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。
在高度開發國家中,木材的再生性、節約能源及對環境造成較低衝擊等優點,使得木構造在環保觀念高漲的時代可能再度成為常用的建材。
木構造
以木材為主要建材的建築構造,以傳統中式建築最具代表性。
木材在目前建材市場中大多退縮至室內裝修材料和家具材料。
木構造常見於遊樂區的休閒建築。
磚石構造
以磚塊、石材為主,搭配砂漿堆疊砌造而成的建築構造。
磚材是黏土燒製而成,具有就地取材,堅固耐久、技術較易、造價低廉等優點。
鋼筋混凝土構造(RC構造)
以鋼筋、混凝土兩種材料為主要建材的建築構造。
軟鋼製成各種形式的鋼筋,混凝土是由水泥、卵(碎)石、砂及水拌製而成。
鋼筋具備高度抗拉力,混凝土可藉其可澆鑄成任意形狀的建築物,這就是鋼筋混凝土為近代最主要的建築構造的原因。
法國廊香教堂,三面弧形的牆壁,創造出優美線條的空間及外型,成為鋼筋混凝土構造重要代表作之一。
鋼骨構造(SC構造)
以各種型鋼的鋼骨為主體材料,外牆用帷幕牆建構,樓板以鋼浪板組成,室內隔間則多採用輕型隔間系統,所組合而成的建築構造。
施工快速、鋼骨材料品質統一、耐震性能為鋼骨構造的優勢。
搖晃時震幅較大,防火性能是最大的問題。
鋼骨鋼筋混凝土構造(SRC構造)
以各種型鋼的鋼骨為主要架構,加附輔助鋼筋後,再澆置混凝土包覆而成。
綜合RC(Reinforced Concrete)構造的防火性及SC(Steel Constructure)構造的耐震性兩者的優點,減輕主要構造的重量,同時可以減少下層樑柱寬度的施工法。
框架結構
利用支撐建築物垂直重量的柱及支撐建築物水平重量的梁之結構型式所組成的架構 。
桁架結構
由短而直的零件組成的架構,基本格子為三角形,由線型構件構成的結構單元或結構方式,通稱為桁架結構。
拱結構
拱結構是中央上半成圓弧曲線結構造形。
圓拱的垂直分立向下傳遞,水平分力相互平衡,為了使拱有足夠的支撐力,必須配合跨距的高度。
纜索結構
纜索結構原理建立在支點間的荷載支承能力,是一種將中央的承載力傳遞到兩側的結構。
薄殼結構
由鋼筋混凝土形成大面積曲面,空間內部不設置柱子也能覆蓋整個大空間。
日本建築師在法國南部展示一座橫跨加爾河的紙橋可同時承載20個人
台科大紙橋-耐重200公斤機車
以西卡紙和樹脂搭出一座長二.四公尺、寬一公尺的紙橋,竟能讓一名成年人騎摩托車(約三百公斤)安然通過,橋梁結構居然絲毫無損害。
遊戲規則說明:
將建造好的紙橋橫跨於兩課桌椅間,課桌椅相距40cm,由各組選擇一受力點,在上面綁上繩子,下端綁上空水桶,再慢慢放入裝滿水的寶特瓶,直到紙橋樑無法承受為止。
1.橋樑需橫跨超過40cm
2.整體製作需在30分鐘內團隊合作完成
3.紙橋樑不可接觸地面、也不可與桌椅連接
4.每次增加寶特瓶需要維持5秒以上
※各支點間的連接需特別謹慎小心,因為接合處的連接品質會直接影響到承重的效果
評分重點
1.承重(50%)
2.預測能力(20%)
3.團隊合作(20%)
4.造型/創意/美觀(10%)
團體:
1.組間互評(50%)
2.老師評分(50%)
個人:
1.個人自評(30%)
2.組內互評(30%)
3.老師評分(40%)