紋理表現之視覺焦點所在。使用該系統時，原有牆皮在改善後應有 極佳的真平度，以使誤差校正的空間收斂於點狀支承構件所能吸收的範圍內。由 於該系統並無固定隔熱層之機制，故若有加置隔熱層必要時，須搭配其他固定五 金，而使系統成本更形提高。

「線狀支承」系統常利用直立角料，一端固定外皮，另一端常使用 U 型或 L 型段狀型材錨定於原有的承重牆體上，該段狀型材上往往預鑽長孔，以調整角料 之位置。

「網狀支承」系統以「承重角料」及「錨定角料」十字交叉所構成的網目為 外皮支承構造。承重角料為固定外皮立面之角料，錨定角料則以壁虎等構件固定 於承重牆面。為結省構造空間，網狀支承的兩種角料可位於同一平面上，但透氣 層之安排需賴隔距五金或由淺橫料與深直料之構造深度差提供所需之通風空 間。若要容納隔熱材，則宜採用兩種角料不共面的配置方式，以「垂直承重角料 及水平錨定角料」或「水平承重角料及垂直錨定角料」安排支承構造。兩種角料 間常以釘、栓等五金相互固定於其交叉點上。該系統可將外皮與內皮所夾之空間 分成兩層，內層即可提供安置隔熱層的空間。小尺寸的面板一般固定於水平向的 承重角料上。

常用的角料有鋁擠料、木角材等，其斷面應依風壓、板重及支承間距等條件 仔細估算之。支撐構架系統若以金屬為材，直料及橫料接點處須考慮熱脹縮之空 間。為避免地震、風壓使原有牆體與支承構架及面材之不一變形，支承構造最好 設有「相隨變形」的機制，以免破壞。

接合五金

雙重通風外壁系統的接合五金依其所接合構件之不同可分為 1. 支撐構架 與牆體之「錨定接點」 ，2. 面材固定於與支撐構架之接點，3. 面材間或支撐構 架間的接點等三種。由於篇幅所限，以下僅介紹「面材固定於與支撐構架之接 點」 。

外皮面材的固定方式極為多樣，每種專利各具巧思，然均須通過各國嚴格的 測試實驗。由於面材固定五金一旦鏽蝕後極易造成污染、固定強度降低等問題，

固定五金宜採用不鏽鋼、鋁、銅或鍍鋅鋼件等不易生鏽的材質，同時應避免不同 金屬直接接觸，以免造成雙金屬腐蝕。

茲以固定五金露出與否，將最常見之面材固定方法分成「接頭隱藏式」與「接 頭露出式」等兩大類、五小類，略作整理如下:

接頭隱藏

起來。然而，隱藏式接頭未必表示其接點必須以「材料接合方式」黏貼，而可採 用「陶燒塊吊掛法」或「背嵌式錨栓系統」等兩種較為可靠的機械式固定方法:

1. 陶燒塊吊掛法: 為解決雙重通風外壁之外裝陶板接頭的隱藏性問題，有國外 廠商發展陶質燒結接合技術，搭配乾式吊掛系統以固定陶板(圖 28)。這種構 法的核心專利技術在於將陶板背面以陶質塊連同不鏽鋼螺栓與陶板燒結接 合。此圓形陶質塊圓心處乃預留一孔，以便不鏽鋼螺栓之螺桿由此伸出，接 合其他二次支承構件。此陶板與陶質塊的接合技術乃採用了玻璃溶接的特殊 方法，惟採用此法時須嚴格檢測支承點的耐久性與耐酸鹼性，以確保支承點 的長效安全。

圖 28 陶質燒塊鉤掛式固定系統(Keraion-Hydrotect)

2. 背嵌式錨栓系統: 此類隱藏式背嵌式錨栓系統乃將面板之背面先鑿洞，再植 入背錨栓。受限於板之穿透剪力，背錨栓一般適用於較厚的裝修板固定之用，

因之，通常厚達 8mm 以上之石板、陶板、纖維水泥板等，方能採用此種背嵌 式錨栓系統(圖 29)。此背嵌式錨栓施作之過程係先將板之背面以特殊的挖洞 機鑽洞，再植入錨栓(圖 29)。待進一步鎖入螺栓時，錨栓之腳部即被撐開，

使錨栓、螺栓與板緊緊結合在一起，而能承受面內或面外之各種受力。為吊

掛飾板於支承結構上，可先以一金屬「鉤件」或條狀「型材」與外裝面板連

成一體，再將此鉤件或型材連同飾板釘掛於支承結構之上(圖 30)。面材支承

跨度或風壓較大時可使用型材式固定系統；而鉤掛式固定系統則用於面材支

承跨度或風壓較小時。

圖 29 背嵌式錨栓接點大樣 (Eternit-tergo 系統)

圖 30 背嵌式錨栓固定系統(BWM 系統)

1. 板背預鑽之洞

2. Eternit 專用背式錨栓

3. 圓形螺栓(M6x12 DIN 912 不鏽鋼) 4. 墊片 6.4 DIN 9021 不銹鋼

接頭露出

接頭露出之陶板固定法通常將機械式固定之接頭外露。此接點往往也因此成 為視覺焦點，而需仔細設計其造形。本研究接下來探討三種接頭露出之陶板固定 法：1.打洞式、2.鉗夾式、3.雨淋板式。每種固定方式尚因固定件之不同，而有 更細的分類。

1. 打洞式

打洞式接頭構法亦屬點狀支承之接合方式。其機械式接合的原則乃將陶板等 外裝構件的外緣預先穿孔，再以螺栓、拉釘等扣件固定於支承結構上，而後支承 結構再將所承載之各種荷重傳遞至其與牆體之錨定接點上。以固定件種類作為區 分，此種打洞式陶板固定法尚可分為 1.螺絲固定、2.螺栓及拉釘固定，以及 3.

拉釘式三種作法。

螺絲固定: 本系統乃以鑽木專用的不銹鋼螺絲釘將板材固定於木質或鋁質

的支承構件上。此類螺絲釘可為平頭螺絲或具錐形頭之螺絲釘，以增加釘頭之裝

飾性效果(圖 31)。