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研究生: 楊忠翰
Yang, Chung-Han
論文名稱: 建築設計變因對中高層RC建築結構體建材用量與碳排放量之影響
The effect of architectural design factors on the material usage and CO2 emission of mid-rise RC building structures
指導教授: 杜怡萱
Tu, Yi-Hsuan
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 288
中文關鍵詞: 建材用量二氧化碳排放鋼筋混凝土結構設計
外文關鍵詞: Material Usage, CO2 Emission, Reinforced Concrete, Structural Design
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  • 基於永續發展的目標,建築的節能減碳逐漸成為重要課題。在建物興建過程中,軀體工程之碳排放量佔總碳排放量約15%,顯示建築軀體為重要減碳熱點。建築軀體之碳排放量受各式各樣的變因影響,例如:建築物規模大小、平立面幾何條件、隔間重量等。本研究針對常見的建築設計變因進行探討並觀察其對建材用量及碳排量的影響,以提供建築設計者進行減碳對策之參考。本文研究對象為RC中高層公共建築,設定原型案例及實驗組案例共11種,每種皆含10層樓及15層樓案例,合計為22組案例。以常用結構分析軟體根據台灣現行法規進行結構設計,精算案例建材用量與碳排量後探討各設計變因對其造成之影響,最後以分析結果驗證綠建築評估手冊中碳排減量指標及既有碳排量簡易評估公式之適切性。本研究探討之設計變因包括平面不規則、長寬比變化以及平面出挑。分析結果顯示,無論10層樓或15層樓案例,單位樓地板面積建材用量及碳排量皆隨平面不規則程度與平面長寬比增加而提高;而出挑案例之單位樓地板面積建材用量及碳排量則隨著出挑面積比率的增加而減少。將本研究案例代入綠建築評估手冊之CO2減量指標綠構造係數計算方式驗證,結果顯示原計算方式偏保守,針對長寬比變化案例之誤差偏大,對於平面不規則案例之評估相對較準確,本文根據分析結果提出係數修正建議。本研究亦針對前期研究提出之碳排量簡易評估公式驗證結果提出公式修正建議,修正後公式較原公式能有效降低誤差及分析結果之離散程度。

    With the rising awareness of the concept of carbon reduction and green building. It has attracted great attention in recent year in architecture field. The purpose of this paper is to studying the factors that affect the material usage and CO2 emission for reinforced concrete mid-rise RC building structures and propose correction suggestion to the preliminary literature.This study identifies 3 design factors, which included plan irregularity, plan aspect ratio and cantilever. Base on the three factors abovementioned, 22 models were built and analyzed by ETABS in this paper. After calculating the material usage and CO2 emission for each model, we can discuss the degree of each factor’s influence on these models.The results show that the cases with plan irregularity and thinner plan aspect ratio increase their CO2 emission, nevertheless, the CO2 emission of cantilever case decreases.

    第一章 緒論 1-1 1.1 研究動機與目的 1-1 1.1.1 研究動機 1-1 1.1.2 研究目的 1-2 1.2 文獻回顧 1-2 1.2.1 建築物生命週期及綠建築相關研究 1-2 1.2.2 建築物材料用量及影響因子相關研究 1-7 1.3 研究方法與流程 1-11 1.3.1 研究方法 1-11 1.3.2 研究架構流程 1-12 1.4 章節概述 1-12 1.5 適用範圍 1-13 第二章 原型案例設定及結構分析方法 2-1 2.1 軟體簡介 2-1 2.1.1 ETABS簡介 2-1 2.1.2 DRAWRC簡介 2-1 2.1.3 ESTRC簡介 2-2 2.2 原型案例設定與分析方法 2-2 2.2.1 案例基本假設 2-2 2.2.2 ETABS設定與構件分析 2-4 2.2.3 斷面設計結果 2-14 2.3 建材用量及碳排放量計算 2-16 2.3.1 配筋圖繪製 2-16 2.3.2 建材用量與碳排放量計算方法 2-18 第三章 變因及實驗組案例設定 3-1 3.1 設計變因設定 3-1 3.1.1 平面形狀不規則案例設定 3-3 3.1.2 平面長寬比變化案例設定 3-7 3.1.3 平面出挑案例設定 3-11 3.2 變因量化方式 3-15 第四章 建材用量及碳排放量計算結果 4-1 4.1 原型案例計算結果與分析 4-1 4.2 實驗組案例計算結果與分析 4-8 4.2.1 平面形狀不規則 4-8 4.2.2 長寬比變化 4-19 4.2.3 平面出挑 4-27 4.3 小結 4-35 第五章 CO2減量指標綠構造係數計算方式檢討 5-1 5.1 CO2減量指標綠構造係數驗證與檢討 5-1 5.1.1 平面規則性係數 5-1 5.1.2 平面長寬比 5-4 5.1.3 周長面積比係數 5-5 5.2 公式驗證 5-7 5.2.1 碳排量簡易評估公式 5-7 5.2.2 公式驗證 5-8 5.2.3 誤差來源 5-11 5.3 碳排量簡易評估公式修正建議 5-12 5.3.1 地上樓層數之影響係數與設計地震力參數之變更 5-13 5.3.2 靜力分析折減係數Rs 5-14 5.3.3 公式形狀係數F 5-14 5.3.4 修正公式驗證 5-15 5.4 小結 5-20 第六章 結論與建議 6-1 6.1 結論 6-1 6.2 建議 6-4 參考文獻 參-1 附錄A 設計地震力係數計算例(PS10) A-1 附錄B 樓梯建材用量計算 B-1 附錄C 案例構件斷面設計結果 C-1 附錄D 各案例建材用量及碳排量計算結果 D-1 附錄E 平面形狀變化量化指標計算方法 E-1

    1.張又升,「建築物生命週期二氧化碳減量評估」,博士論文,國立成功大學建築系,台南,2002。
    2.劉安瑀,「建築軀體工程碳足跡評估之研究」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2014。
    3.內政部建築研究所,「綠建築評估手冊–基本型」,林憲德、林子平、蔡耀賢主編,內政部建築研究所出版,台北,2015。
    4.吳崇文,「RC低層公共建築結構體建材用量與碳排放量影響因子研究」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2018。
    5.吳蓓倫,「建築設計變因對結構體建材用量與碳排放量影響之探討」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2016。
    6.翁以欣,「台灣建材碳足跡資料庫盤查方法之研究」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2015。
    7.王坦,「建築工程結構材料用量之統計與分析–以新竹地區R.C住宅為例」,碩士論文,中華大學土木與工程資訊學系,新竹,2008。
    8.林士豪,「辦公室建築低碳構造單元之研究–以不同結構體為例」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2011。
    9.邱佳淳,「新建建築工程大宗材料用量分析之研究」,碩士論文,國立中央大學營建管理研究所,桃園,2012。
    10.李雅琪,「RC建築結構體建材用量與碳排放量影響因子之探討」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2014。
    11.黃誠中,「RC中層集合住宅結構體建材用量與碳排放量影響因子研究」,碩士論文,國立成功大學建築系,台南,2016。
    12.Eleftheriadis, S., Duffour, P., Greening, P., James, J., Stephenson, B., Mumovic, D., “Investigating relationships between cost and CO2 emissions in reinforced concrete structures using a BIM-based design optimisation approach”, Energy and Buildings, Vol. 166, 330-346, 2018.
    13.Bernardino D’Amico, Francesco Pomponi, “Accuracy and reliability:A computational tool to minimise steel mass and carbon emissions at early-stage structural design”, Energy and Buildings, Vol. 168, 236-250, 2018.
    14.內政+部營建署,「混凝土結構設計規範」,2011。
    15.內政部營建署,「建築技術規則建築構造篇」,2011。
    16.內政部營建署,「建築物耐震設計規範及解說」,2011。
    17.內政部營建署,「建築物耐風設計規範及解說」,2014。
    18.低碳建築聯盟,LCBA碳排資料庫公開-台灣建築資材碳排資料表(會員獨享專區資料庫),檢自http://www.lcba.org.tw/article/?article_item_id=114。

    下載圖示 校內:2023-09-01公開
    校外:2023-09-01公開
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