內容

       本網站的理念,係將散佈於各處高樓建築物之鋼骨樑柱接合細部彙整起來,帶入 校園,成為一個開放式的「教學實驗室」。內容係參考美國AISC規範、中華民國建 築技術規則中有關各種鋼結構接合的類型及其相關條文及規定,第一階段主要將設計及施工部份加以彙整,使其標準化,以教學輔助為考量,訂出各種類型之鋼結構接合之說明及圖例。第二階段為更進一步將所有鋼結構桿件接合實體化,使國內第一個全尺 寸之教學模型在民國91年5月30日於朝陽科技大學順利誕生。此模型約將近四十種接合 形式,可藉由教學、觀摩、觸摸(eye-catching),讓學生瞭解各種接合其力學行為之不同,體會銲接及螺栓接之功能及其 特點;且對力學行為、設計、及施工,都能一一透過書本與全尺寸實體教學模型之實用教學方法,讓教學觀摩能更活潑且趨近實務化。

本網站利用3D虛擬實體模型的表現來表現鋼骨接合的步驟及方法,並配合力學原理上之解說及工程實務上之應用等文字之說明。藉此讓學生不 僅能親自蒞臨觀摩此鋼骨結構接合實體模型時,且在課餘時間,即可輕易藉由電腦網路學習參考。

 

 

 

      背景及目的

    在教學上,鋼結構設計是一門極具實務性且是土木營建相關系所必修的一門學科,對於具有一般材料力學背景的學生,從鋼的材料性質再到設計理念介紹,一直到主要構件如拉力構件、柱構件、樑構件及樑柱聯合行為構件,將佔去此門學科約15〜16週的時間,剩下的時間介紹各種鋼結構結合(connections),往往顯得急促而不足,尤其是 接合之複雜力學行為如交待不清楚,學生的吸收一定有限。因為接合部份並非主要構件系統,一般在結構學理論上只宣示其抗彎矩之連續性或固定端支承及抗剪力之鉸支承等邊界條件;而認為接合均不損壞之前提下,只著重在主結構系統或主構件之行為及力之傳遞與分析。昔日的學生變成了今日的老師,而使錯誤習慣的累積,如果將本習慣視為理所當然,這種積非成是的觀念對日後學生出校門的設計工作,其負面影響之大是可以預見的。

       鋼骨結構接合在鋼結構設計之課程或設計實務中,一般只表現在2D平面上,即便有文字定義或描述其3D的力學行為;但鋼骨結構接合之細部結構,其力學行為 其實反比主要構件之力學行為複雜許多。學生如能真正看到、觸摸到一個直立於面前的細部結構實體,其理解效果是可大大的提升的。在此必須強調的是,本計畫各種結合的呈現並非根據某種強度而「設計」出來的,它僅是結合設計及各種細部的「樣式」表現。

 

 

      原因與方法

在鋼結構設計之課程中,結構桿件接合(connection)為一項重要的單元;但因課程安排的原因及設計者往往只重視力的傳遞,殊不知接合是將桿件「接合」在一起使其發揮結構能力的重要角色。 作者曾在教學中以紙板製成各種模型到課堂上配合書本說明,但紙板的模型容易鬆脫而且太軟。而「校外參觀」則是一個可有效了解鋼結構桿件接合之施工過程的方法;但,在一個工地 不一定能看到全部的接合類型,況且太多人一次擠在施工現場,工地負責人往往「不歡迎」,因為其背負之 安全責任實在太大。若以鋼材製品之可攜帶式縮小模型,在課堂上配合書本說明也是一個方式,但模型尺寸比例太小效果很差;而當放大模型尺寸比例使稍合乎效果時,它們其實又很重且不易移動,這種方式教學效果亦很有限。因此全尺寸之教學模型的實體化,便可大大獲得效果之提升。

 本網站將先前的研究成果在網路教學上落實,使得修習鋼結構的學生能方便的利用網際網路來學習;對 於校外,有興趣者更能利用網路即可輕易看得到虛擬3D組合所展現的細部接合圖例,並配合力學原理上之解說及工程實務上之應用等文字之說明,將使得更多人因此而受惠。