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研究生: 陳正榮
Chen, Jheng-Rong
論文名稱: 水上浮動式建築的舒適性研究
The Vibration Serviceability of The Floating Buildings
指導教授: 姚昭智
Yao, George-Chih
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: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 137
中文關鍵詞: 水上浮動式建築舒適度台江屋
外文關鍵詞: Floating Buildings, Boat, Serviceability, Resonant
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  • 在人們為了追尋更好的生活品質的同時,也不斷的在浪費地球的資源,且持續的造成生態環境的破壞,導致全球氣候趨向溫暖,進而使冰層融化,海平面上升。本文為探討在荷蘭為了克服此難題所創立的水上浮動式建築「兩棲屋」(Amphibious House)中的振動特性,作為探討屋內人體舒適性設計考量的問題。本文試圖透過船舶在海上航行時所產生的各項運動週期( Heaving、Rolling、Pitching )理論,來模擬水上浮動式建築的各項運動的自然振動頻率。
    本研究設計數種小尺度的浮動量體來測試及驗證船舶理論的可行性;並在小尺度模型測試之後,進一步延續到測試驗證在高雄大鵬灣國家風景區內的浮動室內版,和位在荷蘭鹿特丹港口的浮動式展館等實際建物,驗證浮動量體在大尺度是否依然符合船舶基礎理論。也試圖針對即將在台南興建同樣屬於兩棲屋的「台江屋」,做出房屋整體的運動週期評估,同時結合對其所可能設址在台南西南沿海海域,和台江國家公園魚池的兩種場域進行研究分析。其後綜合場址外力因素、人體舒適度考量等主要問題,另外也在整體空間上之應用對策和材料估價方面,和該案建築師做出討論,試圖在數種不同的可變方案中,決策出最終定案。

    Urbanized coastal lands are in increased flooding danger due to sea level rise and land subsidence. One flood resilient solution is floating buildings. This solution may be used more frequently in the nearby future. A commonly heard fear on floating buildings is about discomfort from vibration caused through the buoyancy. Large vibrations can be caused when the natural frequency of a floating building pairs with external environmental frequencies. Can vibration be predicted for unrealized floating buildings? This can lead to more optimized floating building designs. This study aims to study deeper on the natural frequency of floating buildings.
    Vibration frequency theory is verified by measurements. Theoretical formulas are already used by the International Marine Organization (IMO). However, it needs to be tested ‘if’ and ‘how’ they can be applied on floating buildings. For this, measurements are made from floating buildings, as well as measurements on scaled models in laboratory settings. These measurements are compared with the theory. After the theory has been verified, calculations are done on a, yet unrealized, building and its future site to predict the vibration behavior. The result show the theory of the boat movement is applicable to floating building behavior. And as for the vibration serviceability, it’s concluded that the building configuration can be adjusted to fine-tune the natural frequencies of the building, however, the floating environment need to be considered to avoid resonant amplification.

    目錄 目錄 I 圖目錄 IV 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.1.1 動機 1 1.1.2 研究目的 2 1.2 文獻整理 2 1.2.1 波浪與船舶穩性探討 2 1.2.2 浮動式建築案例與水域情形探討 3 1.3 研究方法與流程 5 第二章 文獻與公式整理 6 2.1 前言 6 2.2 船舶穩性概念 6 2.2.1 穩性定義 6 2.2.2 穩性的分類及研究方法 6 2.2.3 浮心定義 9 2.2.4 漂心定義 10 2.2.5 穩心和穩心半徑 12 2.2.6 重心浮動原理 15 2.2.7 初穩性的表示方法 18 2.2.8 房屋慣性矩特例 19 2.3 船舶垂直向振動舒適度規範 24 2.3.1 人體的振動特性 24 2.3.2 國際標準ISO 2631-1 25 2.4 船舶運動週期計算與量測 26 2.4.1 橫搖( Rolling )週期公式 26 2.4.2 垂蕩( Heaving)週期公式 28 第三章 相關理論公式與實驗驗證 31 3.1 實驗規劃 31 3.1.1 量測儀器與設備 31 3.1.2 量測設備相關設定 34 3.2 實驗過程 35 3.2.1 模型設計 35 3.2.2 模型量測 38 3.3 量測結果與驗證 40 3.3.1 模型一驗證 40 3.3.2 模型二驗證 44 3.3.3 模型三驗證 48 3.3.4 模型四驗證 52 3.3.5 模型三加入鋼棒驗證 56 3.3.6 模型四加入鋼棒驗證 59 3.4 小論 62 第四章 實地建物量測與驗證 63 4.1 實地物量測 63 4.1.1 量測地點 63 4.1.2 量測規劃 69 4.1.3 量測流程 73 4.2 實驗過程與驗證 74 4.2.1 大鵬灣遊客中心量測與驗證 74 4.2.2 鹿特丹浮動式展館量測與驗證 87 第五章 案例設計改造 94 5.1 台江屋案例介紹 94 5.2 台江屋各向運動週期推估 96 5.2.1 垂蕩週期推估 96 5.2.2 橫搖週期推估 97 5.2.3 縱搖週期推估 99 5.3 浮動場域之水面波動週期探討 101 5.3.1 波浪週期 101 5.3.2 台南西南沿海海域 103 5.3.3 台江沿岸池塘 108 5.4 台江屋設計改造 112 5.4.1 設計改造(基礎間距) 113 5.4.2 設計改造(吃水深度) 115 第六章 結論與建議 118 6.1 結論 118 6.2 建議 119 參考文獻 120 附錄一、模型設計檢核 121 附錄二、實地物量測 131 附錄三、台江屋預估材料 137

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    下載圖示 校內:2018-06-22公開
    校外:2018-06-22公開
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