111 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

本題旨在測驗考生對於綠建築與營建永續工法中「二氧化碳減量指標」及「建築生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）」的掌握程度。

1. 法規與技術依據（以命題當年民國 111 年內政部建研所《綠建築評估手冊》為準；現行法已於 113 年正式納入「低碳（蘊含碳）建築標章制度」）：

• 綠建築評估指標系統（EEWH）之二氧化碳減量指標，著眼於建築物軀體建材由「開採、製造、運輸、施工、拆除」等全生命週期過程中所產生的溫室氣體排放量。

2. 生命週期碳足跡範疇：

• 蘊含碳排（Embodied Carbon）：包含建材生產製造（A1–A3）、運輸與營建施工（A4–A5）、拆除與廢棄處理（C1–C4）。
• 碳封存效益（Carbon Sequestration）：生物基建材（如木材）生長過程透過光合作用將大氣中二氧化碳固定於木質組織中之能力。
• 循環再生潛力（Circular Economy & Recycling）：建材於生命週期終點（End of Life, D階段）被回收再利用、替代原生材料之折抵效益。

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解題方法

解答本題應採取**建築全生命週期評估（LCA）**為切入點，自「原料開採製造階段」、「施工營建階段」、「拆除廢棄與循環回收階段」以及「材料本身的碳封存特性」四個維度，深入剖析木構造、鋼構造與 RC 構造三者的碳排放特性，並據此給出減碳效益排序。

一、木構造（Timber Structure）：減碳效益「最高」

1. 製造階段（具負碳與低能耗特性）：

• 樹木於生長過程中透過光合作用吸收大量 $\text{CO}_2$，每生成 $1\text{ m}^3$ 之木材約可固定約 $0.9 \sim 1.0 \text{ 噸}$ 的 $\text{CO}_2$（碳封存作用）。
• 木材採收、製材、乾燥與膠合木（Glulam / CLT）成型加工過程之能源消耗極低，其建材生產碳足跡遠低於金屬與水泥。

2. 施工營建階段：

• 木材自重最輕（約為 RC 之 $1/5 \sim 1/4$），顯著縮小基礎規模與土方開挖量，基礎工程碳排大幅下降。
• 構件多於工廠預製加工，現場採乾式組裝，施工期短、動力機械耗能低、現場廢棄物極少。

3. 拆除與生命週期終點：

• 拆除後木構件可降階再利用（如作集成材、刨花板），亦可作為生質能燃料替代化石燃料，生命週期末端之淨碳排放量最低。

二、鋼構造（Steel Structure, SS / SC）：減碳效益「居次（中等）」

1. 製造階段：

• 原生鋼材（高爐煉鋼）需高溫還原鐵礦石，生產過程能耗高、初期蘊含碳排較大。

2. 施工營建階段：

• 鋼材強度／重量比高，結構自重顯著低於 RC 構造，可大幅縮減地下室與基礎筏基之開挖體積與混凝土用量。
• 現場採吊裝、高力螺栓接合或焊接等乾式工法施工，施工速度快、工地廢棄物少、揚塵及暫態碳排低。

3. 拆除與生命週期終點（高度循環效益）：

• 鋼材具備高達 $90\%$ 以上之廢鋼回收再利用率（Recyclability）。電爐煉鋼採用廢鋼再生，其耗能與碳排放僅為高爐煉鋼之 $30\% \sim 40\%$ 左右，具備優異的循環經濟折抵效能。

三、鋼筋混凝土構造（Reinforced Concrete, RC）：減碳效益「最低」

1. 製造階段（高能耗與高化學脫碳排放）：

核心觀念

本題測驗考生對《建築技術規則》建築構造編「基礎構造」中**淺基礎（Shallow Foundation）**型式之分類、力學行為與施工特性的理解。法規依據以命題當年（民國 111 年）《建築技術規則》建築構造編第二章「基礎構造」之規定為準。

1. 淺基礎分類：淺基礎依承載與傳力型式主要分為「獨立基礎（單獨基礎）」、「聯合基礎」、「連續基礎（條形基礎）」及「筏式基礎（蓆式基礎）」。
2. 力學機制：

• 接地壓力公式：$q = \frac{P}{A}$（$P$ 為柱或牆之垂直軸力，$A$ 為基礎底面積）。
• 差異沉陷（不均勻沉陷，Differential Settlement）：相鄰支承點因地層軟硬不均或載重差異產生的角變形（Angular Distortion），結構整體勁度愈大，抵抗差異沉陷能力愈強。
• 浮力平衡：$F_b = \gamma_w \cdot V$（地下水浮力需由建築物永久自重與基礎抗拔力抗衡）。

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解題方法

本題為標準的比較型申論題。閱卷委員評分重點在於「概念定義是否精準」、「力學與施工特性對比是否清晰完整」以及「版面結構是否具條理性」。

解題切入步驟如下：

1. 名詞界定：簡明界定「筏式基礎」與「連續基礎」在結構幾何上的本質。
2. 綜合比較表：利用對照表格統整核心維度，使閱卷者一目了然。
3. 分項深入解析：依題意「至少列舉三項以上」，考生應答時建議提出 4 至 5 項 關鍵面向（如：幾何構造型式、接地壓力與承載力、抵抗差異沉陷能力、防水抗浮力性能、經濟性與適用地質），兼顧結構力學與施工實務。

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選項分析

本題為申論試題，非選擇題。考生在審題與答題方向上應特別注意以下易失分之觀念混淆：

• 混淆「連續基礎」與「連續壁」：連續基礎（Continuous Footing / Strip Footing）為承載柱列或承重牆之條狀「水平淺基礎」；地下連續壁（Diaphragm Wall）則屬於擋土與垂直支承結構，兩者不可混為一談。
• 漏提「抗不均勻沉陷機制」：若僅回答「一個是一整片、一個是一條線」，得分僅達基本分；必須說明筏式基礎具有「整體梁版箱型勁度（Rigidity）」，能跨越局部軟弱夾層，此為得分關鍵。

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解題技巧

1. 答題架構化：採用「前言定義 $\rightarrow$ 比較表 $\rightarrow$ 條列重點說明 $\rightarrow$ 結論適用時機」的經典國考版面編排。
2. 記憶口訣與構思維度：

• 面 vs. 條（幾何受力型式）
• 大 vs. 小（承載受壓面積與接地壓）
• 強 vs. 弱（抗差異沉陷與抗浮力能力）
• 高 vs. 低（工程造價與開挖量）

3. 字數與時間控制：四等考試每題作答時間約 20～22 分鐘，列舉 4～5 項並輔以比較表，篇幅控制在試卷一頁至一頁半為最佳，切忌冗言贅字。

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【答案】

一、前言與名詞定義

依《建築技術規則》建築構造編規定，筏式基礎與連續基礎均屬淺基礎：

1. 連續基礎（Continuous Footing / Strip Footing）：又稱帶形基礎或條形基礎，係沿建築物牆線或整排柱列下方呈長條形連續延伸配置之鋼筋混凝土基礎梁或基腳。

核心觀念

本題考核木構造建築之「防火性能設計」與「耐火構造組成」，核心依據為《建築技術規則建築設計施工編》第 70 條（具有一小時以上防火時效之牆壁）、《木構造建築物設計及施工技術規範》第十三章防火設計，以及國家標準 CNS 12514《建築物構造部分耐火試驗法》之性能評定基準（以命題當年民國 111 年法規為準；現行法規在木構造性能評定上持續精進，解題仍以命題當年法規為準）。

木材本質為可燃材料，木構造牆若要符合「一小時防火時效」，在耐火試驗中必須維持一小時之遮焰性（Integrity）、阻熱性（Insulation），若屬承重牆尚須維持結構承載能力（Load-bearing Capacity）。其防火原理主要分為兩大機制：

1. 被覆防護機制（多用於輕型木骨架構法／框組壁工法）：藉由外部被覆不燃之防火板材及內部填充吸熱隔熱材，延緩熱量傳入木骨架，阻止木材在時效內被引燃。
2. 木材炭化阻熱機制（多用於重木構造／CLT直交集成板）：利用木材燃燒炭化後形成的低熱傳導炭化層隔絕氧氣與熱量，藉由預留「犧牲炭化層」來維持內部結構之有效承載斷面。

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解題方法

本題為專業申論題，答題切入點應兼顧「構造原理」與「實務工法規格」，從「輕型木骨架牆（被覆型）」與「重木／CLT構造牆（炭化及複合型）」兩大主流體系，逐層詳解其構成材料、規格尺度與施工接縫技術：

一、輕型木骨架牆（框組壁工法）之一小時防火組成方式

輕型木構造通常由「壁骨架系統」、「空腔絕熱材料」、「防火面材被覆」及「填縫防熱橋處理」四個部分複合組成：

1. 骨架系統（Studs）：

• 採用斷面 $38\text{ mm} \times 89\text{ mm}$（標稱 $2\times 4\text{ 吋}$）或 $38\text{ mm} \times 140\text{ mm}$（標稱 $2\times 6\text{ 吋}$）以上之規格材。
• 壁骨垂直間距配置在 $40\text{ cm}$ 至 $45\text{ cm}$ 以下（最大不超過 $61\text{ cm}$），頂部與底部分別設置頂樑板（Top Plate）與底樑板（Bottom Plate），形成剛性框組。

2. 空腔填充材料（Cavity Insulation）：

• 骨架內空腔緊密填充厚度 $50\text{ mm}$ 以上、密度 $40\text{ kg/m}^3$ 以上之岩棉（Rock Wool）或無機玻璃棉。
• 功能在於吸收火場熱能、防止火熱在牆體內部空腔對流蔓延，維持背火面溫升不超過基準（平均溫升 $\le 140^\circ\text{C}$，單點 $\le 180^\circ\text{C}$）。

3. 兩側防火面材（Fire-resistant Sheathing）：

• 牆體兩側（迎火面與背火面）各封釘一層厚度 $15\text{ mm}$（$5/8\text{ 吋}$）以上之 Type X 防火石膏板，或各封釘兩層厚度 $12.5\text{ mm}$ 以上之石膏板。
• Type X 防火石膏板內含無機玻璃纖維與結晶水，結晶水受熱蒸發能大量吸熱，纖維則可防止板材在高溫下碎裂脫落，提供卓越的遮焰與隔熱保護。

4. 接縫與固結處理（Joint Treatment）：

• 石膏板若為雙層配置，內外層接縫需水平與垂直錯開（錯縫距離至少 $30\text{ cm}$）。
• 板接縫處必須黏貼玻璃纖維網帶，並以接縫泥（耐火批土）填補抹平至少二道。
• 螺絲釘固定間距板邊 $\le 20\text{ cm}$、中間 $\le 30\text{ cm}$，螺絲釘頭均以接縫泥覆蓋，阻斷金屬導熱路徑（防止熱橋效應）。

二、重木構造／直交集成板（CLT）牆體之一小時防火組成方式

採用大斷面實木或 CLT 板牆時，核心在於計算「炭化深度」與「有效殘餘斷面」：

1. 炭化速率與厚度計算： 木材標稱單向炭化速率 $\beta_0$ 約為 $0.65\text{ mm/min}$ 至 $0.80\text{ mm/min}$。耐火 $1\text{ 小時}$（$t = 60\text{ min}$）之基本炭化深度 $d_{\text{char}}$ 為：

核心觀念

本題評量 RC 造建築物屋頂進行「薄層綠化」（Extensive Green Roof，又稱輕量型屋頂綠化）之構造層次、功能設計與施工品質管制重點。相關法規與技術依據以命題當年（民國 111 年）之《建築技術規則》建築設計施工編第十七章「綠建築專章」（綠化量指標）、內政部《綠建築評估手冊》以及內政部建築研究所《建築屋頂綠化技術規範》為準。

1. 薄層綠化定義：介質土壤厚度通常在 $5 \sim 15\text{ cm}$，飽水載重控制於 $70 \sim 150\text{ kg/m}^2$，選用耐旱、耐熱、淺根系、免修剪之低維護植栽，主要用於隔熱降溫、滯洪調節與都市景觀，非供密集人員活動。
2. 構造層次完整性：屋頂綠化系統必須具備完整的物理機能層次，自下而上依次為：RC 結構版 $\to$ 洩水坡度層 $\to$ 防水層 $\to$ 保護層 $\to$ 防根絕層（阻根膜） $\to$ 排蓄水層 $\to$ 透水過濾層 $\to$ 植生介質層 $\to$ 植栽層。各層相互銜接，缺一不可。

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解題方法

本題為標準的申論兼繪圖題。應考答題應採取「標準系統剖面圖配合圖說引線」先行定錨，再分別就「設計重點」與「施工重點」展開系統性論述。

1. 繪圖切入點：繪製清晰標準的屋頂剖面節點，由下至上精確標示各構造層名稱與厚度/規格，並特別畫出女兒牆泛水（Flashing）收頭與落水頭周邊排水檢查井的收頭細節。
2. 論述切入點：

• 設計面：涵蓋「結構載重」、「防水與洩水」、「阻根防漏」、「輕質介質與植栽選配」、「抗風與邊界防護」。
• 施工面：涵蓋「基底清理與試水」、「防水與防根層搭接」、「各層鋪設工序保護」、「節點收頭密封」、「施工期臨時載重管控」。

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選項分析（構造層機能與常見失效缺失分析）

本題為申論與工程繪圖題，非客觀選擇題。茲就各構造層之核心機能與常見工程缺失（即反面檢驗要點）進行剖析：

• 防根層（阻根膜）配置位置：

• 正確設計：防根層必須設於「防水層之上、排蓄水層之下」。
• 常見錯誤：誤將防根層置於防水層之下，植物根系將直接穿透破壞防水層導致漏水；或誤用普通塑膠布充當耐根穿刺膜，日後遭植物微根酸腐蝕及穿透。

• 過濾層（透水不織布）之功能：

• 正確設計：鋪設於介質層與排蓄水層之間，容許水流通過，同時阻隔土壤細顆粒流失。
• 常見錯誤：省略過濾層或搭接不足（$< 10\text{ cm}$），導致介質砂土下滲填滿排蓄水孔隙，造成蓄排水系統淤塞失效與屋頂積水。

• 防水保護層之角色：

• 正確設計：在防水層上方設置緩衝防護層（如聚酯無紡布或水泥砂漿），防止後續鋪設阻根板或蓄排水板時刮破防水層。
• 常見錯誤：防水層施作完直接堆置硬質材料，導致防水塗膜破損。

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解題技巧

1. 記憶口訣：「坡防護、根排濾、土草收」（坡度層 $\to$ 防水層 $\to$ 保護層 $\to$ 防根層 $\to$ 排蓄水層 $\to$ 過濾層 $\to$ 介質土 $\to$ 植栽草 $\to$ 女兒牆收頭）。
2. 圖面繪製得分關鍵：

• 繪出洩水坡度符號（坡度標示 $1/50 \sim 1/100$）。
• 女兒牆垂直收頭泛水高度必須標示大於綠化介質面至少 $15 \sim 20\text{ cm}$。
• 標明屋頂落水孔處必須設置「可開啟式檢查井（Observation Chamber）」，四周留設鵝卵石緩衝帶。

3. 避坑指南：薄層綠化嚴禁使用一般未改良田土或黏土（飽水後過重且透氣性差），答題時介質務必寫「輕質人工介質（蛭石、珍珠石、泥炭土、發泡煉石等）」。

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【答案】

一、RC 造屋頂薄層綠化標準剖面構造圖