3.2 建築結構物震前評估之研究成果
3.2.1 鋼筋混凝土建築結構物
1. 既有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊
此手冊是由內政部建築研究所，於七十六年起連續三年，委託台大地 震工程研究中心進行現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估之研究，由蔡益 超教授主持完成之研究報告共四冊，第一冊是「國內外現有鋼筋混凝土建 築物耐震能力評估方法之比較及較佳評估準則之架構」，研析比較美國、日 本及國內的評估法，綜合各家優點訂出適合國內使用的評估準則架構。第 二冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估初步評估法準則」，根據第一 期的架構研擬部份準則。第三冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估 準則之研究」，繼續第二期建立完整的評估準則，該評估法分成三種層次，
即初步評估法(又分成第一種方法與第二種方法)、詳細評估法及詳細分析評 估法。第四冊是「現有鋼筋混凝土建築物耐震能力評估制度研究」，主要是 將之前所研究出的評估法開發成電腦程式，以利實例評估的進行，再由評 估結果適度修正評估法，報告中並針對今後如何推展評估工作，探討及研 擬其評估制度。本手冊即為整合以上四冊報告而得。
本評估準則適用於台灣地區現有鋼筋混凝土建築物耐震能力之評估，
包含建築物結構體及非結構構材(主要為非結構外牆)耐震能力評估。評估方 法分為三種層次，即初步評估法、詳細評估法及詳細分析評估法。本準則 建築物之耐震能力以崩塌地表加速度表示，可當作建築物需加以補強或應 猜拆除之依據。而建築物是否需要評估，應按下述五個項目評分，積分達 12 分者，需進行耐震能力評估。
(1) 依有損害性地震發生頻率言：
位處強震區...5 分 位處台北盆地...5 分 位處中震區軟弱地盤...4 分 位處中地震區普通及堅硬地盤 ...3 分 位處弱震區...2 分 (2) 依建築物之重要性言：
用途係數 I=1.5 者 ...5 分 用途係數 I=1.25 者 ...4 分 用途係數 I=1.0，但居民數≧150 人者...3 分 用途係數 I=1.0，但居民數≦150 人者...2 分 (3) 依採用何種耐震設計規範言：
民國六十三年以前興建，未採用任何適當耐震規範設計者 ...5 分 民國六十三年以前興建，採用國外適當耐震規範設計者 ...4 分 採用民國六十三年頒佈之建築技術規則設計者 ...3 分 採用民國七十一年頒佈之建築技術規則設計者 ...2 分 (4) 依建築物不規則性言：
建築物之平面或立面甚不規則者 ...3 分 建築物之平面或立面不規則者 ...2 分 建築物之平面或立面規則者...0 分 (5) 依建築物老朽情形言：
建築物超過 30 年，或曾受火害，或有變形、龜裂現象 ...3 分 建築物超過 20 年，但未達 30 年 ...2 分 建築物超過 10 年，但未達 20 年 ...2 分 建築物未滿達 10 年者...2 分 建築物經上述方式評定後需進行耐震能力評估，則可依下述幾個耐震 評估方法進行建築結構物耐震評估：
1. 初步評估法分為兩種方法，第一種方法適用於建築物大致遵照韌性細部 設計法則，不致於太早發生剪力破壞等脆性破壞者，建築物之崩塌地表 加速度 Ac=FIFTFUFSa0，其中 a0為設計地表加速度，依下式計算：
g Fd T W S a V
a
( )
0
=
其中 V 為當時設計時使用之設計地震總橫力 W 為建築物之靜載重
T 為建築物之基本震動週期
Sa(T)為地表加速度 1.0g 之工址正規化加速度反應譜
本法寫成之電子計算機程式請見參考文獻附錄一，在此程式中需輸入的 資料包含加速度反應譜種類，建築物的基本振動周期，設計地震總橫力 V 與建築物總淨載重 W 的比值 V/W，韌性容量μ，起始降伏安全係數 Fs，經年係數 FT及形狀係數 FI值。
第二種方法之崩塌地表加速度 Ac*=FIFTFU
*a0
*其中 FI為形狀係數、FT為 經年係數、FU*為韌性係數，而 a0*依下式計算：
g Fd T W S a V
a
( )
*
* 0
=
將上述評估過程以電子計算機程式執行，其流程圖及電子計算機程式見 參考文獻附錄二。在此程式中需輸入的資料包括加速度反應譜的種類，
建築物的基本震動周期，建築物的靜重，混凝土的抗壓強度，有無極短 柱及剪力筋有效與否指標，ASC，ACS，ACL，AW! ，AW@，AW#，FT 及 FI。混凝土之抗壓試驗強度若偏低，則上述之τcs，τcl及τsc不可採用。
事實上，柱子有兩種破壞模式，一為剪力破壞，另為柱頂與柱底產生彎 矩破壞。若彎矩和除以柱淨高大於剪力強度，則產生剪力破壞。如較小 則產生彎矩破壞，而以剪力強度與彎矩破壞引致之剪力除以斷面積之小 值當做τcs，τcl及τsc值。
2. 詳細評估法可評估建築物各層兩個主軸方向之崩塌地表加速度。各層各 向計算之崩塌地表加速度，其最小值為該建築物之崩塌地表加速度。建 築物 i 層某主軸方向之崩塌地表加速度 Aci 以下式計算：
oi
得各層層剪力之 SRSS 值，將下層層剪力扣掉上層層剪力可得加在各層 之地震力，並進一步求得加在各構架各層之地震力。進行構架非限性分 析時，係保持各層地震力之豎向分配不變，以共同倍數增加地震力。假 設水平力倍數遞增至αy 倍時，有一斷面開始降伏，則降伏地表加速度 αya0，其屋頂水平位移為Δy。當水平力繼續增加，則塑性鉸逐漸增加，
直到某構材之端點彎矩達到極限彎矩，或構架呈現不穩定。其時屋頂的 水平位移Δu，則構架之韌性容量μ計算如下：
y u
∆
= ∆
µ
Ac = F
Uα
ya
0其中 FU為韌性係數，韌性容量μ、加速度反應譜及建築物基本周期 T 有關，在地震力每次遞增的過程中，應隨時檢查構材剪力是否超過其剪 力強度，若發生剪力破壞，其時的水平力倍數為α*，若未達αy，則 Ac=FUαya0。
以上便是內政部建築研究所蔡益超教授之既有鋼筋混凝土建築物耐震 能力評估手冊中三種耐震評估方式的簡略介紹，而建研所將來將以下列 三個方向，加緊進行相關研究及推動工作：
(a) 繼續研發改進耐震評估技術。
(b) 對於經評估後需補強之建築物，研發實用的補強方法。
(c) 針對公共建築物之評估補強研擬相關策略，以供建立耐震評估補強 制度。
4. 鋼筋混凝土建築物耐震診斷法之探討─以臺北地區中小學教室為例 本文為中原大學建築研究所之碩士論文，作者為巫順興先生，本研究 之目的為提供建築設計者與相關從業人員對於耐震診斷方法之認識，並由 影響耐震性能因子之研究，提出耐震性能提昇可行之方式。本文研究方法 係以內政部營建署建築研究所發表之“現有鋼筋混凝土建築物耐震診斷基 準”之詳細評估法為基礎，與日本“既存鋼筋混凝土造建築物耐震診斷基準”
之第二次診斷法做比較，藉由原理比較與案例耐震診斷分析，以期找出各 耐震診斷法相關性與影響耐震性能因子。
本研究內容約可分為三階段，第一階段為耐震診斷法原理研究，由各 診斷法構成之指標與考量方式，以對這兩種診斷法特性加以比較歸納；第 二階段為案例耐震診斷分析，藉由各案例之耐震診斷結果與相關指標，以 探討兩種耐震診斷法之相關性；第三階段為影響耐震性能因子之探討，由 構材斷面大小、材料強度與數量，以研究影響效果與較佳提昇耐震性能之 方式探討。研究結果發現，詳細評估法與第二次診斷法耐震診斷之結果，
以詳細評估法診斷值較為保守，而兩種耐震診斷指標值呈高度正相關之關 係，在影響耐震性能因子研究結果方面，經本文案例之耐震診斷結果歸納 得知，柱鋼筋量增加時，大都造成耐震性能下降；柱寬增加、柱箍筋數目 增加與間距縮短等因子，是較佳提昇耐震性能的方式，兩者配合時，對於 鋼筋混凝土建築物耐震性能不足需補強時，是極為可行之方式。
因此在一般中小學教室建築設計時，柱寬度宜需與建築物長向長度做 呼應，而柱身不可直接與窗台相接，最好能在柱子與窗台接觸地方，設置 一槽縫，以防止地震發生時，產生短柱效應。對於柱構材箍筋間距宜在十 五公分以下，柱箍筋數量亦需加以考量，本文研究鋼筋混凝土建築物耐震 診斷法，係只針對柱梁構架做耐震診斷，對於剪力牆、磚牆之考慮以及補 強後診斷，尚得進一步探討。