115 高普考高考三級 建築工程 建築營造與結構系統 考古題詳解

核心觀念

本題考的是政府機關辦理建築工程「設計及監造技術服務」採購時，如何把工程特性轉化為服務建議書要求及評選重點。招標文件應說明服務範圍、履約成果、工作方法、團隊配置與評選標準，使投標廠商提出的內容能對應本案的實際風險。

法源以命題當年（民國 115 年）法規為準，主要包括《政府採購法》、《機關委託技術服務廠商評選及計費辦法》、《最有利標評選辦法》及《公共工程技術服務契約範本》。機關應依個案需求訂定評選項目及配分，並在招標文件中明確載明服務建議書應包含的內容。

本案的工程條件有四項關鍵影響：建物使用中，施工須維持社福服務與使用者安全；鄰近海邊，外牆受鹽害與風雨侵蝕；屋齡 40 年，須先調查既有外牆及基層狀況；磁磚剝落嚴重，須優先處理墜落風險並設計可靠修繕方法。工程預算為新臺幣 8,000 萬元，服務建議書也應說明如何在經費及期程內完成設計、招標與監造。

解題方法

作答可按「先調查診斷、再設計發包、施工監造、營運安全、團隊管理」的順序，逐一要求廠商提出具體方法與成果。不是只列出一般性的設計監造工作，而是要讓每項內容回應本案的老舊、臨海、使用中及外牆剝落等特性。

服務建議書應要求的內容

一、對工程需求及現況的理解

要求說明對建物位置、樓層、屋齡、使用狀況、外牆病害及工程預算的理解，並提出主要風險與處理優先順序。應將立即性安全措施、詳細調查、修繕設計及後續維護納入整體工作構想。

二、現況調查與病害診斷計畫

要求提出外牆全面調查方法、範圍、工作程序及成果，包括：

• 以立面分區、拍照及圖面標示方式，記錄磁磚剝落、裂縫、滲水、填縫劣化、金屬鏽蝕及其他可見病害。
• 規劃敲擊檢查、必要的取樣或試驗，以及檢視磁磚黏著層、粉刷層、混凝土或其他基層狀況的方法。
• 調查窗框周邊、女兒牆、伸縮縫、雨遮、管線穿牆處及屋頂交接等常見滲水部位。
• 提出調查成果圖、病害分級、範圍數量及成因研判，作為工程數量估算與修繕設計依據。

老舊建物外牆表面病害未必能反映基層實際狀況，因此應要求廠商交代如何查明基層劣化及黏結失效範圍，避免只做表面補貼。

三、臨時安全及營運維持方案

要求提出設計前及施工期間的墜落物防護與使用安全安排，包括危險區域管制、警示及防護設施、必要的臨時固定或清除措施，以及突發剝落事件的通報與處置流程。

本案為使用中社福大樓，應說明如何維持出入口、避難動線、無障礙通行及必要服務；施工區域、材料堆置、噪音粉塵、振動與異味等，也應提出分區分期施工及與機關、使用單位協調的作法。

四、修繕設計及材料工法

要求廠商說明調查結果如何轉化為修繕方案，並提出方案比較及選用理由。內容應涵蓋：

• 外牆磁磚與基層修補、剝落範圍處理、裂縫修補、接縫及窗框防水等設計原則。
• 面對臨海環境的耐久與防蝕考量，包括材料相容性、抗鹽害、耐候及防止水分侵入等。
• 修繕材料、施工工法、施工順序、樣品或試作區安排，以及材料與施工品質檢驗方式。
• 外牆立面、細部節點、施工圖、數量計算及設計規範，並說明如何減少施工期間才發現隱蔽缺失所造成的變更。

設計應以病害成因與基層條件為依據，並要求具體說明品質驗證方式，避免只以外觀更新作為修繕成效。

五、設計成果、經費及招標文件

核心觀念

本題考查室內隔間牆的材料特性、施工品質控制，以及完工後的使用維護。作答時應選定一種常見牆體，說明其構造與適用情境，再依施工流程交代注意事項，最後從使用者角度評析優缺點。

以下以輕鋼架石膏板隔間牆為例。此系統通常以鍍鋅輕鋼立柱及上下槽鐵組成骨架，兩側固定石膏板，牆腔可填入岩棉或玻璃棉，以改善隔音及防火性能。牆厚、板材層數、骨架間距及填充材料，須依設計需求與認可構造系統配置。

隔間牆須依其功能及建築用途考量耐火、防音、耐撞、承載及設備管線需求。若涉及法定防火區劃或防音要求，須符合相關法規及經認可的構造規格；不能只因使用石膏板，就認定牆體已具特定防火時效或隔音性能。本題未提供建築用途及牆體所在位置，故以一般室內非承重隔間說明；涉及法定防火或防音性能時，應以命題當年（民國 115 年）法規及核可構造為準。

解題方法

採「構造說明 → 施工流程與管制重點 → 使用維護優缺點」的順序作答。先交代牆體如何組成，再依放樣、骨架、管線、填充、封板、接縫處理及驗收說明施工注意事項，最後將優點與限制分別連結到實際使用情境，避免只羅列材料名稱。

一、隔間牆構造與適用情境

輕鋼架石膏板隔間牆屬乾式施工，主要由以下部分構成：

• 骨架：上下槽鐵固定於樓板、天花板或梁底；立柱依設計間距排列，形成牆體支撐架構。
• 面板：骨架兩側固定石膏板；依需求可採單層或多層板，板材種類亦可依防潮、耐火等性能選用。
• 牆腔填充：依設計填入岩棉或玻璃棉等材料，提升隔音或防火性能。
• 表面處理：板縫以接縫材料及接縫帶處理，完成後再批土、打磨、塗裝或貼面。

此類牆體重量較輕、施工速度快，常用於辦公室、住宅及商業空間的室內非承重隔間。

二、施工注意事項

1. 施工前確認

依施工圖確認隔間位置、牆高、門窗開口、牆體厚度及所需性能，並核對地坪、梁底、天花板與牆體交界處的條件。施工前應完成必要的隱蔽管線配置協調，避免封板後才發現管線路徑或插座位置錯誤。

如該牆須達特定防火或隔音性能，應依認可構造系統施工，包含指定板材、板層、骨架、填充材料、固定方式及接縫處理；不得任意更換材料或省略構造層次。

2. 放樣與骨架固定

依完成面位置放樣，確認牆線垂直、平直及門洞尺寸。上下槽鐵應依規定固定於結構體，固定點間距、錨栓種類及邊距均依施工圖或系統規範辦理。

立柱應保持垂直、排列整齊，並在牆端、轉角、交接處及門窗開口處按設計補強。牆體高度較大、受撞擊較多，或預計吊掛設備、櫃體的位置，須配置相應補強構件；不能只靠石膏板承受集中荷重。

3. 管線及設備配置

電氣、弱電及給排水管線應在封板前完成配置與檢查。管線穿越骨架時，應使用預留孔或依規定開孔，避免切斷立柱、削弱骨架；管線與金屬骨架接觸處須妥善保護，並配合電氣及消防設備需求施工。

核心觀念

本題考查《建築物耐震設計規範》中「二元系統（Dual System）」的定義、水平地震力分配方式，以及抗彎矩構架和剪力牆或斜撐構架之間的協同作用。以命題當年（民國 115 年）法規為準。

二元系統由抗彎矩構架與剪力牆或斜撐構架組成。其關鍵不只是兩種構件同時存在，而是兩者共同抵抗水平地震力，並須符合規範對抗彎矩構架獨立承載能力的要求。

解題方法

作答可依序抓住三個重點：

1. 先下定義：列出組成系統的兩類抗側力構架。
2. 再說明力如何分擔：指出整體水平地震力由兩者依相對剛度共同承擔。
3. 最後列出性能要求：強調抗彎矩構架須具備獨立承受至少 25% 規定地震力的能力，並說明整體設計與變形相容要求。

其中「至少 25%」是抗彎矩構架本身須具備的承載能力；整體系統則由抗彎矩構架和剪力牆或斜撐構架按相對剛度分配地震力。

（一）何謂二元系統？

二元系統是由抗彎矩構架與剪力牆或斜撐構架共同組成的抗側力系統。兩者在地震作用下協同抵抗水平力；其中，抗彎矩構架須能獨立抵抗至少 25% 的規定地震力，整體水平力則由兩種抗側力構架共同承擔。

（二）二元系統設計的核心概念為何？

二元系統的核心，是利用兩種抗側力構架共同分擔地震力，並使其依相對剛度協同工作。

剪力牆或斜撐構架通常提供較大的側向剛度與強度，可有效控制建築物側移；抗彎矩構架則提供另一條抗震受力路徑，並須保有獨立承受至少 25% 規定地震力的能力。設計時須以整體結構分析兩者的受力與變形，使力的分配符合相對剛度，且構件能承受其分析所得的設計作用。

核心觀念

本題考查平面桁架的：

1. 靜不定度判定： $D_s=m+r-2j$ 其中 $m$ 為桿件數、$r$ 為支承反力數、$j$ 為節點數。

2. 零力桿判斷：

• 無外力作用節點，若有兩根不共線桿件，則兩桿均為零力桿。
• 無外力作用節點，若有三根桿件，其中兩根共線，則第三根為零力桿。

3. 節點法（Method of Joints）：逐節點利用 $\sum F_x=0,\qquad \sum F_y=0$ 求取桿件軸力。桿力正值代表拉力，負值代表壓力。

屋架斜桿由圖示 $5$、$12$、$13$ 三角形決定，因此斜桿方向餘弦為

（一）桁架結構靜不定度

圖中：

• 節點數：$j=12$
• 桿件數：$m=21$
• 左端鉸支承提供兩個反力，右端滾支承提供一個反力，因此 $r=3$

故平面桁架靜不定度為

因此本桁架為靜定桁架。

（二）零力桿判斷

1. $g$ 桿

觀察左側第一個下弦節點：

• 下弦桿 $d$、$e$ 共線；
• 節點沒有外力或支承反力；
• 另一桿為不共線的豎桿 $g$。

因此依零力桿判斷規則：

2. $h$ 桿

再觀察左側第一個上弦節點：

• 上弦桿 $a$、$b$ 共線；
• $g$ 桿已知為零力桿；
• 節點沒有外力。

因此剩餘不共線桿件 $h$ 亦為零力桿：

左側 $a$ 至 $k$ 共 11 根桿件中，零力桿為

右側對稱位置的相對應桿件亦為零力桿，但不在本小題指定的左側編號範圍內。

（三）求 $N_b$ 與 $N_k$

1. 支承反力

兩個集中荷載均為 $P$，且關於中央對稱軸對稱，因此：

水平外力為零，所以

2. 求 $N_b$

先取左端支承節點。設桿件受拉為正。

由豎向力平衡：

因此

負號表示 $a$ 桿受壓。

再取左側第一個上弦節點。由於 $g$、$h$ 均為零力桿，水平方向只有 $a$、$b$ 桿作用：

代入 $N_a=-13P/5$：

所以

當 $P=3\ \mathrm{kN}$ 時：