第二章 建築物耐震能力初步評估方法之探討
第三節 鋼筋混凝土建築物耐震能力評估之文獻回顧
臺灣之建築物耐震設計規範及解說經多次修訂後，特定地區為數龐大的老舊 建築物之耐震能力恐已不符規範標準。若逐一進行詳細耐震能力評估，將需要相 當的經費與時間。有鑑於此，本節蒐集國內外快速或初步耐震評估方法進行探 討，希冀篩選適合國內一般建築物之評估方法，彙整成表格方式以利實地評估。
一、國外之建築物耐震能力初步評估 1.日本建築防災協會制定之耐震診斷基準
由日本建築防災協會所制定的耐震診斷基準(日本建築防災協會，1990)，診 斷對象是一般 5~6 層以下鋼筋混凝土建築物，此法由簡便的一次診斷到詳細的三 次診斷共三種方法所構成，於此只介紹一次診斷部分。
其方法為將既有建物之耐震指標I ，以三個指標相乘積而得 s
0
s D
I =E ×S × T (2.1)
I : 結構耐震指標 s
E : 保有性能基本指標 0
T: 經年係數
其中E 為根據柱、牆壁的斷面積與樓地板面積簡算求得水平強度，0 E 的計算為0 下兩式取大值。
0 1
1( w c) w
E n C C F
n i+ α
= +
+ (2.2)
0 2 3
1( sc w c) sc
E n C C C F
n i+ α α
= + +
+ (2.3)
n : 建築物樓層數 i: 評估的樓層 C : 牆的強度指標 w
C : 柱的強度指標 c
C : 極短柱的強度指標 sc
F : 牆的韌性指標 w
α1: (牆達極限強度時之柱強度和)/(柱的極限強度和)，取 0.7 α2: (極短柱達極限強度時之牆強度和)/(牆的極限強度和)，取 0.7 α3: (極短柱達極限強度時之柱強度和)/(柱的極限強度和)，取 0.5
S 指標為針對平面整體性、邊長比、伸縮縫的間距、挑高之有無、地下室之有D
無、層高的均勻性、軟弱層之有無、其他等項目進行檢核計算。
T 指標為依建築物的裂縫、變形及使用年數等項目，依其所定之折減係數，取其 最小者為經年係數。
2.美國 ATC-20 之建築物震後安全評估
美國 ATC-20 擬定一套建築物震後安全評估步驟(ATC20, 1989)，惟並非以量化方 式來判定建築物之危險程度，而以列舉項目及評估者之判斷來決定建築物之危險 程度。
美國 ATC-20 針對震後建築物之危險性評估的主要項目為：
a. 整體結構方面 b. 倒塌或部分倒塌 c. 建物傾斜情形 d. 結構構材方面 e. 基礎破壞情形 f. 樓板破壞情形 g. 柱破壞情形 h. 梁破壞情形 i. 附屬結構方面
j. 欄杆、隔間牆、電梯、樓梯、電線及瓦斯管線等 k. 邊坡破壞方面
l. 地盤滑動或落石等
二、國內之建築物耐震能力初步評估
1.蔡益超教授擬定之鋼筋混凝土耐震能力初評表
蔡益超教授針對評估對象進行耐震評估之初步篩選，進而所提出之鋼筋混凝 土耐震能力初步評估表(蔡益超，1999)，如表 2.1 所示。此初步評估表針對影響 耐震能力之主要因素研擬而成，共有 18 個項目，依各項之重要性有不同的配分，
總合為 100 分。各項目根據評估內容，就可以決定權數，將權數乘以配分可得到 該項目的危險度評分。危險度評分若大於 60 分，則表示該建築物的耐震能力確 有疑慮，若介於 30 分至 60 分之間，則表示該建築物的耐震能力有疑慮，若低於 30 分，則表示該建築物的耐震能力尚無疑慮。
其中，表 2.1 中各項說明羅列如下：
設計年度
建築之耐震設計必須遵照耐震設計規範，各個不同時期之耐震設計規範(建築 技術規則)在震區劃分、震力係數、設計地震力計算、韌性設計等皆有所不同，所 以各個不同時期興建之建築物其耐震能力就有所不同。
地盤種類
從各類地盤的正規化加速度反應譜來看，地盤越軟弱，引致的地震力越大。
本項目之地盤分類為依目前耐震設計規範來區分。
工址震區加速度係數
震區之劃分及對應之震區水平加速度係數(Z)是根據建築物耐震設計規範來 決定。
地下室面積比，r a
建築物的地下室面積如果較大，地震時承受之土壤壓力較小，結構體也比較 不會發生差異沉陷之破壞。建築面積係地面以上建築物的投影面積。
基礎型式
基礎若為基腳，且基腳間無繫梁，基腳較易發生土壤承載力不足之破壞或基 腳結構體之破壞。基腳間若有繫梁，或採用筏基或樁基時，則因連成一體，基礎 傳遞之力量可透過繫梁或地梁加以分配，安全性較高。
基地土壤承載力
基礎下的土壤承載力不佳時，地震時比較容易產生土壤承載力不足之破壞，
以及結構體因差異沉陷過大產生之破壞。
梁之跨深比，b
梁之跨深比為梁之淨跨與有效梁深的比值，此值越大，發生彎矩降伏的機會 較大，結構體較具韌性，此值越小，發生剪力降伏的可能性增加，結構體因較不 具韌性，耐震能力較差。
柱之高深比，a
柱之高深比為柱之淨高與沿地震力方向之柱深的比值，此值越大，發生彎矩 降伏的機會較大，結構體較具韌性，此值越小，發生剪力降伏的可能性增加，結 構體因較不具韌性，耐震能力較差。
牆量指標
建築物若具剪力牆、構架間填滿之非結構 RC 牆或磚牆，則其可承擔一部份 之地震力，則構架發生的一些不良破壞模式對耐震能力的影響就沒有那麼大。
窗台、氣窗造成短柱嚴重性
窗台或氣窗若緊貼柱邊，會造成短柱。除會吸收較大之地震力外，其破壞模 式也可能由彎矩破壞轉變為剪力破壞，使耐震能力降低。
磚牆造成短梁嚴重性
短梁在地震時會引致較高之剪力，因此可能會發生較不具韌性之剪力破壞，
降低了建築物之耐震能力。
軟弱層顯著性
建築物的一樓常因使用之需要，二樓以上的非結構 RC 牆或磚牆沒有下到一 樓，致使一樓之極限層剪力強度降低。地震來襲時，一樓會先產生塑鉸，其韌性
用盡後，建築物就發生軟弱層破壞，其對應之耐震能力低。
平面對稱性
結構物抵抗地震力之構材如左右、前後對稱，則建築物之質心與勁度中心通 常不致有太大之偏心。若建築物之質心與勁度中心有較大之偏心，則地震時會引 致較大之扭矩，增加損壞的可能性。
立面對稱性
結構物若在立面上有顯著之退縮或勁度變化，則地震時將產生不易掌握的動 力行為，影響結構物的耐震安全。
變形程度
結構體若有基礎的差異沉陷，則可能會傾斜，而構材若強度不足，也會產生 較大之變形。此些因素都會降低結構體的耐震能力。
裂縫銹蝕滲水等嚴重性
鋼筋混凝土構材若具有裂縫，代表混凝土品質不良或強度不足，鋼筋銹蝕也 會降低構材之強度，此些因素都會影響結構物的耐震安全。
屋齡 yr(年)
屋齡較大的建築物，其構材老化的程度較嚴重，耐震能力因此也較低。
屋頂加建程度
屋頂若加建原設計不包含之加建物，由於加建物具有重量，且又位於最高的 屋頂，地震時產生的地震力比設於其他樓層更大，對結構物的耐震能力具相當之 影響。
表 2.1 建築物耐震評估表格
項
次 項目 配分 評估內容 權
數 危 險 度 評 分 1 設計年度 4
□63 年 2 月以前(1.0) □63 年 2 月~71 年 6 月(0.75) □71 年 6 月~78 年 5 月(0.5) □78 年 5 月~86 六年 5 月(0.25) □86 年 5 月以後(0)
2 地盤種類 5 □台北盆地(1.0) □ 第三類(0.8) □ 第二類
物具剪力牆之修正、平面與立面對稱性、結構體現有缺陷評估。此八個因素的影 響係數以F 表示，則建築物之耐震能力i a 為震區水平加速度係數c Z乘以F 至1 F 係8 數值。
1 2 3 4 5 6 7 8 c ( )
a =Z g F F F F F F F F (2.4)
3.學校建築快速耐震診斷法
此一耐震診斷法由郭欣怡及許茂雄教授所提出(郭欣怡及許茂雄教授，
2000)，共提供 3 種不同層次之耐震診斷法，其中一次診斷與二次診斷是三次診斷 逐步簡化結果：
一次診斷法為壁量比與柱量比的計算，將診斷學校一樓的壁量比與柱量比繪 於圖上，即可知道該建築物大約擁有的崩塌地表加速度。
二次診斷法為實用耐震診斷公式，將診斷學校樓層的磚牆、RC 牆、一般柱、
長柱與總樓地板面積代入公式中，即可計算得該建築物擁有的崩塌地表加速度。
三次診斷為靜態推垮曲線法，根據垂直構材實際尺寸、配筋與材料強度，先 得到單一構材的水平位移與水平載重之非線性曲線，在假設建築物為剪力屋架的 條件下，以位移控制累加各垂直構材之非線性曲線而得到整棟建築物診斷樓層之 靜態推垮曲線，再依據工址正規化水平加速度係數 C 、結構系統地震力折減係數
F 與建築物重量W ，就可求得崩塌地表加速度。 u
4. 一樓層剪力之簡易耐震評估法
一般建築物之耐震能力可以一樓柱與牆能否抵抗地震時產生之水平力判 別。因此，根據一樓之極限層剪力可概略估計該建築物之耐震能力，惟極限剪力 之計算相當複雜，國家地震工程研究中心經過合理之簡化(國家地震工程研究中 心，2000)。簡易耐震評估法係推求建築物一樓之極限強度以及對應之韌性容量，
此方法主以初步評估現有學校建築之耐震能力，將耐震能力不足之校舍進行初步 篩選，作為詳細評估之首要建築物。計算方法說明如下:
(1)柱之剪力計算
由於柱之破壞可能為剪切破壞，也可能為撓曲破壞，所以須先比較單根柱之 降伏剪力及柱兩端產生之塑鉸時對應之剪力，來求得柱降伏時所能提供之層剪力 (V )為多少，其計算式可表示為: col
Vcol =min(2My /Ln ，Vy) (2.5) 其中Vy =Vc + 為柱之剪力強度，Vs V 為混凝土所提供之剪力強度，c V 為鋼s 筋所提供之剪力強度。M 為柱之降伏彎矩，可依下式估算: y
0.8 0.5 (1 / ( ' ))
y s y c g
M = A f d+ Pd −P f A (2.6)
L 為柱之淨高(如圖 2.2)，n P為靜載重加考慮活載重所造成柱之軸力。求得 單根柱之強度後，仍需知道其韌性為何才可進行其耐震能力之評估，於此韌性之 計算方法為，若為剪力降伏則取其韌性Rcol=1.0，若為彎矩降伏則依其塑鉸區之 箍筋量來決定其韌性，其計算公式為。
Rcol =1.0 2.0 < 3.0+ α (2.7)
sh provide sh code
(A ) /(A )
α = (2.8)
對 矩 形 柱 而 言 ， (A )sh code 為 規 範 規 定 之 箍 筋 總 斷 面 積 ，
sh code sh1 sh2
(A ) =Max[A ， A ]，而Ash1、Ash2分別如下:
sh1
A 0.3 c g 1 'c
c yh
A f ah A f
= −
(2.9)
sh2
A 0.09 c 'c
yh
ah f
= f (2.10)
由於一根柱全長的箍筋並不一定完全相同，所以計算V 及y Rcol中所用之Ash 可能有不同。以上之計算為假設柱頂及柱底皆產生塑鉸之情況計算單根柱所提供
之層剪力，此計算方法並不考量與柱連接梁是否會先產生降伏之情況，所以可能 高估單根柱所提供之層剪力，但本方法為進行建築物初步評估之工作，目的在將
之層剪力，此計算方法並不考量與柱連接梁是否會先產生降伏之情況，所以可能 高估單根柱所提供之層剪力，但本方法為進行建築物初步評估之工作，目的在將