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108年度建築工程技術發展與整合應用計畫個案計畫(1/4)

(2018/4/24)
壹、計畫緣起
本科技計畫總期程自108年1月起至111年12月止。國內已有相當大比例的建築物逐漸邁入老化,受到人為與環境因素影響,建築構件發生劣化、龜裂及腐蝕等情形,造成安全性及服務水準降低,對生活品質及生命安全保障影響甚鉅。對於既有建築物結構,應適時有效的健檢,評估老劣化對結構性能之影響,透過修復技術使其恢復功能,以延長建築物壽命;且台灣位於強震、強風區域,人民的生活與經濟發展,深受地震與颱風的影響,在歷經「921集集大地震」「0206美濃地震」「0206花蓮地震」後,國內既有老舊建築物耐震能力有待強化與提升,鑒於災害防制為政府長期性之重要工作,延續過去防災國家型科技計畫研發成果及能量,進一步提升社會整體抗災能力,以面對未來更艱鉅的災害挑戰,持續參與「全國災害管理平台建構方案」及「104-107年行政院災害防救應用科技方案」,並配合「108-111年災害防救科技創新服務方案」,同時支援本部「都市危險及老舊建築物加速重建條例」及「住宅性能評估實施辦法」之推動,賡續推動建築耐震之相關研發與推廣工作;而隨著科技進步,建築物朝巨型化及複合化發展,大型結構量體阻礙風場的流通,加上極端氣候的影響,建築結構耐風安全日益重要。如何探究風災預防,並妥適應用環境風場特性,促進室內外通風效益減少能源損耗,並引導負面風場為風能所用,創造潔淨風能,達到節能與增能之雙重效益,國內建築環境在面對風工程之問題上亦應有積極作為;因此,在這種條件下,不論在耐震、風工程技術或建築整修耐久方面,皆應積極朝向永續發展的目標邁進。
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年度已研擬集合住宅老劣化態樣調查與改善策略研究、建築物管線滲漏檢測技術手冊與修護對策之研究、磁磚水泥質黏著劑性能相關國家標準研究、填充混凝土箱型鋼柱撓曲合成行為研究、沿街店鋪住宅結構系統耐震設計技術手冊研究、建築物非結構構材-暗架天花板耐震性能檢討、建築物耐風設計規範及解說技術手冊研擬、帷幕牆現地試驗方法國家標準化研究、都市地區風環境流通效應影響評估分析研究、陽光屋頂耐風評估與設計準則、建築物耐風設計規範應用推廣計畫等11案計畫。
105年度已完成建築物防水設計技術建立之研究、建築外牆飾面材料安全檢查機制建立之研究、混凝土結構技術規範之修正研擬、低矮RC建築以非矩形斷面柱提升耐震性能之實驗研究、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、建築物耐風設計系統程式開發研究、應用高精度數值地形模型進行CFD風場模擬、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、外牆瓷磚接著施工技術手冊研擬、鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬、鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估平台開發與應用、建築物整合太陽能光電板外牆耐風設計研究、建築耐風設計規範風速模式探討及設計風速修訂研究等13案研究計畫。
106年度則是進行建築物外牆石材施工規範研擬、建築物基礎構造設計規範之修正研擬、中高樓層建築非韌性RC配筋柱擴柱補強技術研究、中高樓層建築軟弱層及扭轉不規則效應評估研究、建築工程鋼筋機械式續接性能基準及驗證研究、高層建築物柔性氣彈模型風洞試驗研究、建築物附置物之耐風設計評估研究、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、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、鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築耐震能力初步評估研究、鋼結構耐震能力詳細評估方法與示範例之研擬、帷幕牆系統結構耐風設計手冊研擬、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、結構物風力作用與動態時頻分析研究等14案研究計畫。
107年度刻正辦理高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強度之研究、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、建築物外牆瓷磚劣化改修及替代工法研究、建築物消能元件等構件力學試驗標準之研究、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、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、具有頂蓋之挑空中庭建築物自然浮力通風研究、應用風洞試驗進行建築結構物等值靜載重評估研究、跨不同地況區域之風廊建置分析及都市通風環境評估等9案研究計畫。
參、未來擬規劃之研究課題說明
本計畫預計為4年期(108~111年),包括3個分項計畫,分別為「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」,及「風工程技術創新多元應用研究」,108年度執行研究課題目標重點摘述如下:
一、「建築物整建修復及耐久性能研究」:探討建築物延壽與整建修復技術,應用雲端運算技術加強外牆飾材檢測效能,同時,研發綠色修復材料用於整建技術,並建立建築物健檢技術與維護管理機制。另一方面透過建築材料曝曬試驗探討建築物及構件耐久性能,針對建築物外牆飾材之劣化評估與耐久性能開發診斷方法。
二、「精進建築結構耐震技術研究」:研修訂建築耐震相關法令制度、施工規範及技術手冊,以確保新建建築結構耐震技術與施工品質。強化都會地區防災韌性與災後復原機制,提升醫院、消防及警務等關鍵設施建築物防震耐災能力,確保地震發生時,發揮醫治傷患或政府救災的建築機能。研修老舊建築物耐震性能評估補強法令,開發中層RC建築階段性補強技術。
三、「風工程技術創新多元應用研究」:精進風洞量測能力與風場模擬技術,並開發實場量測與新型量測技術,確認實地風場特性,據以修正耐風設計規範,並協助業界產品開發驗證。強化都市環境風場流通評估,深入探討都市通風能力,建立有效風環境管制方式,形塑都市通風廊道,促進通風效益。應用實場量測、即時通訊與雲端運算技術整合應用風場特性,開發建築物室內外通風與能源再生檢測應用等跨領域技術,達到節省能源與增進風能之雙重效益。
肆、研究成果之預期績效說明
一、研修建築物整建相關法規制度,研發建築物整建修復技術,並利用先進儀器進行非破壞性檢測,輔助整建工程順利進行,協助確保建築物服務品質及機能。
二、建立建築材料曝曬及大氣腐蝕資料庫,供業界參用,以長期維持建築物服務品質,減少修繕頻率。
三、針對瓷磚類及各種外牆飾材,研發安全檢查診斷、修復更新等技術,完善其法規規範,以維護安全,兼顧市容。
四、提升關鍵設施(如醫院、消防及警務建築物等)防震耐災能力,強化都會地區防災韌性與災後復原機制,研究成果可提供「建築物耐震設計規範及解說」修正之參考,並有效降低震損風險。
五、研提老舊建築物耐震性能評估補強方法、策略、基準及法令制度,並擴充既有建築物耐震能力初步評估平台,提升既有建築物耐震能力。
六、研訂中高層RC軟弱底層建築之簡易耐震評估程序與局部補強設計方法,確保建物無局部或整體崩塌疑慮,以大幅提高此類建築軟弱樓層之抗震能力。
七、研修建築物耐風設計規範,以因應極端氣候衍生風場特性變化問題,並解決建築物附置構造耐風設計困擾,使切合實務現況與業界需求。
八、精進風洞試驗與數值模擬能量,發展實場量測技術與實驗比對,升級風工程研發水準。建立風雨效應模式,修正風雨試驗國家標準。
九、研擬都市戶外通風設計指引,並依不同氣候特性,建議國內擬訂風環境管制法令,以減少擾人強風並確保通風效益,減少污染物蓄積,降低都市熱島效應,達到節能減碳目的,並確保居住品質。
十、應用環境風場特性,促進室內外通風效益減少能源損耗,並引導負面風場為風能所用,創造潔淨風能,達到節能與增能之雙重效益。