杜風 81 期 學術活動成果報導 |
102 下學期 Capstone 「土木工程設計實務」
蘇愉榕
土木系課程助理
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「土木工程設計實務」課程目標希望大三、大四的學生利用課堂上所學過的知識與技術解決實際所面臨到的工程問題。透過專家和老師的指引,以及修課同學組成團隊提出各組的設計方案並進行討論以找出最適合的解決方案。去年的課程中,學生由結構設計出發進行土木系館學生空間的翻修。本學期以「管理學院舊圖書館」屋頂翻新設計為主題,由卡艾瑋教授、廖文正教授、黃世建教授及鍾立來教授為同學講授。
位於台大校園內的管理學院舊圖書館目前作為管理學院各系學生共享的交誼廳及社團活動中心。此建築物已老舊而有翻新的必要,尤其是屋頂漏水已難補救。學生設計的目標是規劃一個新的屋頂並翻新現有結構來支撐新的屋頂。整個翻新設計應考量建築思維、結構安全及營造工法。
接下來即向各位說明課程中的各個單元
一、基地測繪
基地雖然位在校內,但是對土木系的同學來說,可能有點陌生。帶著大家來到管理學院學生社團活動中心(原管圖),讓修課同學認識基地就成為第一個要務,讓學生利用既往學過的量測工具,除了測繪這幢古老平房的平面立面圖,還要記錄梁、柱、版等構件尺寸,並觀察目前建物內的使用狀況,空間分配及使用對象,及使用者的感受。
二、力學模型施作試驗與結構分析
再來,就要將測繪圖從平面開始逐漸立體化,承續往年課程陸續研發的模型技術,製作力學模型,讓學生熟悉模型材料的運用及施作方法,為期末的土木模型熱身。大三前修過結構學、應用力學、工程材料等等的專業科目。跳脫紙上談兵,由模型試驗來複習常見的結構破壞模式。以錫焊銅線比擬鋼筋,以石英砂混石膏比擬混凝土,及銅片、壓舌棒等材料製作小尺度鋼筋混凝土梁、I形梁、集成梁並作載重試驗,並觀察其承載能力及破壞機制,也成功喚醒同學們做模型的靈巧雙手。
爾後製作屋頂現況結構之縮尺模型及其載重與側推試驗。利用模型試驗與軟體數值分析相互比對。課堂指導學生手算結構分析,先以土木系學生空間為例示範,再讓同學們以基地量測的數據實際演練,並邀請蕭輔沛博士及褚有倫研究生指導專業軟體ETABS的操作程序,用數值方法進行既有建築結構及抗震安全評估。
由於同學們大多初次接觸結構分析軟體,要立刻上手也不容易,繁瑣的步驟時常需要除錯,感謝蕭博士、褚同學、廖文正老師耐心從旁指導。同學們也體會到實務界是沒有現成的解答,只有合理的推斷。
三、期初提案報告
屋頂設計過程自發想,想像賦予此重生建築物的期待,指揮著新舊結構共存的姿態,經由模型測試階段即結構分析計算獲取現有結構承載能力的情報,再評估翻新的屋頂是否需要結構補強,循序修整設計。感謝張志成建築師、林聖峰老師、蘇富源建築師、陸怡堯結構技師及邱聰智博士,提著指路的燈,提示學生設計的思路,給予各組設計精闢的建議,適時將各組從太過理想的不切實際中抽離。
然而精美專業的工程圖可以為提案加分,課堂邀請成功大學賴悅仁老師應用業界普遍愛用的繪圖軟體,為大家示範工程圖面的呈現及排版技巧;爾後專業工程圖面資料也為同學們的提案利器。同時,城鄉所的「初等環境設計」課程以相同基地作為空間改造的主題,著重於使用者的需求與感受,空間的故事性,讓兩邊課程互通有無。
期中舉辦了一個綜合討論大會,邀台大管學院副院長胡星陽教授、來自管院各系的系學會長、學生代表及初環的修課同學們,聆聽使用者的心聲,讓本課學生及最後的設計更貼近空間主人們的需求。
四、期末成果
期末到來,經數次修改的設計是時候得做個完美收尾。各組施展渾身解數,朝著專業土木工程師邁進,將精美的屋頂數位模型、施工配置圖、結構分析成果以精心製作的海報及書面呈現。選用適宜的類比複合材料,強調設計中最精華的局部,建造演示工法的土木模型。期末於城鄉所地下室展出作品,並作提案報告。邀請邱聰智博士、蕭有志教授、慕思勉教授與系上黃世建教授、廖文正教授及卡艾瑋教授共同參與期末評圖。最後評選出最佳屋頂設計、最具可行性的方案、最佳模型建造、最佳結構分析等優秀作品,於學期最後一日再度來到城鄉所地下室與初環的同學們互相觀摩期末作品,並頒予優秀作品量身特製的精美獎牌,即便同學們還須加強學習,但專家們很肯定同學無限的創造力。
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