土木四 劉悅燊
課程大綱
「土木工程設計實務」課程目標是希望大三、大四的學生，利用課堂上所學過的知識與技術，解決實務上會面臨到的工程問題。本學期課程為木構造學習與實作，會實際操作木作機台，而且課程內容充滿大量的手繪與模型製作，在學期中與學期末也有階段性設計發表與評圖。
課程中，透過各業界專家、建築師和土木系上的老師指引，課程主要由卡艾瑋教授、富田匡俊教授、慕思勉老師及梁明垣老師帶領，並與修課同學組成團隊，以三至四人為一組，提出各組的設計方案並進行討論，以找出最適合的方案。
在學期結束後，課程安排了為時六天的工作營，前往位於南投縣水里鄉的台大實驗林工廠進行基地的製作作業，過程中學習木構造相關技術。
課程初期
本學期「土木工程設計實務」課程中的木構造項目是建立一座位於台北市中正區汀州路寶藏巖的建築物，其實這項作業已經延續了好幾個學期的「土木工程設計實務」課程，每學期的師生都在推進該木構造項目的進展。到了本次111學年的課程中，木構造項目的雛形大致已經完成，承接先前課程的進度，得出了三個方案。因此，本學期的修課同學組成了團隊，以三至四人為一組，各組選擇其中一個木構造的雛形為研究項目。
木構造雛形（模型）之一
各組選擇好研究項目後，利用白色珍珠板切割建築物的構件，以1：30的尺寸拼貼出一個模型，用以模擬實際建築物的細部結構，讓我們更直接和容易去瞭解建築物的外貌、結構等資訊，更加刺激我們的想像空間。透過拼貼出的模型，各組需要分析並改善原本的設計，從原本建築物的結構去發想，提升原設計的結構強度或者功能性，並參考各種不同的建築，從而設計出各組獨一無二的建築物；最後利用SketchUp繪圖軟體，畫出改良過後的模樣。
透過上述的SketchUp模型，老師要求我們要進一步的設計出建築物的細節，以及建築物施工接合處的細部結構。於是我們再次利用SketchUp繪圖軟體，畫出最終版本的模樣，畢竟我們對於實際工程以及施工方面沒有任何實務經驗，我們大多是從網絡上實際的個案作參考。
參考案例
我們需要製作出改良版本的模型：利用木板、木條等材料製作出1：20的木製模型。這次的模型要求盡量按照真實建築物的結構組裝，特別是主要的接合處部分，原因是要利用木製的模型進行載重測試，從而推算出實際建築物的結構強度，載重測試中透過垂直以及側向拉力試驗，進行x-y軸的位移量測。
木製模型製作過程
木製模型載重測試
課程中期
結束木製模型載重測試後，我們各組以測試數據和模型資料等，製作一份屬於各組模型的簡報，内容包括實際建築物的載重強度、重量、造價、細部結構等等。利用這份簡報内容向寶藏巖的業主以及各方面的專家報告，讓我們體驗到工程實務中向業主提案匯報的情景。各組向他們展示了各自的設計項目，最終由他們討論決定出採用方案。
最終採用方案
經過寶藏巖的業主以及各方專家討論的結果後，所有組別開始專注於最終方案。首先在老師的帶領下，我們透過MATLAB程式模擬最終方案的建築物，利用程式模擬出建築物在不同載重下所產生的變形、位移狀況，從而判斷出建築物需要補強的地方。找出建築物需要補強的地方後，各組開始利用MATLAB更改結構、尺寸等等，以模擬出建築物達到安全、穩定的狀況。透過MATLAB程式模擬後，各組被分派針對建築物各個部件進行改良，經過不斷的測試與調整，才能得出一個符合規範的設計；並且將改良後的版本以工程圖的方式呈現，經由與老師們的討論，最終得出一份完善的工程設計圖。
課程後期
根據各組的研究結果，全班團隊統整出一個完整的設計方案，分別記錄了該建築物的施工程序、材料尺寸與位置等等；帶著這份最終成果，我們將要前往位於南投縣水里鄉的台大實驗林工廠進行基地的製作作業。
經過一整個學期的討論與設計，終於迎來了建造的環節，大家都滿懷著期待。在工作營期間，我們首先挑選了2×4的角材作為材料，後續再經過加工製成桿件。因為在先前的課程中已經計算過所有材料的尺寸，利用統整出的工程圖，便可以很輕鬆的準備好所需的原料。
接著，將木材送入抛光機進行打磨，去除表面的不平整及髒污。打磨後的木材根據需求開溝槽，做成指接，以到達需要的長度。尖頭的指接由機器加工製成，常用在木板的拼板，為求木材利用最大化、盡量延伸木材的長度而使用。木材做成指接接頭後，會使用白膠進行接合，放置一個晚上隔天進行抛光，再壓合成集成材。
待木材準備工作完成後，迎來了組裝階段，一開始為確保鑽孔位置及最終作品的尺寸準確，大家攜手搭建放樣板，用現有的工具，配合巧妙設計，將放樣板製作完成，隨後就開時緊鑼密鼓的鑽孔、開槽、組裝等工序。
課程感想
最終成品在教授及同學們的共同努力下搭建完成。想到學期初，大家根據業主要求熬夜做設計，不斷的修改方案，再經過評選定案，分工完成細部設計，最終親手搭建實體出來，頗有成就感。此外，也在過程中累積經驗，深刻體會到在設計的過程中不能只單一考慮設計，也要考慮到實際施工的難易，才能讓建物順利建造完成。
這一學期除了同學們的互相幫助，還有教授的專業知識和指導，才能讓「土木工程設計實務」課程圓滿結束。
