從理論到實踐的校園建築-高雄大學木構造示範屋Demo Building/國立高學大學永續居住環境科技中心


國立高學大學永續居住環境科技中心(Best Center) 台灣建築雜誌2016年03月 Vol.246
3559 2016-03-02


 

作品檔案1399

從理論到實踐的校園建築-高雄大學木構造示範屋Demo Building
國立高學大學永續居住環境科技中心
攝影:陳啟仁

 

  為了推廣木建築及居住環境永續技術,在當時教育部范巽綠次長支持下,國立高雄大學於2006年透過教育部專案補助成立了永續居住環境科技中心(Built Environment Sustainable Center,簡稱BEST中心),以整合與厚植南台灣木構造與生態建築等產學研究能量與資源為理念,並規劃於高雄大學校內興建一座木建築實驗示範屋,作為大型公共木建築示範之先導計畫。「木建築實驗示範屋(Demo Building)設計興建計畫」。從設計、取材、興建到使用,每一個階段都需要整合對環境友善的設計理念與技術實踐。本案的成功可作為一項節能、低碳與生態永續的建築構造型式的示範。
Demo Building的設計主題有四:

結構造型設計
  有別於傳統的木構造式樣樑柱構造系統與框組壁式系統,以V型的屋頂造型放大建築尺度的視覺效果,同時也象徵著木建築示範案例引領木建築新發展的意象。建築立面由上而下向內傾斜的牆面則考量降低日照效果對建築產生的熱環境議題,同樣的,南向屋面的二十三點五度傾斜角未來可結合太陽光電板的設置,進行BIPV(Building Integrated Photovoltaic)的設計與研究。

結構設計
  本案嘗試在大跨距、輕量化與創新的概念下,突破傳統結構型式,以X型柱組成的框架系統,結合另一端的懸臂設計,創造效率較高的中大跨距屋架系統。經過結構計算與模擬分析,在一定的容許載重條件下,X型柱在挫屈效應(buckling effect)下有較佳的表現,此外也透過結構模擬,針對屋架系統的接點進行調整以了解最佳的應力,提供結構設計最佳化的基礎依據。

接點設計
  現代木構造接點往往結合金屬扣件,創造更能控制的應力行為與承載能力,為了確保木構件因材料異向性產生的局部應力破壞,本設計在重要的結構接點部位均有加勁釘片鈑的設計,以確保結構接點的剛性(rigidity)與鉸接(hinge)的真實性。

結合教學的參與式設計討論
  將DB的設計過程結合都市發展與建築研究所的教學課程是本計畫強調的主要效益之一,透過永續校園建築的設計討論,結合低碳設計概念、永續空間營造與木建築等相關專業課程的整合,針對高雄大學的活動中心建築設計提出多樣的設計構想。此外,也透過BEST中心結合各單位辦理木構造建築設計、營建技術、防火規範等論壇與研討會,朝向推動南台灣木構造建築發展之目標前進。

Demo Building的設計與施工有許多的細節可以討論,作為一個訴求在地實踐的建築計畫,最初的想法,是希望從材料的選擇與加工都可以採用台灣的木材與本土的加工,達到全在地化的設計與營建計畫。結構的設計則以解決大跨距,同時達到最佳的工程經濟效益為主,用最少的木材材積來構築作品的需求。最終因為計畫時程矮經費的考量,採用美國進口的花旗松集成材,配合詳細的施工圖,所有的主要木構件可以預製與預加工,達到最少的材料損耗,並縮短建造工期。另外考量結構的側向剛性,立面設計了不同的斜稱(Bracing)構法,也有示範的意味。結構接點部分,採用八零年代在歐洲就發展成熟的接點設計理論,以局部補強的概念,將木的異向性(Anisotropy)可能減弱接點局部應力(local Stresses)的問題,用金屬釘片鈑,把木結構接點化為趨近鋼構接點的行為,也可以避免為滿足接點強度的超量尺寸(over sized)的設計問題。(文:陳啟仁)
 

作品資料

作品名稱:國立高雄大學構造實驗展示屋Demo Building
業        主:國立高雄大學
地        點:高雄市楠梓區
用        途:木構造實驗建築、教學空間

建        築
事  務  所:國立高學大學永續居住環境科技中心(Best Center)
主  持  人:陳啟仁
參  與  者:陳啟仁、李建敏、韓家郎、葉佩芬、卓銀永建築師事務所、實式空間   
     設計公司
監        造:葉佩芬
結        構:蘇炯霖土木技師事務所、陳啟仁

施        工
建        築:竟展營造有公司、實式空間設計公司

基地面積:19,990㎡
建築面積:454.14㎡
樓地板面積:304.8㎡
層        數:地上一層

造        價
建        築:新台幣4320,000元

設計時間:2009年至2012年
施工時間:2014年7月至2014年9月

 

(完整作品內容請參考《台灣建築》2016年03月號,Vol.246)

3559 2016-03-02

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