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壹、計畫緣起
延續100至103年,104至107「建築技術多元創新與推廣應用精進計畫」,過去各階段計畫已完成相關技術法規修訂、專利開發、驗證能量提升、技術手冊研擬等多面向成果。但面對遽變的氣候環境與社會需求,建築工程技術亦應與時俱進,滾動更新,持續精進工程先進技術,朝向抗震、防風與耐久的方向發展並全面整合與推廣應用。擬配合國家級實驗室能量,運用人工智慧與網路通訊技術,增強工程技術評估效能,建立居住安全、環境舒適與節能減碳的永續家園。賡續精進辦理「建築物整建修復及耐久性能研究」、「精進建築結構耐震技術研究」、「風工程技術創新多元應用研究」等3分項計畫。
有鑑於國際間之先進國家在工程技術方面不斷的研發精進,本計畫的執行對於帶動國內整體建築工程技術與品質之提升,有相當之指標與實質意義;而在建築材料之應用研究方面,亦足以亦足以引導國內建築產業同步邁向節能減碳、永續發展之目標。
貳、歷年已完成之工作計畫說明
前期4年計畫「建築技術多元創新與推廣應用精進計畫」(104~107年),分別參與修正建築物耐震設計與施工相關規範,提供建築物耐震評估與補強程式及技術手冊,供業界參考應用並減少人民生命財產損失;發展風洞實驗技術與研究,提供風力規範修訂參考並提昇檢測結果可信度,降低工程造價與風險,並朝向改善生活環境之目的;而藉由研發材料新技術與各種劣化檢測機制,可提高產業人力需求與檢測技術準確度,並探討研修建材耐久性準則評估、材料檢測標準與認證制度,以確保永續發展環境。
104年度已完成
1.集合住宅老劣化態樣調查與改善策略研究
2.建築物管線滲漏檢測技術手冊與修護對策之研究
3.磁磚水泥質黏著劑性能相關國家標準研究
4.填充混凝土箱型鋼柱撓曲合成行為研究
5.沿街店鋪住宅結構系統耐震設計技術手冊研究
6.建築物非結構構材-暗架天花板耐震性能檢討
7.建築物耐風設計規範及解說技術手冊研擬
8.帷幕牆現地試驗方法國家標準化研究
9.都市地區風環境流通效應影響評估分析研究
10.陽光屋頂耐風評估與設計準則
11.建築物耐風設計規範應用推廣計畫。
105年度已完成
1.建築物防水設計技術建立之研究
2.建築外牆飾面材料安全檢查機制建立之研究
3.混凝土結構技術規範之修正研擬
4.低矮RC建築以非矩形斷面柱提升耐震性能之實驗研究
5.包覆填充型箱型柱接力式繫筋橫向鋼筋配置對撓曲行為之影響
6.建築物耐風設計系統程式開發研究
7.應用高精度數值地形模型進行CFD風場模擬
8.混凝土與鋼材表面被覆材之加速耐候實驗與現地曝曬實驗場規劃研究
9.外牆瓷磚接著施工技術手冊研擬
10.鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
11.鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估平台開發與應用
12.建築物整合太陽能光電板外牆耐風設計研究
13.建築耐風設計規範風速模式探討及設計風速修訂研究
106年度已完成
1.混凝土與鋼材表面塗裝系統之耐候性能量化分析與使用年限研究
2.建築外牆瓷磚非破壞性檢測之研究─以紅外線熱顯像技術結合無人飛行載具為例
3.鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築耐震能力初步評估研究
4.鋼結構耐震能力詳細評估方法與示範例之研擬
5.帷幕牆系統結構耐風設計手冊研擬
6.低層平屋頂建築剪切流生成對陣列式太陽能光電板風荷載影響研究
7.結構物風力作用與動態時頻分析研究
8.建築物外牆石材施工規範研擬
9.建築物基礎構造設計規範之修正研擬
10.中高樓層建築非韌性RC配筋柱擴柱補強技術研究
11.中高樓層建築軟弱層及扭轉不規則效應評估研究
12.建築工程鋼筋機械式續接性能基準及驗證研究
13.高層建築物柔性氣彈模型風洞試驗研究
14.建築物附置物之耐風設計評估研究
107年度已完成
1.建築物外牆瓷磚劣化改修及替代工法研究
2.鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估平台開發與應用
3.既有建築物防倒塌階段性耐震補強法規與設計方法之研擬
4.跨不同地況區域之風廊建置分析及都市通風環境評估
5.高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強度之研究
6.既有老舊供公眾使用私有建築物耐震評估補強法規制度之研擬
7.建築物消能元件等構件性能試驗標準之研究
8.具有頂蓋之挑空中庭建築物自然浮力通風研究
9.應用風洞試驗進行建築結構物等值靜載重評估研究
108年度已完成
1.鋼筋混凝土建築結構耐久性能診斷技術手冊研擬
2.卜作嵐摻料對再生混凝土與鋼筋間界面過渡區影響之研究
3.中長期避難收容場所整體配置規劃及組合屋設計研究
4.木構造建築物高度、樓層數相關設計規定檢討研究
5.鋼筋混凝土柱梁偏心接合之耐震抗剪強度檢討
6.應用非線性動力分析法於中高樓層軟弱層及扭轉不規則建築之詳細耐震能力評估
7.因應國際規範修訂與國內近斷層地震效應對於國內隔減震建築設計規範之研修考量
8.風速實場量測最佳化建築物自然通風效率即時資訊平台開發研究
9.太陽光電系統之耐風設計規範研擬
10.都市通風資訊建置及效益分析與政策推動研議
11.植栽降低都市環境強風之效果評估與設計原則研究
12.建築物耐風設計規範之基本設計風速修訂研究
109年度已完成
1.鋼筋混凝土梁構件之鋼筋腐蝕斷面補修工法研擬
2.高強度鋼筋機械式續接性能合格標準及驗證研究
3.降低營建人力需求構造研發─多單元鋼管鋼網牆之強度與韌性
4.整合擴增實境AR及CFD以建構風洞實驗室流場可視化技術研究
5.國際耐風設計規範局部風壓係數之本土化擬合研究
6.既有建築物地下室拆除重建工法之研究
7.鋼耐震間柱結構系統設計準則與性能評估方法研擬
8.建築物自然通風量計算評估手冊之研擬
110年刻正辦理
1.鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範柱及接合設計之修正研擬
2.鋼構造建築物鋼結構設計技術規範之修正研擬
3.建築耐風設計規範之載重組合及簡易風力修正研究
4.以大數據預測季風機率分析研究
5.養護方式對預鑄混凝土主要建築構造性能影響之研究
6.竹構造建築物設計技術研究
7.應用AIoT技術進行建築物安全耐震能力評估檢查
8.建築工程風洞試驗技術與報告評定機制研究
參、未來擬規劃之研究課題說明
111年擬規劃之研究課題:
1.鋼筋混凝土版構件腐蝕劣損區域修復工法與補修材料耐久性能研究:本研究將結合109年度⸢鋼筋混凝土梁構件之鋼筋腐蝕斷面補修工法研擬⸥之相關建議,草擬鋼筋混凝土構件腐蝕劣損區域之補修工法手冊,供技師或建築師依現場構件之劣損狀態或程度,選擇合適補修工法並可確保其修復性能。
2.鋼構造建築物鋼結構施工規範修正研擬:本研究蒐集並研讀國內外文獻對於鋼構之材料、製作、銲接、高強度螺栓、預裝、塗裝、運輸、儲放、安裝、安全措施及工程驗收等相關資料。同時蒐集主要鋼構廠及設計單位對於現行施工規範需要檢討之條文或條文修改之建議,針對現行鋼結構施工規範進行逐條之討論,並參考前兩項蒐集到之資料,提出規範條文修改建議之初稿。
3.鋼骨鋼筋混凝土構造施工規範修正研擬:本所110年度刻正進行「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範柱及接合設計之修正研擬」研究案,修訂國內「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範」第七章「受軸力與彎矩共同作用之構材」、第八章「接合設計」及第九章「耐震設計」柱設計與接頭設計之相關條文及解說。本研究擬配合相關研究成果,檢討修正「鋼骨鋼筋混凝土構造施工規範」內容。
4.建築物局部構材及外牆設計風壓聯合式機率評估視窗程式開發研究:本研究奠基於以上風速風向、極值方法論的研究成果,結合了風速、風壓係數、風向等三者的機率,完整考量了三者結合後之機率特性,推算出最符合實際之局部構材及外部被覆物的設計風載重,可以評估出當建築物在不同座向條件下,其設計風載重之大小,並找到受風壓較低之座向,有機會合理地降低設計風載重過大的問題。
5.整合AR及CFD建構建築物風場可視化系統之精進研究:前期研究中,在鏡頭追蹤技術部分利用QRcode定位,對於實體模型而言,具有相對突兀的存在感。另在3D數位建築模型建立部分,採用人工建立方式,對於CFD之前處理需要耗費較多時間。另缺乏對於android、IOS等移動設備系統之支援,以上系統功能需要進一步完善。
6.鄰近建物之干擾效應對建築物主要風力之影響:本研究應在考量經費、人力、時間三方因素下,完成規範中補足此方面定性說明的學理研究,並定義干擾指標與干擾範圍,建立干擾效應氣動力資料庫作為學業界之參考資訊。
肆、研究成果之預期績效說明
110年預期主要績效項目規劃如下:
一、完成鋼筋腐蝕劣損區域之補修材料的中性化及氯離子滲透加速試驗,以了解耐久性能。
二、研擬現地混凝土強度評估技術手冊,提供工程師於進行現地混凝土強度評估時選用量測技術的參考依據。
三、修訂國內「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範」第七~九章中柱及接頭設計之相關條文。
四、開發及應用推廣房屋建築災害管理系統,作為政府對於優先補助進行詳細評估對象之參考,亦可作為未來都市更新之參考依據。
五、提出鋼結構施工規範條文修改之建議,作為未來鋼結構規範修訂之藍本;提升鋼結構施工品質,進而提昇國內鋼結構工程之品質及安全性,以確保人民生命財產之安全。
六、提出有關載重組合及簡易風力計算式的驗證研究,研擬規範修訂文字(正規、簡易兩種)有關載重組合之建議方案。
七、發展自動測站資料補遺技術,除建立風速機率資料庫外,未來亦可做為設計風速修正之參考;建立線上風速統計資料庫查詢系統,提供使用者簡便查詢之平台。
八、建立造風設備產生之風場資訊與提升試驗能量,後續可供實驗室研究規劃與業務檢測使用。在品質可控之情況下,提供實尺寸物體於高風速試驗之能力,提供國內外相關研究單位與產業尺寸更大與風速更高之測試環境。