試讀 模塊 4 · 結構直觀 L078

📖 恒載/活載/風載(香港風比地震重要)

模塊 4 · 結構直觀

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今天這件事

業主打算在一個只有400呎的單位內,把原本的瓷磚地台全部改成厚達30毫米的大理石,並在客廳中央加裝一個容量超過1500公升的超大魚缸。他認為樓宇才落成五年,「這麼新應該頂得住」。建築師或註冊結構工程師收到這類申請時,第一件事不是看美觀,而是要把這些改動轉化成結構語言:增加的重量屬於恒載還是活載?外牆如果要加裝固定支架,又會否改變風載的計算?香港位於颱風頻繁的地區,風載往往比地震更直接影響日常裝修決定。本課將把三種主要荷載的定義、計算原則和實際影響逐一拆解,讓自學者明白為何看似簡單的「加個魚缸」可能需要提交結構計算書。

先看哪裡

在香港,判斷荷載的第一手資料來自《建築物(結構)規例》(Cap. 123B)及《建築物結構設計守則 2013》(Code of Practice on Wind Effects in Hong Kong 2019及Code of Practice for Dead and Imposed Loads 2011)。實務上,先看建築圖則中的結構樓板厚度、混凝土強度標號(通常為Grade 30或以上),再看原設計的活載假設值。一般住宅單位,樓板設計活載多為1.5 kPa至2.0 kPa。接著翻閱業主提交的裝修圖,列出所有新增固定物及可移動物的重量,把它們分類。同時要查看單位外牆、露台、窗台及簷篷的位置,因為這些區域的風載係數(pressure coefficient)會因形狀而大幅變化。最後參考地契及屋宇署批准圖則,確認原設計是否已預留額外荷載餘裕。若業主想加大理石地台或加巨型魚缸,必須先計算新增恒載是否超過原設計容許值,否則需提交由註冊結構工程師簽署的結構計算及加固方案。

拆開講

恒載(Dead Load)是指建築物本身及所有固定不動、無法輕易拆除的重量,包括混凝土樓板、磚牆、固定天花、固定地台飾面、固定櫃、固定浴缸及所有埋入式管道。這些荷載在樓宇壽命期間幾乎永遠存在,因此計算時會乘以較高的荷載因子(通常1.4)。香港常見的恒載數值:每毫米厚混凝土約0.024 kN/m²,30毫米大理石約0.78 kN/m²,瓷磚加水泥砂漿約0.45–0.55 kN/m²。當業主把原來10毫米地磚換成30毫米大理石,整個樓面每平方米會增加約0.5–0.6 kN的恒載。

活載(Imposed Load / Live Load)是指可以移動、會隨使用情況改變的荷載,包括住戶、傢俬、書籍、衣物及可搬走的魚缸或水族設備。住宅樓板的一般設計活載為1.5 kPa,即每平方米可承受150公斤的均布活荷載。若把一個1500公升魚缸放在400呎單位內,裝滿水後重量約1.6噸,集中荷載可能高達4–5 kPa,遠超一般住宅樓板設計值,必須特別計算樓板局部承載能力。

風載(Wind Load)在香港比地震更常被討論。根據《風力效應守則》,香港基本風速取50年重現期,基本風壓可達2.0–3.0 kPa以上(視高度及地形)。外牆、露台欄杆、鋁窗、簷篷、冷氣機擋板及外掛廣告牌都必須計算風壓。風載是動荷載,會產生正壓與吸力,吸力往往更危險。當裝修在外牆加掛大理石或金屬掛件時,這些額外重量會增加風力作用下的彎矩與剪力,必須重新驗算錨固系統。地震在香港屬低風險(Zone 0–1),《建築物結構設計守則》只要求簡單考慮,遠不及風載來得關鍵。

三類荷載的區別關鍵在「是否可移除」及「是否受自然力影響」。拆不掉、永久固定就是恒載;人與可搬走的傢俬是活載;受風力吹襲的外圍構件則要計算風載。裝修時若把原本可搬的魚缸改成固定在地板的巨型水族箱,水箱本身及支架就由活載變成恒載,計算方法完全不同。

恒載/活載/風載(香港風比地震重要) · 圖1
恒載/活載/風載(香港風比地震重要) · 圖1
恒載/活載/風載(香港風比地震重要) · 圖2
恒載/活載/風載(香港風比地震重要) · 圖2

走一遍這棟

我們現在走進一個位於九龍塘的典型400呎兩房單位,實用面積約37平方米,樓板原設計為150毫米厚Grade 35混凝土,設計活載1.5 kPa。

首先看客廳地面。原來鋪10毫米厚瓷磚加15毫米水泥砂漿,總恒載約0.55 kN/m²。業主現在要把整個客廳換成30毫米厚意大利大理石加20毫米厚水泥砂漿,新增厚度20毫米大理石,增加的恒載約0.52 kN/m²。全屋37平方米客廳範圍,總增加恒載約19.2 kN,相當於多出接近2噸永久重量。這屬於恒載增加,必須檢查樓板是否能額外承受。

接著走到客廳中央。業主打算放置一個長2.2米、寬0.8米、深0.7米的超大魚缸,裝滿水後總重約1.65噸。若魚缸只是放在地面、可隨時搬走,屬於活載中的集中荷載。但業主計劃在魚缸底部做固定大理石基座並用化學錨栓固定在樓板,這樣就由活載轉為恒載,計算時要用1.4的荷載因子,而非活載的1.6。

再走到窗台。單位有兩面外牆,其中一面裝有三部窗口式冷氣機,每部機後面都有混凝土或金屬擋板。這些擋板面積約0.8平方米,每塊重量約35公斤,固定在窗台外緣。這些擋板直接受風載影響,屬於風載計算範圍。當風速達每秒50米時,作用在擋板上的風壓可能超過1.8 kPa,產生向外的吸力。若業主想加大理石地台至窗台邊,地台增厚會增加擋板的支撐重量,必須重新計算風載下的錨固螺栓是否足夠。

最後看浴室。原本的浴缸容量約200公升,現在改成容量1200公升的嵌入式巨型浴缸兼魚缸,固定在混凝土基座上。這部分增加的重量(水加缸身約1.3噸)全部屬於恒載,因為它已與建築物結合成一體,不能隨意搬走。

走完這400呎單位,我們發現看似普通的裝修,實際上把原本0.55 kN/m²的恒載提升至約1.1 kN/m²,局部集中荷載更超過原設計值的三倍,窗外冷氣擋板亦因地面增重而改變風載傳遞路徑。

做錯會怎樣

最常見的錯誤是只用「看起來不重」的感覺去判斷。很多業主看到大理石薄薄一片,就以為幾十公斤不會有事,卻忽略全屋37平方米加起來就是近20千牛的額外恒載,相當於同時站滿13個成年男子而不移動。這種累積效應會令樓板長期處於超載狀態,出現過大撓度、裂縫,甚至影響下層天花。

另一個嚴重錯誤是把風載當成純粹的「裝飾問題」。外牆掛件或冷氣擋板如果只考慮自重,忽略50年一遇的颱風風壓,錨固系統可能在強風中被整塊扯出,造成墮物危險。香港曾多次發生外牆飾面或冷氣機在颱風中脫落的事故,原因多是當初裝修時未把風載納入計算。

若把原本可搬走的魚缸錯誤分類為活載,但實際上已用混凝土基座永久固定,結構工程師用錯荷載組合,安全系數就會不足。相反,若把固定的大理石地台當活載計算,又會低估長期效應,混凝土徐變與樓板長期撓度會超出容許值。這些錯誤最終可能導致屋宇署拒絕入則、要求拆除已完工工程,或最壞情況下出現結構安全隱患。

出門

回到自己家中,找三件最重的固定物件(不能輕易搬走的),例如:嵌入式衣櫃、固定浴缸、廚房石英石工作台、固定電視牆、窗台冷氣機擋板、外牆雨篷等。逐一量度或估算其重量,然後清楚標註它屬於「恒載」還是「活載」,並寫下一句理由。例如:「嵌入式衣櫃——恒載,因為已用螺絲及木方永久固定在混凝土牆身,無法不破壞而移除。」完成後把這三項清單拍照或抄錄下來,下次與結構工程師或註冊承建商討論裝修時,可直接作為溝通基礎。這個練習能幫助你把抽象的荷載概念,轉化為日常家居的具體判斷。

下一課:L079 · 壓、拉、剪、彎

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