第二章 日本建築結構相關審查制度
第二節 新的結構審查制度及性能規定
阪神大震災(1995)是災害也是契機,震災的教訓使國會通過了 總合技術開發計畫-「新建築構造體系之開發」的預算。該計畫是來自 美國與日本從震災四年前,對於性能規定型設計法的共同研究成果,
美國則是以「Vision 2000」的名稱來發表。1996 年美日首腦會議約定 建築基準採用性能規定,1998 年日本建築基準法修正案經國會通過,
從此廢除該法第 38 條,改採性能設計規定,從此結構設計更具彈性,
更有助於相關技術的研發及應用。
三樓以上的建築物須提出結構計算書,自治體及民間檢查機構未 能察覺偽造的結構計算書,以致所建造之住宅與飯店建築物未能符合 耐震基準,此所謂的建築結構計算書偽造事件於 2005 年被揭發後,2007 年建築基準法又有部分修正,使建築確認檢查制度變得更為嚴格,並 導入「構造計算適合性判定制度」,以致建築確認審查期間也由 21 天 延長為 35 天(若需詳細的結構審查則最多會延長至 70 天),並且審查 時會根據相關指針嚴格執行。例如設計圖說,過去設計者若未經仔細 檢核,在審查階段仍會准予相當大範圍之補正,但現今除輕微疏忽的 部分外,設計圖說若有不合法令規定部分或不一致的部分時,會被要 求重新申請審查。
上述「構造計算適合性判定制度」是針對需高難度結構計算的建 築物,強制規定交由第三機構進行結構審查之制度。2007 年日本實施
「為確保建築物安全性建築基準法等部分修正有關之法律」(法律第 92 號),相關的新修正法令規定等也在此時同時實施。修正概要如下:
(1)對於需高技術的結構計算之超過 20m 高之鋼筋混凝土構造等一定 規模以上的建築物,訂定有須接受都道府縣知事(首長)或「指定構 造計算適合性判定機構」,進行「構造計算適合性判定」之義務。
(2)對於三樓以上的共同住宅,規定須進行「中間檢查」之義務。
(3)強化指定確認檢查機構之指定要件,包括損害賠償能力、公正中 立之要件、及人員體制等的強化。
(4)加強對於建築師等的罰則。
(5)建築師與其事務所及指定確認檢查機構的資訊透明化,例如公佈 受處分的建築師與其事務所的名字,以及指定確認檢查機構的業 務績效、財務狀況及監督處分狀況等的資訊透明化。
(6)結構相關規定之檢討及修訂。
(7)建立計算機程式認定制度。
此外,2009 年 5 月 27 日起日本實施「結構設計一級建築師制度」
及「設備設計一級建築師制度」。依據 2006 年底公佈的新建築師法,
對於一定規模以上的建築物之結構設計,規定須由結構設計一級建築 師親自執行,或者須由結構設計一級建築師確認建築結構是否符合結 構有關規定,亦即所謂的「適合性確認」。日本一級建築師中從事結構 設計的約佔一成(1 萬人),但每年需要接受「適合性確認」的建築物件 數約有 7 萬件,一般認為結構設計一級建築師每人每年有能力承擔的 件數,10 件為其極限,所以該證照可謂頗具吸引力的。
上述所謂一定規模以上的建築物是指:
(1)木造建築物高度超過 13m 或簷高超過 9m 者
(2)鋼構建築物地面層在 4 層以上者
(3)鋼筋混凝土建築物或鋼骨鋼筋混凝土建築物高度超過 20m 者
(4)其他政令規定者。
而且對於須接受大臣認定之高度超過 60m 的建築物(建築基準法第 20 條第 1 款,如表 4)以及對於經 Route 2、Route 3、限界耐力計算等須
接受「結構計算適合性判定」之 60m 以下的建築物,原則上都要有結 構設計一級建築師的參與。
高層建築物高度超過 60m 的建築物則須接受「性能評價」及「大 臣認定」,且規定其結構計算方法須採用「歷時反應分析法」。接受「性 能評價」,即不需「構造計算適合性判定」,因其安全性已反映於「性 能評價」中。另外,若有 60m 以下的建築物亦想採用「歷時反應分析 法」,則其審查方法與高度超過 60m 的建築物相同,亦須接受「性能評 價」及「大臣認定」。關於建築結構的審查方法與應採用的結構計算方 法如下表 3 所示。
表 3 建築結構計算與審查方法
(Route 2,限高度
≦31m)
(Route 1)使用大 臣認定的計算程式
安全性之結構計算
有關超高層結構的部分,其建築結構的強度須符合建築基準法第 20 條第一款的規定(如表 4)。
表 4 建築基準法第 20 條(結構強度)
建築物受自重、活載重、雪載重、風壓、土壓及水壓,以及地震等 其他震動及衝撃,為其結構之安全,按建築物規模須符合下列所定之 基準。
一、高度超過 60 公尺的建築物:為建築物安全上必要之構造方法,須 符合政令規定之技術性基準者;而該構造方法須為對載重及外力 引致建築物各部位產生連續性的力與變形,能有所掌握等依政令 規定基準進行結構計算可確定其安全性,並為國土交通大臣所認 定者。
二、高度在 60 公尺以下之建築物:(略) 三~四:(略)
(資料來源:日本建築基準法)
表 5 超高層建築物相關 2000 年修正之基準法及施行令之部分條文
表 6 建設省告示第 1461 號-為確定超高層建築結構強度安全性的結構計算基準 之訂定案(第 1 至第 8 號,概要)
號 概要內容
第 1 號:長期載重 承受靜載重及活載重等實際的荷載或外力時,建築物在結 構強度上的主要部分不得有所損壞。
第 2 號:積雪載重 (略)
第 3 號:暴風 承受令第 86 條規定之暴風時,建築物在結構強度上的主 要部分不得有所損壞。承受其 1.25 倍風速之暴風時,建築 物不得有倒壞或崩塌等情形。
另,須適當考量與水平面內的風向成直交及扭轉方向之建 物震動影響,以及屋頂面的鉛垂方向之震動影響。
第 4 號:耐震設計 有關作用於建築物水平方向的地震力方面,與中低層建築 物相同強度的地震力,以開放工學基盤(位於地下深處,不 受表層地盤影響,地層厚且有剛度,剪力波速約 400m/sec 以上之地盤)上的加速度反應譜(阻尼比 5%)來定義;歷時波 形的定義考慮到地表層地盤的增幅。開始到終了的震動時 間須繼續 60 秒以上。
得依據工址周遭的活斷層分布、斷層破壞模式、過去地震 活動情況、地盤構造等,製作工址地盤適當的模擬地震波。
對於該等地震動進行反應分析時,於偶而發生的地震(等 級 1),建築物在結構強度上的主要部分不得有所損壞;對 於極度偶發性生的地震(等級 2),建築物不得有倒壞或崩塌 等情形。
另,須適當考量依建築物規模及型態不同之上下方向的地 震力,與該地震力垂直方向之水平地震力,以及因地震動 相位差及垂直方向載重所造成水平方向變形影響等。
第 5 號:載重組合 第 2 號至第 4 號的結構計算,須適當考量第 1 號所規定之 載重及外力。
第 6 號:長期載重下的 使用性
第 1 號規定之載重及外力所造成結構強度上主要部分的 結構構材之變形或振動,不得使建築物在使用上有所罣礙。
第 7 號:外部面材構造強 度安全性之確認
屋頂鋪裝材、外裝材及外部壁材,承受風力及地震力等震 動及衝擊力時,在構造強度上須為安全者。
第 8 號 土砂災害警戒區域等之外牆的安全性。
(資料來源:建築技術 2002.07 及建設省告示)
1、大臣認定制度
建築基準法對於建築物或其一部分、或材料等,要求須符合法令 規定技術基準(標準),但其符合與否之確認,則預先根據所指定之仕 樣規定(規格)或一般的驗證方法等,由特定行政廳(地方公共團體)
的「建築主事」來確認;或者對於具有一定技術基準(標準)之項目,
由國土交通大臣根據有評價能力的性能評價機構評價結果,在建築主 事等確認前,進行符合與否之適合性認定。
例如病態住宅對策之建築材料基準(標準)等,亦屬大臣認定對象 項目,對不符合預先指定的 JIS 或 JAS 規格之建築材料,須接受性能 評價機構進行的甲醛發散量試驗與評價,以及國土交通大臣的種類區 分(第 2 種、第 3 種、規制對象外)之認定。
2、性能評價與試驗
建築基準法對建築物與設備標準的要求,有其詳細的基準規定;
但對使用特殊構造方法的建築物與新開發材料或設備等的基準,則非 一般規定所能涵蓋,須另採其他方式,包括性能之檢證等。為因應對 建築物及材料等的特殊檢證,日本制定國土交通大臣認定制度(構造方 法、建築材料及電腦程式之認定,簡稱「構造方法等之認定」),規定 如建築基準法第 68 條之 26,「性能評價」則是為取得大臣認定前,依 據建築基準法所必要之一種事前審查。
性能評價對象包括需要高難度結構計算之建築物-如超高層建築物 與免震建築物、需要高耐火性能檢證或避難安全檢證之建築物、以及 需要試驗以確定其性能之建材等,或者 JIS 或 JAS 規格所無之建築材料 等。
又對於住宅用途之建築物,另可根據「住宅品質確保之促進等有 關之法律」(住宅品確法)規定,依照住宅性能「評價方法基準,進行 住宅性能評價。但是對於新開發的工法等,該基準所未能涵蓋之部分,
日本制定國土交通大臣認定制度(特別評價方法之認定),而「試驗」
則是依據住宅品確法,為取得大臣認定前所必要之事前分析、試驗、
測定(法令上稱之為試驗)審查。
所以超高層建築物除依建築基準法,其特殊的構造方法、建築材 料及電腦程式方面須要接受「性能評價」審查外;若屬於住宅類建築 物又可依住宅品確法,其新開發的工法須接受「試驗」(含分析、試驗、
測定)審查。
「性能評價」對象除針對超高層建築物外,並包括採用歷時反應分析之
「性能評價」對象除針對超高層建築物外,並包括採用歷時反應分析之