107 高普考高考三級 建築工程 建築設計 考古題詳解

核心觀念

本題為民國 107 年公務人員高等考試三級考試「建築工程」類科《建築設計》實務試題，命題核心在於考驗考生在基地微氣候因應、特殊教學空間機能組織、構造工藝美學、建築法規數據檢討以及嚴苛工程預算總額控制等跨領域整合能力。

1. 氣候因應與微氣候調節： 基地位於亞熱帶濕熱氣候都會區，具備「夏秋高溫多颱風、冬季東北季風強烈寒冷」之特徵。解題時必須依據風玫瑰圖資訊（冬季東北風主導且頻率高、風速多大於 $5\ \mathrm{m/s}$；夏季則以偏南風、西南風為主），以建築量體布局阻擋東北寒風，並引導夏季西南氣流穿堂散熱。
2. 特殊實驗學校之機能鏈結（製程流水線）： 不同於傳統學校單元教室排列，本案核心為「造屋實作與工藝教育」。材料進場、重載裝卸、倉儲、室內工坊、半戶外實作至戶外露天實驗場，必須形成連續且高效的「流水線物流動線」，並具備重載地坪、起重設施、隔音除塵及高挑空條件（室內淨高 $\ge 4\ \mathrm{m}$、半戶外淨高 $\ge 6\ \mathrm{m}$）。
3. 建築構造美學與自明性： 作為「建築工藝實驗中學」，建築本體即為最大的「教具」。結構形式（如外露集成材木構造、輕鋼桁架、節點螺栓細部）與材料（木材、鋼材、清水磚、塗料）須展現構造之真實性與接接工藝。
4. 法規檢討與基地限制（以命題當年民國 107 年法規為準）：

• 基地面積：$2,330\ \mathrm{m^2}$，長方形基地，周邊為 $6.5\sim10\ \mathrm{m}$ 道路。
• 適用法規：《建築技術規則》建築設計施工編中有關學校校舍（第 42 條至第 45 條）、無障礙設施、防火區劃與避難設施、停車空間（第 59 條）之規範。 註：建築技術規則後續對無障礙昇降機與節能標準有所修正，解題仍以命題當年為準。

5. 預算天花板逆推工程規模： 總工程造價上限為 4,000 萬元（含主體、機電裝修與景觀）。依題給造價單價（構造 $25,000\sim30,000\ \text{元/m}^2$、裝修機電 $15,000\ \text{元/m}^2$），室內單位造價高達 $40,000\sim45,000\ \text{元/m}^2$，總實體建築樓地板面積必須嚴格限縮在 $900\sim1,100\ \mathrm{m^2}$ 內，才能避免預算超標。

解題方法

1. 基地配置策略（量體佈局與微氣候）：

• 量體阻風配置：將主要教學與行政量體配置於基地北側至東北側，形成長條形或 L 形屏障，阻隔冬季強烈的東北季風（風速 $>5\ \mathrm{m/s}$），保護中央實作庭園與戶外工場。
• 向陽開敞與夏季通風：建築物向西南方開口，迎向夏季涼爽偏南風，並將「半戶外工場」與「戶外實作工場」置於背風且日照充足的南側核心，利用拔熱通風效應促進空氣對流。
• 鄰里界定與景觀借景：東北向面對綠意盎然的公園，配置退縮景觀廣場及行政圖資等低噪音空間，向公園借景；其餘三側為四層樓公寓，將產生噪音與粉塵之工藝實作區集中於基地中央偏南，四周保留 $4\sim6\ \mathrm{m}$ 緩衝綠帶，避免干擾周邊住宅。

2. 物流與人行垂直/水平動線分離：

• 物流動線：於基地東側（或較寬道路處）設獨立貨車裝卸區，直接銜接 $50\ \mathrm{m^2}$ 倉庫，並串接 $200\ \mathrm{m^2}$ 建築工坊（室內淨高 $4\ \mathrm{m}$）、$200\ \mathrm{m^2}$ 半戶外工場（淨高 $6\ \mathrm{m}$）與 $400\ \mathrm{m^2}$ 戶外實作場，形成平順之重型吊運及機具動線。
• 人行動線：主要師生出入口設於東北側迎向公園處，串聯門廳、行政辦公、多功能教室與自習交流中庭，與重車動線完全立體化或平面分流。

3. 構造選型與造價反推控制法：

• 採「鋼木混合構造」：大跨度之建築工坊與半戶外工場採用輕型鋼構（單價 $25,000\ \text{元/m}^2$）​搭配膠合木梁柱接頭，構造輕盈且施工速度快；行政與一般教學空間採低碳 RC 或鋼構。
• 半戶外工場因無四面密封外牆與精緻內裝，其裝修機電成本大幅降低（以約 $3,000\ \text{元/m}^2$ 估算），精確釋出預算給戶外地坪與光電節能系統。

選項分析（評分項目要件對應與給分關鍵）

本題為申論與實作繪圖題，非選擇題。依官方評分標準分為兩大板塊，各要項給分關鍵剖析如下：

一、繪圖技術及建築表現（35 分）

• 合格與高分關鍵：

1. 比例與圖面完備性：須包含全區配置圖（1:500 或 1:300）、各層平面圖（1:200 或 1:300）、全區代表性立面與全區剖面圖（展示工坊 4m 與半戶外工場 6m 淨高關係）、關鍵透視圖或等角立體圖（Axonometric）。
2. 構造與材料表達：以剖面節點或細部草圖表現鋼木外露構架、遮陽深簷、金屬雙坡屋頂、雨水回收槽等，落實工藝學校特質。
3. 基地鋪面與景觀標示：圖面上清楚交代重載透水地坪、硬質作業場、車道、植栽緩衝帶與無障礙通路。

二、建築設計及設計原理（65 分）

• A. 建築工藝美感表現：
• 評分重點：拒絕塗脂抹粉的裝飾，以「構造真實性」展現美感。外露鋼骨桁架與大斷面膠合木之榫接/螺栓鐵件接頭、清水混凝土基座、質樸木質板材壁體與穿透擴張網，展示構造力學之美。
• B. 建築節能永續：
• 評分重點：落實被動式節能設計。針對夏季西南風設捕風中庭、雙層通風斜屋頂、南向深遮陽水平木格柵；冬季東北面設置防風林與氣密高側窗。屋頂設置雨水貯集系統（用於實作洗滌與植栽）及 BIPV 太陽能光電棚架。
• C. 建築工藝教育所需空間與性能需求：
• 評分重點：嚴格滿足室內工坊淨高 $\ge 4\ \mathrm{m}$、半戶外工場淨高 $\ge 6\ \mathrm{m}$ 之大跨度空間要求。滿足造屋實作起重機軌道（天車）、通風排塵設備、三相工業用電、重載抗震地坪與安全淋浴盥洗空間配置。
• D. 空間量與法規相關數據：
• 評分重點：必須以「標準數據表」逐一列出各空間面積、樓層面積、總樓地板面積、各向退縮、建蔽率與容積率。數字必須前後完全吻合且符合建築法規。
• E. 建築工程預算：
• 評分重點：嚴格受限於 4,000 萬元內。若空間量算得太大導致總價突破 4,000 萬，將面臨關鍵扣分。需列出單價、面積與造價細項表。

解題技巧

1. 預算反推面積（天花板控制公式）：

• 容許室內面積 $A_{in} \approx \frac{40,000,000 - C_{ext}}{U_{str} + U_{mep}}$。
• 預留戶外景觀與光電設備約 $250\sim300\ \text{萬元}$，剩餘預算約 $3,700\ \text{萬元}$。
• 若平均造價（含主體與裝修機電）為 $40,000\ \text{元/m}^2$，則總樓地板面積嚴格控制在 $900\sim1,050\ \mathrm{m^2}$ 之間，絕對不可超過 $1,100\ \mathrm{m^2}$。

2. 空間垂直層級劃分（高挑空放一樓，教學交流放二樓）：

• 一樓（高重載、高淨高、高動態）：建築工坊（$4\ \mathrm{m}$ 高）、倉庫、半戶外工場（$6\ \mathrm{m}$ 高）、戶外實作場、行政辦公室、機械設備室與無障礙淋浴盥洗室。
• 二樓（安靜、交流、思考）：多功能教室 2 間、討論室 4 間、自習圖資交流中心，兼顧結構跨度與隔音防塵。

3. 風向利用圖解直覺化： 在考卷配置圖上明確畫出「冬季東北季風（實心箭頭）受北側厚重量體抵擋反彈」與「夏季西南季風（虛線箭頭）無阻礙穿過半戶外工場與實作中庭」的微氣候風向分析線，是獲取高分之關鍵圖說手法。

【答案】

方案名稱：築藝生機・工藝聚落——建築工藝實驗中學設計

壹、設計說明書（評分項目 65 分逐項落實）

A. 建築工藝美感表現

1. 結構誠實性與外露節點美學：

• 建築工坊與半戶外實作工場採用「鋼木混合外露構架」，以輕量化鋼構桁架提供大跨度空間支撐，梁柱節點採用外露鍍鋅金屬套件配合高強度集成材木柱（Glulam），使建築內部直接展示拉桿、螺栓、卡榫等構造節點，使建築本體化身為結構受力與構築工法之實體教具。

2. 構造層次與材質肌理：

• 地面層採用質樸的清水耐磨抗震地坪與局部清水磚砌矮牆，展現砌體工藝；外牆採用風化木護壁板結合雙層 Low-E 隔音中空玻璃與金屬擴張網遮陽板，展現材料銜接之乾式工法細部。

3. 輕量化屋頂起伏天際線：

• 順應通風採光需求，設計高低起伏的單坡與雙坡木桁架屋頂，外覆直立鎖邊耐候鈦鋅板，以簡練俐落的工藝線條呼應周遭都會紋理與相鄰公園之林冠天際線。

B. 建築節能永續策略

1. 冬季防風屏障與夏季穿堂通風（微氣候控制）：

• 防東北季風：依冬季風玫瑰圖（風向 45°、風速 $>5\ \mathrm{m/s}$ 頻繁），將雙層量體配置於東北側，迎風面採實牆及高側百葉窗設計，並於東北側臨路退縮處栽植常綠防風喬木林（如福木、台灣欒樹），有效阻隔寒冷強風直灌中庭。
• 迎夏季涼風：西南向完全開敞，利用半戶外工場作為導風口，引導夏季西南氣流（風速 $1\sim5\ \mathrm{m/s}$）深入中央實作中庭與室內工坊，配合雙層通風屋頂與頂部拔熱氣窗，創造自然換氣散熱。

2. 日光調節與深遮陽系統：

• 南向與西向開口設置 $1.5\ \mathrm{m}$ 外伸木鋼複合遮陽深簷與垂直活動木格柵，夏季阻絕日射熱，冬季允許低角度暖陽照入。多功能教室採天窗漫射採光配合反射導光板，大幅降低日間人工照明能耗。

3. 水資源循環與創能系統：

• 集雨系統：大面積斜屋頂雨水經外露落水管匯集至 $60\ \mathrm{m^3}$ 地下儲水槽，作為工場實作清潔、植栽灌溉與沖廁使用。
• 再生能源：半戶外實作工場屋頂鋪設 $80\ \mathrm{m^2}$ 之建築整合型太陽能光電板（BIPV），發電量供日間實作工具用電，落實減碳教育。