一、 緒論
1.2 研究目的
以實際情形而言,一般民眾所能夠掌握之財力有限,不可能毫無限制的投 入成本進行所有風險預防及因應對策,來達到完全零風險(zero risk)境界。
然而風險管理所投入的成本相對於建築物其它的成本花費,最大不同在於,
理想的風險管理會事先排定優先次序,可以優先處理引發最大損失及發生 機率最高的事件,其次再處理風險相對較低的事件。所以,風險管理所投 入的成本較有機會按所評估之風險度結果選擇做與不做。所以本研究期望 藉由建立風險管理的機制,相對減少建築物面對震災時,因風險產生而發
生成本損失,同時提昇了該成本的效益。
透過風險評估管理可以作為建築物面對震災危害所應採取之因應對策,也 就是以風險管理作為有效投入資源的成本控制衡量基準;當面對風險時,
如並未做任何得防範措施,即所受到的損失為災害風險成本,當投入成本 進行改善,則所受到的損失將逐步減少,當某一種風險達到可接受之風險
(acceptable risk)等級分數,基於成本效益的原則,此時就沒有必要再投 入更大量資源或成本。
圖 1 風險成本與損失關係圖
資料來源:本研究編修
如圖1表示,假定總成本是由發生災害風險成本與安全投資成本加總而成。
當安全投資成本較高的時候,災害發生的機率較低,代表災害風險成本較 低;相反的,當安全投資的成本較低的時候,災害發生的機率較高,也就 代表發生災害風險成本較高,兩者加總之後所得到總成本的曲線,可以作 為尋求最低成本點的參考依據,而理想的風險管理評估正是希望能以最少 的資源化解最大的危機。
本研究之目的在於以下兩點:
1. 藉由階層分析法,建立建築物震災潛勢評估模式,並找出民眾心中
對於建築物震災危害因子最應改善之項目。
2. 針對建築物震災危害因子提出可行、有效的因應對策 1.3 論文架構
本文共分五章,除第一章緒論外,其餘各章節結構如下:
第二章為文獻回顧。藉由過去專家學者所相關文獻及研究,瞭解在震災發 生時影響建築物之重要變數與研究方法歸納。
第三章為針對透過風險管理的架構與模式探討,震災對建築物的危害因子 利用AHP階層分析法將複雜問題系統化,將錯綜複雜的問題分解成各個組 成要素,根據要素間之關連性加以分群並且形成層級式結構關係之優點 第四章為建築物針對震災危害所採取之因應對策,透過風險管理的架構與 模式,建構合理可行的對策建議。
第五章為結論與建議。根據理論分析所得結果,提出具體建議,作為參考。
1.4 研究步驟與流程
圖 2 研究步驟流程圖
資料來源:本研究製作
研究背景說明
研究動機及目的
文獻回顧
1.地震危害度評估 2.建築物危害度評估
3.建築物震災綜合危險度評估
研究方法
1.研究設計
2.評估因子建立與說明 3.層級分析法
因應對策
結論與建議
二、建築物地震災害風險評估方法
回顧過去國內外專家學者對於建築物震災的研究方向大致可歸類為:
「地震危害度分析」、「建築物危害度分析」、「建築物震災綜合危 險度分析」等三個主要研究分析方向。
「地震危害度分析」主要是針對地震工址的部分,透過相關地震參數 已建立地震發生之危害度曲線,並依各工址訂定相關假設條件,以推 估該工址地震發生機率或再次發生的時間。
「建築物危害度分析」主要是針對建築物結構部分進行探討,這部分 亦是國內外專家學者探討建築物震災之重點,透過查核表、結構分析 程式及軟體計算等不同方式進行建築物震災危險性之評估。
「建築物震災綜合危險度分析」則為國家型或都市型的評估建築物震 災的綜合危險度,主要是針對特定區域遇震災時,評估可能會有的直 接損失及間接損失。
本研究將針對過去既有之評估方式做一討論及彙整,以找出建築物震 災風險因子。
2.1 地震危害度分析
地震危害度機率分析1的目的主要是針對地震工址的部分進行分析,
首先建立工址某一地震參數(PGA、PGV、PGD, Sa、Sv、Sd…等)的 年超越機率曲線,即為危害度曲線(hazard curve)。選定某一特定之年 超越機率(例如:0.21%)可求出工址在危害度曲線所對應之地震參數
1 參考自:簡文郁、張毓文、溫國樑、羅俊雄,「地震危害度分析和模擬地震設定」,財團法人國 家實驗研究院國家地震工程研究中心,2006 年。
(例如:PVA)作為耐震設計參數。
進行地震危害度分析時,必須考慮地震的時空分布的特徵與其不確定 性,尤其是活動斷層的地震活動模擬。而適當的震源分區與完整的地 震目錄搜集正是為反映此一要求。
地震危害度分析(Seismic hazard analysis, SHA)採用stationary Poisson process之假設來推估地震發生的機率,但因Poisson 模型無法適度模 擬再現期可預測模型的特徵地震,同時發現活斷層引致之大規模地震 的發生為遵循某種定律的假設,因而提出「時變特徵地震」
(time-dependent characteristic earthquake)模式,藉以評估特定斷層在未 來數十年發生大規模地震的機率。由中央地質調查所近年來之古地震 調查研究亦發現,台灣地區之部分第一類活斷層的大規模地震活動,
亦符合時間可預測模式(time predictable)。因此,台灣地區亦具備採用 時變特徵地震模式來進行地震潛勢評估的條件。藉由建立具時變性之 地震危害度曲線,可以更正確反映不同地區在不同時間點的地震危害 潛勢。
以時間可預測的特徵地震模式來模擬活斷層的地震活動,配合工程可 靠度分析的理論,以危害函數(hazard function)計算不同靜止期(elapse time)條件下的斷層錯動機率,分析未來一定期間內(Tp)再次發生特徵 地震的機率,進而計算活斷層對工址之地震危害度的貢獻量。將台灣 地區活動斷層依其古地震之相關調查資料之充分與否,分為三群,分 別採用古地震調查資料及地震學之研究成果,建立時間可預測之地震 活動機率模型。而其他區域震源的地震以stationary Poisson process模 式進行SHA,分析結果可以直接與活斷層引致之地震危害度的貢獻相 加,藉以推估工址未來Tp年的危害度曲線。
在實務上,經常需要對應某種危害等級的模擬地震,作為結構設計或
防災規劃的參考。透過地震危害度參數拆解分析,可以辨識出最具危 害潛勢的震源。因為大規模潛勢震源採用時變特徵地震模式,分析所 得之地震危害度曲線亦具有時變之特性,必須以往後Tp 年為分析條 件,得到往後Tp 年的地震危害度曲線或控制地震。
2.2 建築物危害度分析
過去國內外許多學者皆致力於建築物耐震評估之研究,亦進行許多建 築物構件的耐震試驗,並提出合理的公式與分析方法。陳清泉教授於 進行「建築物耐震評估作業及震害資料庫建置之研究」2,曾對現有 建築物耐震評估部分進行研究及彙整:1996年美國ATC-40提出以容 量震譜法,進行建築物之耐震評估,此法以性能評估為出發點,評估 建築物是否符合性能目標的限制,較符合現今建物之耐震需求。1999 年CSI將ATC-40建議之容量震譜非彈性分析方法納入ETABS結構分 析程式。同時國內學者也針對耐震評估做了一系列的研究:1999年,
許茂雄、張文德,提出非線性增量震譜分析法之耐震評估方式,並針 對含磚牆之鋼筋混凝土建築物進行耐震評估。1999年,葉益超,將鋼 筋混泥土建築物之耐震能力評估分為初步評估、詳細評估兩種層次。
初步評估法以填表記分之方式提供快速篩檢之用;詳細評估法以「強 度韌性法」根據建築物構材之實際尺寸與配筋,計算其強度、韌性與 破壞模式,求得建築物之耐震能力。此後專家學者以「容量震譜法」
及「強度韌性法」這兩種鋼筋混凝土之研究及改良為多。
2 參考自:陳清泉等,建築物耐震評估作業及震害資料庫建置之研究,子計畫一:建築物耐震評 估方法之研修與作業準則之研擬,內政部建築研究所,2009 年
表 1 建築物危害度評估方法彙整表
因此,陳清泉教授等人發展出以填表格計分的方式進行之建築物 安全初步評估方法3,此方法事實上又區分為兩個階段,第一階 段稱為簡易安全評估,建築物簡易安全評估提供使用者做為是否 需要專業人員從事進一步建築結構安全或建築物耐久與使用安 全評估之依據。建築物的使用人針對建築物填寫簡易安全評估表 進行評估(詳見表2),當簡易安全評估結果顯示需進一步評估的 必要時,接著由專業人員進行第二階段評估,即為建築物安全初 步評估之流程。
3參考自:陳清泉、蔡益超、呂良正、謝尚賢,〝國立台灣大學校舍建築結構安全評估系統研究,〞
財團法人臺灣營建研究院 TR-870016,2001 年 3 月
表 2 建築物簡易安全評估表
資料來源:陳清泉,2001
表 3 建築物基本資料表
資料來源:陳清泉,2001
經過建築物簡易安全評估之後,對於要進行第二階段評估的建築 物需要建立建築物基本資料表(詳如表3),此部份的基本資料比 簡易安全評估表中的基本資料更加的詳細,且許多項目與後續的 評估有密切的關係,例如耐震安全初步評估、耐風安全評估及耐 久與使用安全評估中有一些項目,會直接根據基本資料表的資訊 就可得到其危險度評分,方便電腦自動加以計算。基本資料表所
經過建築物簡易安全評估之後,對於要進行第二階段評估的建築 物需要建立建築物基本資料表(詳如表3),此部份的基本資料比 簡易安全評估表中的基本資料更加的詳細,且許多項目與後續的 評估有密切的關係,例如耐震安全初步評估、耐風安全評估及耐 久與使用安全評估中有一些項目,會直接根據基本資料表的資訊 就可得到其危險度評分,方便電腦自動加以計算。基本資料表所