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研究生: 莊志銓
Jhuang, Jhih-Cyuan
論文名稱: 既有消防管線之數位模型建置與耐震補強研究
Digital modelling of existing fire pipes and piping seismic retrofit research
指導教授: 姚昭智
Yao, Chao-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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: 消防系統數位空間物件建構耐震設計
外文關鍵詞: Fire System, Digital Space, Object Construction, Seismic design
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  • 從國內歷年之地震經驗中可發現,消防系統對於重要建築物,在震後能否正常營運已有非常重要的影響。然而針對消防管線之耐震補強措施,都是在新建物設計階段便以規劃好,對於既有建築之消防系統仍未有一套補強流程,因此本研究希望能發展出一套針對既有消防管線之耐震補強流程規劃。
    本論文首先研閱台灣與美國之相關耐震規範,以了解消防安全設備是如何配置。美國的規範,主要為其國家消防協會(NFPA)所訂定之NFPA 13,並配合國內之「建築物耐震設計規範及解說」作為本論文之耐震設計主要方法。
    次要,藉由空間數位化之概念作為本論文核心思考開端,搭配硬體FARO Focus與軟體Faro Scene,以進行數位空間資料蒐集。
    然後,利用軟體EdgeWise Plant 4.4版,進行管線物件擷取之逆向工程,其可獲得管線物件之基本資料,以利後續工程使用。
    接著,利用專業建築繪圖軟體Autodesk Revit 2013版,進行既有消防管線之模型建置與防震吊架元件設計和應用。
    最後,本論文整合前述概念,以國立成功大學圖書館地下三樓之消防灑水管為案例試驗,並建構出一套流程規劃,使其補強流程能具體有效應用在國內實務上。
    本論文使用之數位建模方式,乃整合最新空間資訊硬體與軟體,係為一套有效率之自動化3D現場調查與耐震設計的新方法。

    From the domestic earthquake experience, we can be found that whether fire protection systems can operate or not after the earthquake has a very significant impact. However, seismic retrofit measures for fire piping are always being planned in the design stage of a new building. Therefore, this thesis hopes to develop a process for seismic retrofit on fire piping.
    In the beginning, this thesis studies relative standards in Taiwan and USA in order to understand the rules of the fire and safety equipment. The standard in the USA is NFPA 13 formulated by the National Fire Protection Association (NFPA), and works with the domestic, “Building Seismic Design Code and Commentary”, as the main methods for seismic design in this thesis.
    Secondly, using the concept of digitization as the core thinking and starting with hardware, Faro Focus, and software, Faro Scene, to perform digital space’s data collection.
    Thirdly, using software, Edgewise Plant 4.4, to capture piping and object in order to get the piping‘s basic information for following project using.
    Fourthly, using professional graphics software, Autodesk Revit 2013, to build modelling of existing fire pipes and design object of brace hanger.
    In the end, this thesis integrates the aforementioned concepts and using fire piping in B3, Nation Cheng Kung University Library, as a case study, and then ,constructs a set of process, so that it can be applied in domestic practice in effect way.
    The ways of digital modeling used in this thesis are the integrations of the latest hardware and software in spatial information, besides, are new methods for site investigation automated in 3D way and piping seismic retrofit.

    目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 V 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.1.1 研究動機 1 1.1.2 研究目的 3 1.2 消防系統之國內震損經驗 4 1.3 研究方法與流程 6 1.4 文獻回顧 8 第二章 國內外消防安全設備耐震規範之說明 11 2.1 台灣規範 11 2.2 美國規範(NFPA 13 2010版) 13 2.2.1 NFPA 13 消防水管耐震規範簡述 14 2.3 耐震設計程序 16 2.4 小結 19 第三章 數位空間資料蒐集 20 3.1 空間數位化 20 3.2 三維雷射掃描儀介紹 20 3.3 FARO Focus 22 3.3.1 FARO Focus 22 3.3.2掃描原理 23 3.3.3 使用條件限制 23 3.4 外業作業步驟 24 3.5 內業資料處理 25 3.5.1 內業作業概念 25 3.5.2 內業作業步驟 26 3.6 小結 29 第四章 點雲資料之物件建構 30 4.1 點雲擷取介紹 30 4.2 Edgewise 系列 30 4.2.1 Edgewise Plant 4.4 31 4.2.2 支援檔案格式 32 4.2.3 管線建模原理 32 4.3 作業步驟 33 4.4 管徑判別精度問題 36 4.4.1 標的物對象(主管、支管) 37 4.4.2 掃描流程規劃 37 4.4.3 程式判別結果 38 4.4.4 錯誤來源 40 4.5 檔案類別含意 43 4.5.1 點雲檔:(*.c3DB) 43 4.5.2 管線原始檔(*.c3pipes) 44 4.5.3 管線物件檔:(*.c3m) 45 4.6 小結 45 第五章 消防管線模型建置與防震吊架元件設計 47 5.1 軟體簡介 47 5.2 Revit 系列 49 5.2.1 Revit 2013 (all in one版本) 49 5.2.2 支援檔案類型 50 5.3 作業步驟 51 5.3.1 EdgeWise與Revit軟體連結概況 51 5.3.2 Revit管線編修 54 5.3.3 現地建築物建模處理 57 5.4 Revit元件設計 63 5.4.1 吊架元件可行性與設計原理 63 5.4.2 防震吊架設計 66 5.4.3 二次開發(API & C#) 71 5.5 小結 74 第六章 實際案例應用 75 6.1 國立成功大學圖書館地下停車場 75 6.2 實驗規劃 75 6.2.1 數位空間資料蒐集 76 6.2.2 點雲資料之物件建構 80 6.2.3 消防管線模型建置與防震吊架元件設計 82 6.3 耐震補強研究 87 6.3.1 防震吊架配置 87 6.3.2 防震吊架位置之算例分析 88 6.4 其他應用 95 6.5 結論 97 第七章 結論與建議 98 7.1 結論 98 7.2 建議 102 7.3 後續研究 102 參考文獻 103 附錄一 側向與縱向防震吊架之影響區域 105 附錄二 EdgeWise Plant與EdgeWise MEP功能比較 106 附錄三 NFPA13之防震吊架耐震能力表 107 附錄四 Revit API程式碼概念流程 109

    1. 曾建豪,「消防設備系統地震損壞研究」,專題研究計畫研究成果報告,國立成功大學,台南,台灣,2003。
    2 國家地震工程研究中心,「2010年0304 高雄甲仙地震事件勘災報告」,報告編號:NCREE-10-010,台北,台灣,2010。
    3. 顏健銘,「建築物內消防水管的耐震設計探討」,碩士論文,國立台北科技大學,台北,台灣,2007。
    4. 顏健銘,「建築物內消防水管的耐震設計探討」,中華水電冷凍空調月刊,中華機電科技雜誌社,台北,台灣,2008。
    5. 黃喬俊,「消防灑水系統耐震問題研究」,碩士論文,國立成功大學,台南,台灣,2002。
    6 陳太農,「工程界面實務講義」,國立成功大學建築系,台南,台灣,2011。
    7 National Fire Protection Association,「Standard for the Installation of Sprinkler Systems-NFPA 13」,NFPA,USA,2010。
    8. 內政部營建署,「建築物耐震設計規範及解說」,pp 4-1~4-6,台北,台灣,2011。
    9. 李黃,「建築資訊模型應用於橋梁受震分析設計之研究」,碩士論文,國立成功大學,台南,台灣,2013。
    10. 李軒豪,「IFC資訊應用於結構分析之研究」,碩士論文,國立成功大學,台南,台灣,2014。
    11. 林宜君,「以數位方法再現台灣傳統大木構架丈篙之可行性研究」,博士論文,國立成功大學,台南,台灣,2009。
    12 力弘科技,「FARO Focus 3D & FARO Scene 雷射掃描儀教育訓練」,台中,台灣,2013。
    13 Kubit Office Website,「 PointSense Plant」,2014,From
    http://www.kubit-software.com/CAD/Products/PointSense/3D_Laser_Scanner_Plant.php
    14. ClearEdge 3D,「EdgeWise Plant Guide」,2014。
    15. ClearEdge 3D Office Website,「EdgeWise Plant」,2014,From
    http://www.clearedge3d.com/products/edgewise-Plant/
    16 Autodesk Revit,「參數化的意義為何」,2014,From
    http://help.autodesk.com/view/RVT/2014/CHT/?guid=GUID-71F2C8EE-2A90-4076-A6C7-702082566DDF
    17 Autodesk Revit,「Revit族群」,2014,From
    http://help.autodesk.com/view/RVT/2014/CHT/?guid=GUID-4EBB97AD-C7B6-4828-91EB-BC0E99B81E43
    18 Autodesk Revit,「在專案中使用點雲檔案」,2014,From
    http://help.autodesk.com/view/RVT/2014/CHT/?guid=GUID-D179BB6C-5528-498F-9413-00237092C2FA
    19 Autodesk Revit ,「接點」,2014,From
    http://help.autodesk.com/view/RVT/2014/CHT/?guid=GUID-92B74F31-03EB-4D14-93A1-BD4E4294A629
    20 Autodesk Revit,「Revit 2013 API develop guide」,Autodesk,U.S.,2013。
    21 Autodesk,「Autodesk Developer Netword Open:API Training」,2014,from http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/index?siteID=123112&id=19118898
    22 曹祖聖、蔡文龍,吳明哲(策劃),「Visual C# 2010程式設計經典」,碁峰資訊,台北,台灣,2010。
    23 王志豪,「建築物管線與設備之耐震評估分析」,碩士論文,國立中央大學,桃園,台灣,2005。

    下載圖示 校內:2015-08-27公開
    校外:2015-08-27公開
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