國內外建築震災經驗

壹 建築主體結構

1. 1999 年台灣 921 集集大地震

本次地震中建築物倒塌的主要原因可歸納為三類，第一類為地震的強度、第二類 為建築物的基地特性、第三類為建築物本身的體質。大體而言，上述第一及第二類因 素屬於自然原因，第三類原因則涉及人為因素。

地震發生時不同地區所感受到的震動程度，或謂震度，常因地震的規模、震央位 置、震源深度、以及盆地地形對地震波的放大效應而有差異。依據我國中央氣象局之 震度分級，最強烈之震度為地表加速度達250 gal 以上的六級烈震，其所產生之地震力 通常會造成房屋倒塌，山崩地裂、地層斷陷、地面顯著裂開及建築基礎破壞等影響。

然而本次地震在南投日月潭及名間鄉新街國小所測得之最大水平加速度分別高達 989 gal 及 983 gal，最大地表加速度顯已大於過去假設之最大值，因此附近建築物遭受破 壞誠屬難以避免。

建築物基地特性包括基地之地質狀況、地形條件、土壤性質及是否有斷層經過等 因子。大地震中斷層兩側地層常產生大幅相對滑動，造成地表建物的破壞，例如本次 地震中有重大災情的南投縣竹山、名間、南投、草屯，台中縣霧峰、太平、潭子、豐 原及台中市大坑等地均位於車籠埔斷層帶附近，而南投縣集集、鹿谷、中寮及台中縣 東勢、新社等地則位於雙冬斷層附近。依據調查分布圖顯示，在車籠埔斷層地層錯動，

斷層兩側六公里地區建築物受損分布密集，約佔總調查數量六成，足見斷層經過是造 成建築物崩塌的重要原因。

此外，地層劇烈搖晃常導致基地土壤液化，承載力隨之消減，而使建築物陷落坍 塌。本次地震中員林百果山麓、大里市區域內即有大批建築物因土壤液化而破壞。另 因為盆地效應，在台北地區並因地盤軟弱，雖遠離震央150 公里，震度達五級，且仍 然有300 餘棟建築物損壞。同時埔里鎮距震央 20 公里，震度高達六級，建築物損壞嚴 重，依地理環境觀之，亦可能有盆地效應。

目前低層建築建造前多未先行作地質鑽探，無法探知基地地盤特性；高層建築在 規劃設計階段雖須按規定提供地質鑽探報告，但卻常有不夠確實與不夠詳細之處，結 構審查過程中恐不易發現，因而影響結構設計結果的安全性。另外，鄰近河川及廢河

道之建築物，地震時也容易產生基礎沈陷。

建築物之耐震能力與其本身體質關係密切。影響建築物體質之人為因素包括：政 府部門訂定的建築法與建築技術規則等相關耐震設計規範，專業技師的職責與管理制 度，施工營造廠商對建築物材料、工法與營建管理制度的選擇，以及使用者對建築物 內部結構、隔間增改建之程度與維護管理等。而本次地震中導致的建築物倒塌的主要 人為因素可歸納如下：

(1) 規劃設計方面 老舊建築

根據本次建築物損壞調查，民國 63 年以前建造者約佔總調查數之四成，民國 64 年至71 年建造者約佔總調查數之二成，兩者所佔比率合計高達六成。早期由於建築耐 震專業知識與技術不足，相關之設計施工法規要求遠不及目前的規範水準，造成地震 中大部分木造、磚造、土塊厝等老舊建築因缺乏耐震能力而毀損。低層老舊加強磚造 及 RC 建築，因其韌性較差，且高度較低，結構振頻較高，振動加速度反應約等於地 表加速度，其損壞情形依該地區地表加速度大小不同而差異。

相鄰建築物之碰撞

老市街建築物因地籍分割較細，建築時期先後不一，且高低參差不齊，面寬狹扁、

新舊雜陳且未相連結，地震時因建築物之振幅與方向不一，造成相鄰建築物互撞損害 或傾斜。

軟弱層結構

所謂軟弱底層即是因底樓為騎樓或挑高，且牆壁量較其上部樓層少，致其勁度或 強度相對於其上一樓層較小，強烈地震時使底層產生大變形而破壞。另外，不少一樓 挑高為開放空間之大樓倒塌或嚴重損壞，係軟弱第一層長短柱共存，而造成電梯間或 樓梯間周圍短柱先行碎裂剝落。一樓留設騎樓、店面牆面且常用來做為商業用途，辦 公廳(如鄉鎮公所)常採用挑高開放空間型式，為出入接待空間，或被使用者敲除，牆 壁量因而比樓上少。部分地下室為增設停車空間或休閒設施，梁柱可能被減少而造成 軟弱結構坍塌損壞情形普遍。

短柱效應

本次集集地震及以往歷次地震中，學校教室損壞短柱效應現象極為明顯，窗台將 其中間柱束制，使柱原有抗彎矩的有效長度變短，受地震力時，柱被迫承受大量剪力 而破壞，即形成短柱效應。此種破壞現象，於其他建築物損壞案例中亦常發現，在設 計時應考慮牆(含非承重牆)對柱子的束制作用，計算對應之剪力以避免產生短柱剪力 破壞的情況，或牆與柱之間保留伸縮縫空隙，使柱子發揮設計時應有之抵抗彎矩之能 力。

非結構牆的影響

在災區中發現許多建築物受非結構牆的影響，而造成重大災情，此乃由於建築物 實際情況與設計情形不盡相同。結構物自然震動週期與受震反應，實際上會因非結構 牆的存在而與假設只有梁柱系統分析所得不同，若結構物底層為開放空間而且較無牆 存在，實際受震反應會使主要變形集中在底層，而與設計時認為各樓層均勻變形的情 況不符，設計時由於忽略非結構牆，所以未能對結構物的實際行為精確掌握，實為致 災的重要原因。目前建築技術規則對於具非結構牆之建築物，規定須採用較大設計地 震力，並未要求精確考慮非結構牆的效應。在尚未有更進一步的規範條文產生之前，

建議結構設計者在設計時，將非結構牆所造成的效應列入分析，謹慎評估非結構牆的 效應，或是將主體結構與非結構牆分離，確實移除非結構牆對結構可能造成的影響。

設計不良

建築結構設計不良，概可歸類如下：

1. 結構設計不良的情形包括：耐震結構系統不良，有平面、立面不規則情形，高寬比 太大，部份樓層有軟弱層，有礙水平剪力的傳遞與分布。

2. 柱斷面太小，不利鋼筋排列和搭接，與混凝土澆置施工。有些新蓋低層鋼筋混凝土 RC 建築，為了美觀經常將柱寬縮小至 1B 寬牆的寬度，造成建物的一向抗震能力特 別軟弱。

3. 柱主筋排列太密或其搭接處間距太密，造成混凝土與鋼筋之握裹力無法發揮。

4. 進行結構分析時，忽略了非結構 RC 牆或磚牆及窗台之存在，造成實際結構行為與 結構模型式分析結果有所差距。

5. 店舖住宅與學校建築在平行騎樓或走廊方向之牆壁量太少，易使一樓成為軟弱層，

而於強震時折損。

6. 五樓以下之建築物多只經建築師之建築設計與套圖配筋，未經由專業技師之結構設 計分析，常未有周全的耐震設計要求。

7. 採用懸臂式走廊，二樓以上樓層較多時，即有重心不穩狀況，地震時易發生傾倒或 損害一樓牆柱。

8. 柱中埋置管線管徑過大或偏心，導致有效柱斷面積減小，且降低鋼筋與混凝土之握 裹力，而使承載力降低，導致地震時柱體破裂折斷。

9. 為了考量停車位的增設或車道的通行，於地下樓層取消部份核心牆壁或使其上層之 剪力牆中斷，使之耐震能力無法有效傳遞或分配。

10. 開放空間的第一層較為軟弱，部份由上而下之耐震牆並未連續接至基礎，第一層 之抗震勁度與強度均較其上層為小。

11. 大樓兩側不對稱剪力牆開孔，造成嚴重剪力破壞。

(2) 施工監造方面 施工品質不佳

1. 未按圖施工，柱之主筋搭接長度不足，搭接位置應位於樓層中間，而不是在梁柱 接頭附近處，並且搭接高程應錯開。例如新莊市「博士的家」，及台中市西區昇平 街與中興街口之建築物，主筋搭接在同一斷面，柱之主筋在同一斷面搭接，造成鋼 筋握裹力不足，顯見搭接方式不夠確實，未按規定交錯搭接，未配置緊密箍筋等。

在受到地震力作用後主筋整體拉出，造成建築物倒塌。

2. 梁柱端部彎矩較大，規範中規定箍筋彎鉤需達 135 度，但實際上施工上仍多常採用 90 度彎鉤取代，無法達到耐震要求。許多破壞顯示柱之箍筋間距太大，平均約在 20~30 cm 左右，未依規定紮緊，易造成主筋向外挫屈。另外箍筋多未採用 135 度彎 鉤，易造成箍筋暴開脫落，圍束力不足，柱體缺乏韌性易破裂。梁柱接頭區亦多數 未配箍筋。

3. 鋼筋之混凝土保護層厚度不足，握裹不良，造成鋼筋銹蝕，地震時剝落。

4. 柱之保護層過厚，使柱核心面積減少，承載力與韌性嚴重折減。

5. 混凝土澆置前未清除模內之雜物，因而使梁柱斷面有雜物。混凝土強度不足，可能 在澆置時加水或拌合後時間太久，已經初凝，仍然使用。

6. 樓梯沒有以鋼筋或小梁與牆壁連接，造成地震時斷裂，住戶無法逃生。

7. 裝飾材誤用軟底工法黏貼，未用釘鉤在混凝土上，致整片脫落。擋土牆系統與主結 構體（柱）間未保持距離導致龜裂。

監工不實

監工之專業知識或經驗不足，或營造廠向技師借牌，專任技師不負責，且未參與 營造廠之施工技術指導，廠商偽造施工簽證，監工未落實，建築師監造職責未發揮，

致結構施工品質不良。

(3) 使用管理方面

建築物變更使用類別

住宅變更為營業場所，供做公共使用，不僅增加建築物之活載重，在使用前變更

住宅變更為營業場所，供做公共使用，不僅增加建築物之活載重，在使用前變更