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災害預測實為防災規劃的重要部門,透過災害預測可減少受災損失及有效 規劃救災路線及防災據點,因此災害危險度的預測相當重要,震害危險度為災 害危險度其中一門,主要為分析建物在遇到某震度地震時,建物可能遭受的毀 損情形,換言之,即在預測建物的耐震能力,進而達到災前預防補強及災害發 生時的有效疏散及救災工作。

震害危險度評估並非期待能精密的求出地震發生時,各地區可能遭受損失 程度的預估值,而在於瞭解各個不同環境特性及生活條件之地區所隱含地震災 害危險性的比較(李潔明,1999)。除此意義外,評估所得結果尚可提供居民 對所處地區環境的認知,加強居民有關防災的心理準備,如台灣災害防救法第 二十二條第七項規定「以科學方法進行災害潛勢、危險度及境況模擬之調查分 析,並適時公布其結果」;日本東京都制訂的震災預防條例第十七條亦規定「都 政府當局應考量市區狀況的變化等條件,以科學方法經年的對地區的(震災)

危險度加以測定,並將其結果公布昭示都民」(陳亮全,1994)。

依據台灣省都市計畫通盤檢討第七條規定,僅從事都市防災避難場所、設 施、消防救災路線、火災延燒防止帶之調查與防災計畫,不足以建立防災都市 之水平,欲使既成都市提昇至「防災都市」層次,首先必須配合都市計畫通盤 檢討建立地區危險度分佈圖(黃定國,1999)。都市震害危險度評估實為都市 防災計畫之基礎,透過危險度評估可得知在既成的都市環境中危險地區的所 在,進而加強其災害預防計畫。

一、建物震害危險度之重要性

災害危險度之評估一般分為建物震害危險度、火災危險度、洪患危險度 及避難救災危險度,而在台灣,地震對人民生命造成傷害的主要原因是地 震發生時,所處之建物倒塌或毀損而對民眾造成傷害,因此建物震害危險 度是災害危險度評估中最重要的一項,而建物震害危險度之重要性如下:

(一)災前的預防及補強

建物震害危險度之評估依照既往建物震災情形及其建物屬性來建 立,模式建構完成後,現有建物可依目前屬性進行其危險度評估,評估後,

危險性高的建物可進行補強工作,預防地震來臨時,建物無法承受其震度 而倒塌或毀損。

(二)緊急救災據點及救災路線的劃設

地震來臨時,對於一般建物可能造成較大威脅,且大地震通常也會隨 即有相當震度的餘震發生,因此在高震度的有感地震後,應進行受災戶及 較高危險群建物居民的疏散及救援工作,而救災路線需避過兩側為易倒塌

建物之道路,以防救災工作時受建物倒塌阻礙道路而延滯。

(三)未來新興建物之參考

建物震害危險度的建立也有助於該地區日後在進行新興建物時的參 考,在樓層數、建材等方面除參照一般法規外,更契合現況的參照震害危 險度的分析結果,減少震災所帶來之損害。

二、建物震害評估相關研究(註9

建物震害危險度在過去相關研究領域中有許多不同之評估方法,在土木 結構、建築技術、都市規劃、統計迴歸等領域中各有其單獨或相結合的評 估方法,且各有其適用之處。一般建物耐震評估及補強在評估時間上分為 震前與震後,震前評估主要為防止建物於地震時發生毀壞,震後評估則在 避免因地震遭受損壞或具危險之虞的建物日後產生二次災害。在指標評估 方向上,震前評估分成兩個向度:以建物之結構工程為耐震評估指標,其 精度高,困難度也高,另一向度即以都市防災規劃角度對建物進行概略性 震害預測;震後評估乃針對部份具有危險性建物進行深入檢測,其評估方 向多為建物結構工程上之考量,要求較精準之評估。

建物防震工作可依建物分類(未建、已建)、防震措施、防震評估時間 及評估方向四方面來討論(李潔明,2000),其架構圖如圖 2-37:

既成建物 建物防震

未建之建物 遵循建物 耐震規範

建物耐震評 估與補強

評估方向 評估時間

建物分類 防震措施

建物之結構工程 耐震評估 地震後評估

與補強

地震前評估 與補強

建物之結構工程 耐震評估 都市震害危險度 之建物危險評估 圖 2-37 建物防震架構圖

資料來源:李潔明,2000,以都市防災規劃觀點探討建物震害危險度評估模式與應用之研究

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部分節錄自李潔明,2000,以都市防災規劃觀點探討建物震害危險度評估模式與應用之研究,成大都研所碩論。

本研究在評估時間上以震前為主,經由文獻回顧歸納整理出以下數種針 對地震發生前所提出之耐震評估方法,包括國內外建物之結構工程耐震評 估、以易損性法評估、以指標評點法評估及以統計模式預測建物震害危險 程度等。

(一)建物之結構工程耐震評估

以建物結構工程之耐震能力為指標雖較為精緻,但卻較困難,大多需 要有專業技術人員操作,其準確率較高,然若欲對建物做全面性耐震能力 評估,實需龐大經費及資源,故於行政院施政計畫中所提之「建築物實施 耐震能力評估及補強方案」中,決定由公有建物先行實施,而台灣目前所 採用之建物結構耐震評估法大概有三種,其分述如下:

1.以現行建築技術規則的規定評估之

(1)既有非韌性結構之診斷方法:以 ZICW(10)為基底剪力,不做韌性折 減,再以載重組來取最大應力,最後檢核各構材之剖面強度(不做強 柱弱樑、樑柱接頭、緊密箍筋等韌性檢核)。若構材剖面強度皆能抵 抗最大應力,則安全無虞,反之則需予以補強。

(2)既有韌性結構之診斷方法:凡已按耐震規範作韌性設計者,後來因改 變用途,或發現結構材料強度不符、工址太接近活動斷層等原因,需 做安全檢測時,則依現行耐震設計規範之規定,計算應有基底剪力,

再以做豎向載重分配,以及載重組合,最後以韌性設計規定檢核各構 材之剖面強度。若全部構材都能符合韌性要求則安全無虞,否則需針 對不符合者加強之。

2.詳細評估法

蔡益超、邱昌平(1991)所提之詳細評估法乃根據建物實際構材尺寸及配 筋,計算其強度與韌性,並配合建物彈性地震分析,準確計算建築物上半 層與下半層之耐震能力,即破壞時之地表加速度。詳細評估法除可求得建 物之耐震能力外,並可從評估結果瞭解造成耐震能力不足之原因,以為未 來補強時之參考(許資生,1999)。其計算方式略述如下:(林長雄,1999)

建築物第i層某軸向之崩塌地表加速度 Aci=Fi×Ft×Fui×aoi Fi:形狀係數

Ft:經年係數,其計算方式如下

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Z:震區水平加速度係數,I:用途係數,C:工址正規化水平加速度反應譜係數,W:建物全部靜載重

Ft=(T1+T2+T3+……+Tn)÷N Ti=(I-Psi)(1-Pti)

Ti:第i層之經年係數 N:所檢討建築物之樓層數

Psi:第i層結構裂開、變形之減點數合計值 Pti:第i層結構變質與老化之減點數合計值 Fui:韌性係數

aoi:第i層降幅之地表加速度,其中 aoi=Vi`÷Vi

Vi`:根據實際尺寸及配筋算得建築物第i層某軸向之極限總抗剪能力 Vi:地表加速度為 1.0g時,第i層引致之層剪力

V=Sa(T)×Fd ×W

Sa(T):地表加速度 1.0g之工址正規化加速度反應譜 Fd:將建築物視為單自由度系統之修正係數

W:建築物全部靜載重及技術規則構造編第 21 條規定活動隔間之重量 3.非線性震譜耐震診斷法

一般非線性震譜分析法係把彈性加速度反應譜作適當測檢之後,再以之作 彈性分析。而許茂雄提出應將正規化彈性設計加速度反應譜固定不動,逐次輸 入地表加速度增量,逐次累積各構材應力,逐次修正構材剛度,再重新輸入地 表加速度增量,如此反覆運算,直到結構不穩定崩塌或層間變位角太大為止。

在國外方面,建築物強震損毀評估模式、美國 ATC-40 耐震評估規範所採 用之評估方法及大陸耐震評估二次判別法亦以建物耐震能力為評估標的,其中 以建築物強震損毀評估模式較為國內學界所廣為研究及應用,茲分述如下:

(1)建築物強震損毀評估模式

1967 年委內瑞拉的 Caracas 市發生 6.4 級大地震,造成當地建物嚴重損 毀,災後該政府組織專案委員會,深入研究震害原因,並將建物的毀損程度

(Structural Damage Intensity,SDI)表示為:

SDI=建物毀損程度=

高)建物總數 一地區某一類型(或樓

高)受損建物數量 一地區某一類型(或樓

Seed & Idriss (1969)從探討委內瑞拉地震所造成的建物毀損情形之研 究,提出對於較具脆性(brittle)之建物,即週期較短、樓層數較少之建物如 磚造屋、石造屋等,可以由一個比值(Fr 指數)作為指標進行評估,該類建 物之結構承受大變位能力較弱,結構物本身不具備較佳之韌性(ductile)用以 承受較大之動態外加荷重,故外力大小直接影響結構物之安危。Fr 指數計算 方式如下:

Fr= 結構物抵抗地震之設計側向力 大側向力 地震時結構物所受之最

V

1985 年墨西哥地震後,Sun(1989)將上述 Dr 指數重新提出並加以修正 而得一新的 DPI(Damage Potential Index,DPI)指數:

DPI= 設計側向抵抗強度

胡晃銓、蔡錦松(1999)根據日本阪神大地震之建物震害調查資料,建立 鋼筋混凝土建物之 SDI 與 Fr、Dr 關係式為:

SDI(%)=4.9Fr SDI(%)=0.9Dr

過去國內在該方法之應用上首先根據實質環境條件計算出 Fr、Dr 或 DPI,

過去國內在該方法之應用上首先根據實質環境條件計算出 Fr、Dr 或 DPI,