F 樹德科技大學 工地鷹架工作梯之結構創新設計

2014 全國技專校院學生實務專題製作競賽 研究成果報告書

工地鷹架工作梯之結構創新設計 The create design of ladders structure for construction site scaffold

參賽類群：英文代碼

F

土木與建築群

類群

編號：

中華民國 103 年

1

3 月

10 日

工地鷹架工作梯之結構創新設計 The create design of ladders structure for construction site scaffold 廖昭智*

蔡淑君*

王嬿琳*

賴亭元*

王宗興**

Jhao-Jhih Liao* Shu-chun Tsai* Yan-Lin Wang* Ting-Yuan Lai* Tsung-Hsing Wang** *樹德科技大學生活產品設計系 專題生 **樹德科技大學生活產品設計系 助理教授 摘要 本研究旨在促進營造建築自動化之安全施工上使用，針對鷹架模組化，加強鷹架攀 爬的部分，以建設高度需求中涉及攀爬及鷹架梯之便利問題進行研究，並對實際施工過 程、環境評估進行探討。研究中首先針對實際營造環境工程中進行評估，也對國內現有 的產品及研究進行檢討。最後綜合實驗結果與國內相關的競爭產品及研究成果。將「鷹 架板」增強結構及設計「隱藏式梯面」，落實至施工使用上的便利，並製作安全施工操 作示範供應參考。 本計畫之執行以工地實用為主，並落實研究成果於建築工程中，此研究對於營造建 築環境更增強使用。本研究之設計特點：1.修改鷹架原有的平面踏板，增設隱形梯面。 2.增加掛勾安全的暗釦設計。3.內建式隱藏梯面，不占空間。4.方便提取，使用性佳， 安置容易，穩固性強。5.使用鋁合金材質增加強度，預防變形。6.具延長梯架結構之設 計，適合工地鷹架之結構。 關鍵詞：鷹架板、隱藏式梯面、暗釦設計

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一、前言 鷹架於營造工業使用上極為普遍，因 都市化的變遷，使建築營造等需求量日益 倍增，加上土地貧瘠，建築大樓進而增倍 成長。近年來社會新聞不斷播送，"鷹架坍 塌意外"、"工人攀爬不慎摔落地面"等意外 層出不窮。 因此本設計重點在於鷹架梯的使用需 求上進行改良及研究，從現有的鷹架體系 中探討，將樓層移動行走中的問題，提出 改良設計方案，在一般鷹架面板上增設隱 藏式鷹架梯面，在拉伸過程中，以開啟連 動桿方式，進而達成鷹架梯面的伸展，完 成鷹架梯的設置，方便攀爬。 二、研究動機與設計目標 2.1 研究動機 施工時需要鷹架板與鷹架梯會增加運 輸載重，以及在臨時情況要上、下樓時需 走一段距離，所以我們把工地鷹架梯與水 平踏板之結合的設計，設計發想以斜坡板 或是梯子，能套在工地鷹架上使用，針對 鷹架模組化而設計，參考市面上產品與現 有技術上考量，因而設計出此項產品，使 施工與運輸時更為便利，也改善鷹架板與 鷹架梯的收納空間。 2.2 設計目標 工地鷹架梯與水平踏板之結合的設計 目標有下列幾點： (1).增強鷹架踏板結構 (2).改善鷹架梯與鷹架踏板的運送空間 (3).上下樓時的便利性

圖 1.研究流程架構圖 四、文獻探討

三、研究流程與架構圖 本研究之研究流程與架構圖，如圖 1 所示。

4.1 國內營造工業施工架鷹架梯使用現況

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國內對於鷹架梯的使用在早期因重視

4.2 國內營造工業施工架水平踏板使用現 況

度不高，常以人力攀爬作或施工水平踏板 作為簡易梯型便道，亦或以竹子搭建，造 成許多工安意外頻傳。 近年來各個工地逐漸重視鷹架梯的設 置，開始有許多營造大廠設置如圖 2 的簡 易梯道，使施工者不需要因攀爬、具重量 問題而造成行走不便。目前施工使用場景 如圖 3，以單邊工作梯側掛於水平施工踏 板旁，以便行走。

4.2.1 國內營造工業施工架水平踏板使用 現況 施工架為可重複使用之假設工程，而 國內普遍對其重視不高，是以國內許多營 造廠所選用之施工架水平踏板皆以成本為 考量中心，其安全性則為其次，因水平踏 板的重複使用，其強度也會因為材料疲勞 而隨之下降。 國內常使用水平踏板其型式多完第二 型水平踏板，其與第一型水平踏板比較， 在受力時能受力之斷面相對也會比第一型 踏板小，乘載人員與機具時可能因力集中 可能導致材料變形或破壞，而此重複使用 之構件也會因此縮短其使用壽命。 參照日本所使用之施工架水平踏板， 其水平踏板形式為網狀，將施工人員之載 重以網狀方式將力分散於水平踏板上，而 其承載面也較第一型水平踏板小，能承受 載重必會比第一型踏板低。

圖 2.施工架梯 4.2.2 施工架作業安全 營造工程施工架組配仍存在某些缺失有待 改進，而這些缺失牽涉的範圍廣泛，安全 措施如下： (1)施工架之底座或基腳應堅固，並能承載 預計之最大載重而不致沈陷或移動其底座 不得以不穩定之物體如桶類、箱盒、磚頭、 石頭等當作支撐物。 (2)施工架及其組件應可承載預計最大載 重之 2 倍以上而不致損壞。 (3)施工架上之工作台、走道或其他供人員 站立及行走之表面，應保持水平有良好之 固定，防止滑動，且不得堆積其他物品。

圖 3. 施工架梯使用現況

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(4)施工架上之工作台應設欄杆或使工作

構件的性能及品質符合安全上的要求。

人員配掛安全帶以防止人員墜落。施工架 設置欄杆之標準如下： A.上欄杆應高出走道面 90 公分以上。 B.上欄杆與走道面之間應設中間欄杆。 C.為防止工具或材料掉落而傷及下方工 作人員，應於工作面周圍設立防護網。 (5)施工架上之工作台欄杆之設計及製 造，應能承受任何方向 75 公斤之重量而不 致損壞。 (6)鋼管式施工架組件，不得以焊接、氣割

相較於日本國家，則針對舊品使用管 理及檢測時間、舊品選別及分類汰換或再 使用等修正保養工作及修正保養後之性能 測試及如何標示與檢驗相關之程序要項 等，皆有詳細的說明及完整的規範，其舊 品施工架的使用及管理上相當完備。 五、研究方法 5.1 工地訪問調查

或任何其他方法改裝。 (7)施工架之各工作層應有工作梯供其通 達。 (8)施工架組立前應妥為整修，使用中應隨 時保持堪用狀態及保持其使用安全性。 (9)每週及惡劣氣候襲擊或地震後，以及每 次停工至復工前，應實施自動檢查。

為了使研究報告更加準確，我們實地 勘察工地，如圖 4 所示，並且訪問工人請 他們填寫問卷，如圖 5 所示，圖 6 為問題 及問卷統計結果：

4.3 國內外相關規範比較 綜觀以上國內、日本及中國大陸規範 之比較，國內施工架在舊品使用及管 理，並無明確相關規定，僅營造安全衛生 設施標準，針對構築施工架及施工構台之 材料，規定不得有顯著之損壞、變形或腐 蝕，以及針對鋼管施工架之設置，使用之 鋼材等金屬材料及其構架方式，應符合國 家標準CNS 4750 鋼管施工架之規定或具 有同等以上之強度等有相關規範。 而中國大陸針對舊品單管及框式施工

圖 4.實地勘查工地

架在使用上，有一般性構件檢查與驗收相 關等規範；並且在使用框式施工架上有明 確規範，舊品框式施工架構件使用要求， 應於每次使用之前進行抽樣檢查，且於使 用之後再按構件之外觀、質量，進行修理、 保養及試驗，並確定其類別和報廢處理等 四種類別之處理方式，維持框式施工架各

圖 5.工人填寫問卷

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圖 6.統計結果

圖 7.統計結果 5.2 產品分析 本研究在未開始進行實地設計前，先 進行了產品分析，首先蒐集市面上現有工 作梯依據使用功能、造型、使用方式、移

5.3 競爭產品分析 市面上已有不少的競爭產品，為了進 一步了解競爭產品，本研究針對其使用環 境、產品特徵、產品重量、提升高度與產 品價位逐項進行分析，目的是要找出其差 異性，結果如表 2 所示。

動性、色系及踏板尺寸逐一進行分析，結 果如表 1 所示。 表 1.產品分析

表 2.競爭產分析

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動隱藏式梯面，展開成鷹架梯讓我們能往 上一層樓走，提高便利性與工作效率。 本研究另一主要設計特色為將鷹架梯 與水平踏板結合，不占空間容易收納，圖 8~圖 10 為其結構與外型之構想草圖。

5.4 定位分析(5W1H) 使用 5W1H 分析是讓我們能明白要將 我們產品定位，然後在更深一步的研究我 們產品應該添加的要素，並且設計出符合 現在工人使用的。 其分析如下：

圖 8.構想草圖 1

(1).Who：工業勞工族群、圍牆古蹟修護族 群。 (2).What：工地鷹架梯與水平踏板之結合 產品，是鷹架踏板也是鷹架樓梯。 (3).Where：使用地點多在工地建築時使 用，或是圍牆修護時使用。 (4).When：在工地需要修築建築外牆時使 用。 (5).Why：提高工作時工作效率，上下樓時 的便利性。 (6).How：在工作時需要往上一層樓走時， 我們可以使用本產品讓踏板延伸後變梯 子，讓我們能往上一層樓走提高工作效率。

圖 9.構想草圖 2

六、產品設計發展 圖 10.構想草圖 3 6.1 產品構想圖 6.2 草模製作 本研究改良現有鷹架踏板以增加強 度，運用百葉窗原理，延伸時連桿設計帶

草模使用 AB 浪型式之較厚瓦楞紙板

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來模擬本設計產品，圖 11 為草模之完成 圖。

圖 11.草模完成圖

圖 13.產品模擬圖

6.3 產品模擬圖 本研究維持鷹架原有形態加以變化， 增添結構上的設計，隱藏式鷹架梯面，結 合拉伸功能。顏色以沉穩低調為主，蘊含 穩重、俐落感的設計，設計構想如圖 12~ 圖 13 所示，使用情境圖如圖 14 所示。

圖 14.使用情境圖 6.4 細部結構說明 本設計案之結構分成 3 層，主要結構 細部分解如圖 15 所示，可分成：最外層外 滑桿、第二層滑桿、內連桿以及造成連動 裝置之轉軸桿(類似百葉窗原理)。其中包 含了六個平面踏板及兩個隱藏式延伸梯 板。

圖 12.將兩者結合 圖 15.細部分解

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整體結構在還是平面板子的時候內藏 了兩個延伸的梯板，如圖 16 之箭頭說明部 分。當拉開變成梯子時，延伸梯板會因重 力而自動往下滑落，如圖 17 所示。整體結 構呈現自然狀態時，為緊密之三層滑板結 構，如圖 18 所示。第三層外滑桿有突起部 之設計，在滑動並拉伸到此處時，可把內 滑桿給頂出來，由此造成六個平面梯板的 同步連動掀起，如圖 19 所示。

圖 19.細部說明 七、結論 本產品是針對工地問題發想設計，一 般工地用鷹架梯水平踏板是不同的東西、 工地鷹架搭設時樓梯幾乎固定在最左右的 兩側，如需上一層樓時需特定走到樓梯處 才能往上，耗時使工作上效率變低，或是 提重物時非常不便，本研究將工地用鷹架 梯與水平踏板結合應用，能改善現有產品 缺點同時增強安全性、便利性、提高工作 效率。

圖 16.細部說明

本研究之創新設計有以下幾點特色: 1.修改鷹架原有的平面踏板，增設隱形梯 面。 2.增加掛勾安全的暗釦設計。 3.內建式隱藏梯面，不占空間。 4.方便取用，使用性佳，安置容易，穩固 性強。 5.使用鋁合金材質增加強度，預防變形。 6.具延長梯架結構之設計，適合工地鷹架 之結構。

圖 17.細部說明

參考文獻 1.「內政部委託辦理營造業工地主任 220 小時職能訓練課程講習計畫」職能訓練 課程教材 P14-26 資料參考。

圖 18.細部說明

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2.施工架水平踏板現況調查與性能測試， 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究 所 P8 資料參考。 3.施工架水平踏板現況調查與性能測試， 行政院勞委會勞工安全衛生研究所 2009/03/01 出品。 4.勞工安全衛生研究報告，施工架舊品管 理制度與安全性研究，行政院勞委會勞 工安全衛生研究所出品。 5.http://2.bp.blogspot.com/-gf2wizZYn3s/Tf 8H-xjhrXI/AAAAAAAAATs/EAEW9b3 rK6k/s1600/IMG_7096.JPG 6.http://9.share.photo.xuite.net/lansan8888/1 9e6c38/10391933/478603963_m.jpg 7.http://www.xn--6tvr73f1ds31e.tw/template s/cache/4353/images/4f7940d9b456b.jpg 8.http://www.xn--6tvr73f1ds31e.tw/template s/cache/4353/images/products/photoorigi nal-4353-193529.jpg 9.http://www.xn--6tvr73f1ds31e.tw/template s/cache/4353/images/products/photosmall -4353-193652.jpg?58009

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