109 地方特考四等 建築工程 施工與估價概要 考古題詳解

核心觀念

本題主要測驗考生對於建築工程中「鋼筋混凝土（RC）牆體模板構造系統」之細部組成理解，以及依據行政院公共工程委員會《第 03110 章 結構體模板》施工綱要規範與《公共工程施工品質管理作業要點》（以命題當年民國 109 年法規為準），在「監造單位」之立場上，如何針對模板工程各施工階段（施工前、施工中、澆置中與拆模後）執行品質查核。

核心考點涵蓋：

1. 側壓力抵抗機制：新拌混凝土對牆模產生之側壓力（側壓大小與澆置速率 $R$、澆置溫度 $T$、澆置高度 $H$ 等相關），牆模板系統如何藉由「面模 $\to$ 內肋 $\to$ 外肋 $\to$ 對拉螺桿」之受力路徑逐層傳遞並有效束制。
2. 三級品管之監造查驗：著重於垂直度、結構尺寸、穩定性（斜撐與繫結）、水密/平整度、清潔孔預留及拆模養護時間規範。

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解題方法

1. 繪圖部分：採「牆模板斷面剖面圖」呈現雙面模板相對關係，標註清楚標準構成元件（面模、內肋、外肋、對拉螺桿、套管、斜撐、底木固定條等），並輔以各構件的功能說明。
2. 監造重點部分：依工程監造時序，分為「施工前準備與材料查驗」、「組配組裝過程查驗」、「混凝土澆置中巡查（顧模）」及「拆模與養護查驗」四大階段，條列明確具體之檢驗標準與依據。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。作答時須以圖文並茂方式呈現，架構應清晰分為「系統構件繪圖與說明」及「監造查核重點」兩大主軸。

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解題技巧

1. 繪圖記憶口訣（由內而外）：「面板緊貼混凝土，內肋縱向外肋橫；螺桿穿心抗側壓，斜撐定形底木立」。圖面必須標示出「穿牆對拉螺桿」及「塑膠套管」，這是牆模抗爆模最關鍵的構件，亦為閱卷老師之給分指標。
2. 監造重點答題架構：避免寫出「注意安全、施工小心」等空洞字眼，應具體寫出數值標準（如：保護層厚度、螺桿間距、拆模強度天數），展現現場實務與法規專業度。

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【答案】

一、常見鋼筋混凝土「牆」模板系統組成構件及示意圖

（一）構造剖面示意圖

 [可調式鋼管斜撐]
 \
 \ [外肋 / 橫背槓 (雙併鋼管)]
 \ │ [內肋 (垂直角木)]
 \ │ │ [面模 (夾板)]
 \ [O] │ │ [混凝土澆置區] │ │ [O]
 \ │ │ │ │ │ │ │ │
 \│ │ │ │ 鋼 │ │ │ │
 ────────────────────────────────[━]─┼───┼─────┼─筋─┼────────┼───┼──[━]── [緊結螺帽與墊片]
 │ │ │ │ │ │ │ │
 /│ │ │◄─── PVC套管 ─────►│ │ │
 / │ │ │ (內含對拉螺桿) │ │ │
 / │ │ │ │ │ │ │ │
 / [O] │ │ │ │ │ │ [O]
 / │ │ │ │ │ │ │ │
 ═══════════════════════════╧═════╪═══╪═══╧═════╧════╧════════╧═══╪═══╪════════════════
 [地面] └───┴── [底木 / 導木 (Kicker)] ───┴───┘

（二）各組成構件功能說明

1. 面模（Sheathing / Form Lining）：直接與新拌混凝土接觸之面板，通常採用 $12\,\text{mm}$ 至 $18\,\text{mm}$ 厚之防水合板（芬蘭板或清水模板）或鋼模板，提供平整之外觀幾何形狀。
2. 內肋（Studs / 豎肋）：垂直方向緊貼面模之縱向支撐材（常見為木角材或輕型槽鋼），功能為承受面模傳遞之面內彎曲應力，減少面模跨距及變形。

核心觀念

本題測驗「鋼筋混凝土（RC）材料耐久性」與「施工品質管制」之核心機制。考點涵蓋：

1. 中性化（碳酸化，Carbonation）之化學反應機制：水泥水化生成之氫氧化鈣 $Ca(OH)_2$ 維持孔隙液之高鹼性（$pH \approx 12.5 \sim 13.5$），使鋼筋表面形成緻密之鈍化膜（$\gamma\text{-Fe}_2\text{O}_3$）。當空氣中之二氧化碳（$CO_2$）滲入並與 $Ca(OH)_2$ 反應生成碳酸鈣（$CaCO_3$），孔隙液 $pH$ 值降至 $9.0 \sim 10.0$ 以下時，鈍化膜破壞，鋼筋受氧氣與水作用產生鏽蝕膨脹，導致保護層開裂剝落。
2. 中性化反應式： $Ca(OH)_2 + CO_2 \xrightarrow{H_2O} CaCO_3 + H_2O$
3. 擴散理論（費克第一／第二定律簡化式）：中性化深度 $x$ 與暴露時間 $t$ 呈平方根關係： $x = k \cdot \sqrt{t}$ （$k$ 為中性化速度係數，取決於孔隙率、水膠比、環境溫濕度與 $CO_2$ 濃度）。
4. 規範依據：引述我國「混凝土結構設計規範」與「結構混凝土施工規範」（以命題當年民國 109 年版本法規為準；現行規範後續雖有章節文字編修，但保護層與耐久性要求精神維持一致）。

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解題方法

本題屬申論題型，答題切入點應採「定義及反應原理 $\rightarrow$ 內外在成因分析 $\rightarrow$ 具體防治與延緩對策（材料、設計、施工、表面防護）」之三段式架構鋪陳：

1. 定義篇：精準寫出孔隙液鹼度下降、$pH$ 臨界值（$9 \sim 10$）、鈍化膜瓦解、以及化學反應方程式。
2. 成因篇：分為「環境外在因素」（$CO_2$ 濃度、相對濕度、溫度）與「材料施工內在因素」（水灰比、孔隙率、保護層厚度、施工缺失）。
3. 對策篇：依工程生命週期從「材料配比設計」、「結構設計與保護層」、「施工與養護管制」、「表面塗裝防護」四個維度條列具體且可量化的工法。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無各別選項；考生作答時應以結構化之條列標題呈現，嚴禁冗長無分段之文字堆疊。

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解題技巧

1. 破題關鍵公式化：寫出 $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O$ 與 $x = k\sqrt{t}$，能立即向閱卷委員展現材料力學與化學之專業底蘊。
2. 數字量化加分項：提及 $pH$ 值自 $12.5 \sim 13.5$ 降至 $9.0 \sim 10.0$ 以下、最佳反應濕度 $50\% \sim 70\%$、保護層增加一倍則延緩時間變為四倍（依平方根定律），具體數據是獲取高分的關鍵。
3. 避免常見陷阱：

• 勿將中性化與「氯離子腐蝕」混為一談；中性化是均勻全面使鈍化膜溶解，氯離子則是局部孔蝕（Pitting）。
• 水分過多（水下環境）或完全乾燥都不利於中性化；中性化進行最快之相對濕度約在 $50\% \sim 70\%$，答成「環境越潮濕中性化越快」為常見錯誤。

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【答案】

一、鋼筋混凝土「中性化」現象之定義

1. 定義： 新拌混凝土在水化硬化後，水泥水化產物中含有大量的氫氧化鈣 $Ca(OH)_2$，使混凝土內部毛細孔隙液呈現高鹼性（$pH$ 值約 $12.5 \sim 13.5$）。此強鹼環境會在鋼筋表面形成一層緻密且厚度僅數奈米的 $\gamma\text{-Fe}_2\text{O}_3$ 鈍化保護膜，有效隔絕水與氧氣，防止鋼筋生鏽。
2. 破壞機制： 混凝土硬化後，大氣中的二氧化碳（$CO_2$）或酸性氣體自表面孔隙滲入，與氫氧化鈣發生中和反應生成碳酸鈣（$CaCO_3$）：

核心觀念

本題考核之核心在於**「建築結構體耐久性」與「建築設備／管線工程」之界面整合與劣化防治對策**。 傳統建築施工常將給排水、電氣管線大量「直接埋設（Cast-in-place）」於鋼筋混凝土（RC）柱、梁、樓板或剪力牆內，引發以下影響結構耐久性的致命隱患：

1. 斷面削弱與應力集中：埋管排擠混凝土斷面，導致保護層厚度不足；若配管過密，易在灌漿時形成蜂窩（Honeycombing）、孔縫。
2. 水化與中性化劣化：若給排水管滲漏，水氣與氯離子滲入混凝土內部，加速中性化（Carbonation）與鋼筋鏽蝕膨脹，導致保護層開裂剝落。
3. 維修性破壞：暗管滲漏或設備汰換時，需開鑿敲打結構混凝土，造成不可逆的二度結構損傷。

法規依據（以命題當年民國 109 年為準）：

• 《混凝土結構設計規範》第 6.3 節「埋置管路」規定：管路不得有損混凝土強度，埋置管不得大於板厚之 $1/3$，平行管中心間距不得小於管徑之 $3$ 倍，管路外部須有規定厚度之保護層。
• 《建築技術規則》建築構造編、設備編相關配管穿梁開孔及防火阻絕規定。
• 現代綠建築與永續建築規範之「SI 體系（Skeleton-Infill，結構骨架與內裝設備分離）」與「同層排水」理念。

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解題方法

本題為標準的申論兼繪圖題，解答應採「先論原則，次論對策，後繪圖解」之系統化切入方式：

1. 根本性對策（管線與結構分離）：以 SI 建築思維，推動明管化、天花板吊管、高架地板、降板同層排水與管道間配置，從源頭根除埋管損害。
2. 穿透性對策（無可避免時的規範工法）：若管線必須穿越結構構件（如穿梁、穿樓板），必須事前「預留套管（Sleeve）」，嚴格限制開孔位置在應力最小區（如梁之中性軸附近低剪力區），並設置足量斜向補強筋與止水環。
3. 設備固定對策（減震與抗衝擊）：重型機電設備基礎設置避震器與防震基座，管線轉折處設伸縮撓性接頭，防止震動應力直接撕裂結構體。
4. 繪圖舉例：選取考場最經典、給分最高的兩個關鍵圖面——「RC 梁預留穿孔位置與補強配筋圖」及「降板同層排水／管體分離細部斷面圖」，展現工程圖學與實務能力。

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解題技巧

1. 關鍵評分詞彙務必列出：如「SI 體系（骨架與設備分離）」、「同層排水」、「預留套管（Sleeve）」、「開孔補強筋」、「梁中性軸」、「止水翼環（Water stop）」。
2. 考場常見扣分盲點：

• 僅回答「管線壞了怎麼修」，未扣緊題目「提高結構體耐久性」的主軸。
• 答題未提及「嚴禁事後打鑿結構」這一重大禁忌。
• 繪圖無尺寸標註或位置限制說明（如梁端 $1.5D$ 至 $2D$ 範圍內嚴禁開孔）。

3. 手繪圖答題要領：線條力求工整，構件名稱、受力區間（高剪力區 vs. 低剪力區）、補強鋼筋符號須以引線清楚標示。

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【答案】

一、提高結構耐久性之管線與設備配置及安裝對策

1. 體系分離對策：推動「SI 住宅理念」（結構骨架與管線設備分離）

• 明管化與管道間配置： 垂直立管集中於專屬「管道間（Pipe Chase）」，嚴禁澆置於剪力牆或柱心內部；各戶水平管線走「天花板明吊管」或「雙層高架地板」，便於巡檢汰換，終身免敲打結構體。
• 衛浴採用降板同層排水系統（Same-floor Drainage）： 衛浴區域採用結構降板（約 $30 \sim 35\text{ cm}$），配管與排水橫管均於本戶降板空間內完成，並施作獨立雙層防水層。管線維修不必貫穿樓板至下層天花板，防止樓板穿孔過多導致滲漏與鋼筋鏽蝕。

2. 構件穿透對策：嚴格遵循穿梁與穿板規範

• 預留套管（Sleeve）作業： 所有穿越梁、板之孔道，必須於鋼筋綁紮與混凝土澆置前預先固定防鏽鋼套管或 PVC 套管，絕對嚴禁混凝土硬固後事後鑽孔或打鑿敲斷鋼筋。
• 開孔位置與尺寸限制（以穿梁為例）：
• 位置限制：開孔應設於梁跨度中段剪力較小處，且位於梁深之中性軸上下各 $D/6$ 範圍內（$D$ 為梁深）；距梁柱接頭之高剪力區（梁端 $1.5D$ 至 $2D$ 範圍內）嚴禁開孔。
• 孔徑與間距：穿孔直徑 $d \le D/3$；

核心觀念

本題旨在評量考生對鋼結構主要斷面構件之「材料加工力學」、「生產製造程序」以及「結構設計適用性」之整合理解。核心概念涵蓋：

1. 熱加工與冷加工之金相力學行為：熱軋（高於再結晶溫度，無加工硬化，延性佳）與常溫冷軋輥壓成型（低於再結晶溫度，產生應變硬化，降伏強度提高但延性降低）。
2. 斷面挫屈行為差異：厚板斷面（抗局部挫屈能力佳，以整體撓曲挫屈為主）與薄壁斷面（極易發生局部挫屈、畸變挫屈及側向扭轉挫屈）。
3. 相關規範與標準（以命題當年民國 109 年規範為準）：

• 中華民國國家標準：CNS 2473（一般結構用軋鋼料）、CNS 13812（建築結構用鋼材）、CNS 3568（一般結構用輕型鋼）。
• 內政部營建署《鋼結構設計規範》及《冷軋型鋼構造建築物結構設計規範》。

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解題方法

本題為標準的比較型申論題，答題關鍵在於「結構對稱、條理清晰、名詞精準」。 切入步驟如下：

1. 製程差異：依「加工溫度」、「成型工法」及「銲接程序」剖析兩者從鋼胚／鋼捲到成品的成型機制。
2. 成品品質差異：由材料力學性質（板厚、強度、延性、殘餘應力、防蝕性、挫屈耐受度）進行多維度對比，並善用「比較表」強化版面可讀性。
3. 適用範圍：依「承重角色（主構件 vs. 次構件）」、「結構系統類型」及「建築次系統（裝修／帷幕／桁條）」歸納實際工程用途。

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解題技巧

1. 名詞精準度：輕型鋼之製程務必點出「冷軋（冷彎）輥輪成型（Roll forming）」與「應變硬化」；H型鋼需分別說明「熱軋一體成型（RH）」與「板片銲接組合（BH）」。
2. 避免答題失衡：考生常花過多篇幅在製程細節，卻忽略成品質與適用範圍的結構力學深度。務必將「板厚差異引發的局部挫屈問題」列為成品品質評比核心。
3. 速記口訣：

• H型鋼：「熱成型／潛弧銲、厚板韌性佳、主梁柱主力」。
• 輕型鋼：「常溫冷輥壓、薄板防局部挫屈、桁條隔間輕骨架」。

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【答案】

一、製程差異說明

1. H型鋼（H-Beam / Wide Flange Beam） 依製造方式主要分為兩類：

• 熱軋 H 型鋼（Rolled H-Beam, RH）： 將連鑄鋼胚（Bloom/Beam Blank）加熱至再結晶溫度以上（約 $1,100^\circ\text{C} \sim 1,250^\circ\text{C}$），經萬能軋鋼機（Universal Mill）於熱態下連續往復軋延，使翼板（Flange）與腹板（Web）同步延展成型，屬一體成型無銲道工法。
• 銲接組合 H 型鋼（Built-up H-Beam, BH）： 以厚鋼板為母材，利用火焰或電漿切割下料成翼板與腹板，組裝固定後，採用潛弧銲（SAW, Submerged Arc Welding）或高週波銲接進行全自動填角銲或開槽對接銲，組成大型 H 型斷面。