真空預力應用於紙結構之研究

摘要

在地球資源匱乏的今日，伴隨永續發展的意識逐漸提高，輕量化結構與綠色材料的使用尤為重要。本研究結合瓦楞紙箱與真空預力系統，應用包裝產業已發展成熟而低成本的瓦楞紙箱作為填充元件，運用真空預力協助元件間的接合，減少黏膠、螺栓的用量，膜材同時作為防水被覆，以真空系統可逆的特性降低紙箱回收成本、提高可回收比例。整體系統組裝前重量輕、體積小且易於運送，可有效降低建築物的生命週期之耗能，使紙材作為真正的綠色材料應用於建築上。 本研究首先以瓦楞紙板進行小尺度模型的試作，尋求可成?結合真空預力之結構系統。依模型發展紙箱作為真空預力系統之內部填充單元，紙箱間緊密貼合以傳遞軸向預力，使薄膜不受拉。為減少工具使用量，發展只使用紙板接合的插銷構件，並結合數位化設計軟體Grasshopper以參數快速分割曲面、攤平紙箱量體、繪製紙箱型版，以便多方探討模型設計提案並決定足尺紙箱單元大小。 為掌握材料之基本性質，本文針對所使用的紙箱與薄膜材料進行材料試驗與構件試驗，探討方向差異對瓦楞紙板與薄膜強度造成的影響，再根據試驗結果，決定實構模型中瓦楞紙箱的楞向與薄膜的配置方向，並另以加勁板試驗探討紙箱箱面受真空預壓力時所需之面外補強措施。 接著以MidasGen程式進行結構分析，檢討容?預壓力是否可有效抵銷撓曲拉應力，並根據分析結果修正設計外型。最後結合數位製造工具進行實構，經由預組立過程修正施工程序，完成僅需人力組裝搬運，施工誤差極小的足尺結構模型。完成後觀察記錄模型在室外環境中實際遭遇的問題，提出此系統之設計建議。

獎項日期	2016 2月 18
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Yi-Hsuan Tu (Supervisor)