建築研究簡訊第113期

  • 日期:110-10-26
主題報導張乃修
內政部修正發佈建築技術規則建築設計施工編第55 條規定,推動5 層以下既有建築物增設昇降機

  本部為因應高齡化社會對於建築物增設昇降機之需求,檢討建築物避難層出入口寬度及適用建築物之範圍,修正建築技術規則建築設計施工編第55條之條文。

  本次修正係因原建築技術規則建築設計施工編第55條第1項規定,6層以上建築物始須設置昇降設備。因應高齡化社會需求,五層以下已領得使用執照之建築物亦有設置需要,本部營建署100年2月25日已修正本條增訂第2項規定:「本規則中華民國一百年二月二十七日修正生效前領得使用執照之五層以下建築物增設昇降機者,得依下列規定辦理:一、不計入建築面積及各層樓地板面積。其增設之昇降機間及昇降機道於各層面積不得超過十二平方公尺,且昇降機道面積不得超過六平方公尺。二、不受鄰棟間隔、前院、後院及開口距離有關規定之限制。三、增設昇降機所需增加之屋頂突出物,其高度應依第一條第九款第一目規定設置。但投影面積不計入同目屋頂突出物水平投影面積之和」。惟國內五層以下建築物申請增設升降設備之案件仍寥寥可數。

  爰此,本所於107年度主動研議5層以下公寓增設電梯出入口寬度縮減之可行性,辦理既有建築物增設電梯之避難層出入口寬度檢討研究,以「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」推估避難層出口寬度縮減對於整棟避難完成時間的影響,及以電腦動態避難模擬的方法,觀察避難層出口縮減後,避難人流的行進方式。藉由上述定量與定性二種方法,評估避難層出口縮減對於避難造成不利影響的程度,續透過專家座談方法,研議出口縮減後,提昇安全配套措施的具體作法。

  研究發現由建築物防火避難安全性能設計技術手冊的公式計算結果,老舊公寓(住宅)的人員密度低,收容人數少,樓梯間足以滯留全部人員,因此避難層出口寬度對於全棟避難完成時間的影響較小,避難層出口寬度由120公分縮減為75公分時,全棟避難完成延長的時間僅30秒以內。而以電腦模擬發現,二樓往一樓的樓梯口為避難瓶頸,通過避難頻頸後的人流相對順暢,出口寬度自120公分縮減為75公分,對於避難完成時間無顯著影響。增設全棟鳴動的警報設備,或者住宅與樓梯之間的門可以阻擋火煙時,可縮短避難完成時間的效益大於30秒,即可彌補出口縮減的不利因素。   

圖1 避難層出口寬度縮減逃生時間模擬情形彙整畫面擷取圖
圖1 避難層出口寬度縮減逃生時間模擬情形彙整畫面擷取圖
資料來源:本所既有建築物增設電梯之避難層出入口寬度檢討研究成果報告

  上述研究成果有助於解決國內為數不少之5層樓以下老舊公寓增設電梯之困境,以協助高齡者安全便利的上下樓層,減少意外之發生。本所根據研究成果研擬建築技術規則建築設計施工編第55條修正草案送營建署。

   經內政部建築技術審議委員會多次研商討論及蒐集各方意見後,考量本部因應高齡化社會目前刻正推動老舊建築物增設昇降機,以提升生活之便利性,該昇降機應符合建築技術規則相關規定事項(如本編第九十條第二款直通樓梯於避難層開向屋外之出入口寬度),惟老舊建築物空間有限,昇降機設置後部分建築物仍未符合本編第90條第2款規定之避難層出入口1.2公尺最小寬度之規定。

  經檢討針對本規則102年1月1日修正生效前申請建造執照,並於興建完成後領得使用執照之5層以下建築物增設昇降機者,將上開避難層出入口最小寬度自120公分減為75公分以上,爰增訂第2項第4款,修正重點包含:
1. 依本所107年「既有建築物增設電梯之避難層出入口寬度檢討研究」報告所示,住宅用途建築物各層樓梯間均設有緊急照明設備,且其地面  層以上每樓層居室樓地板面積小於200平方公尺、設置安全梯、各戶面向樓梯之開口設置防火門窗者,將避難層出入口寬度減為75公分以上,並不妨礙避難時間。
2. 為使本規則102年1月1日修正生效前申請建造執照,並於興建完成後領得使用執照之5層以下建築物增設昇降機一併提升其防火避難功能,爰將火警自動警報設備、住宅用火災警報器之設置納入同款本文所定要件。
3. 查71年7月15日修正生效前之本編第55條第1款規定:「凡建築物在六層以上(不包括地下層),且其建築物總樓地板面積在一○○○平方公尺以上者,均應設置昇降機(電梯)一座以上,……。」是部分建築物雖達6層以上,惟其總樓地板面積未達1,000平方公尺者依前述規定並未設置昇降機,因應高齡化社會,上開建築物亦有增設昇降機之需求,以提升生活之便利性並兼防火避難功能,爰增訂第3項,將前開情形納入增設昇降機之適用對象。

大事紀要徐虎嘯
修正發布綠建築標章評定專業機構申請指定作業要點第2點、第3點、第8點規定

  本部綠建築標章之申請審核認可作業,自99年起改以行政技術分立方式辦理,「綠建築標章評定專業機構申請指定作業要點」係為本部指定綠建築標章評定專業機構之依據。考量評定專業機構具公益性質,以及原要點並無針對申請指定評定專業機構者因送審文件須補正之「補正期限」及「屆期不補正」等相關規定,爰參酌本部109年12月21日修正發布之「智慧建築標章評定專業機構申請指定作業要點」第2點及第3點規定,修正評定專業機構之法人資格並增訂補正規定。另為確保評定專業機構相關人員之專業能力,提升評定效能,本次同時修正評定專業機構相關人員參與教育訓練與受聘之規定。本部已於本(110)年7月7日發布「綠建築標章評定專業機構申請指定作業要點」第2點、第3點及第8點修正規定,並自即日(7月7日)起生效。

大事紀要張乃修
本所109年度自行研究案獲頒內政部獎項

  本所109年度自行研究案獲頒內政部甲等獎共1項計畫,為:綜合規劃組張助理研究員志源主持之「美國、日本與我國既有公共建築物無障礙設施替代改善法令之比較」;獲頒內政部乙等獎共1項計畫,為:綜合規劃組張副研究員乃修主持之「高齡友善住宅無障礙設計原則之研究」 (以上二案可於「本所網站-研究成果區」下載全文)。前揭本所109年自行研究計畫建議內容,已提供本部相關單位納入未來相關法令規劃或修正,及推動措施之參考。

大事紀要黃國倫
台日協力實尺寸屋頂網格系統試驗成果刊登SCI國際期刊

  日本學校體育館的屋頂結構,常採用大跨度之桁架系統,日方為驗證其新發展網格梁系統耐震性能,結合台日於地震工程之研究資源,於107年5月28日至107年6月22日期間,由國家地震工程研究中心蔡克銓教授團隊,以及日本東工大竹內徹教授帶領之東京工業大學及九州第一工業株式?社團隊,於本所材料實驗中心共同進行2座實尺寸之大跨度屋頂網格梁構件之反覆載重試驗,油壓致動器於梁端施加垂直向反復荷載,用以模擬屋頂大梁於垂直振動下受力行為。

  試驗結果顯示,網格梁除提供充足之面內勁度外,同時有效增加面外方向之勁度與強度。另外,屋頂大梁在網格梁提供充足之側向支撐,可有效發展出完整之撓曲強度。相關試驗結論,已成為日本於辦理大跨度屋頂網格系統設計實務之重要依據,同時亦於國際期刊發表。

  日方於109年4月2日將本試驗成果投稿至美國土木工程師學會(ASCE, American Society of Civil Engineers)的結構工程期刊(Journal of Structural Engineering),110年1月20日審查通過,並於110年5月20日刊登於前揭期刊第147期第7卷,該文提及在本所實驗室進行試驗,並於文末特別感謝本所的協助。此次試驗成果於國際期刊之發表,有助於提高本所實驗室於國際之能見度,亦希望能藉此拓展國際合作實驗之契機。

圖1 常見於日本學校體育館之屋頂網格系統

圖2 網格梁試體之試驗佈置

大事紀要王天志
本所將與台灣建築中心合作導入新加坡TüV SüD PSB及美國UL國際檢測驗證工作

  本所防火實驗中心為擴大實驗中心功能、拓展檢測技術服務,將與台灣建築中心合作導入新加坡TüV SüD PSB驗證機構(新加坡南德意志集團產品驗證機構)及美國UL保險商實驗室(Underwriters Laboratories Inc)國際檢測驗證工作,提升國內產業國際競爭力。

  本案國際檢測合作對象新加坡TüV SüD PSB業務遍及東南亞各國,UL在全球70多個國家有230個服務據點。與PSB將以目前輸出防火建材品項,如石膏板、矽酸鈣板之防火牆、天花板測試,及防火填塞之貫穿部測試為優先,與UL合作初期將以大宗輸出項目,如路由器、交換器、網路線材、訊號接頭等之煙與熱釋放量檢測(UL 2043標準)為優先。

  未來廠商在地檢測即可取得國際驗證,可提升廠商競爭優勢拓展國際市場,本所亦可提供鄰近國家國際檢測服務,發展亞洲檢測市場,擴大實驗中心國際化功能。

大事紀要嚴偉倫
本所110年度資通安全稽核作業

  為落實本所「委託契約應加強對委外廠商之管理作為」,本所計14案應於110年12月底前完成委外廠商資安稽核,協助資通訊委外廠商資安管控,提升委外廠商資安防護與警覺,本所業於110年8月6日至台灣資料科學股份有限公司辦理實地稽核。

  依行政院之委外廠商查核項目表,進行資通安全政策之推動及目標訂定、設置資通安全推動組織、配置適當之資通安全專責人員及適當之資源、資訊及資通系統之盤點及風險評估、資通安全管理措施之實施情況..等9大項之稽核。稽核結果計有「定期進行資訊資產盤點,並建立資產清冊,以及訂定資產風險評鑑管理規範」、「針對人員之離職或調職,均有訂定作業管理程序」..等7優良事項。

大事紀要張乃修
本所因應疫情期中審查會議採視訊會議方式辦理

  本所因應COVID-19疫情並配合行政院防疫措施,各研究計畫期中審查會議採Cisco Webex Meeting線上視訊會議方式進行,並於會議前15分鐘於視訊會議開放線上簽到,以避免群聚、減少人員接觸,降低可能的風險。本所並嚴格遵守中央防疫指引,做好人員管控與健康管理,一起度過這個非常時期。

大事紀要陳士明
辦理社會住宅應用建築資訊建模BIM採購契約參考文件與作業流程擬訂成果說明會

  本所為分享及有效推廣社會住宅工程於設計、施工、竣工及營運維護各階段BIM應用之成果交付原則、作業流程及採購契約參考文件,讓政府部門(業主角色)及業界對本所相關成果應用有更深入的了解,分別於本年度5月4日及5月7日於大坪林聯合開發大樓(新北場次)及財團法人台灣建築中心-臺中分部會議廳(臺中場次)舉辦「社會住宅應用建築資訊建模BIM教育訓練及建置BIM採購契約參考文件與作業流程擬訂」成果說明會。另考量疫情狀況仍不穩定,為避免實體成果說明會造成疫情破口風險,原高雄場次說明會預計改採用線上說明會形式辦理。說明會以政府部門(業主角色)推動社會住宅工程導入BIM技術應用為主軸,包含社會住宅應用BIM發展趨勢與展望;社會住宅應用建築資訊建模BIM採購契約參考文件與作業流程擬訂;業主端執行社會住宅新建工程導入BIM技術之作法等。新北場次及臺中場次說明會,共190人參加。

大事紀要謝宗興
編輯建築資訊建模(BIM)通用教材供各界使用

  因應全球的建築資訊建模(BIM)應用快速及蓬勃發展,本所自2011年開始將BIM技術導入與推動有關研究計畫,同時強化基礎研究與應用推廣,鼓勵各機關實際應用BIM技術。而BIM是一種強調建築工程全生命週期中重要資訊管理與永續性運用的技術,為能在本土永續運用,勢必要與在地觀點相互結合,方能落實在國內各項工程。

  本所彙整國內外BIM發展應用概況、歷年BIM研究成果,及建築生命週期階段使用之BIM技術,結合實務應用進行相關解說,編成一本通用教材提供各類型課程使用。書中介紹BIM的基礎背景知識、應用情形與國內外發展,提供建築物生命週期各階段BIM使用人員參考,期望能作為政府機關、相關科系及民間單位辦理BIM教育訓練基礎教材。期許藉由BIM發展的契機,跨領域結合不同的產業,提升營建產業整體品質及國際競爭力。

大事紀要黃國倫
材料實驗中心辦理大尺寸鋼梁抗側向扭轉挫屈性能構架試體試驗

  本所自108年12月20日與國立臺灣科技大學(簡稱臺科大)簽訂合作備忘錄起,即積極推動雙方於建築領域研究人力及實驗設備等資源之合作,近期本所材料實驗中心辦理完成之含樓板鋼梁抗側向扭轉挫屈性能構架試體反覆載重試驗,即為雙方合作的典型案例。

  本案為H型鋼梁翼板側向變形束制裝置,110年5月10日至6月21日於本所材料實驗中心大型力學實驗室,以含樓板鋼梁抗側向扭轉挫屈性能構架試體進行反覆載重試驗,驗證含樓板鋼梁加裝本裝置後,抵抗側向扭轉挫屈的效果。

  此構架試體長8.6公尺、寬4公尺、高4公尺,除使用材料實驗中心2組200噸油壓致動器外,同時亦整合雙方各式位移感測器合計32組,以及2組光學感測儀(NDI),屬於國際上測試鋼梁抗側向扭轉挫屈性能少見的大尺寸試體。

  後續將持續透過此與臺科大營建工程系的合作模式,結合雙方研究人力及設備資源,達到相互支援研究設備及共同承接商業檢測,擴大試驗能量,及增加本所設備使用率。

           

圖1 含樓板鋼梁抗側向扭轉挫屈構架試體

圖2 量測鋼梁側向扭轉挫屈變形之各式位移感測器

大事紀要謝宗興
辦理建築資訊建模(BIM)應用推廣線上講習會

  近年國內積極導入建築資訊建模(BIM)技術,各式應用與研究的成果累積豐富。臺灣業界應用層面已從早期的設計施工,進步到現在營運資訊的管理,真正做到建築生命周期的全盤考量。本所為推廣BIM技術的應用與研究成果,亦考量疫情衝擊,為確保學員的學習品質,本年度於9月16日、29日及10月8日辦理建築資訊建模(BIM)線上講習會。

  本次講習會規劃「國內BIM趨勢及展望未來」、「國內BIM技術專業人力供給與需求分析」、「國內營建工程於虛擬施工及設計(VDC)應用」、「應用BIM輔助建築維護管理作業指南之研擬」等課程,辦理三場線上講習會,並同時安排Q&A開放線上留言提問與回答,讓學員與講師可藉由網路直播互動,歡迎有興趣的專業人員與民眾報名參與。

大事紀要謝宗興
舉辦建築資訊建模(BIM)線上高峰交流會

  建築與營造產業目前正面臨國內營建產業嚴重缺工、數位轉型遲緩、創新能量不足、海外拓銷不易、COVID-19 對經濟衝擊等不利的困境。推動國內營建產業跨域創新技術升級,降低建物全生命週期費用之策略規劃,進行全方位的規劃與推展,是當務之急。

  本所為瞭解中央政府、地方政府、各大營建產業、建築師及技師公會對這個課題之見解。本所爰規劃於10月6日、13日及20日舉辦「建築資訊建模(BIM)線上高峰交流會」,邀集各方意見領袖代表,討論BIM 於國內建築產業應用之未來藍圖。

大事紀要王天志
本所「火害傷損判識之方法」發明專利獲核准通過

  本所長期針對建築火害後傷損進行一系列相關研究,基於目前之研究成果,建立「火害傷損判識之方法」,針對水泥基質結構物材料,結合聲學與光學技術進行材料強度、勁度、韌度評估,送經濟部智慧財產局申請發明專利,並於109年11月6日獲審查核准。

  火害後的建築結構物評估,慣行作法為鑽心取樣進行抗壓強度測試。此種測試的控制模式乃是強迫試體承擔荷重,直至破壞,如試體屬高脆性材料,在達尖峰強度後常會突然爆裂,而無法獲得材料真實之尖峰強度後反應行為,更難以探求其微觀裂縫初裂位置及延伸行為。

  本專利係透過聲學與光學技術等肉眼不可見的之微觀非破壞檢測,進行評估材料的強度、勁度、韌度等力學參數行為,了解火害前後之材料破壞演化,可供日後火害現場破壞程度判定之學理依據,藉以提升未來結構火害評核之參佐。

業務報導褚政鑫
本所110年度兒童人權教材編訂內容

  有關國際人權法典之種類很多,包括「世界人權宣言」(Universal Declaration of Human Rights)、「公民與政治權利國際公約」(International Covenant on Civil and Political Rights)及「經濟社會與文化權利國際公約」(International Covenant on Economic,Social and Cultural Rights);核心國際人權條約為「兒童權利公約」(Convention on the Right of the Child)、「消除對婦女歧視國際公約」(Convention on the Elimination of ALL Form of Discrimination against Wonen)及「身心障礙者權利公約」(Convention on the Right of Persons with Disabilities)等公約。

  在二次大戰後,聯合國將上述國際人權文件分別歸類為國際人權法典、兒童權利、婦女權利、難民及庇護…等共17種類型,其中包括直接法律拘束力之條約及無直接法律拘束力之宣言、標準等;而兒童係國家之根本,保護其身心及保障其權益係政府部門當前重要的任務之一。

  本所為深化同仁之兒權知能,培養與時俱進之兒權學習力,規劃編撰110年度兒權教材,期使得兒權之理念能深植人心,本所業務執掌可分為高齡者安全安心生活環境、都市及建築防災、建築防火科技、建築工程技術發展與整合應用、建築資訊整合應用、智慧綠建築科技發展應用等各項建築研究領域,進而建立安全、健康、舒適之都市及建築環境,為使本教材能與前述業務結合,爰分別由本所各業務組進行撰寫,共編撰8篇案例,每件案例透過事件之敘述、探討、思考出發點、建議及後續思考及研究方向分段解說,使本所同仁更可容易閱讀及瞭解兒權之重要性。

  本所規劃編撰之案例名稱及敘述如下:

  1. 「安全安心的親子人行道」:兒童因為身心功能尚在發展中,平日經常在人行道上活動,須擁有符合安全、安心且無障礙需求的人行環境。因此,新建及既有道路之人行道建設皆應確保行人兒童之路權,確實保障兒童的權益。
  2. 「社會住宅增設公托中心保障幼兒權益」:隨著社會結構改變,政府為保障嬰幼兒權利,除了推辦準公共化托育服務,更於新建之社會住宅設置公辦民營的托育中心,保障幼兒之生長權益。
  3. 「幼兒園的防震對策」:目前幼兒的防震教育以制式演練為主,學齡前幼兒尚無法意識到震災發生時,周遭環境可能帶來的傷害,因此在幼兒防震教育應加入預防家具家電或物品掉落時之防震對策,降低震災所帶來的風險。
  4. 「災難發生時的孩子−考量兒童觀點的防災行動」:根據國際災難數據庫,在2004年-2014年的10年間,全球超過18億人受到自然災害影響,其中半數以上是兒童。在考慮未來的災難預防時,不僅要保護兒童免受社會和成年人的侵害,更要幫助兒童透過獨立思考和採取行動來保護自己。
  5. 「為孩子的家提升抗壓性」:近幾年來明顯觀察到,國內新建建築中,大多選擇配置減震材料的設計,以有效提升建築結構之耐震能力,讓每個孩子都能住得安全、睡得安心。
  6. 「颱風肆虐!讓孩子有一個安全舒適的家」:當颱風來臨時,往往強風夾帶豪雨,易傷及家中孩童,甚至造成慘重傷亡,本案藉由案例探討保障兒童之生存權。
  7. 「留給孩子們最珍貴的禮物-綠建築永續生態環境」:炎熱氣候及不佳空氣品質,讓我們的孩子與自然環境嚴重疏離。為將美好的地球環境留給下一代,須從綠建築生態、節能、減廢、健康開始做起,並探討大自然對兒童之影響。
  8. 「啟發孩子們的智慧生活想像力」:孩子們日常生活中,大部分時間都在建築物內,為能使孩子們享有更安全健康、便利舒適與節能永續的智慧生活及居住環境,我們應該從落實智慧建築做起,並由案例探討其對兒童之益處。

  由上述內容說明,期能透過規劃案例之說明,探討本所研究業務與兒權之關聯,使本所同仁可對兒權有更多之瞭解,並於日後業務執行時遇到相關問題時,也可站在不同角度上加以考量,使兒權確實落實於生活周遭各個角落。

業務報導褚政鑫
出版建築物無障礙設施設計規範解說手冊

  我國已進入「高齡社會(Aged Society)」,預估114年將邁入「超高齡社會(Super-aged Society)」,65歲以上高齡人口將超過總人口20%。根據內政部統計處資料,110年5月底65歲以上高齡者人口數約為386萬人,約佔總人口數16.4%,未來因應高齡者及身心障礙者安養、醫療、外出等行動需求,「無障礙環境」之建構,將是極重要之課題。

  我國現行主要以「身心障礙者權益保障法」第57條第1項及第3項為母法,「建築技術規則」建築設計施工編第十章「無障礙建築物專章」為重要的子法規定,配合該專章有訂定「建築物無障礙設施設計規範」,該規範於民國97 年4 月10 日台內營字第0970802190 號令訂定後,歷經97 年12 月19 日、101 年11 月16 日、103 年12 月1 日修正,最近係108 年1 月4 日大幅修正,並自108 年7 月1 日生效及109 年5 月11 日勘誤。

  為配合該規範解說不足處,於108年「建築物無障礙設施設計規範」大幅修正發布及109年勘誤後,本所即進行建築物無障礙設施設計規範解說手冊之出版,除參照108年及109年修正發布勘誤規範之圖面及文字說明,另參考美國、英國、日本、韓國、新加坡相關無障礙法令及解說手冊繪製方式編撰,以求呈現方式深入淺出,明瞭易懂。

  本解說手冊主要分為3個章節,第壹篇為法令彙編,說明無虞障礙相關之法令條文;第貳篇為基本理念,說明身心障礙者定義及建築物無障礙設施設計規範沿革;第參篇為建築物無障礙設施設計規範及說明,分成一至十章解說建築物無障礙設施設計規範。本解說手冊係以正、反及優良案例的方式進行解說,提供之範圍相當廣,除可協助地方政府簡化建管單位審核建案時的流程,減少施工錯誤所產生建築資源的浪費,可同時提供規劃設計者在進行設計與繪圖時能有正確的參考依據,並降低設計方與施工方於無障礙設計施工圖面的溝通不良,拓展提升社會對於無障礙設計的重視,另此解說手冊也可讓社會各界廣泛利用,提供政府機關建管人員、建築師、室內裝修從業人員、民間相關單位參考,並作為相關科系學生研習無障礙環境課程之參考資料,讓我國邁入高齡社會後的生活環境能夠更安全、安心、便利及友善。另為協助非專業使用者瞭解無障礙規範條文之內容,對於如廁所、樓梯、電梯等較複雜處,增加繪製3D透視圖說進行解說,作為其研習無障礙環境淺顯易懂之參考資料,同時照應專業者及非專業者。

  全域行無礙是無障礙環境最佳的寫照之一,而現今現場環境常是這棟建物行無礙,下棟建物行有礙,仍形成無法通行的現象,為充分改善此問題,從源頭做起,將無障礙理念推廣至各領域方為重要,如何從都市計畫就帶入無障礙設施設計理念,引入社區周遭環境,再對建築物基地環境通盤規劃,甚至室內居所皆含有行無礙理念,才可充分落實無障礙環境,使高齡者或身心障礙者皆可活動自如,營造社會和諧,因此,為使各界更容易瞭解「建築物無障礙設施設計規範」內容,本所於110年5月出版「建築物無障礙設施設計規範解說手冊」,期透過豐富的正、反及建議案例相片,充分文字解說說明,透過透視圖方式描述,使各界更可適切的瞭解無障礙環境的優點,及可設計出優良的無障礙環境。

圖 本所出版之建築物無障礙設施設計規範解說手冊

 

業務報導林谷陶
出版「建築智慧化系統整合規劃設計指引」

  為推廣智慧建築人才培育,內政部建築研究所歷年來辦理智慧建築產業講習研討會,及近年輔導大專院校開設智慧建築相關課程,積極培育智慧建築人才與就業。智慧建築的建置需要建築與資通訊人才的共同參與,繼108年出版「由智慧建築開始的智慧生活」漫畫電子書給高中職學子參閱、109年出版「建築智慧化系統規劃入門指引」,本110年再為促進建築相關從業人員理解智慧建築系統整合基本規劃與設計需求,編撰「建築智慧化系統整合規劃設計指引」,提供給建築與資通訊相關人員、有志參與智慧建築產業者進行學習參考。

  智慧建築系統整合是隨著智慧建築不斷發展的一個概念,將智慧建築內不同的智慧應用子系統在物理上、邏輯上、和功能上連接在一起,以達成資訊整合、資源共享。這些智慧應用子系統包括:建築設備自動化系統、資訊通訊系統、辦公自動化系統、綜合佈線系統等,將建築物或建築群的電力、照明、給水排水、防火、保全、停車場管理等,以集中智慧化監控管理為目的,構成整合系統。簡而言之即是為達成對建築物的綜合管理和控制目標,基於一致的資訊整合平台,具有數據收集、資源共享、及協同管理的綜合應用功能系統;其智慧化系統整合的層次結構可分為以下三層:
1.最底層為現場設備的縱向整合,目的在於達成各強、弱電子系統如:空調、給水排水、變配電、電梯系統等具體功能的整合。

2.中間層為各子系統的橫向整合,主要目的在於達成各強、弱電子系統的連動控制和最佳化運作,整合各相關子系統之間的監控和管理功能。

3.最上層為各智慧子系統的整體整合,即建立資訊整合平台,達成網路整合、功能完備、軟體介面統一的整體化智慧整合系統。

      圖1 建築智慧化系統整合層次

  智慧化系統整合的目的,就是為設置在建築物內的各種智慧子系統建立一個統一的操作平台,利用先進的資訊科技技術,使各種智慧系統的效能得以充分發揮並統一管理,兼顧簡潔協調的操作介面與方式。為了達成智慧化建築系統整合資訊化、數據化的目的,系統整合平台應該提供一個容易操作的介面,最好是透過動態的圖形可視化介面來直觀的監控整棟建築中的設施,而能夠監控哪些設備則取決於使用者的權限。而系統整合平台的資料庫系統應該同時具有即時與非即時數據呈現的功能,以達成資訊交換與資料庫共享,並統一整合到一致的介面下。

  本指引內容嘗試以簡易文字、圖解或舉例的方式說明智慧建築系統整合的意義、架構,以及建置整合的過程,最後達成智慧建築標章系統整合指標各評估項目之要求;此外,為使相關設計人員容易瞭解建置項目系統之選用,書後並附建置項目檢核表,方便申請智慧建築系統整合指標時參考,以利加速並推廣智慧建築建置與標章申請之進程。

  「建築智慧化系統整合規劃設計指引」相關資訊已公告於本所官網出版品目錄(https://www.abri.gov.tw/tw/publication/list),並可於政府出版品展售門市購買。

業務報導簡黃基
出版既有公有建築節能改善成果專輯

一、緣起

   氣候變遷及地球暖化為生活環境所帶來的衝擊,已成為全球21 世紀必須面對之嚴峻議題。臺灣位處亞熱帶具高溫及高濕氣候特性,空調需求極高,且有高達97%的建築物為既有建築,早期因規劃時未考量綠建築設計,常有中央空調及照明系統超量設計,及建築物外殼隔熱性能不佳,造成建築物耗能、耗水及不符生態環境等問題。

   為改善此問題,本部依行政院歷屆核定之綠建築相關推動方案,於92年起推動補助中央既有公有建築,進行建築節能改善計畫,並於107年起納入地方政府擴大辦理,共完成補助789件,成果豐碩。

  為推廣本示範計畫成果,本所彙整本期「永續智慧城市- 智慧綠建築與社區推動方案」(105~109年)辦理內容,編撰「既有公有建築節能改善成果專輯」,由公有建築物帶頭示範,以引導民間自主性參與建築節能改善,擴大落實建築節能,達到示範推廣之綜效。

    圖1  歷年(92-109年)既有建築節能改善示範案例及節能效益累積數

    圖2 既有公有建築節能改善成果專輯封面

二、成果專輯簡介

   為使各機關及專業人士、社會大眾了解建築節能改善之重點,本專輯內容含括既有建築節能改善技術對策、診斷諮詢、標竿案例介紹、建築能源監控管理及宣導推廣成果等,循序漸進介紹既有建築耗能問題、改善流程、技術、成效,讓讀者瞭解建築節能改善之重點及效益,作為辦理既有建築節能改善時之參考。

   本專輯介紹既有公有建築節能改善常用手法,具有低成本、工期短、效益高之特性,其中最具節能效益者說明如下:

  (一) 老舊空調主機汰換及導入空調節能策略:

   中央空調系統之超量設計、空調主機及周邊管路系統老舊劣化等原因造成效率下降;針對上述情況採用高效能冰水主機,且空調箱增設全熱交換器及監控設備,進行外氣預冷、廢熱回收或自動控制外氣引入量等節能運轉策略,預計可節能20%至25%。

  (二) 室內照明:

   於符合CNS室內工作場所照明規範之照度前提下,挑選高效率與防眩光的燈具,利用晝光、裝設反射板等設備,達到節能減碳並兼顧室內照明之舒適度。

  (三) 熱水系統改善:

   傳統電熱水器耗能嚴重且加熱速率慢,常有忽冷忽熱的問題。針對上述情況,採用高效能之熱泵設備,並回收再利用大自然中之熱能或廢熱產生熱水,其效率為傳統電熱水器的3 倍以上,整體能源效率約可提升40%。

  (四) 建築能源管理系統(BEMS):

  透過建築能源監控及管理系統,自動調節室內溫、濕度及外氣供應量,提供舒適環境。另外控制電力負載狀況,避免不必要之能源浪費,並維持設備最佳運轉效率。

  經統計本所於105年至109年既有建築節能改善示範共242件,預估每年約可節電4,961 萬度、節省電費1億7,365 萬元,相當於減少約2.6 萬噸的二氧化碳排放量,平均回收年限約5.2 年。

  另為推廣建築節能改善技術,本所105年至109年間於北、中、南各地,共舉辦15場(共1,540人次)建築節能技術講習會及3場教育示範觀摩(共128人次),透過業界建築師解說及現場導覽,使各機關及專業人士、社會大眾及學生了解建築節能改善之重點,獲得各界極大的迴響,充分發揮建築節能改善推廣應用效益。

    表1 105-109年度建築節能改善成效

    圖3 臺北場講習會照片

三、未來展望

   未來將強化推動建築節能技術推廣宣導工作,針對業界從業人員、建築師、空調技師與一般民眾,透過辦理參訪活動及利用社群媒體平台,擴大宣導推廣。結合本所過去完成之既有建築節能改善案例及執行經驗,彙整歷年於公有建築物節能改造所累積出的能量與節能技術,除持續向中央及地方政府進行宣導推廣,同時將範圍延伸至民間,以引導民間單位自主性落實節能改善。

業務報導王天志
原有合法場所既設消防安全設備有效性及改善技術與工法研析

  相較於新建建築物,原有合法建築物符合興建當時的法令標準,但與現今標準相較,其原始防火避難設施及消防安全設備要求可能低於現行法令規定,同時設備也有可能會隨著時間、環境因素而逐漸老化、損壞,一旦發現設備功能異常或性能衰減,如何在不破壞建築物結構、設備情況下,透過對建築物衝擊影響較小的技術、工法或同等性能的替代性方案使安全與經濟可達到平衡,確實是值得重視的議題。

本研究內容針對「老舊撒水頭之性能試驗」、「撒水設備放水試驗與模擬」以及「防災監控系統調查與整合」三個研究主軸進行,成果摘要如下:

老舊撒水頭之性能試驗

  為調查於建築物設置一段時間之撒水頭,其放水性能是否會因為產品材質、設置環境、管內水質而造成影響,本研究首先針對新品撒水頭進行動作試驗,了解市面上銷售及安裝之撒水頭樣品的放水性能試驗結果。在已設置之撒水頭取樣方面,本研究以11層以上且屋齡20年以上6棟分布於台北市、桃園市及高雄市之原有合法建築物為調查對象抽取撒水頭,並依序進行外觀檢查、耐洩漏試驗、動作溫度試驗、功能試驗及熱氣流感應試驗。根據試驗結果及試驗過程中之觀察,提出既設撒水頭之管理與政策上之建議。

撒水設備放水試驗與模擬

  首先挑選實驗場域進行現地試驗,針對自動撒水設備最末端之末端查驗裝置進行放水測試。將現地測試結果和水力計算工具進行比較,確認水力計算工具正確性後,進行不同設計參數(幫浦揚程、海森威廉C值、撒水頭防護半徑、撒水頭放水係數)的樣本計算模擬分析。最後,針對原有合法建築物之現況特性,並提出提升民眾改善意願的管理制度和政策建議。

防災監控系統現況調查與整合

  首先進行防災監控系統現地調查,了解目前高層建築物防災監控系統與認可基準功能規範之符合度。其後,探討P型或R型火警受信總機進行電氣傳輸和通訊整合之技術相容性。引用資通訊(ICT)及物聯網(IoT)相關技術,提供新建及既存原有合法建築物可行的整合方式,並提出法規增修之建議。

研究發現

(一) 老舊撒水頭試驗

1. 外觀檢查結果:不合格率高達55.8%。不合格的情況包括迴水板碰傷、本體產生銅鏽、進水口有沉積物等。

2. 動作溫度試驗:此項試驗結果皆為合格,但是其中有22%的撒水頭可能因堆積水垢和銹泥,造成撒水頭動作用迴水板未正常落下,將造成撒水頭的水流無法正常均勻噴放。

3. 功能試驗:試驗結果有27%撒水頭因發生沉積現象超過1分鐘而判定不合格。經檢查撒水頭,其有可能造成沉積現象的原因為本體內部有堆積水垢和銹泥。

4. 感度熱氣流試驗:不合格率為21.1%,顯示長期設置的撒水頭,有可能因本身材質或環境而影響到撒水頭對熱氣流的感度。另外試驗過程中,發現部分撒水頭的止水墊或止水承座無法在撒水頭動作後正常脫落,造成放水不均勻甚至無法開啟放水。

5. 綜整前開結果,外觀不合格率高達55.8%,其餘試驗也有2成多的不合格率,明顯影響撒水頭效能。因外力及環境因素所造成撒水頭外觀缺失和撒水頭洩漏部分,可透過定期檢修作業察覺並予以汰換,而其他造成不合格的原因,如長時間的管內鏽蝕、汙垢之物理、化學等因素,難以於檢修時以外觀目視察覺和判斷。建議參照美、日之做法,裝設一定時間以上之撒水頭應實施抽樣試驗,並視試驗結果決定是否汰換。

(二) 撒水設備放水試驗與模擬

1. 管路系統長時間使用老化、銹蝕或雜質,會造成海森威廉C值下降,進而影響撒水頭放水性能。幫浦性能也可能逐漸衰減而影響撒水設備放水性能。建議管理權人於定期消防檢修時,紀錄幫浦性能曲線和末端查驗裝置放水壓力。當撒水設備放水性能衰減時,可交叉比對長期紀錄,決定經濟、合理、有效的改善方式。

2. 原有合法建築物撒水設備性能改善可透過增大幫浦揚程或減少配管摩擦損失;或藉由調整撒水頭防護半徑和放水係數提高放水密度,相關改善建議事項等研究成果,將提供主管機關研修相關規定參考。

(三) 防災監控系統現況調查與整合技術

1. 在防災監控系統與受信總機的整合上,則必須考慮硬體設備之相容性;通訊傳輸上,建議用國際通用通訊協定,以確保使用者長期具備新增、刪除、修改的彈性,且政府單位可透過應用程式界面(API)協議制定,達到政府管理或第三方管理的效益。

2. 本案現地調查後發現,既有高層建築物在防災監控系統的電腦設施建置,以及防災設施、設備的表示項目、警報項目、操作項目等功能,普遍來說尚未完備。研究建議可將防災監控系統要求的具體事項增列於「各類場所消防安全設備設置標準」本文中。如此,一方面可提供消防專技人員設計、監造、裝置有明確標準,另一方面各縣市消防主管機關亦能更明確於消防圖說審查及竣工查驗進行要求。

結語

  為提高原有合法場所之消防安全,亟需更新其消防安全設備,但既成空間有諸多限制,不易改善。因此本研究內容針對「老舊撒水頭之性能試驗」、「撒水設備放水試驗與模擬」以及「防災監控系統調查與整合」三個研究主軸進行,提供如何在不破壞建築物結構、設備之情況下,透過新技術、移動式的工法或簡易性、同等性能的替代性設備,使安全與經濟達平衡,提供國人可行解決方案。

業務報導雷明遠
人工智慧物聯網與多元異質感知技術整合應用於建築物火災偵測之研究

  本所致力推廣科技防火技術,先前研究業完成全方位智慧型人員避難引導系統,能有效提升室內環境中人員的動態避難效率,本研究則利用多元異質融合感知技術(heterogeneous fusion detection technology)來提升室內環境火災發生的辨識,能在極早期時間內確認火災,以利提早通報人員即時避難疏散,或進行初期滅火及通知消防隊救災。所謂多元異質感知技術,乃是結合火焰辨識、多元氣體火災辨識及異質數據融合技術之創新性火災辨識系統。本研究利用人工智慧(AI)技術及雲端運算(cloud computing)的方式,建構多元火災氣體感知模型、火焰辨識模型並整合為異質性火災識別模型,且利用深度學習(deep learning)工具返復的訓練及精進,進而研發出「異質融合即時早期火焰辨識系統」。以下就此系統實作成果分別說明:

  1. 多元火災氣體感知模型

室內火場環境中除有常見的燃燒氣體產物一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)外,也會產生其他有害氣體,因此可利用這些氣體進行火災辨識模型訓練。本研究模型乃是依據本所108年度研究提出之同質感知分析火災模型進行改善,利用時間序列以及多點方式,讓原先僅有單一氣體選擇識別的訓練模型改善為多種氣體的模型進行火災識別,亦即在同時間輸入多種指定的氣體,包括一氧化碳(CO)、氨氣(NH3)、硫化氫(H2S)、氮氣(NO2),以及溫度數據作為火災辨識的變因,其訓練過程包括資料前處理(需經過資料清理、正規化、轉換、特徵選取等4步驟)、建立模型、演算法選擇、模型訓練及驗證。當模型完成訓練後,經由資料驗證比對訓練之成效,由原先單一氣體模型的87.3%準確率提高至近乎91%的準確率。

  1. 早期火焰辨識模型

本模型是利用多源的火焰影像(包含真實燃燒實驗或網路影片、照片等) 及人工智慧的深度學習進行模型訓練,並利用雲端運算平台與多核心高運算顯示卡輔助模型建構,以提升模型訓練效率並強化訓練模型修正。模型建構及訓練過程分成5步驟:(1)蒐集火焰影像數據集、(2)影像特徵擷取、(3)訓練集與測試集分類、(4)模型訓練並建立模型、(5)使用模型並測試。本研究使用卷積神經網路(CNN)、YOLOv4物件演算法等進行模型訓練,完成之模型再經過調整影像角度、曝光度、飽和度、色調等訓練,可進一步提高辨識準確率。

  1. 異質融合即時早期火焰辨識系統

  本系統是結合前述兩種不同模型進行多元氣體濃度、溫度與火焰影像等相異性資訊進行數據融合,透過正規化方式將相異性質資訊進行整理,並透過時間序列的方式進行人工智慧深度學習的訓練,以提升數據結果之準確性及可靠性。多元異質感知模型(使用CO、溫度與火焰辨識率進行綜合預測)較多元同質感知模型(使用CO、溫度進行預測)具有較佳之辨識準確率(92.3%)。為進一步驗證,使用108年度本所進行長照機構居室火災實驗相關氣體數據及影像進行驗證,當1分7秒時室內溫度達40.4℃、CO濃度達45ppm、CO2濃度達1,850ppm時,即顯示室內”異常”(正確辨識火災發生),相對於偵煙器一種2分20秒與偵煙器二種2分29秒,顯示該模型如預期已具有即時早期辨識火災的功能。

  未來應用將藉由多元感知偵測模組及與通訊設備將所蒐集之環境數據(如溫度、CO、H2S等氣體濃度)傳送至物聯網平台建構之多元感測資料平台,即時儲存資料與顯示,同時透過網路攝影機的即時串流協定(RTSP)將影像遠距離傳輸,並儲存於資料平台,讓上述辨識系統進行即時性的火災辨識,以確定室內環境是否有起火發生。此外,亦可將結果導入智慧型避難引導系統中,使該系統能夠提早運作,有效提升演算準確性與可靠性,提供避難者更即時的安全路徑指引。

          

異質融合即時早期火焰辨識系統架構圖

業務報導李其忠
實尺寸鋼構屋火害柱結構行為探討

  鋼構造建築由於耐震性佳、施工期短及具循環利用特性,近年逐漸成為國內大型集合式住宅或商業辦公大樓的主流,然而,高溫下鋼材有強度折減與軟化的現象,使得火害對鋼構造建築的危害性較為嚴重,由於鋼柱屬於鋼構建築的重要構件,若受到火害高溫侵襲,嚴重情況將造成鋼柱挫屈破壞,進而造成鋼構建築之嚴重倒塌,鋼柱構件受火害影響可分為內柱(四面受火)、邊柱(三面受火)及角柱(二面受火),由於角柱與邊柱,其鋼梁連接方式較內柱不對稱,造成角柱與邊柱受到較大的彎矩,加以角柱與邊柱在火場中溫度分佈不對稱,火害下的結構行為複雜,以往研究大多針對內柱火害行為,鮮少對於角柱與邊柱的火害行為進行研究,本研究乃透過實尺寸鋼構屋的火害實驗,探討角柱與邊柱於火害下的真實行為。

  本次火害實驗區範圍為B區與D區,如圖1所示,實尺寸鋼構屋的角柱與邊柱,如圖2所示。火載量設計依據前期實驗,同樣參考歐洲規範(Eurocode 1)及英國建築研究院(BRE)之火害實驗參數,模擬辦公室火災情境 (火載量密度為40kg/m2木材重量),並將區劃開口高度縮減至100cm及開口寬度縮減至470cm進行實驗設計,以增加火害延時。

  本次火害實驗於108年9月19日進行,如圖3所示,火害實驗空間溫度以B區為例,前220秒為引燃期,220秒後室內溫度明顯快速上升,470秒時天花板平均溫度已達600℃,此時發生閃燃(以室內平均溫度600℃為閃燃發生的判定),最高溫度與熱電偶樹距離火災室開口遠近有關係,西側開口附近所量測到的空間最高溫度約850℃,遠離開口處所量測到的空間最高溫度大約為950℃,靠近北側之點位,在高溫階段持續較久,可能受到空氣對流之影響。在1360秒時,室內總平均溫度達到高峰約833.8℃,隨後室內溫度開始下降進入衰退期。火害實驗中發現,角柱與邊柱在不同柱高之各測溫點溫度相差不大,顯示出鋼材良好的熱傳導性,最高溫度均發生在0.6 H(H為柱高)斷面。且角柱0.6H和0.9H處之弱軸(南北)方向最大變位皆發生在該斷面達到最高溫度後,角柱0.9H處弱軸(南北)方向之最大變位為向南(實驗區內側) 7.99 mm,其平均斷面溫度為509.1°C,角柱0.9H處強軸(東西)方向最大變位為向西(實驗區外側) 4.79 mm ,其平均斷面溫度為563.2°C。邊柱於弱軸(東西)方向之水平位移最大值皆發生在該斷面達到最高溫之後, 0.9H處為4.12 mm向西(實驗區外側),其平均斷面溫度為520°C,0.6H處為3.68 mm向西(實驗區外側),其平均斷面溫度為638°C,0.3H處為1.25 mm向西(實驗區外側),其平均斷面溫度為603°C。

  另本次鋼構實驗屋的現地火害實驗結果顯示,火害後角柱0.9H處的數據推測,角柱受到柱頂兩個方向相接大梁之火害後變形,造成柱頂有側移和扭轉之現象,使其偏離原設計位置;火害後角柱頂端若偏離原設計位置,此角柱將會因P-效應而在火害後受到二次彎矩作用,邊柱亦有此現象。本研究的數值模擬結果顯示:比較三種不同載重模型之角柱(0.9H處)的東西向和南北向之最大變位和整體變形曲線,當角柱達最高溫(640.7℃)時,三個模型之柱頂主要受到兩個方向相接大梁受熱膨脹的外推,而使得柱頂朝北方與西方移動,並產生扭轉現象,另角柱所受之載重越大,其側向偏移量越大,顯示角柱的側向變位,主要來自柱頂兩個方向相接大梁之熱漲冷縮作用。

  藉由本研究角柱與邊柱的真實火害實驗結果,顯示角柱與邊柱的水平位移受到大梁影響,其行為相當複雜,如角柱實驗所得側向變位方向與數值模擬有所不同,係因角柱在真實火害下受到其他邊界條件交互作用所致,軸向變形則為伸張收縮與高溫爐所進行鋼柱標準試驗現象一致,但標準試驗無法完整呈現真實鋼柱的受力情況與束制條件,爰有關鋼柱於真實束制及真實火害中之結構反應與行為,實有必要做進一步研究。

                

圖1 本次火害實驗區範圍

圖2 實尺寸鋼構實驗屋之H型鋼角、邊柱照片

                                                                                     圖3 鋼構屋火災實驗

 

業務報導李台光
研訂鋼筋混凝土梁構件鋼筋腐蝕斷面補修工法

  依內政部不動產資訊平台110年第2季房屋稅籍住宅類統計數量指出,全臺屋齡超過30年的住宅宅數約占總宅數50%,由此統計資料可知國內建築物屋齡老化現象已趨嚴重,因此進行建築物之耐久性診斷是必要的。鋼筋混凝土建築物常發生梁、柱、版、牆等構件內部之鋼筋鏽蝕,進而造成混凝土裂縫或剝落。當裂縫發生或混凝土剝落時,將會加劇鋼筋鏽蝕速度,進而影響建築物之安全,若裂縫發生在建築物之主要構件上,如無立即之危險,或發生影響建築物耐久性的劣化現象,則施予「修復」。本所於108年進行「鋼筋混凝土建築結構耐久性能診斷技術手冊研擬」之研究,主要建立國內鋼筋混凝土建築適用之耐久性能診斷技術手冊,協助建築師及土木、結構技師進行鋼筋混凝土建築耐久性量化診斷與修復對策之擬定。前述研究成果亦可針對鋼筋混凝土建築進行材料老劣化之量化診斷,並將診斷結果回饋至耐震能力評估,支援耐震能力初步評估表(PSERCB)之「結構現況」項目(裂縫銹蝕滲水程度,項次13)之判定,同時可輔助既有耐震評估方法對於材料老劣化問題,提出診斷與修復對策。

  針對腐蝕劣化構件之修復方面,可分為:裂縫填補、斷面修復及整體構件包覆等不同的修復工法,其中又以適用於鋼筋混凝土構件局部混凝土嚴重開裂或剝落之斷面修復,其應用範圍為最廣泛。就構件斷面修復而言,本所在89年所完成「鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編(二)」研究計畫,以及中國土木水利工程學會引用前述研究成果出版之「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊(土木405-94)」中,提出關於修復材料使用的種類及修復的施工方法。然而,依現地調查結果及建物使用者反應,修復區域發生再劣化之現象非常顯著,且大多未滿一年,即發生新舊材料分離或修復材料剝離,進而造成鋼筋裸露、鏽蝕等現象。此情形可能係由於修復材料之黏結力不足,或介面處理不確實。國內於修復施作過程,大多全憑現場人員經驗操作,並無明確之使用材料性能要求與施作條件或程序。因此,確實地量化黏結劑對新舊材料介面黏結力之貢獻能力,對混凝土斷面修復材料之修復效果,係非常重要的課題之一。

  前項「鋼筋混凝土建築結構耐久性能診斷技術手冊(草案)(內政部建築研究所,2019)」雖有提出根據診斷結果建議之合適修復工法。然而,對於斷面修復工法的施作程序與有效性,仍尚未經試驗驗證,因此,本所於109年進行「鋼筋混凝土梁構件之鋼筋腐蝕斷面補修工法研擬」研究(以下簡稱本研究),針對常見的斷面修復工法進行試驗探討,以決定合宜之腐蝕修復工法。斷面補修材料種類繁多,單純地選擇材料性質優於舊有混凝土的補修材料,並非最恰當的,補修材料與舊有混凝土之間的相容性,以及使用環境等因素皆是關鍵。為瞭解國內常用斷面修復材之修復性能,前揭研究共進行三個階段的試驗,第一階段試驗,係針對不同類型修復材料之力學性能進行相關試驗,修復材料之類型則參考「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊」之建議;第二階段試驗,探討新舊材料介面性能,包含表面處理方式、粗糙程度評定,以及介面黏結劑之使用,並針對有可能影響到修復材料黏結力之原因提出介面處理之建議;第三階段試驗則是進行鋼筋腐蝕梁構件之修復,以進一步探討修復材料之修復性能。最後綜合各階段之試驗結果,完成適用於國內之補修材料性能要求表,如表所示。同時針對鋼筋腐蝕構件補修工法,提出之具體建議項目如下:

1.構件劣化修復策略:修復工法之選定,應考量以下之條件:(1)構造物之種類、用途和使用環境;(2)劣化狀況;(3)修復目的;(4)施工條件及(5)經濟性。

2.斷面補修工法種類與適用範圍:斷面補修工法可分為塗抹法、噴塗法及灌漿等施工法。適用範圍包括混凝土蜂窩、開裂或剝落或鋼筋腐蝕等區域。

3.斷面補修材料分類與試驗:補修材料可區分為(1)水泥系:普通水泥砂漿/混凝土、早強水泥砂漿/混凝土、高流度水泥砂漿/混凝土等;(2)聚合物水泥砂漿:防銹劑添加水泥砂漿等;(3)樹脂系:環氧樹脂砂漿、甲基丙烯酸甲酯砂漿等。斷面修復材料之試驗包括力學性能(抗壓強度、撓曲強度、黏結強度、彈性係數、熱膨脹係數)相關試驗、裂縫抵抗能力(長度變化)試驗以及耐久性能(中性化、氯離子、抗凍融)相關試驗等。

4.補修材料性能要求:修復材料之性能應依據修復構件、環境條件、施工方法等不同而定,應考量以下之條件:(1)抗壓、撓曲、抗拉強度必須等於或高於既有混凝土;(2)熱膨脹係數、彈性係數、柏松比必須與既有混凝土接近;(3)乾燥收縮小、附著力高;(4)因為需在現場施工,須具備優良的工作性。

5.施工程序與注意事項:施工程序可分為前處理和斷面補修兩階段。前處理需特別注意鋼筋除銹後,為預防鋼筋再發生腐蝕,鐵鏽脫落後應立即塗抹防銹材等事項。斷面補修則應注意計量、混漿及養護應確實。

施工步驟必須先確認斷面補修範圍、修復範圍表面清除,之後再進行鋼筋除鏽、塗抹防鏽劑、表面清理和介面處理,最後再將斷面補修材料混漿和填補,進行養護後即完成修復工作。

  本所相關研究已針對不同補修材料,包含水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、無收縮水泥砂漿及環氧樹脂砂漿等進行相關補修材料基本性能試驗,包括抗壓強度、撓曲強度、黏結強度、乾縮率、透水量及吸水率等。此外,亦利用足尺鋼筋腐蝕梁構件探討斷面補修工法之施作程序與其力學性能。「鋼筋混凝土梁構件之鋼筋腐蝕斷面補修工法研擬」研究成果可提供給建築師、土木結構技師參考,以推動建築物之耐久性診斷與維護。

表 補修材料性能要求

項目

基準值

標準試驗法

水泥砂漿

環氧樹脂砂漿

撓曲強度

6.0 MPa以上

10.0 MPa以上

JIS A 1171

ASTM C348

抗壓強度

7天

20.0 MPa以上

20.0 MPa以上

JIS A 1171

ASTM C109

28天

28.0 MPa以上

35.0 MPa以上

黏結強度

標準環境

1.5 MPa以上

1.5 MPa以上

JIS A 1171

ASTM C1583

冷熱反覆循環環境

1.5 MPa以上

1.5 MPa以上

透水量

15.0 g以下

15.0 g以下

JIS A 1171

吸水率

10.0 %以下

10.0 %以下

JIS A 1171

長度變

0.150 %以下

0.150 %以下

JIS A 1171

ASTM C596

 
        
                 圖 研究步驟流程
業務報導黃昱翔
建築資訊建模(BIM)導入擴增實境(AR)於營建施工應用

  近年國內建築資訊建模(Building Information Modeling, BIM)導入建築生命週期的設計、施工及維運階段已逐漸成為營建流程應用的主軸,尤其透過建築資訊建模所帶來的資訊能夠在施工及維運過程提供有效的幫助,然而目前國內BIM的使用仍侷限在資訊瀏覽,在BIM實際施工及維運現場的連結應用上仍缺乏實質性的突破。

  因此,藉由應用擴增實境(AR)及混合實境(MR) 所具備現實與虛擬結合的特性,導入BIM專案全生命週期中進行虛擬設計與施工(Virtual Design & Construction, VDC),利用視覺化分析及效能評估等方法,達到BIM與實際施工及維運現場的連結,進而節省時間及成本。隨著建築資訊建模的有效推展,更進一步帶動虛擬設計與施工在建築工程營造(AEC)產業的應用成效。

  本所於109年度研究案「擴增實境(AR)結合虛擬施工及設計(VDC)於營建施工應用研究」,進行將建築資訊建模(BIM)導入擴增實境(AR)及混合實境(MR)於營建施工應用研究。本研究以建築資訊模型為核心,整合施工圖說規範、查核表單及混合實境操作功能於同一個應用程式,進而發展出能夠結合以上資訊的傳遞架構,並在此發展架構下開發出一套可實際應用於施工及維運現場視覺的資訊支援系統。混合實境資料傳遞架構如圖1。

                              

                                                                             圖1 混合實境資料傳遞架構圖

  在施作現場若要使用混合實境設備輔助作業,裝置則須有能獨立運作而不用連接外接設備、允許使用者直接看到現地情況並空出雙手進行作業、運作時間長、操作直觀便利等優點才能符合現地的使用需求,否則會有安全上及使用性上的疑慮。隨著擴增實境(AR)及混合實境(MR)技術的發展,市面上有許多相關的設備及開發工具,與其他混合實境設備相比,頭戴式混合實境設備HoloLens(如圖2)因具備獨立運作無須連接其他設備、能紀錄空間資訊及感測使用者動作、允許直接觀察實體環境、可連接網路等優勢,為較著名且功能較完善之裝置。

圖2 HoloLens外觀及內建感測器

  目前本研究初步於HoloLens開發的功能包含雲端模型資料庫建置及讀取功能、定位功能、量測功能、導航功能、查核工項篩選清單、管線自動碰撞偵測功能、軌跡紀錄等功能,使用者介面如圖3。

圖3 使用者介面(以HoloLens呈現的畫面)

(一)雲端模型資料庫建置及讀取功能

  開啟雲端模型資料庫(如圖4),點擊使用者介面上需要的模型進行下載(如圖5)。可以建置以元件為單位的模型資料庫,亦可以專案或樓層作為為資料庫的讀取分類,改善傳統於設備本地端讀取資料的計算負擔。 

    

圖4 雲端模型資料庫介面

圖5 讀取雲端模型資料庫之功能(以HoloLens呈現的畫面)

 

(二)定位功能

  開啟定位功能並配合Hololens掃描實境的功能(如圖6),對使用者所在的空間進行運算並生成虛境資訊傳遞到設備,透過本研究藉由向量化開發的定位功能(如圖7)可達成貼合虛擬與現實模型,相較於其他系統定位模式,不需事先至現地進行圖樣的張貼程序,使用者可以肉眼自行選定作為定位的目標,以達到提升定位準確率目的。

             

圖6 透過定位功能將BIM模型與真實環境疊合

(以HoloLens呈現的畫面)

圖7 以兩點向量進行模型定位理論開發

(三) 查核工項篩選清單

  開啟查核工項篩選清單功能,可依照相關設備的設計查核表單(如圖8),於施工前讀取歷史檢核資料來確認預定施工進度,並可於施工後進行自主檢查表單存取。本研究設計之表單為半自動化輸入,自動偵測元件上的資訊與當下時間進行填寫,並可以透過雲端資料庫的連結進行儲存,將資料更新至雲端資料庫中,降低傳統以圖面進行紀錄的不便性及人為輸入可能產生的錯誤,進而提升資料傳遞的準確率及效率。相關工項元件資訊詳見表1、2。

    

圖8雲端存取自主檢核表單

 

表1工項元件關聯表

裝修項目

OmniClass

類型

關聯元件

需求資訊

室內隔間

21-03 10 10

輕隔間

隔間牆

材質、施作面積、高度

磚牆

室內窗戶

21-03 10 20

落地式

窗

長、寬、玻璃面積、數量、材質、樓層、類型

非落地式

室內門

21-03 10 30

門

門

材質、面積、長、寬、數量、樓層

室內格柵

21-03 10 40

格柵

牆、天花板

面積、間距、材質

高架地坪

21-03 10 60

地坪

地坪裝修

面積、材質、高度、位置

懸吊式天花板

21-03 10 70

懸吊式

天花板

天花板高度、面積、位置

牆面裝修

21-03 20 10

粉刷

牆面裝修、天花板、牆壁

裝修材質、牆壁材質、面積、預留高度、位置

磁磚

地坪裝修

21-03 20 30

磁磚

地坪裝修

裝修材質、面積、位置

 

表2工項資訊需求解析表

工項

成本需求

時程需求

裝修工程

分包作業項目

物料及工需求

施工生產率

輕隔間

工程

輕鋼架隔間

輕鋼架、板材(M2)

45

M2/天

磚造隔間

水泥(包)、砂(M3)、紅磚(塊)

45

M2/天

泥作工程

打底粉刷

室內

水泥(包)、砂(M3)

300

M2/天

室外

200

鋪貼磁磚

(工料分離)

室內

牆面磁磚施作

水泥(包)、砂(M3)、磁磚(片)

貼磚工資(M2)

70

地坪磁磚施作

120

室外

外牆磁磚施作

250

石材工程

鋪貼石材

(工料分離)

室內

牆面石材施作

水泥(包)、砂(M3)、石材(KG)

貼石材工資(M2)

70

M2/天

地坪石材施作

80

室外

外牆石材施作

54

防水工程

防水層塗佈

防水層(M2)

90

M2/天

天花板

工程

明架天花

輕鋼架、板材(M2)

210

M2/天

暗架天花

200

木材工程

木作天花

輕鋼架(M2)、板材、角材

100

M2/天

木作輕隔間

木材、合板(M2)

45

木作地板

板材、角材(M2)

20

油漆工程

油漆批土

室內

牆面油漆施作

油漆、石膏粉、石灰(M2)

240

M2/天

坪頂油漆施作

240

室外

外牆塗裝施作

80

門窗工程

矽利康作業

水泥、砂、矽利康(M2)

100

樘/天

立門窗框

門框、窗框(樘)

20

 

 

(四) 量測功能

  本研究開發的量測功能,可量取虛擬物件或真實物件,為量取真實物件須開啟Hololens裝置環境掃描功能取得真實空間的環境資訊,透過量測光線觸及物體並且反射回來的時間確定裝置與物體距離,方能進行量測功能。查核人員以Hololens裝置的視野中心作為基準點,當使用者進行手勢點選行為(如圖9),則在視線基準點建立量測起始點;接著使用者需要將視線中心移動到欲量測的位置,並透過手勢點選行為,建立量測之終點,此時便會獲得量測的長度結果。所測量的數值將可以透過手勢點選按鈕的方式,將數值填寫於虛擬表單。

圖9進行量測長度功能(以HoloLens呈現的畫面)

 

(五)導航功能

  本研究開發的導航功能,可以將BIM元件依照工項進行篩選(如圖10),並藉由BIM元件搜尋功能,找到欲查核的BIM元件並以小地圖引導使用者依畫面上箭頭指示方向找到BIM元件位置(如圖11)。

圖10 開啟BIM元件篩選功能

(以HoloLens呈現的畫面)

圖11 開啟導航至欲查核元件位置示意圖

(以HoloLens呈現的畫面)

 

 

 (六)管線自動碰撞偵測功能

  本研究開發的管線自動碰撞偵測功能,結合Hololens能夠掃描環境的功能,虛擬的管線可以藉由與實際結構體的接觸進行碰撞分析(如圖12),藉此獲得碰撞點位與元件資訊,查核人員可透過移動機電管線元件功能,移動碰撞元件進行觀察並修改模型資訊後,可經由本研究開發的資料交互操作系統將修改後的資訊存取至雲端並更改Revit內的模型,並開發碰撞元件及點位導航功能(如圖13),方便使用者透過此功能導航到施工現場環境內所有發生碰撞的元件位置。

圖12 虛擬管線與現實結構體碰撞偵測示意圖(以HoloLens呈現的畫面)

 

圖13 開啟導航至碰撞元件點位功能示意圖(以HoloLens呈現的畫面)

 

 

(七)軌跡紀錄功能

  本研究開發的軌跡紀錄功能,可以全程記錄施工查核人員的位置(如圖14),並從勘查軌跡確認人員是否有確實查核,以免發生查核不確實的情況,並對後續進行的工項造成影響,進而降低施工作業的效率。

圖14 開啟軌跡紀錄功能(以HoloLens呈現的畫面)

 

(八)依照使用者移動行徑顯現模型功能

  本研究開發的行徑顯現模型功能,將依照使用者所在位置進行輕量化顯示BIM模型,減少非必要之模型資訊的產生,僅顯示使用者周遭的BIM模型(如圖15),可以降低HoloLens設備的運算負擔,使畫面顯示的更流暢,讓使用者的視野更清晰,且Hololens裝置顯現的畫面是依照使用者移動行徑,不斷更新被涵蓋到的模型,從而達到BIM模型輕量化的目的。

(a)顯示所有BIM模型

(以HoloLens呈現的畫面)

(b)依照使用者所在位置顯示模型

(以HoloLens呈現的畫面)

 

                                                                圖15 開啟使用者移動行徑顯現模型功能前後比較

  模型定位的精確程度對於AR與MR的未來應用發展影響甚大,現階段模型定位技術尚未成熟,有許多包含不同設備及科技結合之細部應用內容待精進,期許未來可以有更多關於模型定位的方式與相關資訊產生之應用成果, BIM延伸應用於AR與MR皆是未來工程領域發展自動化的基石,其成效在近幾年已經越來越顯著,若結合光達產生的多元資訊,更可提升AR及MR於工程上的應用成效,國內相關建築產業應盡早著手分析欲發展之情境需求,找出適合自身的應用情境、方式與設備,進而推廣以增進營建產業自動化的發展,期待國內相關領域投入以提升AEC產業的價值。

業務報導謝宗興
建築工程應用BIM所需資源共享平台規劃

  建築資訊建模(BIM)是一種強調協同工作,同時在不同業種間進行數據資料交流的現代建築技術。需要從業者對自己業內的技術精通,同時略懂其他不同業種在做些什麼,以利於相互間的協同作業,雖然這項技術能夠在長期使用裡降低營運成本,但初期建立建築資訊模型所需要學習的相關技術量相當龐大,同時要引入正確的觀念,避免未來難以與他人互動執行協同工作。

  本文所稱的「BIM資源」,係指在專案的生命週期不同階段中,不同的利害關係人應用BIM技術需要用到的各式資源,如指引、契約、規範、表單、元件等,將初步可以掌控的BIM資源進行分析與盤點。期望導入平台服務後,可以讓五大面向的使用者:「業主」、「廠商/規劃設計單位」、「學術研究單位」、「學生」、「一般民眾」都能在平台上獲得相關資源。

  本平台系統在網站頁面上規劃基本路徑架構,建立網頁樹狀關係,將整體系統架構於雲端網路上,使用者可以藉由基本點閱,即可閱覽網站。一方面蒐集來自公部門BIM相關資訊系統的現有文件、圖像資料,進行整合、建檔、轉換處理、屬性建檔、按檔分類等;另一方面蒐集整合基礎文件,建置關聯性資料庫並進行後續擴充。此外,本系統亦提供四種搜尋模式,將文件管理介面分成連結式點選、圖形化搜尋、條件式查找和智慧化搜尋等四種搜尋方式。同時建立後臺管理系統,提供一般管理者熟悉的視窗化、圖形化、視覺化之管理者操作介面,即使不熟悉網頁程式原理,也可以快速管理網站。

  本平台主要功能為根據BIM特性進行五大面向的使用者分類,網站後台會依據此分類各自建立一套文件子系統,子系統之間建立關聯式連結。網站訪客可以根據工作屬性的需求選擇五大面向各自屬性值,以便能幫助使用者快速且安全地找到需要的相關文件,同時也可以藉由五大面向選擇的方式上傳文件,幫助文件的管理,加強資料庫的安全管理,維持網站的正常運作。

  本平台系統運作方式目前採用分散式三層式(3-Tier)架構設計。在此三層式架構下,使用者介面、運算邏輯、資料庫分別獨立成為單獨一層,以管理應用服務層的「使用者」為範例,使用者為第一層以瀏覽器為操作介面,可以透過應用伺服器上的應用程式進入網站,提供本系統的主要功能,如圖所示。

圖1 BIM資源共享平台系統架構圖(本研究繪製)

  本研究目前已完成「平台研究」,進行BIM資源、分析與整合,以及平台規劃系統開發,確認各公私部門之需求進行系統平台建置,並透過地方政府BIM顧問計畫輔佐進行相關業務的執行。本研究提出BIM資源共享平台雛型系統開發架構規劃,分析系統目標及使用對象、彙整所需資源、規劃平台架構、建置系統及測試計畫構想,提出完整的系統分析報告。本研究以目前實務執行現況進行資料儲存的分類,做為未來建立資源平台的系統架構建置基礎,詳細BIM資源共享平台運作及發展架構如圖2所示。

  未來以本所擔任中央政府BIM智庫角色,輔導各中央政府所屬機關BIM平台與地方政府系統平台進行相關之應用與介接。期望透過BIM技術逐年導入維護管理計畫,將有助於銜接各單位投入BIM應用後提供的BIM資源,以解決實務應用所面臨之問題。

圖2  BIM資源共享平台運作及發展架構圖(本研究繪製)

業務報導陳禱
既有建築物含石綿建材診斷評估之研究

一、前言

  石綿纖維飛散至空中,經人體吸入可能會導致肺癌或其他惡性腫瘤,目前被世界衛生組織(WHO)列為一級致癌物,對人體確實有害,鑒於民國95年以前興建、裝修或未領有建築執照之建築物因隔音、防火及防水等需求仍廣泛存於建築物中,為整合政府部會資源,提供協調與溝通平台,以有效解決石綿危害管理議題,由行政院環保署於107年組成跨部會小組,定期召開「跨部會石綿危害管理及宣導」會議,並滾動檢討執行成效,其中內政部營建署負責既有建築物含石綿建材辨識、調查、資料庫建立、拆除規定與拆除機構管理等工作。

  為協助內政部營建署推動既有建築物含石綿建材之管理及精進石綿鑑定能力,本所109年委託永旭豐環境科技有限公司辦理「既有建築物含石綿建材診斷評估之研究」,彙整國外潛在含石綿建材既有建築物之診斷評估相關文獻資料,進行個案調查診斷試評估,以研擬「建築物含石綿建材診斷評估原則及作業流程(草案)」,同時請本研究郭錦堂協同主持人講授「X 光繞射分析法石綿鑑定」課程,以加速本所自主檢測能力之建立,可提供內政部營建署研修疑似石綿調查相關書表、現場診斷評估及實驗室認證應用參考。

二、研究成果

(一)本研究選取15件疑似含石綿建材既有建築物進行診斷試評估,結果顯示5件含石綿成份,其中1件為屋面覆蓋油毛氈(白石綿含量29.96%)、3件波形石綿浪板(白石綿含量8.25%~12.87%)及1件水塔隔熱材(褐石綿含量8.67%),本次為國內首次調查發現水塔隔熱材含石綿之蹤跡,亦無法歸類於內政部(營建署)107年修訂公布「建築物公共安全檢查申報相關書表格式」疑似石綿建材「波形石綿瓦」等7種形式種類,可提供後續研修疑似石綿調查相關書表參考。

(二)完成研擬「建築物含石綿建材診斷評估原則及作業流程(草案)」,內容包含通則、疑似石綿建材、建築物疑似石綿建材調查與診斷評估及預防措施等,並依據含石綿建材種類、飛散性、劣化度及危害風險建立「含石綿建材診斷評估及評分表(草案)」與相關參考圖例(如表1及表2),可供初步辨識、先期診斷或拆除評估參酌。

(三)目前國際石綿鑑定技術之發展趨勢,偵測極限已由1%提升至0.1%,隨之檢測標準亦由定性、半定量提升為定量,本研究參考國際最新ISO 22262(2016)、JIS A1481(2016)系列標準,協助本所性能實驗中心完成「相位差偏光顯微鏡」檢測設備之建置,及X光繞射分析法石綿鑑定技術開發,可提升本所石綿鑑定能力(偵測極限至0.1%)。

三、未來展望

  本所將積極掌握國際石綿鑑定標準之發展趨勢,持續開發新的檢測技術及參與相關認證,以提供業界更完整檢測與驗證。有關石綿相關CNS標準,本所建請經濟部標準檢驗局參酌國際ISO及日本JIS新版標準進行CNS標準(制)修訂,並已獲該局採行,該局刻正辦理國家標準(草案)審查作業,未來待新版石綿鑑定標準發布後,將可供各實驗室遵循。

                   表1含石綿建材診斷評估及評分

項次

位置

建材類型

*註1

石綿類型

*註2

分數

飛散性

*註3

分數

劣化度

*註4

分數

評分(P)

*註5

風險度

*註6

1

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

2

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

3

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

4

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

5

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

6

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

7

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

8

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

9

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

10

 

 

 

 

級別

 

程度

 

 

程度

 

  註1、石綿建材種類參照「建築物公共安全檢查申報相關書表格式」包括:波形石綿瓦(A)、波形石綿浪板(B)、屋面覆蓋油毛氈(C)、石綿水泥煙囪(D)、石膏板或氧化鎂板(E)、梁柱噴塗式防火披覆材料(F)、石綿地磚(G)等7種。

  註2、石綿類型:第一型:青石綿(3分)、第二型:褐石綿(2分)、第三型:白石綿(1分)。

  註3、飛散性:

(1)第一級:石綿飛散性明顯很高(3分),梁柱噴塗式防火披覆材料。

(2)第二級:石綿飛散性高(2分),屋面覆蓋油毛氈。

(3)第三級:石綿飛散性相較低(1分),包括波形石綿瓦、波形石綿浪板、石綿水泥煙囪、石膏板或氧化鎂板、石綿地磚等5種。

  註4、劣化度:程度一:飛散的風險極高(3分)、程度二:飛散的風險很高(2分)、程度三:飛散的風險很低(1分)、程度四:狀況良好無明顯損壞(0分)。

  註5、評分=石綿類型(分數)、飛散性(分數)、劣化度(分數)分數加總。

  註6、低度風險(1≤P≤4)、中度風險(5≤P<7)、高度風險(8≤P≤9)

表2噴塗式防火披覆材料劣化度參考圖例

劣化程度

參考圖例

外?目視

程度一

觀察建材外觀材料與基材鬆散、頻繁看到掉落的材料碎屑、表面整體損壞或缺陷等

程度二

觀察建材外觀表面粗糙、絨毛、纖維斷裂、纖維下垂等

程度三

觀察建材外觀在表面上沒有發現表面粗糙、浮起、損壞、缺陷等

                                                          

                                                 圖 郭錦堂協同主持人講授「X 光繞射分析法石綿鑑定」課程

業務報導林招焯
降低建築樓板衝擊音設計

一、前言

  為強化建築隔音構造,減少相鄰建築物及上下樓住戶間之噪音干擾,以提升居家安寧及音環境品質,內政部公布修正建築技術規則建築設計施工編防音條文,除建築設計施工編第46條之6有關分戶樓板隔音規定自110年1月1日施行外,其餘修正條文自105年7月1日施行。新建或增建建築物的分戶牆、分間牆、分戶樓板及昇降機道、機房與居室相鄰的牆及樓板,均應依建築技術規則新規定進行隔音設計。

  樓板衝擊音來源主要包括低頻重量衝擊音(如跳耀)、高頻輕量衝擊音(走動或敲擊)兩大類,目前防音規定主要規範高頻之輕量衝擊音,為協助提升整體樓板隔音性能,本所109年協同林芳銘教授辦理「降低建築樓板衝擊音設計之研究」,實驗探討適用於我國樓板之重量衝擊音改善工法,並進行「建築防音解說指引」2021年版修訂,針對國內建築營建業界關心之隔音技術內容加強說明,協助建築業界廣泛瞭解建築防音與隔音之設計重點。

二、研究成果

1. 增設表面材以提升整體樓板隔音性能,為常見樓板衝擊音隔音改善策略,研究選擇符合輕量衝擊音隔音基準之常用樓板表面材構造,進行重量衝擊音實驗分析探討。結果顯示乾式樓板表面材案例(如木地板或石塑地板結合緩衝材之構造)於頻率50~250 Hz可抑制重量衝擊音擴大之情況,另濕式樓板表面材構造案例(如水泥砂漿壓層結合各類型緩衝材之組構),於頻率160 Hz以上可有效提升樓板重量衝擊音隔音性能。

2. ISO國際標準組織已於2013、2018年陸續更新ISO 717系列標準內容,相關CNS 8465隔音評定國家標準內容亦須進行增修訂。本研究依據新版ISO 717-1 及 ISO 717-2 評定國際標準,完成「聲學-建築物及建築構件之隔音量評定-空氣音隔音」(草案)及「聲學-建築物及建築構件之隔音量評定-衝擊音隔音」(草案) ,續於本(110)年2月23日函送請經濟部標準檢驗局進行制訂作業,俾與國際規範接軌。

3. 參照近年建築技術規則第 46 條及第46 條之 1~7 條條文修正內容,協助完成本所「建築防音解說指引」更新版修訂,內容除了更新法規增修條文,並補充建築技術規則防音條文相關函釋內容、建築新技術新工法新設備及新材料之防音構造認可相關規定與認可案例資料查詢、及修正本所性能實驗中心音響實驗室簡介等,並於109年12月出版付梓,可協助建築業界廣泛瞭解建築防音與隔音之設計重點。

三、未來展望

  本所將持續進行各類樓板隔音性能量測與相關隔音技術研究,累積本土化隔音構造性能資料,以供精進國內樓板隔音設計之參考,提升產業技術。另配合國際ISO標準之更新,順應國際趨勢逐年更新實驗檢測標準方法,以提供國內建材檢測與實驗研究需求,達到促進建築音環境品質提升之目標。

圖  建築防音法規解說指引(2021年版)

業務報導張怡文
建築物昇降設備導入遠端監控技術可行性

一、前言

隨著都市化及高層建築發展之趨勢,建築物昇降設備(電梯)建成為都市生活之必需品。內政部依據建築法授權訂定「建築物昇降設備設置及檢查管理辦法」,規定應每月委託專業廠商之技術人員保養昇降設備。由於物聯網、機械學習及智慧機械等新技術之發展,產業界開始探討昇降設備遠端監控技術之應用。國內、外已有部分技術被商品化並上市,開啟了以物聯網、大數據及人工智慧科技輔助以上專業廠商技術人員保養的時代。

由於新技術大幅提昇檢查頻率,改善傳統建築物昇降設備檢查頻率及運轉資料記錄有限,難以察覺故障前兆之不足,因而提高昇降設備使用的安全性。甚至可應用所蒐集的大數據,結合機械學習技術發展設備故障預測技術,在設備事故未發生前就加以防範。為因應以上新科技之發展,本所於109年委託中華大學辦理「建築物昇降設備導入遠端監控技術可行性及推廣計畫」,探討建築物昇降設備導入遠端監控技術可行性。

二、計畫成果

  1. 國內、外建築物昇降設備遠端監控技術發展資料及標準之蒐集分析:透過蒐集彙整歐洲、美國、日本等建築物昇降設備標準相關資料,盤點國內外建築物昇降機設備遠端監控、設備故障預測等新技術發展近期成果,發現國內外均有廠商自行開發相關技術,並自主測試應用。
  2. 提出建築物昇降設備導入遠端監控技術應用需求及可行性評估:為了解建築物昇降設備導入遠端監控技術應用之可行性,首先,辦理問卷調查,發放份數共86份,有效回收問卷數為86份(100%)。問卷調查對象主要分為3個群組:產業界共49人接受問卷調查,主要以具建築背景領域從業人員為主,包含技術顧問機構、技師、建築師、室內設計專業人員、建築法規與政策、物業管理、建築投資、感測元件、物聯網、機電、資通訊、昇降機等為主。學術單位共29人接受問卷調查,以相關研究領域之公私立大學教授為主,公部門單位共8人接受問卷調查,以政府相關業務主管機關人員為主。調查結果顯示產、官、學、研人認同建築物昇降設備導入遠端監控技術具應用需求及可行性。其次,辦理專家訪談及專家諮詢會議,了解昇降設備產業人員、資通訊領域專家、建築師及建築主管機關之看法,大致亦呈現認同導入遠端監控技術具需求及可行之看法。
  3. 辦理技術應用推廣活動:109年10月辦理於新北市舉辦推廣活動1場,講題包括:昇降機遠端監控技術維運整合及昇降機遠端監控技術未來發展與推動策略等,將前揭建築物昇降機設備遠端監控、設備故障預測等新技術介紹給建築師等專業從業人員,共計66人次參加,參加者詢問發言踴躍。

               

圖 辦理建築物昇降設備導入遠端監控技術推廣講習會

 

三、未來展望

  為落實推動昇降設備遠端監控技術發展,未來將篩選具有可行性之昇降設備遠端監控技術,就發展遠端監控與現行檢查制度進行差異分析,據以提出技術架構及硬體需求,盼能朝向研訂建築物昇降設備遠端監控技術手冊,提供昇降機設備業者、建築師、建築投資業者自主導入相關技術參考之方向持續推動,藉由引導產業應用優質新技術,保障人民搭乘建築物昇降設備之安全。

  

業務報導徐虎嘯
110年度1-6月綠建築標章辦理成效

一、前言

  世界各國為因應氣候變遷及溫室效應造成之全球暖化,均致力於發展具節能及對環境友善的「綠建築」或稱「環境共生建築」,因此綠建築評估系統必須依據氣候條件、國情等的不同,而有所調整,並不是一體適用的。內政部建築研究所於88年針對臺灣亞熱帶高溫高濕氣候特性,建立涵蓋生態(Ecology)、節能(Energy Saving)、減廢(Waste Reduction)及健康(Health)4大範疇之綠建築標章評估(EEWH)系統,不僅為僅次於英國、美國及加拿大之後,第4個實施具科學量化的綠建築評估系統,同時也是目前唯一獨立發展且適於熱帶及亞熱帶的評估系統,通過綠建築標章評定的建築物,在節水及節電方面至少約分別有30%與20%以上之效益。

  為提升國內綠建築技術,內政部建築研究所參酌美、日、英等國家之綠建築評估制度,於101年將原有的綠建築評估手冊通用版本,修訂為基本型(EEWH-BC)、住宿類(EEWH-RS)、廠房類(EEWH-GF)、舊建築改善類(EEWH-RN)及社區類(EEWH-EC)5種版本評估手冊,作為辦理綠建築標章暨候選綠建築證書之評定基準,使我國正式邁入綠建築分類評估時代。由於我國的EEWH綠建築標章,為目前唯一獨立發展且適於熱帶及亞熱帶高溫高濕氣候特性之評估系統, 106年為因應國際化需求,擴大我國綠建築評估範疇,提升臺商企業於國際市場的競爭力及商機,以基本型(EEWH-BC)綠建築評估手冊為基礎,導入在地氣候條件、相關法令、設計慣例修正之「當地基準評估法」,於同年6月完成「綠建築評估手冊-境外版(EEWH-OS)」出版,並自同年7月1日起開始施行,成為第6類家族成員。

  另因應內政部營建署「建築技術規則」建築設計施工編之建築基地綠化及建築節能設計等「綠建築基準專章」法規全面翻新,以及監察院巡察意見與行政院推動智慧水表、竹構造與竹建材政策,內政部建築研究所出版2019年版之基本型、住宿類、社區類、舊建築改善類、廠房類及境外版等6類評估手冊之全面更新,並配合內政部修正「建築技術規則」建築設計施工編之「綠建築基準專章」法規生效日期,自本(110)年1月1日開始施行。

二、綠建築標章評定屢創新高

  我國的綠建築標章採與國際間的綠建築標章相同,均為自願性質,非為法令規定事項,僅能宣導鼓勵申請,其評定審查作業,內政部98年訂定發布「綠建築標章申請審核認可及使用作業要點」,自99年起改以行政技術分立方式,由指定評定專業機構辦理技術評定,再向內政部申請標章核發,以擴大評定審查服務成效,有效落實政府節能減碳政策。在建築師與營建業界的支持配合下,不但數量逐年增加且屢創新高,108年度通過案件數甚至一舉突破800件來到808件,而109年的通過案件數達848件又創新紀錄,成為歷年之最,計有綠建築標章新申請案309件、續用案25件;候選綠建築證書新申請案508件、展期案6件。而民間業界參與興建綠建築之案件數量,也逐年提升比例,從91年的6%﹙7案﹚,到108年已達到38%﹙306案﹚,而109年又創新高,其比例高達42%﹙358案﹚。

  截至110年6月底評定通過之案件總數為9,838件(詳圖1),這些獲得標章及候選證書之建築物於使用階段可節省大量水電,累計每年約可省電22.42億度、省水1億936萬噸(相當於0.55座石門水庫的容量),其減少之CO2排放量約為126.78萬噸,這個量約等於8.51萬公頃人造林(約等於3.13個臺北市面積)所吸收的CO2量,每年節省之水電費估計約達89.41億元。

          

                 圖1  歷年綠建築標章暨候選綠建築證書通過件數統計圖

三、綠建築分級評估實施成效

  屬自願性質之綠建築標章,其歷年通過案件依其建築類別分析,依序為「學校類」、「住宿類」、「大型空間類」、「辦公廳類」、「其他類」、「醫院類」、「百貨商場類」及「旅館餐飲類」建築(圖2)。其中學校類占比達到25.02%,住宿類建築為24.58%,這兩類加起來已將近達到一半。另為逐步提昇國內綠建築水準,激發民間企業競相提升綠建築之設計,自96年起施行「綠建築分級評估制度」,透過分級評估鼓勵建築師追求較佳等級,設計更優良的綠建築,以提升企業的形象與榮耀。實施以來,顯示高等級數量及比例確有逐年提升之趨勢,如以鑽石級為例,從96年的2件到109年已增加至36件,其比例從0.6%提升至4.25%;另若就銀級以上來看,也從96年的14件增加到109年的446件,其比例則從4.4%提升至52.59%(圖3)。此外為進一步瞭解取得綠建築標章案件之申請情形,依綠建築普及率(即每年認可通過候選綠建築證書及綠建築標章建築物之總樓地板面積,占當年核發建造執照及使用執照總樓地板面積之比率)進行統計分析,其綠建築普及率已由101年的7.88%提升至109年的16.43%,充分顯示藉由綠建築標章制度之推動實施,確實達到「政府」、「民間」及「環境永續」三贏之局面。

四、未來展望

  近年來民間建築物取得綠建築標章案件比例顯著成長,顯示出綠建築觀念已日益普及,另政府為加強推動綠建築之發展,中央已於「都市更新條例」及「都市危險及老舊建築物加速重建條例」中,給予更新建案採綠建築設計並取得綠建築標章者相關容積獎勵;部分地方政府也於自治法規納入取得一定等級以上綠建築標章得給予容積獎勵的誘因,於此,對於推動公私部門之建築物取得綠建築標章將有實質助益。

  此外為進一步提升我國建築物節約能源實施成效,內政部參酌國際間推動建築節能策略之新趨勢,並依行政院淨零排放路徑之部會分工事項,完成綠建築標章之建築能效標示制度建立,配合建築能效標示制度之推行,內政部已於本(110)年1月12日以台內建研字第1100850013號令修正發布「綠建築標章申請審核認可及使用作業要點」部分規定,將建築能效標示併入現行採生態、節能、減廢及健康四大面向綜合評估之綠建築標章制度,以進一步強化取得綠建築標章建築物之節能成效,並期望透過實施成效良好之綠建築標章,進而帶動建築物自主標示建築能效等級,有效提昇我國建築環境品質。

             

                    圖2  歷年通過案件建築類型分析圖

             

                     圖3  歷年通過案件綠建築等級分析圖

業務報導姚志廷
110年度1-6月綠建材標章辦理成效

  建築材料的品質不僅攸關居住環境的舒適美觀,對居住者的健康更有不可忽視之影響,故為提升國人居住環境品質、降低建材製造或使用階段對環境造成之衝擊,內政部於民國93年建立綠建材標章制度,期能透過相關檢測與評定程序,對於建材品質與性能予以鑑別及標示,以利於國人選購優質建材,進而提升室內環境品質,帶動產業發展。綠建材係指在原料採取、產品製造、使用過程和再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人體健康無害之建材。綠建材標章制度即依此意涵,訂定四大範疇進行評定,包括:以無匱乏危機之天然材料且經低人工處理製成之「生態綠建材」、對人體健康無害之「健康綠建材」、在防音、透水、節能等性能上有高度表現之「高性能綠建材」及廢棄物再利用製成之「再生綠建材」。

  在制度面部分,「建築技術規則」建築設計施工編中有關綠建材之規定已公告修正,並自110年1月1日起施行,其規定內容為:「建築物室內裝修材料、樓地板面材料及窗,其綠建材使用率應達總面積百分之六十以上。但窗未使用綠建材者,得不計入總面積檢討」、「建築物戶外地面扣除車道、汽車出入緩衝空間、消防車輛救災活動空間、依其他法令規定不得鋪設地面材料之範圍及地面結構上無須再鋪設地面材料之範圍,其餘地面部分之綠建材使用率應達百分之二十以上」,透過相關法規的規定及宣導推廣,綠建材標章目前已成為國內最重要的優良建材識別標章之一。

二、110年度1-6月執行成果

  110上半年度本所持續在標章核發、提升評定作業品質及強化後市場管理等面向上精進相關作業,相關執行成果如下:

(一)核發綠建材標章142件

綠建材標章自民國93年受理評定,截至110年6月底,已累計核發2,810件標章(2,149件健康、11件生態、232件再生與418件高性能綠建材,詳圖),產品包括塗料、天花板、地板、隔間牆材料、吸音材、磁磚、透水磚、接著劑、節能玻璃、隔音門窗等共20,242種系列產品,110年1至6月核發件數為142件(108件健康、19件高性能及13件再生、2件生態),隨著綠建材標章數量的累積,不但消費者有更多樣化的選擇,而且透過良性競爭和健全的市場機制,將使綠建材價格趨於平穩,品質持續提升,綠建材成了「高貴不貴」的材料。

圖 各分類綠建材標章累計核發件數

(二)組成查核小組針對評定機構進行查核

  為確保本部指定之評定專業機構客觀公正執行評定業務,依「綠建材標章評定專業機構申請指定作業要點」第11點規定:「本部對評定專業機構之評定業務,得視實際需要不定期實施抽查及勘查,必要時並得邀集專家學者會同辦理」,本所110年度已於7月20日邀集相關專家學者,組成「綠建材標章評定專業機構查核小組」,前往評定機構(台灣建築中心)進行現勘及查核,查核內容包括:綠建材諮詢案及自薦案受理流程、申請案評定流程、後市場抽驗流程、內部檔案管理程序、申訴管道與回饋機制、網頁資訊更新等項目。查核小組除聽取評定專業機構簡報之外,亦隨機抽選相關案件進行細部文件及流程查核,並逐一檢視相關佐證資料與數據。

(三)辦理後市場查核作業

  為維護消費者及守法廠商之權益,110年度賡續由綠建材標章評定專業機構進行後市場產品之查核,查核內容包括製程、原料比例、原料來源等是否與申請資料一致、產品包裝與型錄之標章logo使用是否合於規定、產品抽驗結果是否符合基準等,查核比例為前一年度核發件數六分之一,110年度上半年共計完成6件產品之生產廠查核,目前查核結果均符合規定,此一不定期查核機制,不僅能維繫綠建材標章公信力,亦可保障消費者及廠商權益。

三、結語

  我國綠建材標章制度在產官學研各界的共同推動下,已獲得廠商及消費者普遍的信賴與支持,成為國內最重要之優良建材識別標章之一,本所將持續進行綠建材宣導推廣、落實綠建材標章後市場管理機制,並積極推動相關簡政便民措施,以使綠建材之應用更為普及。

業務報導游伯堅
110年度1-6月智慧建築標章辦理成效

一、前言

  為促進建築與資通訊科技的整合應用,內政部智慧建築標章自93年受理申請,「智慧建築標章」係提供消費者作為判斷建築物是否善用資通訊感知技術,使建築物於使用階段的日常營運更具智慧,實現人性化空間的證明標章。內政部於109年10月修正發布「智慧建築標章申請審核認可及使用作業要點」,明定受理申請的依據,該要點第8點規定,評定基準應依內政部建築研究所出版的智慧建築評估手冊辦理。

因應智慧科技日新月異,智慧建築評估手冊歷經3次增修訂,在2011年導入分級評估制度,具體呈現建築物的智慧化等級。現行智慧建築評估手冊2016年版,分為基本規定及鼓勵項目,符合基本規定之要求者,即可取得合格級的智慧建築標章或候選智慧建築證書,其他鼓勵項目則由申請人自行視需要決定是否申請,賦予申請人更多選擇智慧科技應用的自由,促使智慧建築科技能更加貼近使用者的需求。

二、執行成果

  我國的智慧建築標章與綠建築標章相同,均為自願性質,非為法令規定事項,僅能宣導鼓勵申請,其評定審查作業,內政部自100年起改以行政技術分立方式,由指定評定專業機構辦理技術評定,再向內政部申請標章核發,以擴大評定審查服務成效。此外為擴大推動成效,我國自102年7月起依據智慧綠建築實施方針,於興建一定用途且造價達2億元以上的公有建築物時,將應取得智慧建築標章規定納入工程合約,管制政府部門公有新建建築物應進行智慧建築設計,要求於申報一樓樓版勘驗時,應同時檢附合格級以上候選智慧建築證書,於工程驗收合格並取得合格級以上智慧建築標章後,始得發給結算驗收證明書,故對公有建築物具一定強制性。

  截至110年6月底止,認可通過智慧建築標章700件(包括智慧建築標章188件及候選智慧建築證書512件)。歷年案件數量呈現逐年增加之趨勢(詳圖1),前一(109)年度取得智慧建築標章或候選智慧建築證書建築物數量已達146案,總量創年度新高。

            

               圖1 歷年智慧建築標章暨候選智慧建築證書通過件數統計圖

 

三、智慧建築分級評估實施成效

  由上述通過案件資料進一步分析,自101年起施行「智慧建築分級評估制度」,讓消費者可進一步識別智慧建築,以維持智慧建築標章認證制度的公信力。實施以來,採分級評估之智慧建築標章或候選智慧建築證書通過件數共計646件,其比例約占歷年核發智慧建築標章及候選智慧建築證書數量之92%;其中,鑽石級已有39件,其比例約6%;銀級以上共計187件,其比例約29%;合格級者共計328件,其比例約57%,占比最多(圖2)。

          

圖2 歷年智慧建築標章暨候選智慧建築證書通過件數等級統計

  此外,為進一步瞭解取得智慧建築標章案件之申請情形,依智慧建築普及率(即每年認可通過候選智慧建築證書及智慧建築標章建築物之總樓地板面積,占當年核發建造執照及使用執照總樓地板面積之比率)進行統計分析,近5(105-109)年智慧建築普及率為2.04%、3.37%、4.22%、7.08%及6.96%,呈現增加之發展趨勢。

四、未來展望

  近年來取得智慧建築標章的整體案件數,呈現顯著成長,案件數由102年11件成長至109年146件,已大幅成長13倍,顯見推動公有建築物取得智慧建築標章政策成效顯著。為提高申請智慧建築標章之意願,本所已在109年10月簡化評定書之書圖文件,並完成作業要點之修訂,增訂候選智慧建築證書有效期限屆滿改採展期之規定,以簡政便民。另為鼓勵效期屆滿者申請續用智慧建築標章,本所刻正研擬續用申請之簡化查核表,未來將改以主動方式辦理,除簡化續用申請作業程序亦同步放寬智慧建築標章續用標準,提升續用意願。同時本所亦持續滾動檢討智慧建築評估手冊之內容改版作業,以確保我國智慧建築評估制度能與時俱進,促進建築與資通訊產業整合,達到安全健康、便利舒適、節能永續之目的。

專題報導張志源
內政部頒 109 年度自辦研究甲等獎-美國、日本與我國既有公共建築物無障礙設施替代改善法令之比較

一、研究緣起與目的

   本研究依據「高齡者安全安心生活環境科技計畫(106-109)」之「先進國家身心無障礙法令趨勢」,從美國、日本及我國既有公共建築物無障礙設施設備改善作業程序及認定原則等法令進行分析。

  我國「既有公共建築物」一詞,美國稱為「既有建築物」,日本稱為「既存建築物」。由於我國將邁入超高齡社會,而既有公共建築物無障礙設施改善對高齡者與身心障礙者生活環境改善極為重要,但過去無障礙設施改善不易,地方政府也常對既有公共建築物無障礙設施替代改善方式無法有統一見解,所以本研究以此作為研究對象。研究目的如下:

  1. 分析美國、日本及我國既有公共建築物無障礙設施改善法令之差異。
  2. 透過美國、日本及我國既有公共建築物無障礙設施改善優良案例分析,歸納重要設計手法及替代改善方式,特別是智慧科技提供之改善方式。
  3. 對我國「既有公共建築物無障礙設施替代改善作業程序及認定原則」提出修正建議條文,並提出「既有公共建築物無障礙設施替代改善計畫改善通則」 (草案),以確保身心障礙者權益。

二、我國既有公共建築物無障礙設施替代改善法令分析

  我國「身心障礙者權益保障法」業已規定公共建築物無障礙設施改善及相關罰則,而現行「建築技術規則」建築設計施工編第十章無障礙建築物專章已明定「公共建築物」範圍,「既有公共建築物無障礙設施替代改善作業程序及認定原則」對無障礙設施改善種類、改善優先次序、提具替代改善計畫方式內容有明確規定,「建築物使用類組及變更使用辦法」對建築物變更使用類組之無障礙環境改善內容進行要求,相關法令架構已逐步完備。

  各地方政府因應實際既有公共建築物無障礙勘檢執行需求,臺北市除對騎樓整平改善有顯著成效外,並已訂定既有公共建築物無障礙設施替代改善計畫、案例彙編、原有集合住宅無障礙通路替代改善方案等法令,避免勘檢改善認定之混淆,並透過彈性改善規定解決逕自改善、變更使用執照案件改善不易或檢查不合格案件後續處理問題。

  然因經濟及環境因素,實際既有公共建築物無障礙環境改善仍有其困難性,但相關案例可發現無障礙輔具逐漸被廣泛使用,但仍需更多改善彈性及逐步考量智慧科技應用。

三、美國既有建築物無障礙設施改善法令分析

  「美國身心障礙者法案無障礙設計標準」分成「州與地方政府機構」、「公共設施與商業設施」,該標準針對新建建築物之例外狀況及既有建築物變更無障礙設施有相關規定。在既有建築物無障礙設施改善層面,著重無障礙通路設置、電梯免除、不破壞歷史古蹟保存,並規定無障礙設施改善會造成重大影響時應採替代方式,特別強調「比例失調」、「等效便利」概念,避免建物所有者因改善無障礙設施造成經濟負擔,但也確保身心障礙者使用權益。

  美國「國際建築規範」第11章「無障礙設施」專章,詳列特殊空間環境可豁免設置無障礙設施之規定,至於美國「國際既有建築規範」第3章「無障礙設施」專章則詳細規定既有建築物修建、改建、使用性質變更、增建或遷移之無障礙設施改善規定。美國各州市亦有相關無障礙指引,以解決特殊建築物使用類組無障礙設施改善問題。

  透過美國既有建築物無障礙設施改善案例,發現已開始運用智慧科技,並對歷史建築物無障礙環境改善,重視融入環境及活動設施替代性。

四、日本既存建築物無障礙設施改善法令分析

  「日本促進高齡者、身障者等順暢移動之法律」推動大眾運輸、建築物和公共設施一體化無障礙,以車站為中心地區,規定特定建築物、特別特定建築物之新建、擴建、改建和用途變更時,業主對於無障礙設施改善應盡之義務;「日本促進高齡者、身障者等順暢移動之法律施行令」明定各類無障礙設施設備需遵守之規定及增建、改建適用範圍,並訂有改善、改建檢查重點;「日本顧慮到高齡者、身障者等順暢移動之建築設計標準」強調建築物整體計畫概念及重點、建築計畫要點、建築物內各種用途之檢查重點,在既存建築物無障礙設施改善方面,法令架構清楚完備。

  日本府都縣政府為了執行方便性,制定既存建築物無障礙設施改善法令,包括推動小規模建築物無障礙化應注意事項,並透過無障礙改善指南,讓社會大眾瞭解。

  透過日本既存建築物無障礙設施改善案例,發現智慧設施逐步納入改善策略,並重視軟性設施協助,對古蹟、歷史建築物無障礙設施改善以不破壞原貌為原則。

五、我國既有公共建築物無障礙設施改善法令建議

本研究就美國、日本與我國既有公共建築物無障礙設施替代改善法令之特色比較整理如附表。
 

    表 美國、日本與我國既有公共建築物無障礙設施替代改善法令之特色比較

美國

日本

我國

  1. 明定既有建築物修建、改建、使用性質變更、增建或遷移之無障礙設施改善規定。
  2. 明訂既有建築物無障礙設施改善應重視「比例失調」、「等效便利」概念。
  3. 避免既有建築物所有者因改善無障礙設施造成經濟負擔,但也應確保身心障礙者使用權益。
  1. 明定既存建築物無障礙設施設備需遵守之規定及增建、改建適用範圍。
  2. 明定既存建築物改善、改建檢查重點。
  3. 強調建築物整體計畫概念及重點、建築計畫要點、建築物內各種用途之檢查重點。
  1. 明定公共建築物範圍。
  2. 明定既有公共建築物無障礙設施改善種類、改善優先次序、提具替代改善計畫方式內容。
  3. 明定建築物變更使用類組之無障礙環境改善內容。

 

    資料來源:本研究整理。
 

  透過前述比較分析,本研究我國對「既有公共建築物無障礙設施替代改善作業程序及認定原則」提出修正建議,並對諮詢及審查實務講習、替代改善原則提出建議修正條文,建議透過本部營建署邀請各直轄市、縣(市)政府及身障團體、建築師公會開會研商。

  考量過去地方政府建築物無障礙勘檢無法有統一見解,我國既有公共建築物無障礙設施改善之不易性,特殊建築使用類組場所無障礙設施設置方式必須彈性及考量業主經濟能力,本研究新訂「既有公共建築物無障礙設施替代改善計畫改善通則」 (草案),提供給各直轄市、縣(市)政府進行既有公共建築物無障礙勘檢審查參考。

六、結論

  因應未來超高齡社會來臨,高齡者及身心障礙者人數將急速增加,本研究短期建議擬定「既有公共建築物無障礙設施替代改善作業程序及認定原則」修正條文,可納入法規修正參考,中長期建議擬定「既有公共建築物無障礙設施替代改善計畫改善通則」 (草案),提供建築師、室內裝修人員、業者、營造人員參考,並可提供給各直轄市、縣(市)政府進行既有公共建築物無障礙勘檢審查參考。

  另本研究之案例及美國、日本、我國之既有公共建築物無障礙設施改善法令比較,未來可納入「建築物設置無障礙設施設備勘檢人員培訓講習教材」,提供給各地方政府、業界與民眾參考使用。

  

專題報導張乃修
內政部頒 109 年度自辦研究乙等獎-「高齡友善住宅無障礙設計原則之研究」

一、研究緣起與目的

  2018年3月我國正式進入「高齡社會」,伴隨高齡、少子之雙重效應,高齡人口預計將於2026年達到20.6%(488.1萬人)進入「超高齡社會」,從高齡社會邁入超高齡社會將僅花8年時間。

  因應我國邁入超高齡社會的人口結構樣態,國內《住宅法》已將社會福利相關服務導入社會住宅之中,亦將高齡者納入社會住宅所照顧之弱勢群體之中,爰此,本部及衛生福利部刻亦研擬高齡友善住宅相關計畫,以協助國內健康及亞健康高齡者邁向在地老化願景並促進其社會參與。

  本研究從協助國內高齡友善住宅之推動與發展為主軸,使興辦單位與規劃者於國內邁向超高齡社會階段,能考量健康及亞健康高齡者之需求,設置符合其實際需要之居住空間,達到使用者與經營者雙贏之目標。研究目的包括:

  • 蒐集比較國內外以高齡者為主軸之住宅設置相關規定、設計原則、發展類型及案例等,作為研究基礎。
  • 比較探討國內外制度與案例,瞭解高齡友善住宅居住空間無障礙規劃所需考量之重點。
  • 針對健康及亞健康高齡者所需之高齡友善住宅居住空間無障礙設計提出具體執行建議。

 

二、高齡友善住宅相關制度探討

  針對國內專供高齡者居住之住宅政策與高齡住宅相關法規及設立標準、英國終生住宅設計導則(LifetimeHomes Design Guide)、美國在地老化指南(Aging in Place Guide for Building Owners)及日本高齡者居住住宅設計規範(高?者?居住??住宅?設計?係?指針)比較分析探討。

  其中國內之相關法規與設立標準係以無障礙設計為核心,英國強調住宅設計必須滿足人一生的需求,並且能隨著年齡身心狀況的變化而有不同的內容與調整,美國將既有住宅升級以符合高齡者之需求,日本則為因應高齡者隨著身體機能下降與精神衰退情形下,為使高齡者能安居及在宅老化,住宅設計上所需考量之注意事項。

 

三、高齡友善住宅案例分析

  就我國陽明老人公寓及桃園市八德區一號基地新建公營住宅、英國倫敦黑澤爾赫斯特庭院(Hazelhurst Court, Lewisham)、美國紐約市紐約州伊莎貝拉之家(Isabella House, New York, NY)及日本清風丘陵金井(清風???金井)之類型、對象、無障礙設計原則,以及設施設備進行蒐集與比較分析探討。

  我國與日本對於特定房間,以及我國與美國對於廚房空間較為注意,而英國考量空間應能隨著居住者年齡增長,而具變動之可能性,另關注於外部環境以協助高齡者之社交活動及對外聯繫。

 

四、高齡友善住宅之居住空間無障礙設計原則

  本研究以上述規範及案例綜合檢討歸納研究結果,建立高齡友善住宅無障礙設計原則(如表所示),從而作為相關主管機關推動高齡友善住宅政策之參考。

表 高齡友善住宅居住空間無障礙設計原則

 

 

 

 

 

高齡友善住宅無障礙設計原則

空間

項目

設計原則

出入口

有效寬度

90cm以上

高低差

0.5cm以下

門側操作空間

45cm

門把

75cm-85cm間,槓桿式手把

照明

應具充足照明,照度50lux

室內通路

有效寬度

90cm以上

高低差

均無高低差

扶手

預留設置75cm-85cm間,外緣周邊長9-13cm,與壁面距3-5cm之扶手

房間或

特定房間

面積

9㎡以上

配置

與出入口、浴廁、餐廳於同一樓層

邊寬

任一邊2.5m以上

床側淨寬

90cm以上

窗

窗台80cm以下,寬度75cm以上

插座開關

70cm-100cm,距牆角30cm

照明控制

入口及床周邊設置雙向開關

設備與控制

床的周邊提供冷氣等設備之遠端控制裝置

溫度

溫熱感測

客廳起居室

面積

8㎡以上

迴轉空間

150cm以上

插座開關

70cm-100cm,距牆角30cm

窗

窗台80cm以下,寬度75cm以上

溫度

溫熱感測

浴室及廁所

面積

4㎡以上

配置

與房間或特定房間於同一樓層

地面

堅硬、平整、防滑,防滑係數C.S.R值≧0.4

馬桶

牆面與馬桶中心線距40-50cm,預留設置L型扶手

淋浴間

活動式防滑座椅,預留設置水平及垂直扶手

浴缸

底面設防滑,預留設置側向扶手及出水側對向扶手

洗臉盆

80cm以下,下方留設65cm高容膝空間,預留設置扶手

扶手

75cm-85cm間,外緣周邊長9-13cm,與壁面距3-5cm

求助鈴

1處按鍵中心點在距離馬桶前緣往後15公分、馬桶座墊上60公分,另1處按鍵中心距地板面高15公分至25公分範圍內

照明

應具充足照明,照度150lux

設備與控制

冷熱水、電器與燃氣設備等警示安全性與便利性

溫度

溫熱感測

廚房及餐廳

面積

4㎡以上

配置

與房間或特定房間於同一樓層

地面

堅硬、平整、防滑,防滑係數C.S.R值≧0.4

工作檯面

75cm-80cm,下方留設65cm容膝空間

插座開關

70cm-100cm,距牆角30cm

設備與控制

槓桿式龍頭,爐具等設備警示安全性與便利性

 

五、結論

  因應國內即將進入超高齡社會,本研究經歸納比較我國、英國、美國及日本以高齡者為主軸之住宅設計制度,並衡量國內健康及亞健康高齡者需求,研擬之高齡友善住宅之居住空間無障礙設計原則,多以數據化呈現,整合能使高齡者安心及便利之六大居住空間之簡表,可作為規劃設計者、經營者及事業主管機關參考應用之在宅老化初步解決方案。

專題報導郭建源
    研擬建築物耐風設計局部風壓本土化係數

    一、前言

      臺灣位於西太平洋颱風移動路徑,常受颱風侵襲,瞬間的強風影響建築物安全,特別是目前國內建築設計常以玻璃或輕質鋁材為外牆構材,此類構材容易造型且施工簡便,因此廣為使用,但易因受風而損害。我國都會區普遍存在的玻璃帷幕外牆、違建屋頂以及招牌等附屬構造物,常於颱風期間受強風吹落造成嚴重損傷,但大多不是一次性重大傷亡事件,導致民眾普遍對於風災感受不深,而輕忽風力對建築物造成之損害。近年來極端氣候影響,強風更是頻繁出現,對我們居住安全影響不容小覷。最新美國規範ASCE7-16,風力及風壓係數趨於嚴謹,顯示其對於未來極端氣候的防範已逐漸提高。我國目前耐風設計規範主要參考ASCE7-88及ASCE7-02,已有十幾年差距。且對照美、日兩國規範來看,我國在風壓設計係數的篇幅上有所不足,造成工程界在應用規範時造成不敷使用,實有及時更新之必要。

      基於以上所述,本所透過研究計畫,檢視各國際規範最新條文內容,並且考量我國本土建築風格與特性及結構型態,進行風洞實驗,並針對現行規範第三章有關局部風壓係數的部份研擬修訂草案。本計畫首先彙整各國規範中有訂定設計值但我國規範尚無相關設計值的部份,依據風洞實驗結果,提出新設計參數。在風壓係數部分,選擇具代表性的低矮建築物及高層建築物數座做為風洞實驗模型,量取其表面風壓並分析其風壓係數,再與各規範比較,並利用風洞實驗成果檢驗規範設計值的妥適性,提出修訂方向。本研究根據此風洞實驗進行極值分析理論的套用,提出同時符合國內外規範的風洞實驗數據處理方式,作為未來國內各單位執行風洞實驗數據分析的標準。

    二、國外規範比較分析

      目前各國規範針對局部風壓係數均有更新,然而由於重複性極高,故研究團隊整理後,將各規範間相同類型但不同係數依照風力作用時間不同以Durst Curve修正。以下為本計畫所參考的規範編號:(1)美國規範:ASCE/SEI 7-16;(2)日本規範:AIJ Recommendations for Loads on Buildings 2015 (AIJ-2019 English Version);(3)紐澳規範:AN/NZS 1170.2 Supplement 1: 2002;(4)加拿大規範:National Building Code of Canada 2015;(5)國際標準規範:ISO 4354-2009;(6)義大利規範:CNR-DT 207/2008;(7)德國規範:DIN EN 1991-1-4:2010-12;(8)中國規範:GB 50009-2012;(9)韓國規範:KBC 2015。

      美國規範ASCE系列是我國重要的設計參考來源。我國規範第三章局部風壓係數的制定主要來源即為美國規範ASCE 7-10以前的版本。在比較各國規範內容後發現,美國規範與加拿大規範內容相近,歐洲各國規範相仿,而日本與韓國則較為相似。倘若仔細比較這三大類規範內容,並考量我國規範沒有的部分,則可以發現較多可以新增的種類來自美加系列,而日韓系列則在圓頂屋蓋以及圓拱屋蓋有所建議。

    三、風洞試驗與極值分析

      本研究於內政部建築研究所的台南風雨風洞實驗室進行縮尺模型的風壓量測實驗。風壓量測實驗首先須以皮托管量測邊界層高度風速。其原理為利用量測內外管的壓力差,經熱線流速儀校正後可量測邊界層位置的動態風速作為參考風速壓。接著量測各模型表面的動態風壓分布,並利用參考風速來計算風壓係數。對於高層建築、低層建築而言,風速的改變並不會造成流場分離的現象,因此可以僅採用一合理縮尺風速即可;然而具有曲面的結構物則會因為雷諾數的影響而改變風力的估算。在本研究中,採用高風速以獲得符合實際的高雷諾數範圍。縮尺模型之製作以低矮雙斜屋頂建築物及平屋頂高層建築物為主要研究對象。

      利用前述風洞試驗數據,本計畫以多種不同的參數組合進行驗證,發現決定合理設計風壓係數的因素有四:(1)極值風速的分布型態、(2)極值風速的變異數、(3)極值風壓係數的分布型態、以及(4)極值風壓係數的變異數。其中極值風速的資料來源自本土風場特性,而極值風壓係數則來自風洞實驗中所獲得的足夠樣本數量的最大或最小風壓係數。分析我國三十一座人工測站的颱風事件資料可發現,各測站颱風期間最大十分鐘平均風速具有約為0.4至0.6之間的變異數。此外,再進一步分析各測站的各颱風期間第二大、第三大十分鐘平均風速紀錄,變異數與最大十分鐘平均風速相同,但強度大約其0.8至0.9倍左右,無須考量二階以上的的颱風強度。由高層建築及低矮建築案例的計算結果可得知,本土設計合理的風壓係數非超越機率百分比可以設為75%,有別於Cook and Mayne提議的78%或者ISO 4354所要求的80%。

    四、研究成果

      經各國耐風規範比較分析,並以風洞試驗確認極值理論方法後,本研究提出針對我國耐風設計規範第三章以及第五章部份內容的修正建議。參考美國ASCE7-16規範,第三章部份建議新增:「低於18公尺高的雙邊雙斜屋頂建築物(無屋簷者,7°≦θ≦20°)」、「低於18公尺高的雙邊雙斜屋頂建築物(有屋簷者,7°≦θ≦20°)」、「低於18公尺高的雙邊雙斜屋頂建築物(有、無屋簷者均同,20°≦θ≦27°)」、「低於18公尺高的雙邊斜屋頂建築物(無屋簷者,27°≦θ≦45°)」、「低於18公尺高的雙邊斜屋頂建築物(有屋簷者,27°≦θ≦45°)」、「低於18公尺高的雙邊單斜屋頂建築物(有屋簷者,θ≦7°)」、「低於18公尺高的雙邊單斜屋頂建築物(有屋簷者,7°≦θ≦20°)」、「低於18公尺高的雙邊單斜屋頂建築物(有屋簷者,20°≦θ≦27°)」、「低於18公尺高的雙邊單斜屋頂建築物(有屋簷者,27°≦θ≦45°)」、「低於18公尺高的單邊單斜屋頂建築物(3°≦θ≦10°)」、「低於18公尺高的單邊單斜屋頂建築物(10°≦θ≦30°)」、「低於18公尺高的多跨山形屋頂」、「低於18公尺高的階梯式屋頂」、「低於45公尺的圓拱形屋頂」等各式不同屋頂型式之風壓係數(如圖所示)。第五章部份則是將本研究以極值分析理論結合我國本土風場之特性,明確指出在滿足風洞實驗的基本要求下,應採取何種極值風壓分析方式以獲得合理的設計風壓係數值,建議增修於規範第五章風洞實驗內容。

               

                    圖 低於18公尺高的雙邊斜屋頂建築物(無屋簷,27°≦θ≦45°)