第二章 研修重點
2.1 建立不同用途建築物之耐震性能目標
2.1.3 本研究建議國內之耐震性能設計目標
建築物用途分類：
可維持既有建築物分類，但於性能設計規範草案中修改名稱：現行規 範第一、二類將於性能設計規範草案中改為第 III 類、現行規範第三類將
500
2500 25
於規範草案中改為第 II 類、現行規範一般建築物將於規範草案中改為第 I 類。
不同用途建築物耐震設計目標：
地震等級考慮中小、大地震、極大地震，分別對應回歸期約 30~75 年、
475年、2500 年。由加速度設計反應譜或與反應譜相符之加速度歷時表示。
可應用 94 年版規範有關地震危害分析所得反應譜相關資料。
建築物之性能等級以建築物之使用機能；建築結構、非結構構材、機 電設備與傢俱用品等之損壞程度與可修復性；對生命安全之威脅等考慮，
包括以下五個：建築物維持所有使用機能，結構體、非結構構材、機電設 備與傢俱用品等無任何損壞，不需修補之正常使用(OP)；建築物大部分使 用機能維持、結構體、非結構構材、機電設備輕微損傷，傢俱用品輕微滑 移無損害，快速修復可大致恢復全部機能之輕微損傷(IO)；建築物最必要 之基本使用機能維持、結構體、非結構構材、機電設備與傢俱用品等發生 小規模損壞、需小規模修復之破壞控制(DC)；建築物部分使用機能維持、
結構體中度損害但避免造成人命損失、非結構構材、機電設備與傢俱用品 等發生相當程度之損傷，需中規模修復之生命安全(LS)；建築物大部分機 能喪失、結構體破壞嚴重但不致倒塌、非結構構材、機電設備與傢俱用品 等大範圍損傷，修復不經濟或不可能之避免倒塌(CP)。有關建築物及其各 組成部分之各等級性能表述參考表 2-9以及九十三年度「耐震性能設計規 範架構之研究」[蕭江碧 2004]之表 2-1~表 2-6，簡化如表 2-11所示。
表2-11 耐震性能等級之定性表述 正常使用
(OP)
輕微損傷 (IO)
破壞控制 (DC)
生命安全 (LS)
避免倒塌 (CP) 性能等級
對象
所 有 機 能 維 持、結構無損 害、無需修復
大部分機能 維持、結構輕 微損傷、快速 修復可恢復
全部機能
最必要之基本 機能維持、結構
發生小規模損 壞、需小規模修
復
部分機能維 持、結構中度 損害、需中規
模修復
大部分機能喪 失、結構破壞嚴 重、修復不經濟
建築物
部 分 傢 俱 物 品 產 生 些 許 移 動，但未翻倒、掉落。
用品類不損壞。
多數傢俱物品移動．倒落, 或其 移動、翻倒、脫落不無妨害人 命安全或避難。
收納物品散亂於櫥櫃內、亦有 飛出者。
伴 隨 結 構 構 件 或 建 築 構 材 之 損傷, 多數物品 無法再使用。
發 生 因 重 物 倒 落 造 成 人 之 傷 害, 妨礙避難之 顧慮強。
對應不同用途建築物之耐震設計性能目標可經由以下兩種方式(表 2-12與表 2-13)，由上述地震力與性能等級組合建立：i)考慮不同地震等級 下達到相同之耐震性能等級(表 2-12)；ii)相同地震等級下具有不同之耐震 性能等級(表 2-13)。兩種方法僅表達方式不同。一般用途、第三類、第一 與二類建築物分別建立基本安全目標(Basic Safety Objective，簡稱 BSO)、
第 1 級加強目標(Enhanced Objective 1，簡稱 EO1)、第 2 級加強目標 (Enhanced Objective 2，簡稱 EO2)，初步考慮所有建築物之性能設計目標 含三個子目標，對一般建築物，包括：30 年回歸期中小地震下正常使用、
475年回歸期大地震下之生命安全、2500 年回歸期最大考量地震下避免倒 塌；針對第三類建築物，包括：50 年回歸期中小地震下正常使用、475 年 回歸期大地震下之破壞控制、2500 年回歸期下之生命安全；針對第一、二 類建築物，包括：75 年回歸期中小地震下正常使用、475 回歸期下之輕微 損傷、2500 年回歸期下之破壞控制。以上目標之建立也根據第2.2節各國 規範之最大層間變位角對應建築物之機能，使得與國外規範相符。
根據第 2.1.2.4 結論，參考紐西蘭表 2-10做法，考慮對一般建築物採用 如同 88 年版耐震設計規範之二等級地震對應之兩個子目標，以節省性能 檢核之計算量，但因 BSO 對應 2500 年回歸期最大考量地震下要求結構不 倒，而倒塌與否與結構之整體穩定性密切相關，可以不再對局部構件進行 檢核，因此也不會增加太多計算量。所以，本研究仍建議所有建築物之性 能設計目標包含上述三個子目標。
表2-12 建議不同用途建築物之耐震設計性能目標(表達方式 1)
耐震性能等級 地震等級
第一、二類建築物 (EO2)
第三類建築物 (EO1)
其他一般建築物 (BSO) OP 正常使用 75 年-50%50 50 年-60%50 30 年-80%50
IO 輕微損傷 475 年-10%50
DC 破壞控制 2500 年-2%50 475 年-10%50
LS 生命安全 2500年-2%50 475 年-10%50
CP 避免倒塌 2500年-2%50
註：對應 88 年版
規範之用途係數 I=1.5 I=1.25 I=1.0
表2-13 建議不同重要度建築物之耐震設計性能目標(表達方式 2) 性能等級
地震等級
(回歸期-超越機率) 第一、二類建築物 (EO2)
第三類建築物 (EO1)
其他一般建築物 (BSO)
30年-80%50 OP 正常使用
50年-60%50 OP 正常使用 75年-50%50 OP 正常使用
475年-10%50 IO 輕微損傷 DC 破壞控制 LS 生命安全 2500年-2%50 DC 破壞控制 LS 生命安全 CP 避免倒塌
該目標可大致表示為圖 2-10所示，與圖 2-8日本規範類似。中小地震 下不同用途建築物之性能與日本規範類似，一般建築物比 IBC 稍高，非一 般建築物可能比 AS/NZS 稍高；475 年回歸期地震下不同用途建築物之性 能與各國規範一致；最大考量 2500 年回歸期地震下，不同用途建築物之
性能與日本規範一致，非一般建築物之性能比 IBC 與 AS/NZS 稍高。值得 提及：此處性能高低之比較僅是近似結論，例如，IBC 針對建築物於 2500 年回歸期地震下之性能並未明確量化，本規範第一、二類建築物於 2500 年回歸期地震下之最大層間變位角限度 1.5%實際比加拿大規範之 1%還要 大。另外，以上述建議目標對應之性能標準(第2.2節)為導向進行第2.3節之 初步設計，2500 年地震對應目標不一定會控制設計。
以上目標也考慮第2.2節性能標準，搭配第2.3.1節強度設計法計算最小 設計水平橫力與 94 年版規範較為相符而建議。
圖2-10 預期建築物於各地震等級下之耐震性能
以下，第 2.2~2.4 節之探討基於上述目標，有關中小地震對應之性能 子目標與標準以及強度法目標導向初步設計之考量參見第2.6節。
2.2 建立不同用途建築物之耐震性能標準
性能標準係性能目標之量化可接受標準。即：建築物在所考量地震等 級下之耐震性能表達參數、亦即結構反應參數不允許被超過之極限狀態值 或可接受標準值。本研究之性能標準僅針對建築結構體，包括結構整體系 統(Global System)與結構構材(Member)。
OP IO DC LS CP
475 年
2500 年 30 50 75 年
2.2.1
地震等級(Seismic Hazard Level)現行規範因將設計與檢核流程結合，各等級地震強弱以彈性設計擬加 速度反應譜或地震歷時表達，但未直接反應地震需求，而因考慮設計強度 加以設限。
本研究中，地震等級之劃分、各等級地震大小之量化表達方式如下考 量。
2.2.1.1 地震等級之劃分與表示
地震等級之數量與是否關切建築物於該地震下之耐震性能相關，也與 是否能夠可靠量化該等級地震下之耐震性能標準相關。
地震等級可以經由一定年限內發生地震之超越機率 (Exceedance Probability)或相當之回歸期表示。地震回歸期與超越機率之關係為:
) 1 ln(
) / 1
( ,
1
1
T
PE
R T
P e −
= − (2.1)
其中，PR為回歸期，PE,T為 T 年使用期內之超越機率。
地震震度(Intensity)用於描述一場地震強度的大小，表示地面的震動或 建築物破壞程度。地震發生時，地震波由震源呈輻射狀傳送出去時，地震 震度除了隨距離衰減以外，常因地層的密度及硬度不同，即使與震央同等 距離的地區，也有震度不同的差異。國內中央氣象局根據韋伯一費科納法 則確定地震震度與加速度的關係，將震度分級改為八級(參見八十九年八月 一日公告之「交通部中央氣象局地震震度分級表」)。對應於某已知地震等 級(某固定超越機率或回歸期)下，工址實際發生之震度因工址所在位置不 同而異。羅俊雄、黃詠瑞[2002]之研究報告中針對十個工址，經由地震危 害度分析，提供年超越機率與 PGA 危害度之關係曲線，根據這些危害度 曲線，可以查獲某地震等級(某固定超越機率)對應各工址之 PGA 與震度。
報告同時提供迴歸期 475 年與 2500 年之下的 PGA 危害度等高線圖如圖 2-3 與圖 2-4所示，對應 10%50(475 年回歸期)與 2%10(2500 年回歸期)地震等 級，台灣全島震度分別超過 6 級與 7 級。
根據上述性能目標，本研究考量之水平地震以「回歸期」劃分等級，
包括 30、50、75 年回歸期之中小地震、475 年回歸期之大地震與 2500 年 回歸期之最大考量地震，對應 50 年內地震發生之超越機率分別約為 80%、
60%、50%、10%與 2%左右，對應中央氣象局震度約 4 級、4~弱的 5 級、
4~弱的 5 級、5~6 級與 6~7 級。
2.2.1.2 各等級地震大小
地震等級之強弱可採用震度或地震係數(Seismic Coefficient)、反應譜 (Response Spectrum) 以 及 加 速 度 歷 時 (Ground-Motion Acceleration Time-History)表達。目前，震度或地震係數還用於港灣以及大壩工程中之 剛性結構物。對於建築物，通常採用反應譜與地表加速度歷時。
反應譜的建立可採用一般流程(General Procedure)和工址特定流程 (Site-Specific Procedure)。一般流程不需要針對工址作地震危害分析，而僅 由基於類似工址特定流程之許多研究成果歸納成規範規定之公式與圖表 得到，適合規範所包括之震區地盤。
若要求需採用工址特定流程者，需向大地工程與地震學專家了解資 訊，根據場地位置、地質、可能影響工址之斷層、震源機制與土壤特徵(如 軟土)等，考慮場地效應(如盆地)、特殊效應如近斷層、延時效應等，進行 工址地震危害度分析。地震危害度分析，於對特定工址可能遭遇之最大地 震力有一定把握，距活斷層較近之建築物，可採用定值法(Deterministic Approach)；否則，一般採用或然率或機率法(Probabilistic Approach)。機率 法地震危害度分析(Probabilistic Seismic Hazard Analysis 簡稱 PSHA)，過去 僅針對 PGA，目前，配合耐震性能設計法，可根據同樣原理針對反應譜進 行類似分析。
工程實務設計所採用規範規定之反應譜為設計反應譜，由各種地動資 料 對 應 反 應 譜 之 平 均 值 或 一 個 均 方 差 值 再 平 滑 化 (Smoothed, 例 如
工程實務設計所採用規範規定之反應譜為設計反應譜，由各種地動資 料 對 應 反 應 譜 之 平 均 值 或 一 個 均 方 差 值 再 平 滑 化 (Smoothed, 例 如