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既有建築物之耐震性能評估

第二章 研修重點

2.8 既有建築物之耐震性能評估

行政院已於民國八十九年六月十六日核定「建築物實施耐震能力評估 及補強方案」,期以公有建築物先行執行,作為民間表率,供爾後全面實 施之參考,對於私有建築物擬以宣導方式推動。因為配合現行設計規範,

該方案相關耐震能力評估及補強基準主要強調強度,以建築物所能抵抗之 坍塌地表加速度表示其耐震能力。本研究之耐震性能設計法,不僅強調強 度與韌性,也重視建築物之機能,不再以單一坍塌地表加速度來表示建築 物之耐震性能。

因耐震性能設計規範對新建建築物耐震設計目標與標準之更新、既有 建築物之耐震性能是否仍可以接受、該採用何等評估標準必然成為吾等關 切之問題。

考慮既有建築物已使用與剩餘之壽年,其耐震性能目標與標準得比新 建建築物放寬,但「LS」與「CP」性能等級對應之耐震性能目標與標準須

與新建建築物一致,對應本規範第二章新建建築物最低性能標準,其放寬 方式可如下考慮:

方式一:考慮相同性能等級,放寬地震等級

考慮既有建築物已使用年限(n),將新建建築物性能目標中各地震等級 對應設計使用年限內之超越機率,以剩餘使用年限 n 內之相同超越機率替 代,但剩餘使用年限 n 宜設定下限值。另外,第 III 類建築物還應確保於

2%設計使用壽年」地震等級下之 LS,避免剩餘使用年限較短之建築物之耐 震性能不夠。具體內容如表 2-52所示,各性能等級對應標準如前所述。例 如:一棟設計使用年限為 50 年,已使用 12 年之建築物,其性能目標如表 2-53所示。但此方式必須確定各新的地震等級之大小,若有不同地震等級 與 475 年地震對應譜加速度係數比例關係之經驗公式,此問題可得以簡化。

表 2-52 不同用途既有建築物之耐震性能目標(方式 1) 地震等級 (使用年限內之超越機率) 耐震性能等級 第 III 類建築物

(EO2)

第 II 類建築物 (EO1)

第 I 類建築物 (BSO) OP 正常使用 50%剩餘使用壽年 60%剩餘使用壽年 80%剩餘使用壽年

IO 輕微損傷 10%剩餘使用壽年

DC 破壞控制 2%剩餘使用壽年 10%剩餘使用壽年

LS 生命安全 2%設計使用壽年 2%設計使用壽年 10%設計使用壽年

CP 避免倒塌 2%設計使用壽年

註:剩餘使用壽年≥下限值

表 2-53 已使用 12 年之建築物之耐震性能目標 地震等級

耐震性能等級 第 III 類建築物 第 II 類建築物 第 I 類建築物

OP 正常使用 50%38≈55 年 60%38≈42 年 80%38≈24 年 IO 輕微損傷 10%38≈361 年

DC 破壞控制 2%38≈1881 年 10%38≈361 年

LS 生命安全 2%50≈2500 年 2%50≈2500 年 10%50≈475年

CP 避免倒塌 2%50≈2500年

註:「年」代表回歸期

方式二: 考慮相同地震等級,放寬性能等級

不同用途建築物之性能子目標中,固定地震等級,得放寬性能等級,

但第 I 類與第 II 類建築物於最大考量地震對應之耐震性能目標與標準 (CP、LS)須與新建建築物一致。第 III 類建築物於最大考量地震下之 DC 性能因不危及生命,若已使用一段時間得予放寬,但不超過 LS 對應性能 等級。具體內容如表 2-54所示,其中,各性能等級之量化標準與前述內容 一致。此方式較方式一較簡便,雖不如方式一較能顯現不同使用年限建築 物之耐震性能目標之差異,但設計年限與已使用年限相近之建築物,耐震 性能目標之差異可以忽略,而方式一之剩餘使用壽年又不能趨於 0,必須設 定下限,所以,方式二可能較為適宜。

表 2-54 不同用途既有建築物之耐震性能目標(方式 2) 性能等級

地震發生機率 第 III 類建築物 (EO2)

第 II 類建築物 (EO1)

第 I 類建築物 (BSO)

(30年)80%50 OP ~IO

(50年)60%50 OP ~IO

(75年)50%50 OP ~IO

(475年)10%50 IO ~DC DC ~LS LS~CP

(2500年)2%50 DC ~LS LS CP

若既有建築物於原設計時之設計目標已比規範規定新建建築物之最低 耐震設計性能目標還高,上述放寬限度應基於原設計目標以類似理念調 整。

建築物進行耐震性能評估前,應對主要結構部分(如梁、柱、剪力牆與 斜撐系統等)作實地調查。並應充分了解建築物之現況、震害經驗與修復補 強情形等影響耐震性能之各項因素。

公有建築物之耐震性能評估,考慮經費受限,耐震能力評估可分為初 步評估與詳細評估,經初步評估判定為無疑慮者,暫得不必進行詳細評估。

對既有建築物之耐震性能詳細評估方法可比照新建建築物,但至少要 採用非線性靜力分析,材料強度、構材行為經建築主管機關所認可,得根 據實際情況採用可能強度或試驗結果,實地調查已發現之破壞模式需要模 擬。

雖然性能規範不再以單一破壞地表加速度來表示建築物之耐震性能,

但藉由容量震譜法之觀念與工程界廣泛應用之 ETABS 或 SAP2000 軟體,

很容易計算所謂坍塌地表加速度:1)先以 475 年或 2500 年彈性設計反應譜 為基準求取耐震性能點,2)以係數 Fpga等比例調整反應譜短週期與 1 秒週 期值(ETABS 或 SAP2000 軟體對應側推分析結果 pushover curve 視窗中 Demand Spectrum之 Ca 與 Cv),使性能點達容量曲線終點或保守取達容量 曲 線 終 點 位 移 之 90% , 則 坍 塌 地 表 加 速 度 等 於 原 基 準 反 應 譜 對 應 PGA*Fpga,亦即等比例調整後之 Ca。