【工地人生】土木系大學課程銜接營造工作系列-材料力學、結構學

材料力學跟結構學，說實在話工地現場不太會用到，現場講求的是按圖施工的品質管理、如期完成的進度管理、講人、機、料、法、環，那大學學的材料力學，到底有什麼用呢？

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進了營造業，你會發現，有很多很有經驗的前輩，不見得是土木系畢業的，甚至哲學系轉行來的同事都有，看起來這些學理好像一點也不重要，什麼人來做都可以，甚至一些很厲害的前輩當到所長、理級主管的也只有高中畢業，讓我覺得我唸這麼久的書到底要幹嘛，早點出來工作不是很好嗎？

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材力結構學什麼？

材料力學是由應用力學延伸過來的，有關應用力學，可以看這篇【工地人生】土木系大學課程銜接營造工作系列-應用力學，應用力學講得比較偏向兩個物體接觸後的作用力狀態，而材料力學，講的則是材料內部的受力分布，結構學跟材料力學又有相輔相成的關係，力學學科就是一整套的系統。

構件內部受力分配

構建內部受力分布的基礎知識就是剪力圖跟彎矩圖，這些圖的形狀就有點像關渡大橋的樣子，由幾個拱型組成，以前上課的時候教授都會說橋梁是很有力學美感的構造物，那應該是我們土木人為數不多的藝術感體現吧。

比較常用到的概念大概會是，一根梁在中央受力，剪力最大的部分會是在左右側支撐處，彎矩最大會是在梁的中央，這跟梁筋怎麼綁很有關係，結構圖就是根據這些基本立論設計出來的。

至於把一根梁切開，上半部受壓力作用，下半部受拉力作用，中間的部分不受力，這也超級懸，不過這就是材料力學在學的東西，這件事跟水電的穿梁套管可以擺在哪邊很有關係，那規矩不是隨便訂的。

記得以前在跟做消防管的師傅聊天，他就提到某家建商因為前期規劃設計不良的關係，消防管都隨便穿梁，貼近梁底也在鑽，一根梁鑽好多個洞也在鑽，讓它自然完工，我在想可能就是因為不明白背後道理的緣故。

所以學會材料力學，多多少少可以知道為什麼不行，你不用在工地現場解釋那麼多，但至少你會比較知道你在堅持什麼。

構件變形

知道材料內部的受力分布，也可以知道材料是如何變形的，哪邊變形最大，哪邊受力最大，這在材料力學的課程裏面都會教，但，雖然說是變形，肉眼其實根本看不出來，只能說發明材料力學的前人們真的很厲害。

受力以及變形最重要的結構單元，在建築物中就是梁跟柱，所以材料力學也有很大一部份在解釋梁柱的受力以及變形關係。

梁斷面是怎麼樣上部受壓下部受拉的，這你拿去跟沒學過任何力學的人解釋，沒人聽得懂你在幹嘛，怎麼會又壓力又拉力的，也太奇怪了吧，事實上也沒必要跟誰解釋，我從來沒在工地解釋過這種事情。

建築物的梁柱比較常是矩形實心的構件，但材料力學裡還會學一些薄管圓形構件，圓球鋼槽的受力分析等等，那可能在化工廠的案子內會碰到，蓋住宅幾乎不會碰到。

構件變形量這種事情，可能自行車、汽車工業還會比我們專業許多，車架剛性好不好，轉彎或踩踏會有多少變形量，吸收掉多少能量，可以省下多少能量消耗，這可比我們蓋房子專業多了，對他們來說，我們的力學可能是小兒科的吧。

材料結構在工地現場的作用

其實只要你會按圖施工，不太需要用到材料力學的知識，但你會知道為什麼梁筋下層中間不能搭接，看鋼筋施工圖的敏感度就會變高，知道他為什麼錯，而不是只能回答：「跟結構圖部一樣啊。」

結構設計裡面有個概念，要設計出「強柱弱梁」，這跟什麼有關係呢？有時候鋼筋工班在綁紮的時候會在梁裡面多放鋼筋，擬請他們拿出來，師傅會說：「主任，多放又不是少放，沒有關係的啦。」

如果你記得上述原則的話，就會堅持請他們拿出來，雖然一支梁筋的影響可能不大，但按圖施工，是工地端的基本責任，並不是多就是品質好。

至於為什麼要強柱弱梁呢？這是因為，法規並沒有要求房子一定不能倒，畢竟有那種千年一遇的大地震，可能任何建築物都被震裂，如果梁比柱弱，我們就可以看到梁先裂開，這樣我們就有逃命的機會。

梁的破壞是裂開，柱可就不一樣，柱的破壞是直接斷裂，柱斷了房子就倒了，連逃命的機會都沒有，所以為什麼要強柱弱梁，就是這個道理。

不過這有點牽涉到結構設計的範疇，不單單在材料力學裡面了，土木系的力學系列課程，前後都有關聯，基礎課程沒過是不能修進階課程的，因為進階課程都是由基礎知識來的。

結語

其實材力結構我也沒修得多好，在工地的運用只想的到這些了，如果看到這篇文章的前輩們有什麼其他見解，歡迎留言告訴我喔。

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
• 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
• 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

我寫的工程相關的文章都整理在此篇 『 工程系列文章』，未來也會繼續更新，希望對你有幫助囉。