一、什麼是「組合屋」？跟貨櫃屋有什麼不同
組合屋是一種在工廠內預先製造完成單元或組件，再運至現場像積木般快速組裝而成的建物。 貨櫃屋多以標準海運貨櫃為基礎改造，改造受限，多用於臨時或輔助空間，受限於貨櫃的標準尺寸與開口限制。
組合屋的核心優勢：
- 工期短：工廠預製與現場前期施工可同步進行，可大幅縮短工期，現場組裝工期最快可於一週內完工。
- 結構安全： 組合屋採用完整的鋼骨構架，經過妥善的結構設計，可滿足抗風、抗震等法規要求，整體結構安全性可達一般住宅，適用於永久性建築。
- 改建性及移動性高：相對於傳統建築結構，組合屋容易遷移及改建，具有更高的彈性及便利性。
延伸閱讀：《如何確保輕鋼架天花板的耐震安全？應力計算與施工要點》
二、組合屋的結構系統與主要構件
1、組合屋結構系統
組合屋常採用鍍鋅鋼材構件做為柱梁主體構架。梁柱的連接方式可採用螺栓接合或銲接接合。
2、組合屋主要構件
- 梁：通常使用 C 型鋼、H 型鋼或方管做為組合屋的梁構件，結構梁負責支撐樓板與屋頂並串聯整體結構柱。
- 柱：通常使用C 型鋼、H 型鋼或方管做為組合屋的柱構件，結構柱負責把側向力（風力、地震力），以及梁上的載重（樓板載重、活載重）傳到基礎。
- 樓板系統：一般為鋼梁上鋪設鋼板＋水泥板（如纖維水泥板）、複合樓板或其他輕質樓板。
- 基礎：組合屋通常座落在 RC 獨立基礎、連續基礎上，透過錨栓、底板固定組合屋立柱。
三、組合屋結構應力檢核重要性
或許有人誤以為組合屋屬於工廠預製產品，因此無需進行結構計算。事實上，為了確保結構安全與適法性，我們必須全面檢核從『施工吊裝』到『完工使用』等各階段的應力狀態。
1、組合屋吊裝階段：
在結構單元被起重機吊掛時，會於吊掛處產生應力集中。需精確設計吊點與吊耳，以防止組合屋在安裝過程中發生結構損壞或工安事故。
2、組合屋使用階段：
在使用階段，須考量整體結構的最大荷重情形，並透過結構分析模型的模擬及檢核，確保組合屋結構在各項外力作用下，整體結構及接合點的強度足夠。
3、符合現況條件及現行規範：
組合屋的結構安全性必須遵循現行規範及現場條件進行設計。設計時，風力或地震力等載重會隨著現況條件與所在位置而有所變動（例如：坐落地質類別、工址風速等），絕非套用單一數值。
因此，完善的結構分析與評估，應始於對內部靜載重與活載重的詳實調查，並嚴格依據相關法規進行整體結構的應力檢核與穩定性分析，確保結構在各種工況下皆能符合國家安全標準。
四、組合屋設計載重
進行結構應力計算的首要步驟，在於釐清組合屋的「載重」。包含鋼骨、夾板、天花板等建材的「自重」，以及家具設備、人員活動、風力與地震力等外力。
以下整理了組合屋常見的設計靜載重、活載重，以及風力、地震力等設計載重。提供廠商在產品規劃或與結構技師討論時，作為具體的參考依據。
1、設計靜載重
- 鋼骨：7850 kgf/m3
- PVC塑膠地磚：3 kgf/m2
- 輕鋼架礦纖天花板：7 kgf/m2
- 設備載重
2、設計活載重
- 辦公室：300 kgf/m2
- 住家：200 kgf/m2
3、設計風力
抗風設計須依照內政部《建築物耐風設計規範及解說》標準進行設計風壓力的計算。在結構分析模型中，須將計算而得的風壓力施加在組合屋結構的各個牆板上，以確認構架、斜撐及接合點的強度足以抵抗設計風力。
設計風壓力與下列因素有關：
- 建築物高度：
在其他條件相同下，建築物高度增加會導致設計風壓與總風力同步放大。 - 地況條件：
施工位置周邊地表是否開闊，會直接影響風壓大小。位於海岸、湖岸或廣大空曠地的圍籬，因缺乏建物遮蔽，設計風壓較大；若處於高樓林立之市中心，風速遭周邊建物削減，設計風壓相對較小。 - 所在縣市：
我國耐風設計規範依各縣市劃分基本設計風速區，設計風力大小與該區基本風速成正比。現行規範中，最高基本風速約為 47.5 m/s（如花蓮、屏東部分區域），最低約為 22.5 m/s（如南投部分區域）。
4、設計地震力
對台灣常見的輕鋼構組合屋而言，設計地震水平力大約是結構自重的一成到三成，實際大小則依所在區域、地盤條件與建物重要性調整。計算而得的總地震力會依樓層高度分配到各樓層，進一步檢討柱梁內力與層間位移，確保組合屋在地震下不會產生過大的變位與裝修材的損壞。
設計地震力與下列因素有關：
- 結構自重與使用荷載：
設計地震力以「設計地震力係數 × 結構總重量」計算，因此在相同地震條件下，結構越重，設計地震力越大。以同一種組合屋系統為例，若樓板上另加設重型設備，使總重量增加一倍，假設設計地震力係數不變的前提下，設計地震力亦將放大近一倍，這對梁、柱斷面強度及基礎等需求有顯著影響。 - 結構勁度、週期與樓層高度：
結構的勁度與高度會決定結構物的振動週期，進而影響設計地震力係數。一般而言，樓層數較少的輕鋼構組合屋，勁度較高、振動週期較短，對應之設計地震力係數通常較大；隨樓層數增加，整體勁度降低、振動週期延長，設計地震力係數則有機會相對減小。 然而，設計地震力係數與結構週期之間並非線性關係，上述說明僅做為協助讀者理解「振動週期與設計地震力」之間大略關聯的概念性描述。 - 工址與地盤條件：
位於活動斷層附近或軟弱地盤（如深厚沖積層）之構造物，其設計地震係數通常高於遠離斷層或堅硬地盤的區域。以極端情況比較，位於軟弱地盤上的設計地震力，約可能為位於堅硬地盤上之1.1~1.5倍。
五、組合屋結構應力檢討
1、構件應力檢核
- 梁、柱、斜撐、牆板之強度是否符合各設計載重組合下的軸力、彎矩與剪力需求。
- 構件斷面是否符合抗彎、抗剪、軸壓與組合應力設計規範。
- 針對可能承受集中力的構件，應特別注意翼板局部彎曲、腹板局部挫屈、側向挫屈等強度的檢討。
2、構件接合設計
- 梁柱接頭、斜撐端部、組合屋層間連接之鐵件、銲道強度檢討。
- 接頭區域之構造細節（加厚板、加勁板、端板尺寸等）是否足以傳遞內力。
3、基礎及整體穩定性檢核
- 柱底錨栓承受軸力、剪力、彎矩及拔出力之安全性。
- 風力與地震作用下的抗傾倒、滑移之安全係數檢討。
- 若座落於既有樓板或屋頂板，需檢討既有結構樓板之承載能力。
4、使用性檢核
- 水平荷載（風、震）作用下的頂點位移與層間位移比是否在規範容許範圍內。
- 樓板自重與使用活載重下之撓度檢討。
5、相關規範
《建築技術規則》
《建築物耐震設計規範》
《建築物耐風設計規範》
《鋼構造建築物鋼結構設計技術規範》
六、結語：組合屋需要經過嚴謹的結構應力檢核
組合屋必須經過完整的結構應力檢核，才能確保結構安全性。從釐清各項載重（自重、使用荷重、風力、地震力），到梁、柱、斜撐、樓板和屋頂等構件強度及穩定性，再到最後組合屋怎麼固定、整體受力時的變形是否在容許範圍內，每一個環節都需要根據國家規範進行完整分析及檢核。
若讀者有組合屋結構計算的需求，請準備以下資料，以利進行結構技師評估：
- 基本圖說：平面圖、立面圖、剖面圖，以及模組配置示意圖。
- 構件規格：柱、梁、斜撐、樓板與屋面板之尺寸、材質、型號等等。
- 使用條件：樓層數、每一層的用途（辦公、宿舍、倉儲、教室等）、是否有重型設備或堆置物。
- 支承方式：組合屋是設置在獨立基礎、條形基礎、地坪板或既有建築樓板／屋頂板上，以及預計採用的錨栓或固定方式。
- 特殊需求：是否有大跨空間、無法設置斜撐或剪力牆的區域、開大洞口的牆面，或其他影響結構行為的條件。
如果你有組合屋結構應力檢核需求，歡迎填寫表單與連絡小潔技師。
