營建(Contruction)科技是人類為了追求生活上的安全、舒適與便利,對於其周圍的環境,實施改造與整理,因此它的內涵不外乎是與食、衣、住、行、育、樂等有關的各種建設,如住屋、商店、道路、橋樑、水庫、港埠、醫院、工廠、發電廠、隧道....等等,其涵蓋範圍非常廣,與此相關的學門也相當多如大地工程、結構工程、水利工程、運輸工程、環境工程、建築工程……等等。
營建科技的原理
營建科技包含兩大因素:一為材料,二為材料的組合方法,在建造時,最重要的是能吸收和可均勻分配應力的材料。
應力代表所有作用於建築物而足以使之倒塌的力量,這些力量可分為靜載重(結構體本身重量及其永久載重)和活載重(風力、積雪、洪水、移動物體等之載重)。
應力
三種主要的應力有:
- 壓縮力:將材料之粒子壓擠在一起的力量。
- 拉力:將材料之粒子拉開的力量。
- 剪力:驅使材料粒子間互相滑動的力量。
任何建築結構設計的成敗,最主要乃決定於是否能均勻地分配應力,以及將載重轉移至最穩定的支撐面—地面上。
靜載重
靜載重為建築物本身各部份之重量及固定於建築物構造上各物之重量,如牆壁、隔牆、樑柱、樓板及屋頂等,可移動隔牆不作為靜載重。
活載重
垂直載重中不屬於靜載重者,均為活載重,活載重包括建築物室內人員、傢俱、設備、貯藏物品、活動隔間等。工廠建築應包括機器設備及堆置材料等。倉庫建築應包括貯藏物品、搬運車輛及吊裝設備等。積雪地區應包括雪載重。
建築物主要構成單元
基礎
基礎乃建築物最基本之構造部分,藉以將上部結構物之荷重均勻傳達於岩盤。基礎之構造方法種類繁多,應如何採用合適之構造,視建築物荷重情形及地質之軟硬而作決定。
建築物基礎設計應考慮之載重可分為靜載重、活載重、風力、地震力、上浮力、土壤及地下水之作用力、振動載重以及施工期間之各種臨時性載重等。
上浮力
建築物基礎若在地下水位以下,應核算地下水浮力對建築物之上舉作用。地下水位應考慮最不利之情況,包括季節性變化與其他環境因素所造成之影響。
施築中之建築物尤須隨時查核建築物總重量是否大於上浮力,以防上浮。
振動載重
建築物受有振動載重者,基礎設計應考慮振動載重之影響,將其加於活載重內。
對於基礎長期承受振動載重者,應同時根據振動載重特性,評估振動對基礎地層性質之影響。
施工載重
建築物基礎之設計,應視基礎型式、施工方法、施工步驟與擬採用之施工機具等,考慮施工期間各階段對基礎產生影響之各種臨時性載重。
實際施工時所採用之機具、方法與步驟如與原假定情形不同,應重新加以檢討。
基礎開挖
基礎開挖之設計,為確保開挖時基地內及其鄰近範圍之安全,須依照第三章之各項規定進行基地調查,其中應特別調查下列各項重點,以為設計防護措施之依據:
- 鄰近構造物之狀況及其基礎型式。
- 鄰近地下構造物及設施之位置及構造型式。
- 基地底下是否含有地下障礙物。
牆壁
牆壁為建築物垂直方向之構造體,用以分隔水平空間,有外牆與內牆兩種,外牆用為屋內外空間之分隔,故須具備耐寒暑之性能。承重外牆更須兼具承受載重之性能;內牆則為建築物內水平空間之分隔物,為間隔區分使用空間而已,但亦有作為承重牆。
承重牆
所謂的「承重牆」,指的就是在建築物中,用以分攤柱子承受建物本體重量的牆面,在結構圖中以粗黑線標示的即為結構體,承重牆亦是其中之一。如果要將房子內部的原有格局打掉,必須留意不可敲打掉承重牆,否則會造成建物的結構倒塌!
非承重牆
非承重牆是指不支撐著上部樓層重量的牆體,只起到把一個房間和另一個房間隔開的作用,在工程圖上為中空牆體,有沒有這堵牆對建築結構沒什麼大的影響。非承重牆體一般在圖紙上以細實線或虛線標註,為輕質、簡易的材料製成的牆體,非承重牆一般較薄,僅做隔斷牆體用。
剪力牆
剪力牆(Shear Wall)又稱為為耐震壁,是建築物抗震的重要結構體,通常被設計在電梯間,較一般牆壁厚上許多(25公分以上,甚者超過50公分)。材質方面,在臺灣由於建築物通常以鋼筋混凝土為主,因此剪力牆幾乎都是鋼筋混凝土所建構。
剪力牆是用在高層建築結構,是利用建築外牆和內牆隔牆位置佈置的鋼筋混凝土結構牆,屬於下端固定在基礎頂面上的豎向懸臂板。豎向荷載在牆體內主要產生向下的壓力,側向力在牆體中產生水平剪力和彎矩,因為這類牆體具有較大的承受水平力(水平剪力)的能力,故被稱為剪力牆。
由於剪力牆的勁度很大,因此可以承擔極大部分構造物的水平力,能在地震初期就把大部分的能量吸收,以減少結構的破壞,故成為目前耐震設計中非常重要之結構系統。
梁
為支承樓板、地板荷重之水平構材。垂直於建築物的正面,通常是架在柱之上,負責乘托屋檐的重量,再把重量導向兩旁的柱上。
梁主要用來承載垂直重力作用,但也可以承載水平方向作用力(如:地震或風)。梁將承受的荷載轉移至柱、牆或其他樑,後者再將荷載轉移至受壓構件。
梁的承載能力主要有截面形式、長度和材料決定。當代建築中的梁,主要是鋼、鋼筋混凝土和木材。鋼梁最常見的形式是工字鋼(或者是指寬翼緣的H型鋼),通常被用於鋼結構房屋和橋梁中。其他常見的鋼樑形式:結構鋼(Structural steel)、空心截面結構、鋼管(常用於海洋石油平台,不易腐蝕)。
柱
柱是建築物中垂直的主結構件,支承屋頂、樓板、地板荷重,有獨立柱及附壁柱之分。
地面樓板
房屋內部之水平構造體,用以分隔建築物之垂直空間,並容納人們在其上起居生活,其荷重由梁柱或承重牆負擔,然後傳達到基礎。
地板通常由底層地板和地板覆蓋物組成。底層地板承托重物,而地板覆蓋物使行走的表面更好。在現代建築中,底層地板內置經常有電氣線路,管道和其他裝置。
天花板
屋內上部之水平構造物,用以掩蓋屋頂或樓板下部。天花板常依室內所需之特殊機能,如聲音傳播、光線反射等分為平面、斜曲面或波狀平面等多種。
在室內設計中,天花板可以美化室內環境,及安裝吊燈、光管、吊扇、開天窗、裝空調,改變室內照明及空氣流通的效用。有些建物的天花板為了隱藏管線或增加收納空間等原因,會再以木板等材料將原本的天花板遮蓋,有的還會加裝吸音設計。
常見的天花板種類有輕鋼架天花板(明架、半明架、暗架)、玻纖天花板、礦纖吸音天花板、防火天花板、塑膠天花板、石膏天花板、矽酸鈣板天花板、氧化鎂板天花板、夾板天花板、金屬板條天花板。
屋頂
位於建築物的頂端,用以防止風、雨、霜、雪之侵襲,包括屋架及屋面材料兩部分。近來,由於防水隔熱材料發達,屋面構造漸趨簡單,多採用鋼筋混凝土板構造或殼狀圓頂構造以代替複雜之屋架構造。
屋頂從外部形式看,可分為平屋頂、斜屋頂和曲面屋頂。而這些形式的形成又源於建築本身的使用功能、結構造型及建築造型等要求。
平屋頂
就是平的屋頂。相對於斜屋頂,它是平的。但是有一定的坡度。一般在1%~3%這個範圍內。因為屋頂都要有一定的坡度。以便於下雨的時候,屋面不至於積水。
斜屋頂
斜屋頂通常是指屋面坡度較陡的屋頂,其坡度一般大於10%。斜屋頂在建築中應用較廣,主要有單坡式、雙坡式、四坡式和折腰式等。以雙坡式和四坡式採用較多。
屋架
屋架是房屋組成部件之一,為用於屋頂結構的桁架,承受屋面和構架的重量以及作用在上弦上的風載,多用木料、鋼材或鋼筋混凝土等材料製成,有三角形、梯形、拱形等各種形狀。
樓梯
聯絡不同高度之垂直交通構造物。
高層建築儘管採用電梯作為主要垂直交通工具,但是仍然要保留樓梯供緊急時逃生或平時之用。
樓梯主要由樓梯段、休息板(平臺)和欄杆扶手(欄板)三部分組成。
按結構材料可分為石階、木樓梯、鋼樓梯和鋼筋混凝土樓梯等。
按外形可分為直跑樓梯、雙跑樓梯、三跑樓梯、剪刀梯、弧形樓梯、螺旋樓梯等。
樓梯梯段
設有踏步供建築物樓層之間上下通行的通道成為梯段。踏步又分為踏面(供行走時踏腳的水平部分)和踢面(形成踏步高差的垂直部分)。
梯段平台
樓梯平台是指連接兩梯段之間的水平部分。平台用做樓梯轉折、連通某個樓層或供使用者稍事休息。平台的標高有時與某個樓層相一致,有時介於兩個樓層之間。與樓層標高相一致的平台稱為樓層平台,介於兩個樓層之間的平台稱之為休息平台或中間平台。
欄杆扶手
欄杆是設置在樓梯梯段和平台邊緣處起安全保障的維護構件。扶手一般設置於欄杆頂部,也可附設於牆上,稱為靠牆扶手。
裝修
作為室內裝飾之構造物,如臺度、踢腳板、門窗線腳等,又稱室內布置,是把室內空間整理及布置妥當的工作,與室內設計有密切關係。
包括水電、泥水、止漏防水工程、油漆、地板……等作業流程。
水電
水
自來水裝接、排水設備裝修、衛生設備(馬桶)配裝、消防設備裝置等。
電
室內配線、變壓器檢修、電動機檢修及家庭電器修理等。
泥水
泥水工程的重要性就像化妝的粉底一樣,為日後的工程鋪路,為家居裝修打好基礎,主要包括防水、地漏、貼磚、包管……等。
防水
建築防水工程是保證建築物(構築物)的結構不受水的侵襲、內部空間受水的危害的一項分部工程。 涉及到建築物(構築物)的地下室、牆地面、牆身、屋頂等諸多部位,其功能就是要使建築物或構築物在設計耐久年限內,防止雨水及生產、生活用水的滲漏和地下水的浸蝕,確保建築結構、內部空間不受到汙損。
門窗
門窗為用以交通、採光、通風之牆身開口部分。
門窗設計及配置,會影響房屋建築之立面外觀、動線機能、物理因素(如通風、採光、隔音、溫度調整等)等功能。
門窗以使用材料大略可分為木門窗、鋼門窗及鋁門窗等三類 。