111-1土木工程概念設計 課程報導

土木一 池映曦

說到大一上一定不能錯過的土木系專業必修課,非「土木工程概念設計」莫屬,又簡稱為「土概」。或許第一次聽到這門課的同學,會以為土概是一門要看原文書、學習生硬的專業知識,又或是必須了解土木工程的施作標準與限制,但實際上正好相反。接下來就讓我們來好好認識「土概」這門課吧!

土概這門課的學習重心在於培養我們的設計思維、空間感、對環境和人的敏感性。此外學習與同組的組員融洽互動、行有效溝通,並接受和回應來自同儕與教師的建設性批評。最後融合運用「測量實習」、「工程圖學」所學,完成期中與期末專案。


▲土木系課程規劃

在這邊先簡單介紹一下「測量實習」與「工程圖學」是如何在課程中運用:

測量實習會學著使用各式精密儀器測量目標建物的各項數據。而土概所需要的建物數據就能夠從這門課程中的測量結果提取;工程圖學會學著認識並熟悉工程製圖軟體,使我們能夠將我們腦海中的設計製作成電腦的模型,就能在正式開始施作前發現我們先前所忽略的問題。

老師首先帶我們認識「土木工程」。除了高聳入雲的建築物、道路、鐵公路、橋樑隧道,甚至是邊坡防治、填海造陸,這些在社會上看得到的大部分工程,其實都包含在土木工程的範疇之內。也正是如此,土木工程才會被稱為民生工程(civil engineering)。而這些資訊,對於我們這些大一新生來說,可是讓我們重新認識了「土木」這個科系。

土概課每年都會有不同的專題要進行,而我們今年的專題是「橋」。當然,橋有許多不同的形式,所以老師也介紹了一些我們常見的橋樑。甚至在第一堂課程的最後,老師也讓我們自己發揮,在白板上畫出自己腦海中的橋樑。而老師給我們的這些資訊,也有助於在接下來的專題中,使我們有更多的想法。

▲課堂上介紹的各種橋梁

接著就是來到每堂實作課最緊張的時刻——分組。土木系上的很多課程都需要分組,所以學著找到認真、會做事的組員,便成為了我們每個人的首要任務。但由於先前提到:測量實習的部分數據會在土概的報告中使用,因此在正式分組前,我們還要等測量實習的組別出爐。當然,因為大多數人也都才剛認識而已,無法得知大家平常分組的努力程度。我也在一陣兵荒馬亂之中找齊了組員,此外幸運的是,我們這五個人不但土概同組,測量實習也是被分到一起的,而我也在這混亂之中「被」當上了組長。但一起記錯土概的組別,就又是另一個故事了。

分好組,決定好橋樑所要連接的大樓,再來就是要進行場勘,決定兩棟建築連接橋梁的位置了。我們先後場勘了兩次。由於在進行測量時發現,因為兩棟建築物的2樓高度相差超過1公尺,若是以最短距離做連接,會使整座橋樑的長度過短,以致於整座橋的坡度過陡,所以我們決定拉長橋樑。


▲場勘照片(我們真的有去拍!)

在我們學會用專業的工程製圖軟體之前,我們用了goodnotes和procreate簡單繪製出了我們所想要的橋樑。除了讓我們自己看得懂以外,也是要讓老師和助教們能夠理解我們做了什麼。也正因為我們什麼都不懂,所以更有可能激發出一些不一樣的創意或想法,這也是大一上的我們才能做到的事情。


▲從綜合到活大的橋(示意圖)

因為我們什麼都不會,所以也有許多東西等著我們去學習。除了工程圖學教的SketchUp、Twinmotion和Revit之外,土概課還額外教了AutoCAD和使用了MATLAB。首先是AutoCAD,我自己覺得這個軟體用起來很不順手,但有可能是因為不常用的關係。畢竟軟體這種東西就是要常常使用、常常練習才會順手。AutoCAD繪製的是2D圖,也就是平面圖,通常會被拿來畫房屋結構的平面圖,它的檔案可以使用於SketchUp和Revit裡面。MATLAB反倒沒有講述太困難的內容,因為我們沒有足夠的時間學習相關程式的編寫,因此是直接利用老師寫好的程式。我們會拿它來分析我們的橋樑受力之後,會產生如何程度的形變。

 

▲軟體們

整體而言,土概前半的課程是比較輕鬆的。畢竟大部分的時間,我們每個人都像塊海綿一樣,不斷的在吸收新知。而關於專案的部分,和下半部分的課程做個對比,到期中報告為止都可說是「紙上談兵」而已。但這並非代表著期中報告不重要,相對的,期中測驗能夠讓老師點出我們的盲點,並在開始實際製作木造模型之前,能夠及時改善我們的設計。再來就是實際製作的部分,也就是期末地獄的降臨。

整個大一上的實作課程並非只有土概,工程圖學和測量實習也一樣有期末報告要準備。尤其是測量實習,在人稱「魔鬼教官」趙鍵哲教授的帶領之下,我們也有許多的測量報告要準備,這時大家同一組的重要性就被凸顯出來了。我們會先在結構實驗室(S-lab)做土概專案的模型,等到S-lab關門之後,我們會轉移陣地,到視覺實驗室(V-lab)開始進行專業分工,大家各自處理自己擅長的部份,而我主要負責SketchUp的繪製和研究大家不熟的軟體。由於我們的東西真的頗多,大家一起在V-lab討論、熬夜、輪流休息到太陽升起。然後再一起去上早九的土概。這樣的經歷就一路陪我們到了期末。


▲「橋鳥Birdge」模型

模型做完之後,再來就是要做載重的測試,換言之就是把我們辛苦做好的模型拿去壓,看這個結構能承受多少的正向力。雖然我們最後在做載重測試時結構很快就斷掉了,但我們在後續的報告中也有分析了原因,因此雖然最後沒有獲獎,但仍舊拿到了不錯的成績。


▲載重測試後結構斷裂

在這門「土木工程概念設計」結束之後,我有了很大的感觸。這門課最需要的不是技術或是知識,而是組員間的溝通。畢竟整個專案裡面有很多地方是要跟同組組員一起討論的,而我們平時或許不是隨時都能聚在一起討論,也因此週二深夜的V-lab就成了我們一起打拼的最好時機。大家在一起,用最快的速度完成報告,雖然累,但至少不會有人成為真正的累贅,大家同心,一起努力,為整個大一上畫下完美的休止符。