臺灣博碩士論文加值系統

磁磚計畫攸關建築物外牆之美醜。良好的磁磚計畫不僅可以提高施工效率，降低磁磚裁切的成本，更可提升建築物之美觀性，進而大大增加建物之售價。然而傳統的磁磚計畫，仍停留於使用2D模式(例如：AutoCAD)，進行建築師、業主、施工廠商等三方之間的溝通與協調，反覆討論磁磚排列方式。此種落伍的方式，很難產出良好之磁磚計畫。
本研究突破傳統2D磁磚計劃方式，跳脫單一牆面磁磚計畫，採用SketchUp 3D Model為平台，建構一套3D磁磚計畫產生器(3D Tile Planner)簡稱3D-TP。3D-TP包括撰寫Ruby程式，萃取3D模型之幾何資訊，將結構體中，多面相鄰的牆面同時納入系統計算。所考慮的因子包括：牆面大小、陽角、陰角、間縫大小、粉刷層厚度..等等。因為3D-TP產出磁磚計畫之前，必須同步搜尋多面牆之最佳參數，此為高維度之非線性最佳化問題。故3D-TP使用Python程式協助，自行開發Powell Optimization 程式，搜尋出最優化的磁磚計劃。3D-TP自動完成之磁磚計畫，內容包括：面牆的粉刷厚度，間縫大小，磁磚排列方式，必要時之切割計畫。3D-TP既可提高建築物之美觀性，又可節省施工成本，並回饋產出SketchUp 3D Model作為驗證。

Tile plans are very important and directly affect the appearances of buildings. A tile plan includes: seam sizes between tiles, connection methods in positive angles and negative angles, thickness of mortar to adjust the size of each wall, and cutting plans in both edges of walls where the residual tiles are inevitable.

A proper tile plan not only increases productivity, but also reduces the costs for tile cutting procedures. A building with brilliant exterior can definitely raises its value through proper tile plans.

The traditional tile plan depends on 2D platform (e.g.: 2D AutoCAD) to communicate among the three parties: architects, owners, and contractors. It makes the tile plan an extremely time-consuming procedure with repetitive discussions in tile arrangement and others.

This research proposed a new approach, instead of wall-by-wall tile plan, considering the whole building at the same time. A 3D Tile Plan Generator (3D-TP) has been developed. The 3D-TP, applying SketchUp as platform, includes special designed Ruby program plugin which extracts information from 3D geometric models, and computes the parameters of multiple walls simultaneously.

First, 3D-TP read the wall geometric data. The parameters include: wall size, angles between connected wall, unique seam value, cement mortar wall thickness, and etc. Second, 3D-TP synchronize search for the best parameters of multi-wall. The 3D-TP has been developed using Python programing language. The model of 3D-TP is a high-dimensional nonlinear optimization problem, and the Powell Optimization is coded inside 3D-TP to search for the optimization tile plan. Third, if necessary, the 3D-TP produces tile cutting plans for both edges of each wall. Finally, 3D-TP illustrates the tile plan in SketchUp platform to provide visional verification.

摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1. 研究動機 1
1.2. 研究目的 1
1.3. 研究範圍及限制 2
1.4. 研究方法及流程 2
第2章 文獻回顧 4
2.1. 磁磚計劃 4
2.1.1. 接縫型式 5
2.1.2. 續接型式 8
2.1.3. 粉刷層打底 9
2.1.4. 磁磚計劃相關文獻整理 10
2.2. 包威爾最佳化 11
2.2.1. 多點探尋包威爾法 14
2.2.2. 包威爾相關文獻整理 16
2.3. BIM 17
2.4. SketchUp 19
2.5. Ruby 22
2.6. Python 23
第3章 研究方法 24
3.1. 3D-TP模組建置流程 24
3.2. 讀取SketchUp模型資料 26
3.3. 建立牆面初步資料 27
3.3.1. 牆角類型 27
3.3.2. 牆面類型 28
3.3.3. 牆面初步資料 29
3.4. 牆面長度修改 30
3.4.1. 續接方式 30
3.4.2. 粉刷牆厚度 31
3.4.3. 牆面長度修改公式 33
3.5. 計算後續牆面資料 34
3.5.1. 磁磚數 34
3.5.2. 間縫值 37
3.5.3. 殘餘值 37
3.6. 計算組合分數 40
3.7. Multi-start Powell最佳化 41
3.8. 3D-TP成果展示 44
第4章 案例實作 48
4.1. 案例一 48
4.2. 牆面初步資料1 – 粉刷層厚度組合 49
4.3. 牆面初步資料2 – 結構體位置大小組合 51
4.4. 案例二 53
4.5. 牆面初步資料 57
4.6. 磁磚計劃平面設計圖 58
4.7. 磁磚計劃尺寸數量資料庫 58
第5章 結論與建議 60
5.1. 結論 60
5.2. 建議及後續研究: 60
第6章 參考文獻 62
6.1. 中文文獻 62
6.2. 英文文獻 63
6.3. 圖書 64
6.4. 期刊論文 64
6.5. 網路資源 65

6.1. 中文文獻
1. 洪暉凱(2010)，建築物外牆磁磚整磚計畫自動化之研究，朝陽科技大學營建工程系碩士論文。
2. 楊東琅(2003)，建築物磁磚規劃自動化之研究，朝陽科技大學營建工程系碩士論文。
3. 吳茂村(2002)，外牆磁磚整磚模式之研究，朝陽科技大學營建工程系碩士論文。
4. 林郁專(2003)，應用CAD電腦軟體在室內設計時基礎作業平台之研究(以ARC+CAD軟體為例)，逢甲大學建築與都市計畫研究所碩士論文。
5. 江群凱(2013)，建築資訊模型BIM開發網路估算系統-以Sketchup為開發平台，國立中興大學土木工程學系所碩士論文。
6. 傅貽明(2011)，由建築資訊模型輸出裝修工程數量之應用實證，中華大學土木工程學系碩士論文。
7. 李孟星(2012)，BIM應用於營建工程施工性分析之研究，國立台北科技大學土木與防災研究所碩士論文。
8. 蔡宗瑋(2013)，性能導向之參數式設計於BIM整合評估流程，國立成功大學建築學系碩士論文。
9. 賴東廷(2011)，導入BIM於台灣公共工程招標準備階段之研究，國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文。
10. 何凱勻(2011)，應用BIM技術於工作空間最佳化配置之研究，國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所碩士論文，2011。
11. 林竪程(2011)，建築資訊模型應用於公部門鋼筋混凝土建築之實證研究，中華大學營建管理學系碩士論文。
12. 畢嵐杰(2004)，地表及地表下降雨-逕流模式之研究，國立中興大學土木工程學系博士論文。
13. 謝正昊(2003)，全域自動化參數率定法於複合水筒模式之應用研究，國立中興大學土木工程學系碩士論文。
14. 呂俊逸(2011)，控制性延遲法求解資源限制下之計畫排程與外包策略，國立中興大學土木工程學系碩士論文。
15. 林祺磊 (2011)，運用包威爾基因演算樹建立高性能混凝土模型，國立中興大學土木工程學系所碩士論文。
16. 黃怡碩(2008)，以Sketchup模擬鋼骨吊裝工程，朝陽科技大學營建工程系碩士論文，2008。
17. 林靖焜(2008)，用科高地球Sketchup視覺化模擬建構之應用，中華技術學院土木防災工程研究所碩士論文，2008。
18. 林政宏(2012)，TERPs儀器進場程序三為空域模型之建立，國立成功大學交通管理學系碩士論文，2012。
19. 林淑媛(2009)，鋼筋混凝土房屋之鋼筋施工圖自動產生與自動化計量系統-柱與大樑，國立交通大學土木工程系碩士論文，2009。
6.2. 英文文獻
1. Fitche'it JR, B. T. (2009). “Dimension control of Space-Shuttle tiles during manufacturing.” At 7th Annual Conference on Composites and Advanced Ceramic Materials: Ceramic Engineering and Science Proceedings, Vol. 44, pp. 578.
2. Wang, Xiangyu, Peter E.D. Love, Kim, Mi-Jeong, Park, Chan-Sik, Sing Chun-Pong, Hou, Lei (2013). “A conceptual framework for integrating building information modeling with augmented reality.” Automation in Construction, 34, 37–44.
3. Zhenzhong Hu, Jianping Zhang, (2011), “BIM- and 4D-based integrated solution of analysis and management for conflicts and structural safety problems during construction: 2. Development and site trials.” Automation in Construction, 20, 167–180.
4. Chan-Sik Park, Do-Yeop Lee, Oh-Seong Kwon, Xiangyu Wang (2012), “A framework for proactive construction defect management using BIM, augmented reality and ontology-based data collection template.”, Automation in Construction, 33, 61–71.
6.3. 圖書
1. 林耿毅，外牆磁磚計畫(修訂版)，詹氏書局，台北，2010。
2. 謝定亞，建築工程實務專輯，詹氏出版社，台北，2000。
3. 崔征國，伊伬陽一，建築工程監工重點集要IV(裝修篇)，詹氏書局，台北，1992。
4. 郭榮欽，謝尚賢，BIM技術與公共工程，公共工程電子報，第38期，國立臺灣大學土木工程學系工程資訊模擬與管理研究中心，2011。
6.4. 期刊論文
1. 田中丸治哉，(1995)，水筒模式參數的大區域探討，農業土木學會誌，日本。
2. 郭宇芬，邱垂德(2012)，“以BIM模型資訊在設計階段估算建築工程成本之實證研究”，第十六屆營建工程與管理研究成果聯合發表會，中華大學營建管理學系，新竹，台灣。
6.5. 網路資源
1. Python相關文檔：https://www.python.org/doc/
2. Ruby相關文檔：https://www.ruby-lang.org/zh_tw/documentation/
3. SketchUp API相關文檔：http://www.sketchup.com/intl/en/developer/