CONTENTS 01
02 ' p 08
03 ' p 40
04 ' p 46
INTRODUCTION 1-1 Research Motivation 1-2 Research Issues and Approaches 1-3 Methods and Steps
Design 2-1 Minimal Living to Collective housing 2-2 Minimal Living - Construction system 2-3 Construction system development
EXPERIMENT EXPLANATIONS
M. Arch II 2019 / Design Research Report
' p 02
3-1 References of Experiments 3-2 Test sizes, Formats and Numbers 3-3 Experiment Layout
EXPERIMENT RESULTS 4-1 Results and Analyses 4-2 Exploration 4-3 Recommendations for Future Research
SOURCE and REFERENCE APPENDIX
1
01_ INTRODUCTION - Research Motivation
1-1 Research Motivation 循環經濟
INTRODUCTION / Research Motivation
工業革命以來，全球的發展一直採取線性的 生產消費模式，產品從挖掘（take）、製造 （make）、使用（use）到丟棄（dispose） 的過程，不斷地創造廢棄物，經濟發展獨立 於 生 態 環 境 之 外。 相 較 於 線 性 經 濟 中 產 品 「 壽 終 正 寢 」 的 概 念， 循 環 經 濟（circular economy） 強 調、 重 視 的 是 資 源 使 用 效 率 （resource efficiency），設法以更少的資源
挖掘（take） [1]
創造更多的價值，確保地球有限的資源能循環 再生、永續使用。 本設計論文著重於以工業製程的角度，切入循 環經濟議題，企圖以系統設計回應物質的物理 循環至空間的社會循環，進而重新思考當代建 築設計或是產品設計應如何重新定義價值。
製造（make） [2]
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
使用（use） [3]
110cm*55cm Grid
丟棄（dispose） [4]
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
- Recycle system 代謝更新系統
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
L
M-1
M-2
S
n-pulp 木板
Furniture Unit
L
Furniture Unit
M-1
M-2
S
訂製鋁構件
A
A
紙管(管徑10cm)
紙管(管徑9cm)
B
訂製鋁構件
B
C
紙管(管徑10cm)
紙管(管徑9cm)
紙管構築系統 代謝型極限住居到都市聚落
www.arup.com/perspectives/publications/circular-economy-in-the-built-environment
2
A B C
ARUP循環經濟系統
1. Minimal using 最小單元運用 - Construction system 構築系統
2. Construction management / maintenance 材料管理系統
cradle to cradle [5]
- Recycle system 回收更新系統
3. Minimal living to collective housing 最小單元住宅到簇群 - Living system 生活物質流系統
設計端/循環經濟
紙管材料
價格便宜 [6]
以循環的角度，紙管材料具有價格便宜、製程 廢棄物少、降階再利用率高、運輸自重輕。且 若材料需進行防水或是防火處理，可將環節加 入工業製程中，減少末端產品額外需求。 紙管為主要結構乘載的結構系統本質上與其他 金屬管狀構件及接頭並不相差很多，然而因為 紙管重量輕、強度、剛性以及韌性高，以紙管 為材料是特殊結構。
再利用率高 [7]
製程廢棄物少 [8]
Paper Industry
自重輕 [9]
M. Arch II 2019 / Design Research Report
紙張回收率在 1990 年回落率為 33.5％，這是 美國林紙協會（AF ＆ PA）開始製定恢復目標 的基準年。AF ＆ PA 成員公司正在努力實現 到 2020 年將美國紙張回收率提高到 70％以 上的目標。 偉聖紙器以進口回收紙捲作為原材料，在製程 中為符合產品需求分為平捲以及斜捲產線，在 日常用品的生產多為斜捲紙管，如 : 包裝紙管、 衛生紙紙管，而平捲紙管多用於工業用途。
Recycle Management
Daily Life
Paper Production Forest first Fiber
Transportation
Second Fiber
Original paper Production
Recycled Collection
Recycled Collection
紙循環圖 3
01_ INTRODUCTION
- 1-2 Research Issues and Approaches
1-2 Research Issues and Approaches
工業產物，強度韌性各方面雖然相對弱，如何在工業製程中發掘出材料的優勢。又如何 藉由一個新系統的開發，如何重新探討材料的預製模矩化營建系統到一個具經濟規模的 循環經濟集合體，再到建築空間設計議題。
Prototype A
Prototype B
Prototype C
Basic Basicunit unit
125 125
125 125
125 125
112 112
125 125
112 112
INTRODUCTION / 1-2 Research Issues and Approaches
過去紙管作為建材是以設計者的角度去理解紙管作為空間上的材料，外觀或是觸覺體驗 都是一種有別於其他工業化產物的溫和，坂茂曾經表示紙管給人另一種材料溫和的表 現。因此設計者以此為設計導向出發點，發展出屬於紙管的構築型式，強調出紙管空間 的特質。 而此論文的出發點是設計者以一個經理人的角度面對紙管構築的應用，探討有別於以往 其他
A+A A+A
AA AA
A+A
BC
AC
CC
C+C
ABB
AAC
Individual case
C+C
ABB
AAB
AB
C+C
CC
BC
B+B
AC
AAC
B+B
BB BB
AB
AB
AAB
AA
B+B
BB BC
BBC
CC
BBC
AC AAB
“紙管給人另一種建築材料溫和的表現” AAC 坂茂
ABB
BBC
當一個系統成立後，材料的拆解、 降階利用才是紙管真正的優勢
4
110cm*110cm Grid Grid 110cm*110cm 55cm*55cm 55cm*55cm Grid Grid
Forest
Structure Grid Grid Structure 110cm*55cm 110cm*55cm Grid Grid
Transportation
55cm*110cm 55cm*110cm Grid Grid
單元組成 單元組成
first Fiber
55cm*110cm Grid Grid 55cm*110cm
Furniture system 110cm*55cm Grid Grid 110cm*55cm
Collective Housing
單元組成 單元組成
紙管(管徑9cm) 紙管(管徑9cm)
紙管(管徑10cm) 紙管(管徑10cm)
訂製鋁構件 訂製鋁構件
Shelter
單元組成 單元組成
55cm*55cm Grid Grid 55cm*55cm
Original paper Production
Recycled Collection
Paper Production
Paper Production
Paper Production
紙管(管徑9cm) 紙管(管徑9cm)
紙管(管徑10cm) 紙管(管徑10cm)
訂製鋁構件 訂製鋁構件
Paper Industry
(New circulation 2)
(New circulation 1) (New circulation 2)
Second Fiber
(Daily level)
(Furniture level)
(Architecture level)
Structure/ Space
Engineer
Circulation Loop
Daily Life
Recycled Collection
Daily Life
Recycle Management (Business model)
M. Arch II 2019 / Design Research Report
Designer
(New circulation 1)
5
01_ INTRODUCTION - 1-3 Methods and Steps
1-3 Methods and Steps 本研究著重於紙管材料之建築構築材料的可行性分析以及應用。研究問題分為兩部分， 分別為紙管材料本身的力學分析及力學分析、數據資料處理後得出結論的設計應用。
INTRODUCTION / 1-3 Methods and Steps
(1) 紙管材料力學分析 由坂茂所提出的各種紙管建築，從急難臨時住宅到教堂，了解到紙管作為建材的可行 性。而現今材料研究中缺乏紙管本身力學的測試以及數據，因而在設計中容易造成過 度結構設計的問題。故如何以材料實驗出發建構新型建築形態為值得深入探討的問題。 (2) 數據資料處理後得出結論設計應用 材料經過試壓實驗所得出的數據要如何轉換為設計可應用的資料，進而產生不同接頭 的型態。挑戰過去所受的大學建築美學設計方式，Design by research 作為 M. Arch ll 的研究主旨，試圖從研究成果影響設計為值得嘗試的問題。 本研究目標藉由材料試壓試驗實際操作，了解工程組測試材料實驗方法、實驗配置以 及資料整理方法。再以實驗結論為基礎下，提出紙管在不同設計上的應用。 研究流程圖以 X 向為設計脈絡、Y 向為研究脈絡。( 以下依照研究過程說明 ) (1) 設計脈絡以上學期設計構想為出發點，發展設計核心價值，理解研究價值以及研究 方法、目標之架構。 (2) 藉由紙管力學測驗 ( 一 ) 做為設計依據發展設計系統原型，發展出原型構築系統再 反覆驗證。 (3) 由設計系統釐清問題並依照合理系統發展接頭型式，回應到設計脈絡核心價值，並 發現問題以及討論歸納。 (4) 紙管力學測驗 ( 二 ) 進行，縮小紙管實驗目標範圍至抗壓試驗以及三點抗彎試驗， 進而歸納階段結論 (5) 階段實驗結論回應道接頭設計原型 * 紅字部分為現階段
6
(Research process)
研究方法/目標
Collective housing
研究議題/目標
- 力學報告書(1-1)
研究動機
Minimal living
設計核心價值
研究流程(研究論文/國際建造大賽)
Exp. 2
現有尺寸盤點
Exp. 1
將設計問題濃縮成構築 系統接頭問題，進而演 化為不同小型實驗
設計系統
實驗檢討
數據資料整理
發現/討論
紙管試壓試驗
實驗檢討
數據資料整理
發現/討論
紙管試壓試驗
接頭設計
研究流程圖
試驗報告書(1-1)
試驗報告書(1)
Trial 3.
設計核心問題
問題歸納 1
設計核心價值
系統結構問題
設計 (Design process)
數據回饋設計
數據資料整理
發現/討論
紙管接頭試驗
試體製作
Prototype 4
Prototype 3
Prototype 2
Prototype 1
接頭設計prototyping
M. Arch II 2019 / Design Research Report
研究 數據回饋設計
7
- 力學報告書(1-1)
- 力學報告書(1)
- Prototyping - 建造大賽
問題歸納 2
設計核心價值
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
紙管構築系統
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
- 代謝型極限住宅到都市簇群
災區腹地狹窄仍可機動組裝
2018.Autumn NCKU 鄭家源 8
Framework for the Re-Thinking Dom-Ino House under Circular Economy Paper tube material construction Structure analyses / Design applications
1-2 Construction management 材料管理 -Recycle system 回收更新系統
M. Arch II 2019 / Design Research Report
1-1 Minimal using 最小單元運用 -Construction system 構築系統
1-3 Minimal living to collective housing 最小單元住宅到簇群 -Living system 生活物質流系統
9
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
04_ PRATICAL APPLICATIONS - Urban System / Chia-Yuan Cheng
Design / 2-1 Minimal Living to Collective housing PRATICAL APPLICATIONS / - Urban System / Chia-Yuan Cheng
背景 (Background) 2018 年 8 月 22 日，48 小時內環太平洋地 災難發生時，於不同時期有不同急難空間的 震帶發生了 69 場 4.5 以上地震，災難在全球 配置應用，現在許多企業提供非一次性救助的 國家地震工程中心「台灣地震損失評估系統TELES」推估， 產生週期性的遷移。 系統增加受難人口的隱私性。以坂茂紙收容所 山腳斷層若發生規模7.0的淺層地震，全台北市將都會達到 國家地震工程中心 ( 台灣地震損失評估系統 為例，上方軟性空間提供隱私性的區隔。而彈 6級烈震或7級劇震的震度。 TELES) 推估，山腳斷層若發生規模 7.0 的淺 性隔間增加加上收納空間不足，導致災民使用 層地震，全台北市將都會達到 6 級烈震或 7 空間上受到壓迫。 級劇震的震度，雙北恐怕會倒塌 3 萬 5000 棟 因此設計由坂茂構築系統為發想，進而提供 房屋會倒塌3358棟， 房屋。而以都市收容能量評估來看，台北對於 收納系統，同時達到隱私性以及收納性之構築 嚴重損毀9677棟 共約1萬3000棟房屋全倒或半倒 急難收容所的供應不足以因應災難發生後的需 系統。 若加計新北市，雙北恐怕會倒塌3萬5000棟房屋 求量，因此設計以解決臨時大量收容所需求為 主軸，進行構築系統發展。
Minimal housing 緊急避難所 最小居住單元 Shelter
推估， 會達到
Minimal housing 緊急避難所 最小居住單元 Shelter
[2]
震源 110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
S
0年發生機率
[3][4]
S
S
規模>6.5 97% 規模>6.7 94% 規模>7.0 55% 55cm*55cm Grid [1]
[5][6]
1991-2006地震密度/深度 (數小時)
(1~2週)
(數小時)
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 0.5平方公尺/每人 1-2平方公尺/每人
緊急避難場所 (需可容納50人)
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
臨時避難場所
1-2平方公尺/每人 臨時收容所 2平方公尺/每人
(等待重建)
臨時收容所 2平方公尺/每人
10
中、長期收容場所
2-4平方公尺/每人 中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
收容空間需求評估
6
(等待重建)
[1][2]: 臺北市地震災害潛勢分析與避難收容能量評估 =Earthquake-Induced Potential Disaster Analysis and Shelter Planning of Taipei City 91 2012.07[ 民 101.07] [3]: https://www.archdaily.cn/cn/898339/ban-mao-wei-ri-ben-hong-shui-shou-zai-zhe-jian-zao-lin-shi-zhe-bi-xi-tong [4][5][6]: http://home.appledaily.com.tw/article/index/20151108/76933/news/ad/ [7]: https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/898381/shigeru-ban-disena-refugios-temporales-para-las-victimas-de-las-inundaciones-en-japon/5b4ce7f7f19 7ccaa1c00023c-shigeru-ban-creates-temporary-shelter-system-for-japanese-flooding-victims-image
圖 : 鄭家源
M. Arch II 2019 / Design ResearchDom-Ino Report House under Circular Economy Report M. Arch II 2018 / Re-Thinking
隱私性 板茂臨時收容所 / 收納問題?
收納問題
圖 : 鄭家源
急難收容所場景圖
11 7
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
收容空間型態隨著不同週期有不同的需求 量，由急難收容到中長期收容，每個人的極限 住居須因應不同時期所面對的狀況。以前期為 例，收容隱私性以及收納性為考量，中長期以 彈性使用空間最大化為考量。 因此若構築系統可以像細胞不斷的轉換型
態，在不同需求下不斷轉換系統建構出的型 態，如此能夠產生持續循環、代謝、更新以及 管理的服務網路系統。 進而在都市中以不同面貌存在。
Construction system 構築系統
Structure Grid Structure Grid
Recycle system 代謝更新系統
110cm*110cm Grid
110cm*110cm Grid 紙管
Structure Grid
55cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*110cm Grid
紙管
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
n-pulp
紙管 木板 Structure Gridn-pulp
木板
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
n-pulp 木板
n-pulp 木板
L LL
M-1 M-1
M-1
2-1 Minimal Living to Collective housing
M-2
S
M-2S
M-2
L
Design /
55cm*55cm Grid
紙管
S
M-1
M-2
S
Furniture Unit
Furniture Unit Furniture Unit
Furniture Unit
Structure Grid
110cm*110cm Grid
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid 55cm*110cm Grid
紙管
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
Structure Grid
n-pulp 木板
n-pulp 木板 110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
L
L
M-1
M-1
L
M-1
M-2
M-2 M-2
S
S
S
Furniture Unit Furniture Unit Furniture Unit
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
L
M-1
M-2
S
n-pulp 木板
Structure Grid Structure Grid
110cm*110cm Grid
110cm*110cm Grid 紙管
Structure Grid
55cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*110cm Grid
紙管
緊急避難所 Shelter
圖 : 鄭家源
系統代謝模式
Furniture Unit
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
n-pulp
紙管 木板 Structure Gridn-pulp
L
木板
M-1
M-2
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
n-pulp 木板
110cm*55cm Grid
n-pulp 木板
L LL
After 1hr~3days
M-1
M-1 M-1
M-2
S
M-2S
M-2
L
Furniture Unit
55cm*55cm Grid
S
紙管
M-1
S
M-2
S
Furniture Unit
Furniture Unit Furniture Unit
Furniture Unit
Structure Grid
110cm*110cm Grid
Structure Grid
110cm*110cm Grid 紙管
55cm*110cm Grid 55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
Structure Grid
n-pulp 木板
n-pulp 木板 110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
Minimal housing 最小居住單元
1.75 tons
6 cars -100 people shelter
3.49 tons 4.5 cars -100 people shelter
(數小時)
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 1-2平方公尺/每人
(等待重建)
臨時收容所 2平方公尺/每人
中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
12 系統代謝模式 ( 紙廠預製 - 緊急避難所 )
圖 : 鄭家源
住宅 Housing After 5~8 years 100 people shelter - 8.5 housing(8.5~17)
Minimal housing 最小居住單元
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 1-2平方公尺/每人
M. Arch II 2019 / Design Research Report
(數小時)
(等待重建)
臨時收容所 2平方公尺/每人
中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
系統代謝模式 ( 緊急避難所 - 住宅 )
Furniture system Waiting for next disaster...
1 housing - 8~36 furniture units
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
Structure Grid
110cm*110cm Grid
Structure Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*110cm Grid
紙管 木板
Minimal housing 最小居住單元
110cm*110cm Grid
55cm*55cm Grid
School
110cm*110cm Grid
紙管
Structure Gridn-pulp
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
n-pulp 木板
L
LL
M-1
M-1
M-1
L
Furniture Unit
M-2
S
M-2S
M-2
S
M-1
M-2
S
Furniture Unit
Furniture Unit
Furniture Unit
Structure Grid Structure Grid
110cm*110cm Grid 110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid 55cm*110cm Grid
紙管
110cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
Structure Grid
n-pulp 木板
n-pulp 木板 110cm*110cm Grid
Housing
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
n-pulp 木板
L
L L
M-1
M-1 M-1
M-2
M-2 M-2
S
S
S
Furniture Unit Furniture Unit Furniture Unit
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
public space
n-pulp 木板
Structure Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid
紙管
L
(數小時)
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 1-2平方公尺/每人
n-pulp 木板
M-1
臨時收容所 2平方公尺/每人
M-2
(等待重建)
S
中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
Furniture Unit
L
M-1
M-2
系統代謝模式 ( 住宅 - 家具 )
S
13
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
系統以最小家具模組為基準，由交通運 輸考量到自力營造考量，組裝方式簡化 為系統家具組構，也建立模矩材料尺寸， 企圖讓人能夠自力營造也可以突破以往 的技術門檻，往後建築體的材料都可以 更新抽換，進行維護管理。
Construction management 材料管理 - Recycle system 回收更新系統
訂製鋁構件 單元組成 單元組成 單元組成
紙管(管徑10cm)
2-1 Minimal Living to Collective housing
紙管(管徑9cm)
Shelter
Shelter Shelter
訂製鋁構件
Structure Grid
110cm*110cm Grid
Structure Grid
紙管(管徑10cm) 紙管(管徑10cm)
紙管(管徑9cm)
紙管(管徑9cm) 紙管(管徑9cm)
55cm*110cm Grid
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
紙管
單元組成
單元組成
紙管
Design /
n-pulp 木板 n-pulp 木板
L
110cm*110cm Grid 55cm*55cm Grid
55cm*55cm Grid 55cm*55cm Grid 單元組成 單元組成
單元組成 單元組成
Collective Housing Housing Collective
M-1 M-1 55cm*110cm 55cm*110cm Grid Grid
55cm*110cm Grid
110cm*55cm Grid 110cm*55cm Grid
Collective Housing
L Structure Grid 110cm*55cm Grid
訂製鋁構件 訂製鋁構件
紙管(管徑10cm)
M-2 M-2 Structure Grid Grid Structure 110cm*55cm 110cm*55cm Grid Grid
Furniture system110cm*55cm Grid
55cm*110cm Grid
110cm*110cm Grid Grid 110cm*110cm 55cm*55cm 55cm*55cm Grid Grid
S
S
Furniture Furniture system system 110cm*55cm Grid Grid 110cm*55cm
55cm*110cm Grid Grid 55cm*110cm
55cm*55cm Grid
Furniture Unit Furniture Unit
14
系統家具圖
圖 : 鄭家源
55cm*55cm Grid Grid 55cm*55cm
- Recycle system 代謝更新系統
Furniture Unit
Structure Grid
n-pulp 木板
紙管
L
110cm*110cm Grid
Furniture Unit
Structure Grid
M-1
L
110cm*110cm Grid
55cm*110cm Grid
n-pulp 木板
紙管
Furniture Unit Furniture Unit Furniture Unit
M-2
M-1
110cm*55cm Grid
55cm*110cm Grid
M-2
S
55cm*55cm Grid
110cm*55cm Grid
S
紙管(管徑9cm)
紙管(管徑10cm)
訂製鋁構件
紙管(管徑9cm)
紙管(管徑10cm)
訂製鋁構件
www.arup.com/perspectives/publications/circular-economy-in-the-built-environment
55cm*55cm Grid
M. Arch II 2019 / Design Research Report
15
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
Original Design Type : Joint / Construction
接頭設計以力學實驗中紙管節點承壓實 驗、螺栓節點承壓實驗測試結果評估節 點乘載能力可行性。
訂製鋁構件 單元組成
紙管(管徑9cm)
Shelter 訂製鋁構件
紙管(管徑10cm)
紙管(管徑9cm)
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
紙管(管徑10cm)
單元組成
lective Housing
urniture system110cm*55cm Grid cm Grid 16
55cm*55cm Grid
細部接頭爆炸圖
圖 : 鄭家源
3*4 Unit construction
安裝順序
L
E
地面層處理
F
G
D
C
B
A
H
柱梁牆結構
A 外皮層
A 屋頂板 金屬鋼浪板 (30mm.40mm.50mm) 透明浪板 (30mm.40mm.50mm)
B
屋頂次結構 C型鋼 (50mm*100mm*400cm / 2.3mm)
C 屋頂次結構 -防水.防火處理
梁結構 -防水.防火處理 D 紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:90mm 厚度:5mm)
柱牆結構
-防水.防火處理
E
紙管 (外徑:200mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:90mm 厚度:5mm)
F
柱牆結構
M. Arch II 2019 / Design Research Report
N-pulp (550mm*1100mm / 400mm) N-pulp (550mm*550mm / 400mm)
模矩家具系統
-防水.防火處理
N-pulp (550mm*1100mm / 400mm) N-pulp (550mm*550mm / 400mm)
G 拉索構件 紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 鋼纜/伸縮器螺絲
I 地面板材 N-pulp (550mm*1100mm / 400mm) N-pulp (1100mm*1100mm / 400mm)
J 地面次結構 C型鋼 (50mm*100mm*400cm / 2.3mm)
K 地面主結構
-防水.防火處理
紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:90mm 厚度:5mm)
L 水泥基礎 H 外皮層次結構 C型鋼 (50mm*100mm*400cm / 2.3mm)
中長期收容所結構爆炸圖
圖 : 鄭家源
17
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
災難發生時，急難收容空間需求大增， 紙廠不斷製作預製建築元件向災區運送， 每個零件都可以人力搬運組裝，不同需 求構築系統即可以轉換回不同建築模式。
4-3 Minimal living to collective housing 最小單元住宅到簇群
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
-Living system 生活物質流系統
緊急避難所 Shelter After 1hr~3days
Minimal housing 最小居住單元
1.75 tons
6 cars -100 people shelter
3.49 tons 4.5 cars -100 people shelter 空間隨需求擴充
18
(數小時)
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 1-2平方公尺/每人
圖 : 鄭家源 (等待重建)
臨時收容所 2平方公尺/每人
中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
M. Arch II 2019 / Design Research Report
災難發生過後，紙器廠不斷製作預製零件供應至災區
19 圖 : 鄭家源
災區腹地狹窄仍可機動組裝
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
產品通路經由事務所或紙器廠連結進入 網路表單。每個環節都可以隨著自身需 求在同一個構築系統下產生不同樣式變 化，小單元通用化的到大整體的客製化。
Minimal living to collective housing 最小單元住宅到簇群
-Living system 生活物質流系統
Step 1:Type
Step 0: Number
入口網站
選擇“人數 ”
Step 2:Prefabricated furniture 選擇“預製家具”
選擇“產品樣式”
Yuan Studio
AAB-E(2 units)
1人
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
AA-E(2 units)
udio
A1
2人
B3
3人
洗衣機 40L
AAA-BE(2 units)
A1 E
AAA-E(2 units)
Shelter application!!!
洗衣機 40L
庇護專案設計
125
125
125
125
125
125
112
After 5~8 years
Minimal housing 最小居住單元
112
125
125
125
100 people shelter - 8.5 housing(8.5~17)
案設計
收納系統
圖 : 鄭家源
20
A2
4人
住宅 Housing
er cation!!!
12加侖 熱水器
(數小時)
(1~2週)
緊急避難場所 (需可容納50人) 0.5平方公尺/每人
臨時避難場所 1-2平方公尺/每人
一般系統 (等待重建)
臨時收容所 2平方公尺/每人
中、長期收容場所 2-4平方公尺/每人
12加侖 熱水器
A2
E
19:00~24:00
Living room
24:00~8:00
Bedroom M. Arch II 2019 / Design Research Report
Basic unit 8:00~12:00
Study room
9:00、12:00、18:00
Kitchen
19:00~24:00
Living room
21 8:00~12:00
圖 : 鄭家源
Study room
02_ Design
- 2-1 Minimal Living to Collective housing Minimal living to collective housing 最小單元住宅到簇群
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
-Living system 生活物質流系統
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
由前期最基本家具系統模矩擴充至建築 形式，空間中的每一個構件能夠產生最 基本三種形式空間原型，再由三種由最 私密到最公共原型發展更多空間架構。
Prototype A
Prototype B
Prototype C
Prototype A
Prototype B
Prototype C
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
我需要兩個單人房 一個廁所一個廚房 我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
Prototype A
Prototype B
Prototype C
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
我要在這裡開家 小餐廳，白天賣吃 的晚上有活動
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
A+A
B+B
空間原型
22
C+C
圖 : 鄭家源
我需要兩個單人 一個廁所一個廚
我們要一個單人房 +一個小客廳合購 一個用水空間 我需要兩個單人房 合購一個用水空間
我需要兩個單 但各自擁有廁
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
Prototy
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
我需要兩個單人房 一個廁所一個廚房 我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
M. Arch II 2019 / Design Research Report
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
我要在這裡開家 小餐廳，白天賣 的晚上有活動
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
我要在這裡開家 小餐廳，白天賣吃 的晚上有活動
空間原型隨使用需求變化
圖 : 鄭家源
23
02_ Design
Design /
2-1 Minimal Living to Collective housing
- 2-1 Minimal Living to Collective housing
圖 : 鄭家源
24
M. Arch II 2019 / Design Research Report
圖 : 鄭家源
25
圖 : 鄭家源
02_ Design
- 2-2 Minimal Living - Construction system
桁架系統 紙管結構在坂茂的案例中常以二維桁架系統以及三維空間桁架系統，紙管在桁架系統上 只作為壓力構件，而拉力構件在桁架上都是以金屬桿件為主。( 圖 1)( 圖 2)
紙管在梁柱系統的運用上可以在坂茂的臨時避難屋以及 2013Abu Dhabi Art pavilion 體 現出，而這兩個案例中紙管與紙管之間並沒有接頭形式出現，紙管之間以鑲嵌穿孔的方 式框架出梁柱結構系統。( 圖 3)( 圖 4)
Design /
2-2 Minimal Living - Construction system
桁架系統
26
( 圖 1)
( 圖 2)
( 圖 3)
( 圖 4)
設計系統問題與發現 訂製鋁構件 訂製鋁構件
紙管構築系統 紙管(管徑10cm) 紙管(管徑10cm)
original
梁柱結構系統 材料
桁架結構系統
接點
紙管(管徑9cm) 紙管(管徑9cm)
材料
接點
Ceiling area
Wall area
A
家具系統 材料
接點
B
安裝順序
L
E
地面層處理
F
G
D
C
B
A
A
H
柱梁牆結構
A
C
外皮層
C
55cm*55cm Grid Grid A 屋頂板 55cm*55cm
Section (Oroginal Type)
金屬鋼浪板 (30mm.40mm.50mm) 透明浪板 (30mm.40mm.50mm)
B
Section
Section detail
M. Arch II 2019 / Design Research Report
B
屋頂次結構
1. 系統定位不明確 : 既是結構系統也可以是家具系統，在設計上是考量到一個整體都是 1. 系統定位不明確 : 既是結構系統也可以是家具系統，在設計 一個循環，但是在力學評估上就沒有依據評估使用載重，紙管所需尺寸以及接合點在家 具系統或是結構系統都有所不同。 上是考量到一個整體都是一個循環，但是在力學評估上就沒有 C型鋼 (50mm*100mm*400cm / 2.3mm)
C 屋頂次結構 -防水.防火處理
N-pulp (550mm*1100mm / 400mm) N-pulp (550mm*550mm / 400mm)
依據評估使用載重，紙管所需尺寸以及接合點在家具系統或是 2. 企圖用桁架系統構成牆體到天花，而紙管若為桁架系統材料屬於二力桿件，受壓力以 結構系統都有所不同。 梁結構 -防水.防火處理 D 紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:90mm 厚度:5mm)
及拉力，若以板材取代斜撐或是斜拉金屬桿件容易大幅增加自重。 柱牆結構
-防水.防火處理
E
紙管 (外徑:200mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 紙管 (外徑:90mm 厚度:5mm)
F
柱牆結構
-防水.防火處理
N-pulp (550mm*1100mm / 400mm) N-pulp (550mm*550mm / 400mm)
Section
紙管構築系統
1. 系統定位不明確 : 既是結構系統也可以是家具系統，在設計 3. 若天花部分為桁架系統，斜拉桿件銜接紙管部分必須有金屬構件。
上是考量到一個整體都是一個循環，但是在力學評估上就沒有 original 依據評估使用載重，紙管所需尺寸以及接合點在家具系統或是 結構系統都有所不同。
G 拉索構件
紙管 (外徑:100mm 厚度:5mm) 鋼纜/伸縮器螺絲
梁柱結構系統
m) m)
材料
桁架結構系統 紙管構築系統
接點
材料
Ceiling area
Wall area 桁架結構系統
梁柱結構系統 材料
接點
家具系統
original
接點 材料
接點
Ceiling area
H 外皮層次結構 C型鋼 (50mm*100mm*400cm / 2.3mm)
材料
Wall area
家具系統
材料
接點
接點
構築系統區分架構
27
假設 經以
02_ Design
- 2-3 Construction system development 200
桁架系統內力試算 藉由桁架載重初估進行結構桿件內力試算，將紙管力學試驗 ( 一 ) 的實驗結果導入設計系統。 載重初估為單層結構體，以 ( 圖 1) 作為整體桁架單元計算，紙 管跨距及高度分別為 200cm 以及 60cm。截面內紙管重量為 4.188 公斤重，接頭重量為 1.5 公斤重，外加金屬拉桿及浪板重， 單元推估重量為 41.24 公斤。計算結果紙管分別受壓以及受拉， 142.2 公斤重、139.75 公斤重及 3.2 公斤重，皆在實驗容許值範 圍內。
載重
F1 θ 60
F2 F3
內力
2-3 Construction system development
F
200
200 200
200 200
200
200
200
200 200
200 200
Design /
A部分
材料:
A部分
200
A部分
材料:
Ø 100mm ,5mm L:180cm 紙管 1. Ø 100mm1.2.,5mm L:180cm 假設此接頭為剛性接頭，原絞接部分已 Ø 100mm ,5mm L:紙管 60cm 紙管 假設此接頭為剛性接頭，原絞接部分已 2. Ø 100mm ,5mm L: 60cm (0.2 紙管 經以螺栓方式修正為剛性接點 3. Ø 20mm 斜撐構件 kgw) 200cm*400cm ,8.13 kg/m ,8.689 kg/m²) 經以螺栓方式修正為剛性接點 3. Ø 20mm4.斜撐構件 (0.2浪板(0.76mm kgw) 200
載重評估:
4. 200cm*400cm 浪板(0.76mm ,8.13 kg/m ,8.689 kg/m²)
載重評估: F1
紙管重量
60
θ
F2
單元總重量
紙管重量
F3
內力評估: 單元總重量
F
內力評估:
A部分 拉力桿件
壓力桿件
A部分 拉力桿件
28
壓力桿件
拉力桿件
拉力桿件
Joint prototype 1 : Wood joint
75 mm
M. Arch II 2019 / Design Research Report
接頭/材料問題
接頭形式以魯班鎖邏輯延伸， 組成剛性構件。在坂茂的案例 積上相較於其金屬桿件接合點 (2)接頭重量重，不易快速組
75 mm
Keyword: - 材料 - 模矩生產方式
梁柱結構系 材料
Ceiling area
材料
Joint Prototype - 1
接頭型式以魯班鎖邏輯延伸，由兩種單元模組片狀原型組成，木夾板 再以膠合方式組成剛性構件。在坂茂案例中接頭型式已塊狀單元組 成，(1) 塊狀接合點在體積上相較於其金屬感漸接合點大，且接點大 小會隨著紙管尺寸變大而放大 (2) 接頭重量重，不易人工快速拆裝 (3) 不易增加次結構構件。
29 雷切場現況圖
Joint prototype 1 : Paper tube (beam) 02_ Design
- 2-2 Minimal Living - Construction system
接頭/材料
A. 紙管因承
2-2 Minimal Living - Construction system
以桁架系 十字形斷 式，以接 接觸面積 t of tube)承
B
- 增加紙 - 減少木
A-2 A-3
A-1
B. 標準化木
度高，施
Design /
- 增加定
Keyword: - 模矩化零件 - 鑲嵌零件固定方式 Joint Prototype - 1
A. 紙管因承受壓力以及拉力能力較承受剪力為佳，因此以桁架系統為 主結構系統。木卡楯銜接只管的斷面為十字形斷面，以定位柱作為快 速組裝紙管的卡接方式，以接頭的細部來看，紙管壓力或是拉力僅由 (A-3) 接觸面積 (h*t of tube) 紙管末端接觸面積 (t of wood*t of tube) 承受。 - 增加紙館完整受壓面 - 減少木頭卡楯十字斷面與紙館之間的縫隙 B. 標準化木頭構件採用魯班鎖構築方法，因此施工精準度高，施工誤 差容易造成結構鬆動。 - 增加定位構件 30 紙管抗彎試驗現場照片
Joint prototype 1 : Paper tube / wood joint
M. Arch II 2019 / Design Research Report
A
oint A
直徑:10cm 厚度:0.5cm 紙管
2cm 木夾板(外)
Keyword:
2cm 木夾板(內)
- 絞接 - 紙管 / 接頭十字部改善
直徑:9cm 厚度:0.5cm 紙管
A. 接頭形
Joint Prototype - 2
木板雷 之間卻
Joint prototype 1 : Paper tube / wood joint A
直徑:10cm 厚度:0.5cm 紙管
A 2cm 木夾板(外) 2cm 木夾板(內)
直徑:9cm 厚度:0.5cm 紙管
接頭 1:1 照片 A. 接頭形式目前的方向是做成剛接的接頭(0.5CM合成
剖面細部
木板雷切成片狀並膠合而成)，但是紙管與剛性接頭 之間卻是以絞接的形式存在。
A
A. 接頭形式目前的方向是做成剛接的接頭 (0.5CM 合成木板雷切成片 狀並膠合而成 )，但是紙管與剛性接頭之間卻是以絞接的形式存在。 31
02_ Design
- 2-2 Minimal Living - Construction system
Joint Joint prototype prototype 4 : 4Paper : Paper tube tube / wood / wood joint joint
2-2 Minimal Living - Construction system
桿件安裝 3.3.桿件安裝
預製木頭銜接紙管 2.2.預製木頭銜接紙管
Design /
A A
預製木頭接合構件 1. 1.預製木頭接合構件
A. Joint A.Keyword: Joint prototype prototype 4 紙管與接頭局部發展為 4 紙管與接頭局部發展 由側向進行預製材料更新的方式，以達成構 由側向進行預製材料更新的方式，以達成構 - 局部拆裝 築物的局部拆裝，並且增加施工時的便利性 築物的局部拆裝，並且增加施工時的便利性
- 紙管 / 接頭部改善
Joint Prototype - 3
紙管接頭原型 -3 A. 接頭形式目前的方向是做成剛接的接頭 (0.5CM 合成木板雷切成片狀並膠合而成 )， 但是紙管與剛性接頭之間卻是以絞接的形式存在。
32
坂茂的案例中多為大型紙管構築案例，若以坂茂構築方式的桁架系統為例，紙管接合部分以木 塊作為剛性接頭 (1)接頭大小將隨不同尺寸紙管大小而調整，因此相同的接頭在我設計的前提下是無法成立的 ，會發展一套通用接頭方式 (2)在自力營造上因為塊體接頭重量重，系統上將紙管接合部分修正為片狀組成的接頭形式， 減少自重，達成循環經濟的拆裝、運送上以及快速自力擴充的設計條件
Ø9.7cm、1cm 紙管 金屬斜拉桿 金屬次結構桿件
Detail
Floor part
Ceiling part
，若以坂茂構築方式的桁架系統為例，紙管接合部分以木
調整，因此相同的接頭在我設計的前提下是無法成立的
Ø9.7cm、1cm 紙管
塑料結構底座
1:1 模型區域
Part A Unit(90*120)
金屬斜拉桿 金屬次結構桿件
Ceiling part
1:1 Model Area Floor part
M. Arch II 2019 / Design Research Report
重，系統上將紙管接合部分修正為片狀組成的接頭形式， 送上以及快速自力擴充的設計條件
合部分以木
法成立的
接頭形式，
m 紙管 塑料結構底座 Part A Unit(90*120)
桿件 Ceiling part of unit
Floor part of unit
Floor part
坂茂的案例中多為大型紙管構築案例，若以坂茂構築方式的桁架系統為例，紙管接合 部分以木塊作為剛性接頭。 (1) 接頭大小將隨不同尺寸紙管大小而調整，因此相同的接頭在我設計的前提下是無法 成立的 ，會發展一套通用接頭方式 (2) 在自力營造上因為塊體接頭重量重，系統上將紙管接合部分修正為片狀組成的接頭 形式，減少自重，達成循環經濟的拆裝、運送上以及快速自力擴充的設計條件
33
02_ Design
- 2-2 Minimal Living - Construction system
模矩化零件
1.
紙管桁架桿件 內徑:90mm 外徑:110mm 厚度:10mm
2.
紙管桁架桿件 內徑:70mm 外徑:90mm 厚度:10mm
L : 60CM 數量: 6 支 3.
Design /
2-2 Minimal Living - Construction system
L : 150CM 數量: 8 支
紙管桁架桿件 內徑:90mm 外徑:110mm 厚度:10mm
L : 100CM 數量: 6 支
4.
紙管桁架桿件 內徑:55mm 外徑:25mm 厚度:15mm
L : 60CM 數量: 6 支 5.
紙管銜接桿件
數量: 72 個 6.
樓板結構
數量: 10 支 34
7.
M. Arch II 2019 / Design Research Report
接頭部分 數量: 12 組
模矩化零件收納系統
橡皮槌 + 扳手 數量: 各 2支
150
5.
40
6.
7.
2.
60
4.
3.
1. Total weight: 87Kg
紙管構築將被拆解成模矩化的元件，扁平化後以 60*150*40 的收納箱運輸單元系統
35
02_ Design
- 2-2 Minimal Living - Construction system
模矩化零件到空間單元變化
我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
Prototype A
我需要兩個單人房 兩個A型單人房合購 一個廁所一個廚房 一個用水單元可享 折扣優惠
Prototype B
Prototype C
我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
我要在這裡開家 兩個A+W型單人房 小餐廳，白天賣吃 建議您將其中一個 的晚上有活動 改為廚房家具系統
我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
Design /
2-2 Minimal Living - Construction system
Prototype A
我要在這裡開家 小餐廳，白天賣吃 的晚上有活動 兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統 兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
Prototype B
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
我需要兩個單人房 兩個A型單人房合購 一個廁所一個廚房 一個用水單元可享 折扣優惠
B+B
C+C
Prototype A
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
B+B
Prototype A
C+C
我需要兩個單人房 兩個A型單人房合購 一個廁所一個廚房 一個用水單元可享 折扣優惠
建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
Prototype A Prototype A
我需要兩個單人房 兩個A型單人房合購 一個廁所一個廚房 一個用水單元可享 折扣優惠
我需要兩個單人房 但各自擁有廁所
我要在這裡開家 我要在這裡開家 兩個A+W型單人房 小餐廳，白天賣吃 小餐廳，白天賣吃 建議您將其中一個 的晚上有活動 的晚上有活動 兩個A+W型單人房 改為廚房家具系統 建議您將其中一個 改為廚房家具系統 兩個A+W型單人房
兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 兩個A+W型單人房 改為專業廚房系統 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
A+A
兩個A+W型單人房 兩個A+W型單人房 兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 建議您將兩個空間 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統 改為專業廚房系統 改為專業廚房系統
A+A
B+B B+B
空間單元變化 ( 圖 3)
Prototype C
Prototype B
Prototype C
設計核心價值為快速拆裝、構件局部更新、自力營建以及快速運送移動。單元模矩化 零件能夠擴充到原有收納體積 (60cm*150cm*40cm) 的 12 倍 ( 圖 1)，此收納體積為中 大型家具模矩收納裝箱尺寸，體積擴充的能力影響到迅速擴充的能力，此係數用於推 估未來極限住宅到混居時，結構系統複雜化後空間對於單元模矩化零件的運輸需求。 我要在這裡開家 小餐廳，白天賣吃 的晚上有活動 兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統 兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 兩個A+W型單人房 改為專業廚房系統 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
A+A
Prototype B
A+A
B+B
B+B
C+C
C+C
Prototype C
而模矩收納尺寸將影響到紙管零件的使用層級，如家具層級、空間層級到建築層級， 進而發展出不同的變化單元 (Prototype A、Prototype B、Prototype C)( 圖三 ) 兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
A+A
36
B+B
B+B
Prototype C Prototype C Prototype C
A+A
Prototype B
Prototype C Prototype C
構築結構體 ( 圖 2)
Prototype B Prototype B Prototype B
建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
構築單元擴充體積 ( 圖 1) A Prototype
Prototype B Prototype B
我要在這裡開家 小餐廳，白天賣吃 我要在這裡開家 的晚上有活動 兩個A+W型單人房 兩個A+W型單人房 小餐廳，白天賣吃 建議您將其中一個 建議您將其中一個 的晚上有活動 改為廚房家具系統 改為廚房家具系統 兩個A+W型單人房
我需要兩個單人房 我需要兩個單人房 但各自擁有廁所 但各自擁有廁所
兩個A型單人房合購 一個用水單元可享 折扣優惠
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
我要在這裡開家 兩個A+W型單人房 小餐廳，白天賣吃 建議您將其中一個 的晚上有活動 改為廚房家具系統
我需要兩個單人房 但各自擁有廁所 我需要兩個單人房 但各自擁有廁所 兩個A+W型單人房 建議您將其中一個 改為廚房家具系統
Prototype C
兩個A+W型單人房 建議您將兩個空間 改為專業廚房系統
A+A
Prototype B
Prototype C
A+A
Prototype B
Prototype A
C+C
C+C C+C
單元構築結構體
M. Arch II 2019 / Design Research Report
外掛立面元件圖
37
03_ EXPERIMENT EXPLANATIONS - 3-1 References of Experiments
1-3 Research Methods & Approaches 本研究以紙管構築系統設計的標準尺寸為依據 ( 依照構築尺度可行性 )，作為試體數據收集。 探討紙管材料作為建築材料時不同尺寸的極限 ( 彈性係數、降伏應力、極限應力、剩餘應 力 ... 等。)，以了解紙管作為建材的可行性以及紙管與其他材料競爭的優勢。最後將研究出的 數據做為各個設計的依據加以進行構築方式的最佳化。 研究過程分為四個階段，分別為第一階段 ( 設計以及廠商提供尺寸統整 )、第二階段 ( 紙管試壓 實驗尺寸配置及方法 )、第三階段 ( 紙管試壓實驗現場施作、發現及討論 )、第四階段 ( 數據資 料處理、資料小結論 )。
EXPERIMENT EXPLANATIONS
/ References of Experiments
(1) 第一階段 : 設計以及廠商提供尺寸統整 第一階段將設計中各部位接合部的通用尺寸做統整，進而與偉聖紙器所提供的紙管進行實驗前 的尺寸統整
(2) 第二階段 : 紙管試壓實驗尺寸配置及方法 第二階段實驗尺寸配置參考了木材抗彎試驗法，因紙管材料相較於其他材料相對穩定，因此每 個紙管實驗曲三個試體測試結果，紙管直立抗壓試驗，承重試體高度 (2d) 以紙管管徑 (d) 的兩 倍作為依據；紙管三點抗彎試驗則以紙管管徑 (d) 的 12~16 倍做為試體長度作為依據；實驗配 置依據不同實驗紙管滾動或長度限制的可能性做微調。
(3) 第三階段 : 紙管試壓實驗現場施作、發現及討論 實驗過程全程以 5 噸油壓壓力機試驗，由試壓過程中記錄紙管受壓後逐步的破壞行為以及理解 與其他材料的不同。 (4) 第四階段 : 數據資料處理、資料小結論 將實驗所得出的數據藉由 Excel 資料處理統整出各個試體本身的試壓曲線，每個實驗中的三個 試體試壓曲線作數值及取線的平均，再由平均值統計出每個實驗所得到的彈性係數 (k)、降伏 應力 (Fy)、極限應力 (Fu)、剩餘應力 (Fr)。 (5) 第五階段 : 數據資料處理回饋 平均值統計出每個實驗所得到的應力為各種行為下每平方公分的受力大小，進而推估設計本身 不同部分的受力行為的合理性，再推估如何再將設計的結構最佳化，以防過度結構的狀況發生。 文 : 鄭家源
38
-廠商供應尺寸
紙管尺寸統整
-設計方案尺寸
設計方案雛形
Step 1
發現及討論 -實驗配置
-實驗方法
紙管試壓實驗
-結點承壓試驗(2)
-結點承壓試驗(1)
-三點抗彎試驗
-承壓試驗(直向)(橫向)
實驗流程圖
Step 2
試壓實驗前置
數據資料處理回饋
M. Arch II 2019 / Design Research Report
39
Step 3
發現及討論
圖 : 鄭家源
Step 4
-剩餘應力(fr)
-極限應力(fu)
-降伏應力(fy)
-彈性係數(k)
數據資料處理
Step 5
03_ EXPERIMENT EXPLANATIONS - 3-1 References of Experiments
實驗試驗規範 ( 參照 ) 本紙管材料力學試驗因無相關抗壓、抗彎之試驗規範，因此，本研究之試驗法等相關內容為參 考中華民國國家標準（CNS）之木材抗壓試驗法與木材抗彎試驗法，作為測定概要、試驗裝置、 試體製作、試驗步驟等之參照。 (1) 縱向抗壓試驗 在試體之平行纖維方向施加單調遞增之壓縮載重，至試體破壞為止，測定其縱向抗壓強度及試 體壓縮量，求出其縱向抗壓比例限度應力及縱向抗壓彈性模數。
EXPERIMENT EXPLANATIONS
/ References of Experiments
試體如圖所示，一邊直徑（2r）為 9.7cm 之圓形斷面，沿著纖維之長度（h） 為直徑（2r）之 2 － 4 倍之圓柱體。在試體製作時，須注意其長度方向與纖維 方向平行、其兩端面成平行且與 長度方向垂直。 (4) 抗彎試驗 在試體在試體施加單調遞增之抗彎載重，至試體破壞為止，測定其抗彎強度及試體撓曲量，求 出其抗彎比例限度應力及外觀抗彎彈性模數。 試體係直徑（2r）為 2.7cm 之圓形斷面，且平行纖維方向長度為支點間距離 加上 2 倍直徑（2r） 的圓柱體。製作試體時，其長度方向須與纖維方向平行。支點間距離為直徑（2r）之 12 － 16 倍， 如圖所示。 2r＝9.7cm
P
2r
h
R（反力） 2r
縱向抗壓試體
R（反力） L＝12×2r～16×2r
2r＝2.7cm 2r
抗彎試驗
( 圖 ): 紙管力學實驗報告書 (1)- 張約盛
40
03_ EXPERIMENT EXPLANATIONS - 3-2 Test sizes, Formats and Numbers
M. Arch II 2019 / Design Research Report
41
03_ EXPERIMENT EXPLANATIONS - 3-2 Test sizes, Formats and Numbers
試驗
試驗一
試驗二
試驗三
試驗名稱
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
P-2
P-3
編號
P-1
實驗名稱
平捲紙管抗壓試驗
平捲紙管抗壓試驗
平捲紙管抗彎試驗
試體數
3
3
3
EXPERIMENT EXPLANATIONS
/ 3-2 Test sizes, Formats and Numbers
照片
紙管外管徑-1 紙管厚度-1 紙管長度-1 最大施力 接觸面積
試驗
試驗四
試驗五
試驗六
試驗名稱
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
編號
S-1
S-1
S-1
實驗名稱
斜捲管抗壓試驗
斜捲管抗壓試驗
斜捲管抗壓試驗
試體數
3
3
3
照片
紙管外管徑-1 紙管厚度-1 紙管長度-1
42
最大施力 接觸面積
試驗
試驗七
試驗八
試驗九
試驗名稱
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
編號
S-7
S-8
S-9
實驗名稱
斜捲紙管抗壓試驗
斜捲紙管抗壓試驗
斜捲紙管抗壓試驗
試體數
3
3
3
M. Arch II 2019 / Design Research Report
照片
紙管外管徑-1 紙管厚度-1 紙管長度-1 最大施力 接觸面積
試驗
試驗〸
試驗名稱
紙管抗壓試驗
編號
S-10
實驗名稱
斜捲紙管抗彎試驗
試體數
3
試驗〸一
試驗〸二
紙管抗壓試驗
紙管抗壓試驗
S-11
S-12
斜捲紙管抗彎試驗 3
斜捲紙管抗彎試驗 3
照片
紙管外管徑-1 紙管厚度-1 紙管長度-1 最大施力 接觸面積
89cm
43
03_ EXPERIMENT EXPLANATIONS - 3-3 Experiment Layout
紙管抗壓試驗
2d
夾具*3
P-type-1
S-type-1、4、5、6 實驗配置
P-type-2
S-type-2 實驗配置
600mm 紙管抗壓測試為避免受壓過程因撓曲而產生紙管底 部側滑，須由夾具作為底層固定方式。 (110mm)(250mm)(320mm) 紙管抗壓試驗配置示意圖
EXPERIMENT EXPLANATIONS
/ 3-3 Experiment Layout
d
44 紙管抗壓試驗現場照片
(600mm) 紙管抗壓試驗配置示意圖
紙管三點抗彎試驗
T型鋼
460mm
既有 5 噸萬能試驗機底層 I 剛外接兩側 L 型鋼，中間部分三 點抗彎測試範圍限制為 810mm，若大於 810mm 需換平台 紙管三點抗彎試驗配置示意圖
M. Arch II 2019 / Design Research Report
890mm
45 紙管抗彎試驗現場照片
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 P-1：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :110mm 試體數 :3 面積 :18.26cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
p-1 實驗組與 s-1 實驗組在降伏過後曲線型態差異在於，p-1 因材料加工誤差力量逐漸遞減， 材料本身的抗壓只出現在實驗開始 ( 如圖片 )。紙管加工裁切時準確度要求高，若裁切有誤差 容易造成最大力量誤差，或是形成實驗過程 (A) 不穩定受壓。
試驗 P-1 平捲抗壓實驗紀錄照片 荷重/kgf 2000
(0.18、1890.5) 1800
(0.49、1729.5)
(0.41、1729.5)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
MAX(kgf)
200
0
46
00
.5
1 11
*試驗速度: 10.00mm/min
p-1-1
p-1-2
1854(kgf)
1890(kgf)
1.5 .5
*實驗至紙管位移10cm結束
P-1 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
p-1-3 1895(kgf)
Average 1879(kgf)
22 2
p-1-1
.5 2.5
p-1-2
p-1-3
P-1
P-1-1
5250
P-1-2
5106
P-1-3
5105
備註
1890 5153.6
kgf/cm
1895
103.5 1838.33
kgf
1729.5
103.7
100.6
94.7
9.8MPa
以試體降伏載重為依據
1671
1-1-2
1660
1-1-3
1657.5
M. Arch II 2019 / Design Research Report
1-1-1
91.5 1662.8
kgf
90.9
91.05
90.7
8.9MPa
備註
P-1 紙管抗壓試驗 / 試驗平均結果 / 載重 - 位移圖
2000
Py 降伏載重 (0.36mm、1838.33kgf)
1800
Pr 剩餘載重 (0.42mm、1662.8kgf)
1600
保險載重 (1470.33kgf)
1400
保險載重以降伏載重*0.8為計算值
1200 1000 800
K1
600 400 200 0
00
.5
11
.5
P-1 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
22
.5
47
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 P-2：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :600mm 試體數 :3 面積 :18.26cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
P-2 實驗組實驗目的為紀錄一定細長比下紙管受壓後的破壞行為。相較於試體為 110mm 抗 壓試體，600mm 平捲試體先出現材料本身的壓潰破壞 ( 試驗過程 A)，再出現試體中間段撓 曲破壞行為，最後產生材料中段的劈裂。實驗本身因紙管加工傾斜誤差產生抗壓能力的低估， 若加工精準度提高，實驗過程 A 將更加明顯。
荷重/kgf 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
p-2-1 200
0
48
MAX(kgf)
00
.5
11 1
*試驗速度: 10.00mm/min
p-2-2
1546.5kgf
1517kgf
.5 1.5
*實驗至紙管位移10cm結束
P-2 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
p-2-3 1664kgf
Average 1575.8(kgf)
22 2
p-2-1
.5 2.5
p-2-2
p-2-3
試驗 P-3：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :1100mm 抗彎測試範圍 :800mm 試體數 :3 實驗初始過程受壓穩定 (K 值穩定 )，第一個降伏點為金屬 I 剛壓潰紙管本身纖維，造成紙管上 方凹陷破壞，直到上方紙管纖維不再向下凹陷切開，載重再次提升直到底部紙管材料纖維撕裂 破壞，載重進而大幅度下降。
M. Arch II 2019 / Design Research Report
荷重/kgf 180
160
140
120
100
80
60
40
p-3-1 20
0
MAX(kgf)
128kgf
p-3-2 156kgf
p-3-3 155kgf
Average 146.3(kgf)
0123456789
*試驗速度: 10.00mm/min
*實驗至紙管位移10cm結束
P-33 紙管抗灣試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
p-3-1
p-3-2
49
p-3-3
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 S-1：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :110mm 試體數 :3 面積 :18.26cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
P-1 實驗組以及 S-1 實驗組作為紙管材料平捲以及斜捲抗壓強度比較組，S-1 斜捲破 壞行為過程初期並無產生紙材料纖維本身壓潰破壞，而是在斜捲部分產生斜向褶皺 (K1)，降伏過後載重穩定上升推測為，斜捲部分因壓力而緊密相接。
荷重/kgf 1600
1400
(0.31、1293)
(0.43、1311.5)
(0.3、1269)
K2 試驗結果取值區間
1200
1000
800
600
400
s-1-1
K1 試驗結果取值區間
200
MAX(kgf)
0
50
00
.5
11
*試驗速度: 10.00mm/min
s-1-2
1500.5kgf
1512.5kgf
.5
*實驗至紙管位移10cm結束
S-1 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-1-3
Average
1575.5kgf
1529.5kgf
22
s-1-1
.5
s-1-2
s-1-3
P-1
P-1-1
7272
1293
P-1-2
7272
P-1-3
7272
備註
載重區間(200kgf~1000kgf)
7272
kgf/cm
70.8 1291
1311
kgf
1269
71.7
70.6
69.4
6.9MPa
1671
1-1-2
1660
1-1-3
1657.5
M. Arch II 2019 / Design Research Report
1-1-1
91.5 1662.8
kgf
90.9
91.05
90.7
8.9MPa
備註
S-1 紙管抗壓試驗 / 試驗平均結果 / 載重 - 位移圖
2000 1800 1600 1400
Py 降伏載重 (0.25mm、1291kgf)
1200 1000
保險載重 (1032.88kgf)
800 600
保險載重以降伏載重*0.8為計算值
K1
400 200 0
00
.5
11
.5
22
.5
51 S-1 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 S-2：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :600mm 試體數 :3 面積 :18.26cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
P-2 實驗組以及 S-2 實驗組，實驗目的為紀錄一定細長比下斜捲以及平捲紙管受壓後的破 壞行為。相較於試體為 110mm 抗壓試體，600mm 平捲試體先出現材料本身的壓潰破壞 ( 試 驗過程 A)，再出現試體中間段撓曲破壞行為，最後產生材料中段的劈裂。實驗本身因紙管 加工傾斜誤差產生抗壓能力的低估，若加工精準度提高，實驗過程 A 將更加明顯。兩者在 降伏過後都產生載重大幅度下降，因此設計保險值應降低。
荷重/kgf 1200
1000
800
600
400
200
s-2-1 MAX(kgf)
0
52
0 00
0.5 .5
11 1
*試驗速度: 10.00mm/min
s-2-2 921kgf
982kgf
s-2-3 935.5kgf
.5 1.5
*實驗至紙管位移10cm結束
S-2 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
Average 946.16kgf
2
s-2-1
2.5
s-2-2
s-2-3
試驗 S-3：內徑 :25.4mm 外徑 :54.5mm 厚度 :14.55mm 試體高度 :1100mm 試體測試範圍 :800mm 試體數 :3 面積 :18.26cm² p-S 實驗組與 s-3 實驗組在降伏過後載重皆大幅下降，在破壞行為上 S-3 斜捲抗彎，在 紙管上方纖維尚未被壓潰破壞時，下方斜捲接合部分已經開始破壞 ( 實驗過程 K2 部分 )
M. Arch II 2019 / Design Research Report
荷重/kgf 100
90
80
70
60
50
40
30
20
s-3-1 10
0
MAX(kgf)
86.5kgf9
s-3-2 1kgf
s-3-3 83.5kgf
Average 87kgf
0123456789
s-3-1
S-3 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-3-2
53
s-3-3
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 S-4：內徑 :90mm 外徑 :110mm 厚度 :10mm 試體高度 :250mm 試體數 :3 面積 :31.4cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
S-4 實驗組主要為設計桁架系統的紙管尺寸，抗壓實驗破壞主要為斜向紋理，破壞過程由外圈 兩斜捲接縫處之間產生紋理，因紙捲工業製程，斜捲接縫處不在同一個平面上，在 S-4 實驗中， 先產生上方紙捲局部壓潰，再因抗壓破壞由斜捲內接合部分到外斜捲接合部分。
荷重/kgf
2500
2000
1500
1000
500
s-4-1 MAX(kgf)
s-4-2
2339.5 kgf
2274.5 kgf2
74.5 kgf 0
54
00 0
.5 0.5
11 1
*試驗速度: 10.00mm/min
72.4 kgf .5 1.5
*實驗至紙管位移10cm結束
S-4 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-4-3 301 kgf
Average 2305(kgf)
73.2 kgf 2 22
s-4-1s
2.5 .5
-4-2
s-4-3
試驗 S-5：內徑 :90mm 外徑 :100mm 厚度 :5mm 試體高度 :250mm 試體數 :3 面積 :14.9cm² 實驗改善 : 紙管加工裁切時準確度要求高，若裁切有誤差容易造成最大力量誤差，或是形成實 驗過程 (A) 不穩定受壓。
M. Arch II 2019 / Design Research Report
荷重/kgf 700
600
500
400
300
200
100
MAX(kgf)
0
00
.5
11 1
*試驗速度: 10.00mm/min
s-5-1
s-5-2
632(kgf)
561.5(kgf)
.5 1.5
*實驗至紙管位移10cm結束
S-3 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-5-3 654.5(kgf)
Average 616(kgf)
2
s-5-1
2.5
s-5-2
55
s-5-3
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 S-6：內徑 :130mm 外徑 :160mm 厚度 :15mm 試體高度 :320mm 試體數 :3 面積 :68.29cm²
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
s-6 抗壓實驗為抗壓能力與截面積關係比較組別，實驗過程先再紙管底部產生紙管材料本身的 受壓破壞，再產生斜捲接合部分受壓破壞，相較於前幾次實驗使用 3mm 紙管，越厚的紙管越 傾向材料本身抗壓試驗。實驗改善建議 1. 實驗配置上需增加金屬墊片 2. 紙管加工裁切時準確 度要求高，若裁切有誤差容易造成最大力量誤差，或是形成實驗過程 (A) 不穩定受壓。
荷重/kgf 5000
4500
A
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
s-6-1 MAX(kgf)
500
0
56
00 0
0.5 .5
11 1
*試驗速度: 10.00mm/min
s-6-2
4453(kgf)
4321(kgf)
1.5 .5
*實驗至紙管位移10cm結束
S-6 紙管抗壓試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-6-3 4344.5(kgf)
Average 4372.8(kgf)
2
s-6-1
2.5
s-6-2
s-6-3
試驗 S-7：內徑 :90mm 外徑 :110mm 厚度 :10mm 試體高度 :1000mm 試體測試範圍 :80mm 試體數 :3 面積 :31.4cm² s-7 斜捲抗彎試驗組作為不同細長比實驗的比較值，紙管在測試中破壞行為先在紙管與金屬片 接觸部位發生 ( 實驗過程 A 部分 )，再發生紙管下方撕裂的破壞行為 (B 部分 )。 實驗改善建議 1. 此實驗以設計本身紙管模矩長度為長度設定，因此未達三點抗彎實驗標準 ( 試 體測試範圍 = 外徑 *12~15 倍 )。2. 三點抗彎測試目的為紙管下方纖維或是接合部乘載能力， 需增加上方與紙管接觸面積避免上方壓潰優先於下方撕裂。
M. Arch II 2019 / Design Research Report
荷重/kgf 350
300
250
B 200
A 150
100
s-7-1
50
MAX(kgf)
0
275.5kgf
s-7-2 282.5kgf
s-7-3
378.3(kgf)
277kgf
02468
Average
10
*試驗速度: 10.00mm/min
*實驗至紙管位移10cm結束
S-7 紙管抗彎試驗 / 試體載重 - 位移圖折線圖
s-7-1
12
s-7-2
57
s-7-3
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-1 Results and Analyses
試驗 S-8：內徑 :90mm 外徑 :100mm 厚度 :5mm 面積 :14.9cm² 試體高度 :1000mm 試體測試範圍 :80mm 試體數 :3
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-1 Results and Analyses
s-8 斜捲抗彎試驗組作為不同細長比實驗的比較值，紙管在測試中破壞行為先在紙管與金屬片 接觸部位發生 ( 實驗過程 A 部分 )，測試還未達到紙管下方撕裂破壞已經達到位移 10 公分 (B 部分 )。實驗改善 : 1. 此實驗以設計本身紙管模矩長度為長度設定，因此未達三點抗彎實驗標準 ( 試體測試範圍 = 外徑 *12~15 倍 )。2. 三點抗彎測試目的為紙管下方纖維或是接合部乘載能力， 需增加上方與紙管接觸面積避免上方壓潰優先於下方撕裂。
荷重/kgf 80
70
60
50
A
40
B
30
20
s-8-1
10
0
58
最大力量
02468 0
64.5kgf
s-8-2 65.5kgf
s-8-3
Average 68.8(kgf)
76.5kgf
10
2468
*試驗速度: 10.00mm/min
*實驗至紙管位移10cm結束
s-8-1
12
s-8-2
s-8-3
試驗 S-9：內徑 :50mm 外徑 :62mm 厚度 :6mm 面積 :10.55cm² 試體高度 :1000mm 試體測試範圍 :80mm 試體數 :3
M. Arch II 2019 / Design Research Report
荷重/kgf 70
B
60
A
50
40
30
20
s-9-1 10
0
最大力量
60 kgf
s-9-2 59.5 kgf
s-9-3 58.5 kgf
0123456789
*試驗速度: 10.00mm/min
*實驗至紙管位移8cm結束
s-9-1
s-9-2
59
s-9-3
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-2 Exploration
實驗記錄 : s-3、s-7、s-8、s-9 斜捲抗彎比較 1. s-7 與 s-8 為相同細長比 ( 皆以設計模矩尺寸進行測試 )，厚度變因為抗彎能力依據 ( 前 者厚度 10mm，後者厚度 5mm)，s-7 厚度較大，在實驗過程前期紙管受壓面經金屬受 壓 而產生紙管表面先破壞壓扁，再產生底層撕裂；s-8 厚度較小，表面先破壞壓扁後，力 量不足以造成底部撕裂破壞。相同細長比，厚度決定抗彎能力。 藉由斜捲抗彎試驗比較出，設計上幾種尺寸的抗彎能力，同時考量設計空間需求
s-7-1
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-2 Exploration
MAX(kgf)
275.5kgf2
s-7-2 82.5kgf
s-7-3
s-8-1s
277kgf
最大力量
s-7 (外徑:110mm 厚度:10mm) s-3-1 MAX(kgf)
86.5kgf9
s-3-2 1kgf
64.5kgf6
-8-2 5.5kgf
s-8-3 76.5kgf
s-8 (外徑:100mm 厚度:5mm)
s-3-3
s-9-1
83.5kgf
最大力量
s-3 ( 外徑:54.5mm厚度:14.55mm)
60 kgf
s-9-2 59.5 kgf
s-9-3 58.5 kgf
s-9 (外徑:62mm 厚度:6mm) 荷重/kgf 荷重 f
350
300
250
200
150
100
50
0
60
12
02
46
8
實驗記錄 : s-3、p-3 斜捲抗彎比較
s-3-2
86.5kgf9
1kgf
s-3-3 83.5kgf
Average
p-3-1
87kgf
MAX(kgf)
s-3 (外徑:54.5mm厚度:14.55mm)
128kgf
p-3-2 156kgf
Average
p-3-3 155kgf
146.3kgf
M. Arch II 2019 / Design Research Report
s-3-1 MAX(kgf)
p-3(外徑:54.5mm 厚度:14.55mm) 荷重/kgf
350
300
250
200
150
100
50
0 0
24
68
10
61 12
04_ EXPERIMENT RESULTS - 4-2 Exploration
實驗記錄 : s-1、s-4、s-5、s-6、s1-1 斜捲抗壓比較
內徑:130mm 外徑:160mm
截面積比例:33% 厚度/外半徑:18%
4500
(2)S-6 4000
EXPERIMENT RESULTS
/ 4-2 Exploration
3500
3000
內徑:90mm 外徑:110mm
2500
截面積比例:33% 厚度/外半徑:18% 2000
(2)S-4
內徑:25.4mm 外徑:54.5mm
截面積比例:78% 厚度/外半徑:53%
1500
(2)S-1
內徑:90mm 外徑:100mm
1000
截面積比例:18% 厚度/外半徑:10%
(2)S-5
內徑:89mm 外徑:97mm
500
0
62
截面積比例:15% 厚度/外半徑:8% 0
0.5
1
1.5
(1)S1-1 2
實驗記錄 : s-4、s-6 斜捲抗壓 ( 相同截面積比例 ) 比較
4500
3500
內徑:130mm 外徑:160mm
截面積比例:33% 厚度/外半徑:18%
3000
2500
M. Arch II 2019 / Design Research Report
4000
2000 內徑:90mm 外徑:110mm
1500
截面積比例:33% 厚度/外半徑:18%
1000
500
0
63
0A_ SOURCE and REFERENCE 圖片來源： 1. 搖籃到搖籃 ® | 台灣搖籃到搖籃平台。http://www.c2cplatform.tw/c2c.php?Key=1 2. 紙管 | 工業紙管 | 厚紙板 | 紙捲 ,30 多年紙類生產工廠 - 立重紙業 | 包裝保護角紙專家。 http://www.lechung.com.tw/paper-product-list.php?t=37 3. 台北新北市八里紙管海報筒商業紙罐工廠。http://www.luye-papertube.com.tw/pro120/ %E9%A6%AC%E5%8F%A3%E9%90%B5%E5%B0%81%E7%BD%90.html 4. 紙管 | 工業紙管 | 厚紙板 | 紙捲 ,30 多年紙類生產工廠 - 立重紙業 | 包裝保護角紙專家。 http://www.lechung.com.tw/news.php 5. 世界級建築師·坂茂 豪雨災區避難所設置隔間建「自家」：朝日新聞中文網。https:// asahichinese-f.com/photo/15038905 6. PAPERBOARD TUBES IN ARCHITECTURE AND STRUCTURAL ENGINEERING: A REVIEW /https://www.researchgate.net/publication/298064617 / 2015 /Lawrence C Bank 7. Design and Failure Study of a Papertube Structure / May 2017/ Anand Nirbhay Shah 8. Paperboard tubes in structural and construction engineering / February 2016 / Lawrence C Bank
參考文獻： 1. CNS 中華民國國家標準－木材抗壓試驗法。總號：453。類號：O2004。印行年月 102 年 10 月。修訂公布日期 102 年 10 月 15 日。經濟部標準檢驗局印行。 2. CNS 中華民國國家標準－木材抗彎試驗法。總號：454。類號：O2005。印行年月 102 年 11 月。修訂公布日期 102 年 11 月 29 日。經濟部標準檢驗局印行。
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