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研究生:劉宇傑
研究生(外文):Yu-Chieh Liu
論文名稱:輕型鋼構住宅構工法初步研究:以建築生產觀點探討之
論文名稱(外文):Preliminary Study on Building Systems and Construction Methods ofLight Weight Steel Houses: Production Perspectives
指導教授:黃斌黃斌引用關係
指導教授(外文):Bin Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:187
中文關鍵詞:輕型鋼構住宅構法工法
外文關鍵詞:light weight steel housebuilding systemconstruction method
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近幾年在大地震過後、和環保呼聲高漲之下,鋼構住宅再度受到重視。其中,建材輕量化的觀念也逐漸成為趨勢,政府以及許多國內廠商開始推展「輕型鋼構住宅」。現階段住宅廠商所使用的構法有從國外引進的技術,或是由鋼骨大樓縮小尺度而來,也有不少是從俗稱鐵皮屋的臨時性建築作改良。不過輕型鋼構住宅的結構概念、生產方法與供應型態都與傳統工法的住宅不同,目前國內的設計者及施工者在這個構法領域所展現的知識與經驗都還普遍不足,經常出現結構性能上的缺陷,或是生產方法的不經濟等問題。

由於過去國內對輕型鋼構住宅的認知及研究非常有限,所以本研究的目的在於探索這個構法領域,描述、評估問題,以熟悉這個領域、獲得新觀點並提供後續研究發展的基礎。研究過程中整理出輕型鋼構住宅的支架體構法原理、構法計畫中對於生產設計部分的理論,並蒐集整理國外十餘種輕型鋼構住宅構工法,整理成系統要點。再分別探討美、日兩國過去的發展過程與經驗。

最後藉由訪談及調查方法,調查國內十家廠商的構工法現況,發現以下重要問題:(1)國內廠商用鋼態度仍趨保守 (2)將近半數的系統有嚴重的結構問題,尤其是在柱樑節點的接合 (3)分包商的施工品質難以要求,尤其是基礎錨定部位 (4)外牆骨架現場組立需要很長的工期 (5)外牆的預製化受阻於支架體的施工誤差和不明顯的效益 (6)標準化、預製化與模矩化程度均低 (7)多數案例未申請建照且未經過結構計算。

由系統要點、構法計畫與國外構工法及發展經驗,本研究就國內現況提出以下建議:(1)半剛節平台式構架是最適合國內目前技術水準的輕型鋼結構系統 (2)鋼構廠商就分包商的既有技術逐步研究改善品質的工法 (3)應優先改善支架體施工精度,才能提昇外牆的預組度,精度的提昇可以由工法別的觀點思考 (4)以提昇構件開放程度的方式,來集中研發資金及需求量以利標準化量產,或採用系統建築的供應方式 (5)修法以減少法規的模糊地帶,加強對輕鋼構住宅的性能監督,以使消費者對輕型鋼構住宅有足夠的信心。
Steel houses attracted great attention these years due to earthquake and environment protection issues. Moreover, lighter materials are preferred. Thus the administration and many companies are advocating building low-rise houses with light weight steel. Presently, some house companies introduced new building systems from foreign countries, some designers just reduced the members’ sectional size from a normal heavy steel building system, and some companies transformed formerly temporary sheds into better looking types. But most of them revealed inadequate knowledge and experience in this construction field. Problems of structural fault and uneconomic production process occurred.

The purposes of this study are to give a basic understanding of the field of light weight steel housing and to detect difficulties and problems. It is expected to be a fundamental for further study. In order to achieve these goals, critical principles of the light weight steel building system and building system design theory are briefly reviewed, 17 foreign building systems are analyzed, and the development experience of Japan and the U.S. are discussed.

By interviewing and investigating 10 domestic steel house suppliers, several points are discovered: (1) Domestic suppliers tend to use more quantity of steel than the structures really need. (2) Half of the investigated systems have severe structural faults. (3) Subcontractor’s construction quality is usually disqualified, especially the groundwork subcontractors. (4) Skeletons of exterior walls require a long period for in-situ assembly. (5) The inaccurate-assembled main frames usually limit the pre-assembly of exterior walls. Besides, the benefit of pre-assembly is unsure. (6) The levels of standardization and module coordination are quite low. (7) A lot of steel houses didn’t get construction permits. And most of them are not engineered by professionals.

According to the preceding studied principles and foreign experience, several practicable strategies are suggested: (1) Semi-rigid joint platform frame is the most suitable light weight steel structure system regarding the present domestic technical level. (2) House suppliers should take the responsibility for improving the subcontractors’ skill. (3) First improve the assembly precision of the main frame to make pre-assembly of exterior wall possible. (4) Choose opener standardized components to gather up R&D funds and demand. (5) Modify the building ordinance to keep the performance and quality of new building types in control.
第一章 緒論

1.1 研究動機與目的 1-1
1.2 研究對象與範圍 1-3
1.3 研究方法與流程 1-4

第二章 輕型鋼構住宅的基本認識

2.1 前言 2-1
2.2 輕型鋼構住宅的定義 2-2
2.3 輕型鋼構住宅的構法系統組成 2-4
2.4 輕型鋼構住宅的支架體構法原理 2-6
2.5 輕型鋼構住宅的生產方法 2-20
2.6 小結 2-22

第三章 輕型鋼構住宅的生產設計

3.1 前言 3-1
3.2 建築構法計畫基本理論 3-2
3.3 輕型鋼構住宅的構法計畫 3-9
3.4 輕型鋼構住宅構法計畫的生產設計 3-13
3.5 生產設計的評估 3-22
3.6 小結 3-27

第四章 國外輕型鋼構住宅構工法發展

4.1 前言 4-1
4.2 日本的生產背景 4-2
4.2.1 與輕型鋼構住宅相關的法規與制度 4-2
4.2.2 其他影響構工法發展的背景條件 4-6
4.3 日本的構工法發展 4-8
4.4 美國的生產背景 4-17
4.4.1 與輕型鋼構住宅相關的法規與制度 4-17
4.4.2 其他影響構工法發展的背景條件 4-19
4.5 美國的構工法發展 4-20
4.6 輕型鋼構住宅構工法之要點 4-24

第五章 國內輕型鋼構住宅構工法現況

5.1 前言 5-1
5.2 國內的生產背景現況 5-2
5.2.1 與輕型鋼構住宅相關的法規與制度 5-2
5.2.2 國內輕型鋼構住宅的生產技術 5-5
5.3 國內構工法的發展 5-8
5.4 國內構工法現況的檢討 5-12
5.4.1 對於構法與技術的檢討 5-12
5.4.2 就構法計畫內容對生產者的檢討 5-18

第六章 對國內構工法發展的建議

6.1 對構法與技術現況的建議 6-1
6.2 就構法計畫內容對生產者的建議 6-4
6.3 對生產背景環境的建議 6-7

第七章 結論

7.1 結論 7-1
7.2 檢討與後續研究建議 7-4

參考文獻
附錄A 「工業化住宅性能認定技術基準」鋼構住宅結構部份的評定項目
附錄B 日本與輕型鋼構住宅發展相關的重要政策、活動與制度
附錄C 日本的輕型鋼構住宅構工法發展史料
附錄D 日本現有的輕型鋼構住宅構工法資料
附錄E 美國的輕型鋼構住宅構工法發展史料
附錄F 國內外鋼材標準與鋼種特性
附錄G 國內的鋼構住宅構工法調查資料
個人簡歷及著作權聲明
中文文獻
C-1李政憲,《高層集合住宅建築生產合理化之研究》,內政部建築研究所,台北,1993
C-2吳讓治,《本省住宅問題及生產工業化可能性之檢討》,1971
C-3吳讓治主持,《臺北市國宅房屋工業化之研究》,台北市政府國宅處,台北,1976
C-4段品莊譯,《預組房舍》,徐氏基金會,台北,1972.1.
C-5胥直強,「論建築生產的整體評估理論與應用」,《台北技術學院學報》,29:2,1996
C-6姜雲鶴,《金屬材料學》,正文書局,台北,1980.7.
C-7黃立鑫,「鋼構件熱浸鍍鋅施工程序」,《技術與訓練》,11:8,1986.10.
C-8黃斌,《高等建築構造上課講義》,(成大建研所,台南,未出版),2000
C-9張紹勳,《研究方法》,滄海書局,台中,2001
C-10陳錦賜主持,《綠建築獎勵條例及獎勵措施之研究》,內政部建築研究所,台北,2000.10.
C-11陳邁、楊逸詠,《建築技術規則、規範及手冊整合研究之初步研擬》,內政部建築研究所,台北,2000.10.
C-12菊川春三,「日本在系統化鋼構建築之技術現況」,《第十八屆中日工程技術研討會:鋼結構組論文集》,1997.11.
C-13楊逸詠,《建築品質驗証與審核認可制度之研究》,內政部建築研究所籌備處,台北,1990.11.
C-14經建會住都處,《日本工業化住宅性能認定制度》,1982
C-15廖建源,「金屬材料之腐蝕與塗層防蝕」,《標準與檢驗雜誌》,8期,1999.8.
C-16賴耿陽譯,《實用塗料及塗裝》,復漢出版社,台南,1979.4.
C-17謝明哲,《冷軋型鋼在國內建築構架與外殼上之應用與發展》,台北科技大學碩士論文,台北,1992

日文文獻
J-1ユーロプレファブ協会編,《ユーロパプレファブ建築ハンドブック》,工業調查会,東京,1970
J-2內田祥哉,《建築生產のオープンシステム》,彰国社,東京,1977
J-3內田祥哉編,《構法計画ハンドブック》,朝倉書店,東京,1980
J-4內田祥哉、安藤正雄等,「住宅生產の’70年代-I」,《建築文化》,1981.4.
J-5內田祥哉編,《建築構法計畫》,鹿島出版会,東京,1983
J-6日本建築學會編,《工業化戶建住宅.資料》,彰国社,東京,1983
J-7日本建築學會編,《工業化住宅の構法計画》,彰国社,東京,1984
J-8日本建築學會編,《輕鋼構造設計施工指針.同解說》,日本建築學会,東京,1985
J-9日本建築學會編,《鋼管構造設計施工指針.同解說》,日本建築學会,東京,1990
J-10水谷喜一朗、松谷蒼一郎譯,《住宅生產の工業化:量產システムの理論と実際》,鹿島研究所出版会,東京,1970
J-11田中淳夫監修,「最近の鉄骨接合技術」特集,《建築技術》,1994.9.
J-12北後壽等,「先達に学ぶ―日本の建築鉄骨は何を目指してきたか」,《建築技術》,1999.4.
J-13伊藤元重等,《対日アクセス実態調査報告書》,日本貿易振興會,東京,1996
J-14松村秀一監修,《工業化住宅.考:これからのプレハブ住宅》,学芸出版社,京都,1987
J-15松村駿一郎編,《新体系土木工学:構造用鋼材》,技報堂,東京,1981.9.
J-16後藤一雄編,《住宅の工場生產》,理工圖書,東京,1977
J-17現代建築技術の潮流研究会等,「1980年代構法の変遷」,《建築技術》,7:500,1992.6.增刊
J-18梅澤良三,「中小鐵骨造に適したシステムと常用部材」,《建築知識》,2001.1.
J-19森野捷輔等,《スチールハウス構造設計指針》,鋼材俱樂部,東京,2000.5.,(未出版)
J-20椎野潤,「生產システム工學をどうとうえるか」,《建築の技術 施工》,1998.9.
J-21野口弘行,「剛床.柔床とは」,《建築技術》,1999.8.

英文文獻
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E-2APA, Diaphragms and Shear Walls: Design/Construction Guide, Washington: APA, 2001.9.
E-3Gilbert Herbert, The Dream of the Factory-Made House: Walter Gropius and Konrad Wachsmann, MIT Press, 1984
E-4ICBO et al., International Building Code, ICC, 2000
E-5NASFA, 2000/2001 NASFA Residential Steel Framing Directory, NASFA, 2000
E-6Robert Scharff et al., Residential Steel Framing Handbook, New York: McGraw-Hill, 1996
E-7APA, Introduction to Lateral Design, Washington: APA, 1999.9.

其他參考資料
美國國家檔案記錄局網頁National Archives and Records Administrationhttp://www.nara.gov/
鋼鐵框架聯盟(原北美鋼鐵框架聯盟)Steel Framing Alliance (NASFA)http://www.steelframingalliance.com/
美國鋼鐵協會American Iron and Steel Institutehttp://www.steel.org/
結構木材協會(原美國合板協會)APA – The Engineered Wood Associationhttp://www.apawood.org/index.cfm
社団法人プレファブ建築協會http://www.purekyo.or.jp/
財団法人日本建築センター:e-住まい創りhttp://www.bcj.or.jp/kj/
社団法人日本鉄鋼連盟:スチールハウス委員会(原鋼材俱樂部)http://www.jisf.or.jp/steelhouse/index.html
NRI Cyber Patent(日本專利公報檢索)http://www.patent.ne.jp/
電子政府の総合窓口http://www.e-gov.go.jp/
マイホ-ム造り体験談HP・リンクhttp://cgi.e-iezukuri.com/Myhome_search/yomi.cgi
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