【工地人生】土木系大学课程衔接营造工作系列-材料力学、结构学

材料力学跟结构学，说实在话工地现场不太会用到，现场讲求的是按图施工的品质管理、如期完成的进度管理、讲人、机、料、法、环，那大学学的材料力学，到底有什么用呢？

进了营造业，你会发现，有很多很有经验的前辈，不见得是土木系毕业的，甚至哲学系转行来的同事都有，看起来这些学理好像一点也不重要，什么人来做都可以，甚至一些很厉害的前辈当到所长、理级主管的也只有高中毕业，让我觉得我念这么久的书到底要干嘛，早点出来工作不是很好吗？

Photo by Darby P. on Unsplash

↓↓↓工程先生的脸书专页↓↓↓

材力结构学什么？

材料力学是由应用力学延伸过来的，有关应用力学，可以看这篇【工地人生】土木系大学课程衔接营造工作系列-应用力学，应用力学讲得比较偏向两个物体接触后的作用力状态，而材料力学，讲的则是材料内部的受力分布，结构学跟材料力学又有相辅相成的关系，力学学科就是一整套的系统。

构件内部受力分配

构建内部受力分布的基础知识就是剪力图跟弯矩图，这些图的形状就有点像关渡大桥的样子，由几个拱型组成，以前上课的时候教授都会说桥梁是很有力学美感的构造物，那应该是我们土木人为数不多的艺术感体现吧。

比较常用到的概念大概会是，一根梁在中央受力，剪力最大的部分会是在左右侧支撑处，弯矩最大会是在梁的中央，这跟梁筋怎么绑很有关系，结构图就是根据这些基本立论设计出来的。

至于把一根梁切开，上半部受压力作用，下半部受拉力作用，中间的部分不受力，这也超级悬，不过这就是材料力学在学的东西，这件事跟水电的穿梁套管可以摆在哪边很有关系，那规矩不是随便订的。

记得以前在跟做消防管的师傅聊天，他就提到某家建商因为前期规划设计不良的关系，消防管都随便穿梁，贴近梁底也在钻，一根梁钻好多个洞也在钻，让它自然完工，我在想可能就是因为不明白背后道理的缘故。

所以学会材料力学，多多少少可以知道为什么不行，你不用在工地现场解释那么多，但至少你会比较知道你在坚持什么。

构件变形

知道材料内部的受力分布，也可以知道材料是如何变形的，哪边变形最大，哪边受力最大，这在材料力学的课程里面都会教，但，虽然说是变形，肉眼其实根本看不出来，只能说发明材料力学的前人们真的很厉害。

受力以及变形最重要的结构单元，在建筑物中就是梁跟柱，所以材料力学也有很大一部份在解释梁柱的受力以及变形关系。

梁断面是怎么样上部受压下部受拉的，这你拿去跟没学过任何力学的人解释，没人听得懂你在干嘛，怎么会又压力又拉力的，也太奇怪了吧，事实上也没必要跟谁解释，我从来没在工地解释过这种事情。

建筑物的梁柱比较常是矩形实心的构件，但材料力学里还会学一些薄管圆形构件，圆球钢槽的受力分析等等，那可能在化工厂的案子内会碰到，盖住宅几乎不会碰到。

构件变形量这种事情，可能自行车、汽车工业还会比我们专业许多，车架刚性好不好，转弯或踩踏会有多少变形量，吸收掉多少能量，可以省下多少能量消耗，这可比我们盖房子专业多了，对他们来说，我们的力学可能是小儿科的吧。

材料结构在工地现场的作用

其实只要你会按图施工，不太需要用到材料力学的知识，但你会知道为什么梁筋下层中间不能搭接，看钢筋施工图的敏感度就会变高，知道他为什么错，而不是只能回答：「跟结构图部一样啊。」

结构设计里面有个概念，要设计出「强柱弱梁」 ，这跟什么有关系呢？有时候钢筋工班在绑扎的时候会在梁里面多放钢筋，拟请他们拿出来，师傅会说：「主任，多放又不是少放，没有关系的啦。」

如果你记得上述原则的话，就会坚持请他们拿出来，虽然一支梁筋的影响可能不大，但按图施工，是工地端的基本责任，并不是多就是品质好。

至于为什么要强柱弱梁呢？这是因为，法规并没有要求房子一定不能倒，毕竟有那种千年一遇的大地震，可能任何建筑物都被震裂，如果梁比柱弱，我们就可以看到梁先裂开，这样我们就有逃命的机会。

梁的破坏是裂开，柱可就不一样，柱的破坏是直接断裂，柱断了房子就倒了，连逃命的机会都没有，所以为什么要强柱弱梁，就是这个道理。

不过这有点牵涉到结构设计的范畴，不单单在材料力学里面了，土木系的力学系列课程，前后都有关联，基础课程没过是不能修进阶课程的，因为进阶课程都是由基础知识来的。

结语

其实材力结构我也没修得多好，在工地的运用只想的到这些了，如果看到这篇文章的前辈们有什么其他见解，欢迎留言告诉我喔。

另外我还被问过如果不是本科系毕业有没有什么推荐书籍可以阅读，我就列在下面，有兴趣的可以再参考看看：

• 图解RC造施工入门：一次精通钢筋混凝土造施工的基本知识、结构、工法和应用
• 图解RC造建筑入门：一次精通钢筋混凝土造建筑的基本知识、设计、施工和应用
• 图解建筑施工入门：一次精通建筑施工的基本知识、工法和应用

我写的工程相关的文章都整理在此篇『工程系列文章』，未来也会继续更新，希望对你有帮助啰。