4-1 台北盆地正規化場址相依設計反應譜係數
本計畫採用等效地表最大加速度(effective peak ground acceleration, EPA) 的觀念，將台北盆地正規化設計加速度反應譜之短週期平台統一訂定為 Ca=2.5，並將各個強震觀測網站之正規化場址相依設計加速度反應譜係數 Sa(g) 表示為
1+7.5T/T0 ；0 ≤ T ≤ 0.2T0 (較短週期) 2.5 ；0.2T0 ≤ T ≤ T0 (短週期) Sa(g)=
Cv0/T ；T ≥ T0 (中、長週期)
(4.1)
其中，T 為結構週期，單位為秒。短週期區段與中、長週期區段與之轉角週 期 T0定義為
5 . 2
0 0
Cv
T = (4.2) 而 Cv0為中、長週期區段之場址相依係數，與各測站之地盤特性相關。
依據(4.1)式，短週期與中、長週期區段之正規化場址相依設計速度反應 譜係數 Sv可表示為
g T 5 .
2
π
2 ； 0.2 T0 ≤ T ≤ T0 (短週期) Sv=2g Cv0
π
； T ≥ T0 (中、長週期)(4.3)
本計畫將藉由台北盆地及其外圍區域各個強震觀測網站所收錄之強地動觀測 資料，計算正規化場址相依設計速度反應譜係數 Sv，進而統計平均該測站工 址之場址相依係數 Cv0。
藉由中央氣象局強震觀測網站資料庫，本計畫蒐集 1993 至 1999 年間台 北地區各強震觀測網站所收錄之地震記錄。然而，針對任一測站而言，收錄 的地震記錄除了場址效應外，亦同時受到震源效應與路徑效應之多重影響，
故並非所有的地震紀錄都能夠適切反映地盤特性。因此，為能獲致實際反映 各個強震觀測網站場址效應的正規化場址相依設計反應譜係數，該測站收錄 之地震記錄必須經過篩選，唯有篩選出足以激發該工址場址效應的地震事 件，方能藉由這些地震記錄引致的正規化結構速度反應譜(5%阻尼比)，平均
求得該強震觀測網站的正規化場址相依係數 Cv0。
利用 V/A 及 AD/V2標定反應譜的方法最早由 Newmark 於 1973 年所建 議，其中 A、V 與 D 分別代表最大地表加速度、最大地表速度與最大地表位 移。根據大量統計資料顯示，當 AD/V2為常數時，V/A 比值越大，反應譜將 向長週期方向移動，反映出該工址之地盤場址效應。同時，V/A 及 AD/V2值，
可利用地震規模(M)與震央距(R)，由 McGuire 經驗式概估(McGuire, 1975)，
表示為
因此，本計劃將針對台北盆地及其外圍區域之任一測站，利用 McGuire 經驗式統計歷年來地震記錄之 V/A 及 AD/V2值，篩選出較大 V/A 值的 10 筆
紀沈積土層厚度的變化關係一致，藉由場址相依係數 Cv0 的變化趨勢，可明 顯辨識出台北盆地之第三紀岩層以崁腳斷層為分界線，分別於兩側形成楔型 陷落區域(崁腳斷層與新莊斷層之間)以及楔型淺層區域(崁腳斷層與台北斷層 之間)。
在崁腳斷層與新莊斷層之間的楔型陷落區域內，場址相依係數 Cv0 值之 變化趨勢，明顯反映出第三紀岩層自三角頂點向盆地最深處所呈現之梯田陷 落行為，以及沈積土層厚度在崁腳斷層處較淺而在新莊斷層處較深的不對稱 U 型基盤特徵。同時，亦可觀察得知場址相依係數 Cv0值由盆地最深處(蘆洲，
Cv0=4.6)迅速向林口台地遞減的地盤反應特性。另一方面，觀察崁腳斷層與台 北斷層之間的楔型淺層區域，藉由景美溪的流向可知台北市大安區與中正區 之岩層地勢較高，為基隆河流域與景美溪流域之天然分水嶺，將此一楔型淺 層區域切割為二個淺窪區域。由圖 4-2 得知，場址相依係數 Cv0值於此區域之 變化趨勢完全反映出此一構造形貌，並分別在中山區長春國小與松山區民生 國小附近(Cv0=3.6)，以及中、永和交界處之永和國小(Cv0=3.4)等局部最低窪處 呈現 Cv0值較大的地盤反應特性。同時，位於此一楔型淺層區域的 Cv0值明顯 小於位於崁腳斷層與新莊斷層之間的楔型陷落區域。最後，由圖 4-2 得知，
場址相依係數 Cv0 值在台北盆地東南外圍區域呈現較大的地盤反應特性，其 震波放大機制則為台北斷層與崙頭斷層之間的狹長谷地所引致的震波反射聚 焦效應。
4-2 個別地震事件之差異探討
為探討個別地震對台北盆地正規化場址相依設計反應譜的影響，本計畫 選取 1999 年 921 集集地震之主震及其餘震(M6.6, M6.8, M6.8)，以及 2002 年 331 地震等地震事件，藉由台北盆地及其外圍區域各測站收錄之地震紀錄，
計算相對應之 5%阻尼比正規化速度反應譜，並與(4.3)式及表 4-1 定義之正規 化場址相依設計速度反應譜係數 Sv相比，探究其差異性。分析結果如圖 4-5 所示，其中 921 餘震係指三個餘震事件之平均值。
觀察圖 4-5 得知，921 餘震引致之速度反應譜幾乎均小於 4-1 節所定義之 正規化場址相依設計速度反應譜，其原因在於 921 餘震對台北盆地而言係屬 於小地震，其震波能量集中於高頻(短週期)區段，而未能有效激發台北盆地 之盆地放大效應，故對大部分之測站而言，其引致之中、長週期結構譜速度 小於 4-1 節所定義之一個標準偏差的平均值。然而，921 主震與 331 地震係屬 於較大之地震，且震波能量約略集中於低頻(中長週期)區段，故與 921 餘震 相比，較能有效激發台北盆地之盆地放大效應；因此，對分佈於台北盆地之 部分測站而言，其相對應之中、長週期結構譜速度大於一個標準偏差的平均 值，其中又以 921 主震之盆地放大效應較為顯著。
藉由各地震事件之速度反應譜，可求得相對應之場址相依係數 Cv，並與 表 4-1 所示隱含一個標準偏差的平均值相比，可求得個別事件對場址相依係 數造成之偏差量
∆
Cv =Cv −Cv0，其中 Cv0係指表 4-1 所定義當盆地效應被大 地震有效激發時之值。個別事件引致之之偏差量∆
Cv如表 4-2 所示，其中之 橫槓′-′表示某測站並沒有收錄到該次地震事件之地震紀錄。由表 4-2 得知，921 餘震引致之偏差量幾乎均小於零(
∆
Cv<0)，此表示在 考量服務層級之地震需求時，可視地區性將場址相依係數 Cv值酌量調小。而 921 主震與 331 地震引致之偏差量則於部分測站大於零。同時，同一測站受 到 331 與 921 兩地震事件影響所引致之消長行為並不一致，此乃因 4-1 節所 定義之正規化場址相依設計反應譜，係藉由篩選出之足以激發盆地效應的多 筆地震紀錄分析而得，為不同波傳入射方向之平均值；而針對個別地震事件 而言，則會顯現盆地之聚焦效應，反映不同波傳入射方向之方位特性。各個 事件引致之場址相依係數偏差量的等值曲線分布圖分別如圖 4-6 至 4-8 所示，可觀察得知不同地震事件的差異。同時，來自盆地東南方的 331 地震與 南方的 921 地震，其偏差量之變化梯度特徵與波傳方向一致，顯現個別地震 事件之方位特性。
另一方面，觀察圖 4-5 得知，盆地內部之測站深受盆地震波放大效應與 聚焦效應之雙重影響，故不同地震事件所引致之正規化速度反應譜差異頗 大。然而，部分位於盆地東南外圍的測站，因受盆地沈積土層之震波放大效 應與震波傳遞之聚焦效應影響較小，故不論是 331 地震或是 921 地震之主震 與餘震，其位於中、長週期區段之譜速度值並沒有明顯之差異。因此，本計 畫藉由 331 地震、921 主震與 921 餘震等不同地震之正規化場址相依係數偏 差量
∆
Cv的標準偏差，作為該測站對地震事件的敏感度指標。各測站之敏感 度指標如表 4-2 所示，而圖 4-9 為其等值曲線分布圖。較敏感之區域，其不 同地震層級之地震需求差異較大，由圖 4-9 得知，敏感度指標為 0.45 之曲線 與盆地東南邊緣之走向一致。4-3 中、小度地震需求之反應譜修正係數
為進一步求得滿足中、小度地震層級的地震需求，本計畫藉由 921 餘震 與 331 地震等屬於中、小度地震事件之速度反應譜，平均求得各測站符合中、
小度地震層級之場址相依係數 Cv，其等值曲線圖如圖 4-10 所示。觀察圖 4-10 與圖 4-1 得知，中、小地震場址相依係數 Cv之分布也同樣與台北盆地第三紀 岩層構造形貌相符，其變化趨勢明顯反映出楔型陷落區域內之梯田陷落行為 與不對稱 U 型基盤特徵。
最後，為求得盆地效應未能有效激發(中、小度地震層級)之正規化場址相 依設計加速度反應譜係數，可定義與場址相關之中、小度地震需求修正係數 FB為
0 v
v
B C
F = C (4.5)
其中，Cv為中、小度地震之場址相依係數，而 Cv0係指表 4-1 所定義當盆地 效應被大地震有效激發時之場址相依係數。因此，藉由表 4-1 所定義之正規 化場址相依係數 Cv0以及中、小度地震需求修正係數 FB，滿足中、小度地震 層級之正規化場址相依設計加速度反應譜係數 Sa(g)可表示為
1+7.5T/T0 ；0 ≤ T ≤ 0.2T0 (較短週期) 2.5 ；0.2T0 ≤ T ≤ T0 (短週期) Sa(g)=
FBCv0/T ；T ≥ T0 (中、長週期)
(4.6)
其中，短週期區段與中、長週期區段與之轉角週期 T0定義為
5 . 2
0 0
v BC
T = F (4.7)
依據 921 餘震與 331 地震等屬於中、小度地震事件求得之台北盆地各測站中、
小度地震需求修正係數 FB如表 4-2 所示，而圖 4-11 為其等值曲線分布圖。比 較圖 4-9 與圖 4-11 發現，在敏感度指標較大之盆地陷落區域內的修正幅度較 大(FB值較低)，適切反映不同地震層級的地震需求差異。
本章參考文獻
[1] McGuire R. K. (1975). ′Seismic Design Spectra and Mapping Procedures Using Hazard Analysis Based Directly on Oscillator Response,′ Earthquake Engineering and Structure Dynamics, Vol. 5.
[2] 李錦發，林朝宗，賴典章，蘇泰雄，邱禎能，曾俊傑，「台北盆地成因之 探討」， 經濟部中央地質調查所特刊，第十一號，第 207-226 頁，1999。
[3] 葉超雄、鄧崇任、柴駿甫、廖文義，「台北盆地微分區及其相對應之微分 區設計反應譜」，內政部建築研究所研究計畫成果報告，MOIS901022，
2001。
表 4-1： 台北盆地及其外圍區域所有強震觀測網站之正規化場址相依係數 Cv0
表 4-1： 台北盆地及其外圍區域所有強震觀測網站之正規化場址相依係數 Cv0 (續)
站碼 站名 Cv0
TAP069 三貂腳 1.48 TAP070 鼻頭國小 1.76 TAP074 雲海國小 2.31 TAP075 平溪國小 1.98 TAP076 十分國小 0.59 TAP077 牡丹國小 2.57 TAP078 雙溪國小 1.83 TAP079 貢寮國小 2.84 TAP080 福隆國小 0.82 TAP081 福連國小 2.67 TAP082 澳底國小 2.08 TAP083 三芝國小 3.02 TAP084 金山國小 2.29 TAP085 坪林國中 2.24 TAP086 雙峰國小 1.98 TAP087 五股站 3.20 TAP088 塯公國中 1.50 TAP089 吳興國小 1.53 TAP090 東新國小 2.47 TAP091 潭美國小 2.13 TAP092 三民國小 2.26 TAP093 西湖國小 2.75 TAP094 桃源國小 1.49 TAP095 北投國小 2.24 TAP096 立農國小 1.77 TAP097 台大土木系 2.08 TAP098 故宮博物院 1.83 TAP099 中正紀念堂 2.47 TAP100 中正紀念堂 2.41
表 4-2：地震事件引致之正規化場址相依係數偏差量
∆
Cv對照表表 4-2：地震事件引致之正規化場址相依係數偏差量