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教育部高教深耕計畫

教育部自107年度起推動「高等教育深耕計畫」,其中第二部分特色領域研究中心計畫,係為落實發展學校特色,持續強化大學研究能量,並培育重點領域國際一流人才,卓越國際聲望,同時解決社會議題,大幅提升產業競爭力。
 
本中心藉由高教深耕計畫補助,持續發展建築節能與建築安全研究,主因:(1) 建築建造與使用之碳排為影響環境永續發展之重要因子,建築節能在各產業中具有最高的成本效益,建築產業的節能減碳該列為我國降低碳排的首要工作,直接關聯於政府重大施政之「循環經濟」與「綠色能源」,也是本中心發展的持續目標。(2) 因應人口老化造成之人力短缺,都市老化造成之安全與節能問題,以智能化整建更新為目標之建築產業轉型,可有效提升我國經濟發展,也呼應了政府重大施政之「老屋更新」目標。因此,本中心將透過建築物延壽、隔熱性能優化、災損降低、生產與使用管理智能化等方法,有效降低碳排放與直接環境衝擊。

 

研究項目

  • 建築防災與安全:因應都更重建、氣候變遷及缺工等重大議題研究,包括抗風、耐震、土壤液化等相關設計

建立太陽能板耐風設計國家標準、建立震後自動化建物受損影像辨識與安全評估系統、開發土壤液化導致建物損壞評估與改善工法、中高層建築震後復原力提升研究、開發鋼木混合結構與合成構造系統;

  • 建築節能與減排:建築淨零轉型之策略研擬與建材構件技術開發

低碳複合輕量構築研究、超低能耗建築推動策略、開發建築碳足跡監控系統、開發永續低碳與儲能循環建材、建材履歷系統與最佳化利用研究、開發建築通風節能技術、建立都市風廊評估系統;

  • 建築智能與管理:智慧營建推展之策略研擬與基礎技術開發

開發智慧建築之儲能電能轉換系統、開發建築更新拆除量體估算智慧化平台、永續建築之建材設備維運及整合管理模式研究、後疫情時代公共環境與物流空間識別系統研究

 

本中心在研究團隊與國際顧問群及國內產學研單位共同合作之下,已打造厚實根基,以跨領域及跨國研究平台模式,鏈結國內外資源達成預期目標,主要亮點包括:(1)與標竿中心加州大學柏克萊分校太平洋地震工程研究中心(PEER)簽訂合作備忘錄,共同推動跨國研究中心運作,並執行雙邊計畫,成果將影響工程規範修訂;(2)與世界知名大師Prof. Alfrado Ang及其遍及全球之可靠度工程頂尖教授群建立長期夥伴關係,共同舉辦多場國際研討會,並創立台灣可靠度工程學會;(3)與歐洲長期夥伴合作,成功爭取節能建築歐盟計畫;(4)與國內鋼構廠共同開發智能化虛實整合生產管理平台,改善勞力不足問題,協助產業轉型,帶動產業往高值化發展;(5)開發創新鋼樑韌性工法,獲得發明專利並已應用於老舊建築如台大醫學院結構補強工程,以延長建物使用生命週期;(6)每年選送優秀博士生赴世界知名學府研習半年至一年,培育具國際經驗高階研究人才,並深化夥伴學校雙邊合作研究。主要研究成果如下:

  • 建築即時地震防災管理技術

開發地震災損預測APP,採用眾包技術,利用手機取代昂貴監測儀器,據以提出地震預警、診斷建築損傷程度,並透過對話式防災機器人,輔助使用者進行建築檢查,即時支援緊急災害應變與決策,已應用於水利署及新北市大豐國小。

  • 挑高工業廠房通風創新技術

開發橫向氣流強制與自然通風技術,廠外涼空氣源源不覺自然進入廠內,廠內的機器發熱愈高,自然被吸入廠內的涼空氣速度愈大,使廠房內氣流均勻,維持廠房安全與建物人員健康,且因使用氣量小,可節省能源,已輔導逾400家工廠。

  • 建築外覆系統設計與工程數位化整合

以BIM資訊技術整合建築外覆系統生命週期,從系統設計、製造、加工、出貨管理、工地專案,達到設計管理、工業管理、物流管理與營建管理目標,已應用於裕隆城建案。

  • 鋼木混合結構系統開發

鋼木混合結構可有效降低建築物總重,達到建築輕量化及永續材料循環目的。利用木材與鋼材實驗得到材料特性,找出鋼木混合結構韌性容量R值,以適用於現行耐震設計規範。開發輕量化及乾式組裝工法亦可有效因應我國目前缺工的現況。

  • 建材生產履歷與管理維護平台

以循環經濟理念從建物生命週期角度導入生產履歷追蹤機制,藉由資訊與通信科技結合雲端大數據方式,進行混凝土生命週期追蹤,從出廠、運送至澆注皆可全程監控,掌握混凝土品質與生產過程,提升循環再利用有效性。已應用於桃園新建社會住宅樓板灌漿作業。

  • 建築營運BIM-BEMS雲端管理平台

以本校大樓為示範場域開發能源管理平台,整合BIM模型、智慧電表及IoT感測器等資料,再透過使用者需求調查進行客製化開發。可提供資料查詢、顯示即時資訊及異常警示訊息等,BEMS系統介面BIM 3D化、即時偵測用電異常狀態是系統特色亮點。

  • 鋼構廠智能化關鍵技術

以BIM為基礎計算鋼構構件塗裝面積資訊,提供採購塗料之計量使用,顯著提升塗裝資料產出效率,大量減少人工處理時間。藉由點雲測量技術,提供數位化資訊支援管理決策,讓檢核環節誤差小於一公厘,符合精度要求。以網頁化介面呈現電子化表單,由廠區人員現場記錄生產履歷與品保資訊。

  • 建物老劣化影響評估工法

在地上結構方面,開發運用智慧型手機監測建築地震反應的技術,可應用於了解建築在歷次地震下之動態特性變化,監測建築物因老舊而造成勁度改變情形,輔助評估建築耐震能力。在地下結構方面,以數值方法模擬鋼筋腐蝕之地下結構物,觀察地震發生時連續壁較危險的位置為何處,往後要進行結構補強時即可先從此處進行評估與補強。

  • 導入無人機及深度學習模型評估進行工程維護

以遙控無人載具飛行及拍攝鋼結構獲得劣化影像後,透過電腦視覺深度學習模型識別劣化樣態與範圍數量,可半自動化迅速推估其工程維護成本,降低編列工程維護經費之工程人員的工程實務門檻,並減少建築物高處目視巡檢之職業災害安全危害。

  • 運用虛擬實境技術提供有效建築設計決策輔助

以虛擬實境技術導入辦公建築室內設計決策系統開發,降低認知差異、提升對空間的感受與溝通效率、節省了實際施作所需耗費之資源、縮短了決策速度;以臺灣62 個專案為例,定義出11個影響建築工程專案績效的高關聯性因子。而所建構的績效預測模型,經實證後發現整體預測準確率可高達83%。

  • 光致及電致變色智能玻璃

將水液晶智能材料(TCSM)應用於建築透光立面或玻璃窗,封裝溫感液體於雙層導電玻璃中,藉由太陽光照射自主發生變色,亦結合電能控制快速加熱達到變色效果,兼具隔熱、互動、節能、低成本、環境保護等多重效益。已技轉明碁材料(股)公司生產智慧調光膠合玻璃。