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論文中文名稱:GFRP複合材料應用於垂直植生綠化單元採用之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:A Study on Using GFRP for Vertical Green Vegetation Units [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:101
出版年度:102
中文姓名:陳巽煜
英文姓名:Syun-Yu Chen
研究生學號:100428013
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2013-07-27
論文頁數:132
指導教授中文名:李有豐
口試委員中文名:陳清泉;邱佑宗;彭光輝
中文關鍵詞:FRP (Fiber Reinforced Plastic)GFRP植生窗框三點抗彎實驗碳足跡生命週期成本
英文關鍵詞:FRPGFRP Vegetation Window FrameTree-point bending testCarbon FootprintLife Cycle Cost Analysis
論文中文摘要:本研究利用玻璃纖維強化高分子複合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic, GFRP)質量輕、強度高、耐腐蝕、耐候性佳以及優異的隔熱與絕緣等特性,應用GFRP構件於「植生壁面綠化系統」,以取代傳統植生立面結構之金屬材料。本研究係分別進行GFRP構件生物相容性實驗與GFRP構件力學實驗。GFRP構件生物相容性實驗係以炮仗花與薜荔2種藤蔓植物,針對以GFRP螺桿圓棒與GFRP光滑圓棒2種構件進行表面不加工、塗布油漆與塗布環氧樹脂(Epoxy),共有12種搭配組合,其每組3盆共36盆植栽試體進行實驗。GFRP構件力學實驗包含GFRP構件三點抗彎載重實驗、GFRP構件化學接合拉力實驗共3組試體、GFRP構件物理接合拉力實驗共3組試體以及玻璃纖維紗束拉力實驗共15組試體。以上將藉由實驗結果與探討,將GFRP構件設計施作成「GFRP植生窗框」,供藤蔓植物進行攀爬。最後除了計算「GFRP植生窗框」碳足跡外,並以不鏽鋼材(SUS304)與鋁合金(6063-T5)材料模擬針對「GFRP植生窗框」之整體碳足跡減量效益進行探討。本研究乃運用FRP材料優於金屬材料之特性,應用於「植生壁面綠化系統」,以克服現有立面綠化之金屬結構的缺點,期許對於臺灣都市環境中之建築物發展植生壁面綠化技術能有所助益。
論文英文摘要:In this thesis, the application of light weight, high strength, anti-corrosion, weather resistant and heat insulation Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) composite members to “Green Vegetation Units” to replace similar green facades made of metal materials is presented.
Experiment was conducted on the bio-compatibility and mechanical behavior of the FRP components. In the bio-compatibility experiments, 2 species of vines - Pyrostegia venusta and Ficus pumila – were supported by 2 kinds of GFRP rods (threaded and smooth rods). Both kinds of the GFRP rods were then divided into three groups depending on the coating applied (i.e. epoxy coating, paint coating or no coating). For each of the 2 species of vines, 3 plant pots were allocated making it a total of 36 specimens in the experiment. The mechanical testing of the GFRP components include the three-point bending experiment; 3 specimens in the chemical bonding experiment and 3 specimens in the physical bonding experiment respectively; and the tensile strength experiment of 15 Glass fiber bundle specimens. From the results of the experiments discussed above, an “GFRP vegetation window frame” for vines to climb on was designed using the GFRP components. Finally, in order to investigate the carbon footprint and carbon reduction benefits of the “GFRP vegetation window frame”, carbon footprint comparison was made with that of a similar stainless steel (SUS304) frame and aluminum (6063-T5) before discussing the overall carbon footprint reduction benefits of the “GFRP vegetation window frame”.
This study focuses on the superiority of GFRP materials over metal materials in making “Green Vegetation Units” in order to overcome the disadvantages of similar existing Green facades expected to be useful on urban buildings in Taiwan.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 2
1.4 研究內容與流程 3
1.5 相關名詞解釋與定義 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 植生壁面綠化系統相關研究 6
2.1.1 FRP材料應用於植生壁面綠化案例 14
2.2 FRP構件相關研究 15
2.3 碳足跡與生命週期成本相關研究 20
第三章 材料介紹與實驗規劃 24
3.1 FRP材料性質介紹 24
3.1.1 材料組成與特性 24
3.1.2 製程方式 27
3.2 本研究實驗方法與流程 29
3.3 GFRP構件與生物相容性實驗 30
3.3.1 實驗方式與設備 30
3.3.2 GFRP構件選擇與加工 31
3.3.3 植栽選種與試體編號 34
3.4 GFRP構件三點抗彎實驗 35
3.4.1 實驗儀器與設備 36
3.5 GFRP構件接合拉力實驗 38
3.5.1 實驗儀器與設備 39
3.5.2 螺栓型式及強度測試 39
3.5.3 實驗試體製作與編號 41
3.6 玻璃纖維紗束拉力實驗 41
3.6.1 實驗儀器與設備 42
3.6.2 實驗試體製作與試體編號 43
第四章 實驗結果與討論 46
4.1 GFRP構件與生物相容性實驗結果 46
4.2 GFRP構件三點抗彎實驗結果 82
4.2.1 GTI-GSH0016正方管構件楊氏模數計算 84
4.3 GFRP構件接合拉力實驗結果 85
4.3.1 化學接合拉力實驗結果 85
4.3.2 物理接合拉力實驗結果 87
4.4 玻璃纖維紗束拉力實驗結果 88
4.5 GFRP構件實驗結果評估 90
第五章 GFRP植生窗框設計與施作 93
5.1 GFRP植生窗框構件裁切與接頭設計施作 93
5.2 GFRP植生窗框施作方式 97
5.2.1 澆灌系統施作 98
5.2.2 人工輕質土壤包施作 99
5.2.3 GFRP植生窗框上色與組裝 99
第六章 GFRP植生窗框實際效益分析 102
6.1 生命週期 102
6.1.1 生命週期介紹 102
6.1.2 生命週期評估 104
6.1.3 碳足跡 105
6.1.4 生命週期成本分析 106
6.2 GFRP植生窗框碳足跡 106
6.2.1 生命週期評估 106
6.2.2 產品系統邊界 109
6.2.3 評估範圍與流程圖 109
6.2.4 碳盤查數據及單位碳排放係數 110
6.2.5 GFRP植生窗框碳足跡評估 112
6.2.6 GFRP植生窗框碳足跡減碳效益比較與分析 112
6.3 生命週期成本分析 119
6.3.1 生命週期成本分析架構 119
6.3.2 各材料窗框初始成本 120
6.3.3 生命週期成本分析 122
第七章 結論與建議 125
7.1 結論 125
7.2 建議 126
參考文獻 127
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論文全文使用權限:同意授權於2015-08-26起公開