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友善建築 在地深耕 探索人與土地和諧共處的空間營造之道

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建築專題
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新木造工法〜因應在地氣候的木造工法
發佈日期:2016-08-19

累積十餘年輕建築經驗(1995〜2007年)

大藏於1995年選擇以宜蘭為基地,大部分投入公共建築的規劃設計監造專業,十多年來,有多次設計鋼、木等輕構造建築的經驗,一方面希望減少混凝土的使用,降低CO2排放量及建築廢棄物;一方面喜愛輕構造輕巧飛揚的天際線、及木材溫潤的質感。

花蓮西寶國小校舍工程開始嘗試鋼、木、混凝土等多元材料的組合,輕巧的屋頂、自然的材質融入群山之間;埔里育英國小校舍工程對多元材料的運用更加純熟,造價也降低許多;我們還有一些小型建築輕巧地融合在大自然中,例如:金榮發湧泉埤橋亭、蘇澳冷泉公園景觀公廁、蘇花管服中心周邊景觀公廁、宜蘭南門地區景觀公廁、礁溪五峰旗遊客服務設施等。

宜蘭南門地區歷史建築的修復讓我們有接觸傳統木構造的經驗,尤其是農校校長宿舍修復的過程,我們一改過去使用化學藥品做木材防腐,與業主努力研究用物理環境控制的方式達到防蟲的效果;嘉義溪口鄉文化生活館開始嘗試使用積層材做大樑,使得較大跨度的室內也有木構造的質感,營造文化殿堂的溫潤與靜謐;新瓦屋客家文化保存區集會堂則將積層材結合植筋工法,木材接點的性能大為提高,設計的靈活度也更提升。

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發展在地化的新木造工法(2008年〜)

木構造具有許多優點,包含固碳功能(尤其是人工林栽植的木材更是有計畫的固碳),是優良環保建材;其對健康的助益毋須贅述,可說是最佳健康建材,但在台灣的使用率卻很低,推測大致有二個原因,一是台灣溼熱多颱風的氣候,設計者和民眾對木材的使用沒有把握,二是木構造的造價一般而言高出R.C.構造許多,使得木構造的推廣遲滯不前。

大藏經過上述十多年的努力過程,對木材的使用更有把握,也深刻體會這麼好的材料工法不應只運用在殿堂上,更應普及大眾,才能邁向永續之路,因此開始致力於推動更環保、健康、經濟的構造工法,宜蘭五結簡宅(下圖)就是一個新嘗試,業主有強烈的意識要建造可普及的木造建築,我們藉此嘗試發展在地化的新木造工法。

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更耐候經濟的設計

乾溼分離的空間設計木材最忌時乾時溼,我們對地基、廚房、浴廁等常潮溼空間採用R.C.構造,其餘空間部材從牆面、樓板、樓梯到屋頂皆採用木構造。

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木構造設計最困難之處在於柱樑接點設計,傳統木構造工法採用榫接,表現工匠精湛的技藝,但榫接點仍是最弱之處,通常都是木材腐壞的開端,結構強度不易提升;現代一般採用五金零件(托板、螺栓等鐵件)接合的木構造,耐久性也是問題,木材和五金之間的縫隙是敗壞之源,遇火災時金屬的挫曲點也是問題所在。五結簡宅的接點設計採用植筋工法,增加接點的強度及耐久性,使得整體木構造的生命週期可以更加延長。

過去我們設計殿堂式空間,為表現建築的張力,咸少考量建材使用的效率,為發展更經濟的構造工法,建材的使用效率開始錙銖必較,空間型態要整合單純,空間模距尺度必須精準合宜,使得部材尺寸較均勻,多使用小料、中短料,可大幅減省材料費。
接點採用植筋工法後,因施工技術簡易、品質管理容易而省工,一改過去慢工出細活的傳統木構造的高貴價位,且木料接合部位損耗小,大幅節省工料。

木造建築的樓板、屋頂板一般是在主樑上加小樑,再舖板材,五結簡宅採用厚板工法,木作變得簡易快速,可直接減省工資,此外,厚板底無須再做天花板,可表現簡潔的木構質感,也間接節省工程費用。


附錄一〜植筋工法簡介

戰後經濟起飛時代,多數建築採用鋼筋混凝土或鋼骨造的建造模式,在經濟邁向成熟、講求心靈豐富的現在,自然回歸及環保健康意識正高漲,木造建築開始被廣泛應用在各項建設當中。但是,木造建築物的構造計算手法不明朗、木材接合部位脆弱及設計意匠限制等許多問題令人苦惱也是事實。

植筋工法即是解決這些問題所發明的全新木材接合技術,除了木材的接合部位密實無間隙,透過竹節鋼筋明確的拉拔力查表數據,可讓結構計算單純化、明瞭化,此外,也讓傳統木造建築裡部材接頭的繁瑣卡榫作法得以簡化,設計的自由度跟著大幅提升。

植筋工法是讓木造建築中的接合部位能兼顧美觀、強勁及簡單的接合技術。具體來說,在要接合的木材部位鑽孔,植入經過查表計算的號數竹節鋼筋(增強握裹力),木材與鋼筋之間以接著劑完全填充,讓鋼筋與木材能緊密接合,且鋼筋及接著劑為木材所包覆,接合構件不外露,無損設計美觀,亦不會讓金屬構材產生銹蝕進而影響結構力。

本工法也可應用於木材與水泥,或木材與鋼骨等異種素材接合,構造組合模式多變,設計面貌的呈現更為靈活自由。

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附錄二〜厚板工法簡介

傳統的木構造樓板,都是在樑上先架上小距離的小樑分散應力,再鋪上薄木板材形成樓板或屋頂板,板下所見繁雜,通常需加做天花板修飾,木工工序多,費時費工同時造成工資高昂。

厚板工法則是增加板材厚度至具結構作用直接固定於樑上,省去架設小樑工序,所呈現的樓板下方平整簡潔,亦無須另外再做天花板,板材施作厚度可依樑與樑的跨距透過查表求得,計算方式簡易。

同時,木板本身即為效果良好之隔熱材,尤其是具有一定厚度的厚板,屋頂層施作時再搭配複層隔熱作法,對於阻絕戶外熱能傳導進入室內及冬日室內溫度保持,具有良好效果,不過,因為板材支撐樑距放大,厚板工法較適合應用於承載均勻載重的地方。