第二章 文獻回顧
第四節 國內校舍之耐震評估流程
耐震評估流程與評分標準於校舍耐震評估補強之相關論文中已有詳細說 明，故，本團隊針對國家地震工程研究中心的校舍耐震評估補強相關論文做回 顧，以利耐震評估優先順序之排定，並了解評估流程與判定合格之標準。
壹、校舍結構耐震評估與補強技術手冊第三版[11]
由於校舍使用性之需求，常將教室呈排相連，導致開口牆皆平行走廊側，
因此在歷來台灣地區發生的幾次強震中，校舍損毀情況相當嚴重。而此研究針 對校舍之耐震評估與補強方法進行探討，然因校舍數量之龐大，若不得其法，
縱然投入大量資源可能亦是於事無補，故該研究擬定一套完整之篩選流程，有 效快速縮小實施對象之範圍，其中包含以下三個階段。
第一階段為簡易調查，先利用牆柱面積與樓板之比例，概估評估校舍耐震 之性能，此階段由學校之教職人員執行，並上傳調查問卷，建立資料庫與審查 標準。
而第二階段為初步評估，由專業土木工程人員現地調查，從第一階段篩選 出來耐震性能有疑慮之校舍中再做一次較詳細之調查，利用耐震性能指標Is與 其他影響參數，給予校舍評分標準，其中未達 80 分者，進入第三階段的詳細 評估步驟。
第三階段為耐震評估與補強作業，在取得校舍結構設計圖之後，利用有限 元素法，進行非線性側推分析模擬，之後所計算之容量曲線再轉換為容量震譜，
建立耐震性能曲線，最後根據建物的耐震需求，決定建物可承受之最大地表加 速度，此值若小於475 年回歸期之設計地震最大地表加速度，即代表校舍之耐 震能力不足，而需進入補強與拆除程序。
三階段完成後，進入拆除與補強程序之校舍需先進行經濟評估，若符合補 強之經濟效益則給予補強，若不合則拆除重建，整體流程如下圖2-2 所示。利 用上述資料亦可以了解此研究用以決定實施補強對象與優先順序之參數值為 CDR，即為校舍所能承受之最大地表加速度與規範要求之 475 年回歸期之最 大地表加速度之比值，若校舍之CDR 1，代表必須進入拆除與補強程序，反 之則暫無耐震疑慮。
網 路 資 料 庫
完工
拆除 補強
簡易調查
初步評估
詳細評估與補強設計 CDR<1
經濟衡量
圖 2-2 校舍耐震評估流程圖
資料來源:校舍結構耐震評估與補強技術手冊第三版(2013)
貳、國民中小學典型校舍耐震能力初步評估法，92 年[12]
此案針對校舍建築常見之結構型態與耐震缺陷作探討，提出簡易之校舍耐 震能力初步評估法，以作為篩選耐震能力之參考標準。而此初步評估法之參考 標準主要使用耐震性能指標IS，若IS小於80 分即代表此校舍之耐震能力確有 疑慮，若有相當於475 年回歸週期之地震發生，可能產生嚴重受損或崩塌，而 大於100 分者則判定為暫無耐震性能疑慮，80 至 100 分者則列為次評估對象，
透過此法可以快速篩選出在475 年回歸期之地震力作用下，可能有耐震疑慮之
校舍，並且利用此法所得之評分排定校舍詳細評估之順序。而下式(2-1)為耐震 性能指標之基本公式，其中E為基本耐震性能指標，將加總結構物之鋼筋混凝 土牆與柱所提供之抗剪強度除上樓板所受之垂直載重，而形狀指標主要考量建 物形狀之複雜性，以及剛性之不均勻分布等影響，經年指標則考慮結構物之龜 裂、變形等對耐震性能之影響。
1111111111 IS E Q (2-1)
其 中:
1111111111 E:基 本 耐 震 性 能 指 標 。 1111111111 Q:總 調 整 因 子 。
而參考上述資料後，此案選擇先推導一樓垂直構材之總抗剪強度公式，如 下式(2-2)，其中垂直構材考慮磚牆、鋼筋混凝土牆、鋼筋混凝土柱之剪力強度。
1111111111 1.4yV BW4
ABW4BW3
ABW3C
ACRCW
ARCW (2-2) 其 中:1111111111 BW4
ABW4:一樓磚牆之剪力強度總和(四面圍束)，其中 11111111111BW4 3 kg/cm21111111111 BW3
ABW3:一樓磚牆之剪力強度總和(三面圍束)，其中 11111111111BW31.5 kg/cm21111111111 11C
AC111:一樓鋼筋混凝土柱之剪力強度總和，其中 111111111111 C 15 kg/cm21111111111 RCW
ARCW :一樓鋼筋混凝土牆之剪力強度總和，其中 11111111111RCW 24 kg/cm2而本國之設計地震力之剪力需求公式，如下式(2-3)所示。
1111111111 (Weak Story)、裂縫銹蝕滲水、差異沉陷、結構贅度、短柱效應。
1111111111 IS E Q (2-6)
完成以上之計算過程即可得校舍耐震性能初步評估之評分，即耐震性能指 標IS，亦由此評分排定耐震性能詳細評估之順序，而耐震性能詳細評估之流程 與原理則於下節介紹。
参、以921 校舍震害驗證耐震詳細評估方法[13]
如前一節所述，校舍經過初步評估後發現確有耐震疑慮，即耐震性能指標 IS小，於80 分，該校舍將進入詳細評估階段，亦為評估校舍耐震能力之最終 手段，而國家地震中心已擬定一套完整之詳細評估流程，此文之筆者則以921 集集地震中受損之校舍為樣本，驗證此評估方法之可信度。而國家地震中心之 耐震性能詳細評估法之原理與流程亦與本案有部分相關性，故確有探討之價值。
而評估之依據主要是將校舍之容量曲線，轉換為容量震譜，再利用容量震譜與 反應譜，求得性能地表加速度Ap。
接著，利用Ap繪製性能曲線，再確認校舍耐震需求後，標示性能目標，
也確認建物的性能目標地表加速度，此時若性能目標地表加速度大於需求地表 加速度AT，表示此校舍具有足夠的耐震能力，足以滿足規範對校舍耐震能力 之需求。此文之作者，利用結構分析軟體取得容量曲線，即基底剪力V 與屋頂 位移roof之關係曲線，利用此曲線轉換為譜加速度Sa與譜位移Sd之關係曲線，
即容量震譜，其中轉換公式，如下式(2-7)所示。
1111111111 1 i i i i2
i i
PF
W
W(2-7) 1111111111
1 i i / 1
i
W W PF
1111111111 Sa V 1W1111111111 Sd roof (PF1roof)
式中PF1為建物第一模態的模態參與因數，1為建物第一模態的模態質量 係數，roof為建物參考模態的屋頂層振幅，及W為建物的總重量。而得到容量 震譜後，計算等效週期Teq，即可利用此等效週期與譜加速度Sa回推出週期T 為
1111111111
1111111111 ,
,
0.05 1.00 1.00
0.1 1.33 1.25
eq BS B1
0.2 1.60 1.50
0.3 1.79 1.63
eq BS B1
0.4 1.87 1.70
0.50 1.93 1.75
資料來源:以 921 校舍震害驗證耐震詳細評估方法(2010)
圖 2-3 性能曲線與容量曲線 (資料來源:本研究整理)
表 2-7 既有校舍對應 475 年回歸期設計地震之性能目標
校舍類別 AP AT
一般校舍 Vmax D rT 2.0% 垂直承載構件
發生軸向破壞 0.4SDS 緊急避難用校
舍 0.8Vmax D rT 1.0% 垂直乘載構件
發生軸向破壞 0.4SDS 註:
eq
(2)D 為 所 有 樓 層 之 最 大 層 間 變 位 角 。 rT
(3)垂 直 承 載 構 件 發 生 軸 向 破 壞，係 指 於 側 推 分 析 過 程 中 任 一 垂 11 直 構 件 之 非 線 性 鉸 狀 態 到 達 側 力 強 度 為 0 之 狀 態 。
資料來源:以 921 校舍震害驗證耐震詳細評估方法(2010)
由上述之回顧可以看出，耐震評估主要以目前耐震規範之要求做為評分標 準。而初步評估之評估方式如上述之說明，先取得建物一樓之總剪力強度，再 除上規範要求之剪力強度，以此比值做適當修正，取得初步評估之結果，而初 步評估不足80 分之建物，則較可能無法滿足目前規範對於剪力強度之要求，
而需優先進入詳細評估。而詳細評估階段則是取得建物之側推曲線與性能曲線，
利用側推曲線取得規範之強度或位移之要求，再視此要求對應在性能曲線上之 地表加速度，取得規範之強度或位移要求中對應的最小地表加速度，並除以規 範訂定之475 年回歸期之地表加速度，此值若小於 1，則代表此建物可能無法 滿足目前規範，而需進入補強或拆除的程序。透過此次回顧亦可以了解，耐震 評估通常以建物是否能符合目前規範之規定做為標準，若建物承受該區所規定 之規範地表加速度情況下，將可能產生嚴重受損，則此建物不及格，亦即此建 物耐震評估不合格之建物，即代表該建物於規範規定之地表加速度作用情況下，
較可能產生嚴重損害。故，若要估算本國私有建物之待補強樓地板面積，並以 估算之待補強樓地板面積計算補強之案件數與經費，則可參考耐震評估之流程 了解其評分標準，並用以決定模擬分析時之輸入條件。