108 年 國立成功大學建築學系碩士班在職專班《建築構造》

此題主要在探討虛擬實境(VR)技術對建築設計、施工與營運等各階段可能帶來的影響。VR 技術透過沉浸式的體驗，可以讓使用者在虛擬空間中感知建築物，進而改變傳統的建築流程。

核心觀念： VR 技術如何改變建築的設計、模擬、溝通、施工與維護流程。

解題方向：

1. 設計階段：

   • 沉浸式設計與評估： 設計師可以利用 VR 建立高度擬真的建築模型，讓業主、使用者甚至設計團隊本身都能身歷其境地體驗空間感、採光、動線、比例等，而非僅透過平面圖、立面圖或 3D 模型。這有助於更早發現設計問題，提高設計決策的效率與準確性。
   • 使用者體驗模擬： 在設計初期即可模擬使用者在空間中的活動，例如家具擺放、動線流暢度、無障礙空間的可行性等，大幅提升使用者體驗的考量。
   • 協同設計： 多個設計師或跨領域專業者（如建築師、結構技師、機電技師、室內設計師）可以在虛擬空間中同時參與討論與修改，提升協同合作的效率。

2. 施工階段：

   • 施工模擬與排程： VR 可以將 BIM 模型與施工計畫結合，模擬施工的步驟與順序，預演潛在的衝突（如管線交叉），優化施工流程，減少現場錯誤與返工。
   • 安全培訓： 在真實工地施工前，工人可以在 VR 環境中進行高風險作業的模擬訓練，熟悉操作步驟與安全注意事項，降低實際施工中的意外風險。

此題旨在探討在永續發展的全球趨勢下，建築構造的設計與營造在結構與材料方面應如何考量，以達成環保、節能、健康等永續目標。

核心觀念： 永續構築 (Sustainable Construction) 在結構與材料上的設計與營造考量。

解題方向：

永續構築的目標是最小化對環境的負面影響，並最大化對人類健康與福祉的貢獻。這需要在建築的整個生命週期（從材料生產、運輸、施工、使用、維護到拆除）進行全面考量。

一、 結構考量方向：

1. 結構效率與韌性 (Structural Efficiency & Resilience)：

   • 優化結構系統： 選擇能以最少材料達成最大承載力與穩定性的結構系統，例如輕型鋼結構、預力混凝土結構、木構造等。
   • 模組化與標準化： 採用預製構件與模組化設計，減少現場施工浪費，並便於未來的拆卸、再利用或升級。
   • 延長建築壽命： 設計具有良好耐久性、抗震性、抗風性等韌性的結構，確保建築物能長久使用，減少重複興建的資源消耗。
   • 適應性設計： 考量未來空間使用的變動性，設計易於改造或擴建的結構系統。

2. 拆除與再利用 (Deconstruction & Reuse)：

   • 易於拆解的設計： 避免過度黏結或焊接，採用螺栓連接等易於拆卸的方式，方便構件的回收與再利用。
   • 材料可追溯性： 記錄結構材料的種類與來源，便於未來拆卸時的分類與再利用。

3. 能源效率與被動式設計 (Energy Efficiency & Passive Design)：

   • 整合結構與圍護系統： 結構設計應與隔熱、通風、採光等被動式設計策略結合，例如利用結構體作為熱質量 (Thermal Mass)，減少建築能耗。
   • 考慮太陽能整合： 結構系統應能配合太陽能板等再生能源設備的安裝。

二、 材料考量方向：

1. 環境友善材料 (Environmentally Friendly Materials)：
   • 再生與回收材料： 優先使用含有回收成分的材料，如再生鋼材、再生混凝土骨材、回收塑膠製成的建材等。
   • 低環境衝擊材料： 選擇生命週期評估 (Life Cycle Assessment, LCA) 結果較佳的材料，即生產、運輸、使用、廢棄過程中對環境影響較小的材料。

此題聚焦於台灣常見的「暴雨型水災」情境下，防災型建築的機電設備應如何設計與佈局，以確保在災難發生時的運作安全與功能延續。

核心觀念： 針對水災（特別是暴雨型）的預防與應對，機電設備的設計考量。

解題方向：

台灣地處亞熱帶，夏季常有颱風及午後雷陣雨，導致短時強降雨，常造成淹水。暴雨型水災的特點是水流速度快、淹水高度可能迅速上升，且常伴隨泥沙、雜物。因此，防災型建築的機電設備需要考慮以下因素：

一、 設備選用與防護等級：

1. 防水與防淹等級 (Waterproofing & Inundation Protection)：

   • IP 等級： 選擇具有足夠 IP 防護等級的電氣設備，特別是低樓層、地下室或可能淹水區域的設備，應具備防塵防水功能。對於可能長時間浸泡的設備，應選用高 IP 等級（如 IP67 或 IP68）。
   • 水下設備： 若有必須設置於低窪或可能淹水區域的設備（如部分排水泵），應選用專門設計的潛水馬達或水下保護外殼。

2. 耐腐蝕性：

   • 水災後，水可能含有鹽分（若靠近海邊）或污染物，對金屬設備造成腐蝕。應選用耐腐蝕材料製造的設備或進行防腐蝕處理。

二、 設備佈局與位置選擇：

1. 抬高設備位置：

   • 關鍵設備： 電梯機房、配電盤、變壓器、緊急發電機、空調主機、熱水器、瓦斯控制器、消防泵等關鍵設備，應儘可能設置在高於潛在淹水高度的樓層（如 2 樓或以上）。
   • 配電盤與開關： 即使是較小的配電盤或開關，也應設置在可能淹水高度以上，或加裝防水箱。

2. 獨立或分散佈局：

   • 避免將所有關鍵機電設備集中在同一區域，分散佈局可降低單一區域淹水導致整體系統癱瘓的風險。

3. 排水系統整合：

   • 排水泵： 確保建築物有足夠容量且可靠的排水系統，包括獨立的排水泵，並考慮設置備用排水泵或手動抽水裝置。
   • 排水口： 排水口位置應高於室外地面，防止外部積水倒灌。

三、 系統設計與備援：

此題主要探討在現代衛浴空間中，最常見的牆面與地面裝飾材料「磁磚」的施工工序與相關工種的注意事項。衛浴空間因其潮濕特性，磁磚的鋪貼與防水處理尤為重要。

核心觀念： 衛浴空間磁磚鋪貼的工序、工法與相關工種的注意事項。

解題方向：

浴廁作為高度潮濕的空間，其牆面與地磚的鋪貼不僅關乎美觀，更關鍵在於防水性能與耐久性。因此，施工工序與各工種的協調配合至關重要。

一、 施工工序 (Construction Sequence)：

1. 基層處理 (Substrate Preparation)：

   • 牆面： 檢查牆面是否平整、乾燥、無油污、無粉塵。若為新砌磚牆，需待砂漿養護期滿；若為原有牆面，需清除舊塗料、壁紙等。
   • 地面： 檢查地面是否平整、乾燥、無開裂。若為新築混凝土樓板，需養護足夠時間；若為原有地面，需清除舊有鋪面。
   • 放樣與標線： 根據設計圖與磁磚尺寸，進行牆面與地面的放樣，確定磁磚的鋪貼方向、起始點、收邊線等。

2. 防水處理 (Waterproofing)：

   • 地面防水： 在鋪貼地磚前，地面必須進行嚴格的防水處理。通常使用彈性水泥、聚氨酯防水塗料等，塗刷至少兩道，並確保塗膜完整無漏塗。防水層應向上延伸至牆面至少 15-20 公分（高牆）。
   • 牆面防水： 淋浴區、浴缸周圍等易濺水區域的牆面，同樣需要進行防水處理，高度通常需達 1.8-2.1 公尺。
   • 陰陽角處理： 陰角（內角）與陽角（外角）是防水薄弱環節，需使用止水帶或加強網進行補強。
   • 養護： 防水層施工後，需依規定時間進行養護，並進行潑水測試，確保無滲漏。

3. 貼磚作業 (Tiling)：

   • 地面鋪貼：
     • 漿料塗佈： 在防水層上塗佈水泥砂漿或磁磚黏著劑。對於大型或吸水率較低的磁磚，建議採用「複貼法」(Butter and Screed)，即在磁磚背面也塗佈漿料，以確保完全黏結。
     • 鋪貼： 依放樣標線，由內向外或由一側開始鋪貼地磚，用橡膠槌輕敲，使其與漿料緊密結合，並保持水平。
     • 縫隙控制： 使用墊片 (Spacer) 控制磁磚間的縫隙寬度，通常為 2-5mm，視磁磚種類與設計而定。
   • 牆面鋪貼：
     • 漿料塗佈： 同樣塗佈水泥砂漿或磁磚黏著劑於牆面或磁磚背面。
     • 鋪貼： 由下往上或由一側開始鋪貼，利用水平儀確保牆磚的垂直與水平，用橡膠槌輕敲固定。
     • 縫隙控制： 使用墊片控制縫隙。

4. 預留伸縮縫與止水墩 (Expansion Joints & Water Dams)：

   • 地面伸縮縫： 在較大的地面區域、牆角、門口等處，應預留伸縮縫，並填充彈性填縫材料，以吸收熱脹冷縮。
   • 止水墩： 在淋浴區與其他區域之間，或地面最低處，可能需要設置止水墩（小擋水條），以防止積水外溢。

5. 填縫作業 (Grouting)：

   • 漿料清除： 待磁磚黏著劑或砂漿初凝後，清除磁磚縫隙中的多餘漿料。
   • 填縫： 使用專用的磁磚填縫劑（水泥基或環氧樹脂基），將磁磚縫隙填滿。注意填縫劑的顏色與磁磚的搭配。