說實在話,我實在不太知道營造現場的工作會用到什麼應用力學,可是他是所有土木系力學課程裏面的基礎學科,應用力學學不好,材料力學、結構學這些科目也不可能學好,但做現場,它們也不太常用到。
從畢業至今,我幾乎沒有在現場算過任何的受力分析,鷹架的受力計算,模板支撐計算書,那也不是我的工作,唯一我有想過的一件事情,就是有一次受限於施工空間不足,小怪手必須站到樓地板上面去,必須計算樓板支撐強度夠不構支撐小怪手跟鐵板的重量,除此之外沒用過了,那幹嘛要學應用力學呢?
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▋應用力學其實有點像高中物理
把他排在大一入門的課程,其實就是因為他跟高中物理最像,最容易銜接,我印象中的應用力學,就是力量的幾何分佈,力平衡,還有應力計算,應力計算有點像壓力的計算公式,不過他跟壓力有什麼不一樣,我到現在還搞不太清楚。
在我沒有考研究所的那些時間,聽說有同學在研究所入學面試被問到應力是什麼意思,他回答:「力量除以面積,就像壓力一樣。」這答案被教授否定了,看起來跟壓力公式一模一樣對吧,但就是不對。
我的想法是,單位面積可以應用上的力量,因為土木結構構件大部分是要拿來承受力量的,構件需要應用,發揮它的性能,所以把它叫做「應力」,這樣解釋應該滿合理的吧。
在谷歌資料中,應力的解釋是單位面積上的力量,其實這樣叫壓力也可以,所以谷歌解釋應該不太正確,你問我為什麼不直接去問教授就好,我就懶,沒再回去找教授,有機會問到我會寫在這上面的。
▋現實世界的受力是看不見的
至於為什麼工地現場幾乎用不到這門學科,因為現實世界的力量,只能感受的到,看不見,工地現場講究的是按圖施工,按圖施工不需要知道構件受力多寡,這就是設計者跟施工者的專業分工太細的結果,我們不太會知道設計者的理由。
前陣子平鎮停車場無梁版崩塌事件,新聞報導說是因為結構計算時沒有算土的重量,才會導致樓板崩塌,這件事情最後好像是結構技師被定罪,結構技師有提到,現場主任要去做檢核,不能全部推到設計者身上。
個人對這件事的看法是:不太可能做到,我沒碰過半個主任自己會去核算結構載重的,即便是營造廠的主任技師,也不太可能每個案子都再去幫設計者核算載重有沒有超標,一家營造廠可能有十幾個案子,但技師只有一位。
有鑑於此,最可能去做計算的,就是施工時不會出現在圖面上的重型機具。畢竟我們不能讓業主擔心施工造成的壓力會不會破壞結構,或者讓新房子的主結構產生裂縫,這都有損營造廠形象。
▋樓板載重施工性實際分析
這部分我實際請教過做結構設計的同學,關於樓地板載重,用機具(迷你怪手)站在樓地板上作業,樓地板能不能承受,你問我為什麼不直接問設計技師,因為業主跟設計方的關係不太好,蓋房子不是問題,參與其中的人才是問題。
我一開始的計算方式是:用機具(迷你怪手)的重量,除以履帶接觸面積,就可以得到應力值,再來看結構圖上的活載重有沒有大於計算出的答案。
以上述的案例來說,小怪手的重量是980kg,單個履帶的長1.55cm、寬0.20cm,所以面積總和是0.62m2,應力就是980/0.62=1580kg/m2,結構圖上的活載重只有1000kg/m2,所以我認為不能直接壓。
那麼改以使用鐵板的話,鐵板尺寸是5.05m*1.68m*0.02m,重量7.85*5.05*1.68*20=1332kg,迷你怪手跟鐵板還有人的重量980+1332+80=2392kg,接觸面積5.05*1.68=8.484,所以應力2312/8.484=272kg/m2,小於1000kg/m2,這方案可行。
但後來我們請教技師給我們的想法是,並非以怪手本身的接觸面積來看待這件事,而是以樓地板面積來評估。
以上面的例子來說,迷你怪手的車寬90cm,車長155cm,其下地板面積1.55*0.9=1.395,1.395*1000=1395kg,理論上是沒問題的,當然也是要等樓板的28天強度到達之後才能做這件事。
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▋結語
會寫這系列的文章,主要是之前實習生有提出一個問題,是關於要不要念研究所的,我以自身經驗跟他聊工地現場會用到什麼樣的學科技能,進而想整理這系列的文章,希望對你們有幫助。
另外我還被問過如果不是本科系畢業有沒有什麼推薦書籍可以閱讀,我就列在下面,有興趣的可以再參考看看:
- 圖解RC造施工入門:一次精通鋼筋混凝土造施工的基本知識、結構、工法和應用 ➤ 博客來 / MOMO
- 圖解RC造建築入門:一次精通鋼筋混凝土造建築的基本知識、設計、施工和應用 ➤ 博客來 / MOMO
- 圖解建築施工入門:一次精通建築施工的基本知識、工法和應用 ➤ 博客來 / MOMO