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3 隔震層的出入口,僅供維修時進出

第八章 結論與建議

照片 2- 3 隔震層的出入口,僅供維修時進出

(資料來源:本研究拍攝)

隔震層上部構造受制於上部結構,而出現較大而緩慢的搖動;隔 震層下部構造,則受制於下部結構,搖動幅度將比上部結構小。由於 地震時會在隔震層的上下構造間,發生較大的相對變形,因此對於可 活動之部分,必須設置較大的間距,並採用可因應變形的細部構造。

在平面動線之規劃上,要特別注意儘量避免人員接近該間距之內,以 免發生人員不慎掉入,或是變形時夾住人員的意外發生。

圖 2-6 隔震層概念圖

(資料來源:本研究繪製)

當隔震層不為其他用途使用時,雖然可視為基礎的一部分,但由

於隔震元件必須確保穩定地支撐所有建築物,所以仍建議應提供適當 之防火保護。但隔震層供居住或其他用途使用時,或是隔震層設在中 間樓層之時,隔震材料即定位為主要之結構構件,也就是等同柱子,

因此隔震系統必須具有足夠之防火時效,以及適當之防火保護。

此外,由於積層橡膠隔震元件的水平勁度,將隨著溫度之下降而 變硬,例如:若以常溫 25°C 之環境,直徑為 177mm 之天然橡膠隔震 元件為基準,當 10°C 時水平勁度將增加約 5%,建築物的自然週期可 能低於設計值,因此對於溫度變化之工址環境,有時須再考慮隔震層 的溫度管理。

第六節 隔震建築的地震搖動

隔震建築係利用水平方向具有柔軟性的隔震元件,一般用以連結 建築物與基地,因此就算是隔震建築,也無法避免因地震而產生之搖 動。雖然大地震會使得地面產生激烈且急速的搖動,但是隔震建築的 搖動方式,則是於隔震層之上部結構產生緩慢且幅度較大的搖動;一 般而言,上部結構將依從著隔震層的水平向變形,而出現近似平行移 動方式的搖晃,使得位處在隔震建築內部的人員,幾乎感受不到大地 震的激烈搖動。

隔震元件除了可延長上部結構的震動週期外,亦可協助吸收部份 的地震能量,而對於地震能量之吸收,主要是利用設置於隔震層的消 能元件(或稱之為阻尼器),以吸收傳遞至隔震層的地震能量,如此可 使上部結構的層間變形反應,或是樓版之加速度反應,都較一般耐震 建築明顯降低許多,且各樓層的變形量與加速度值,亦大致呈現相同 之反應。若隔震建築能另行安裝地震測量儀器,以記錄地震時所發生 之搖晃反應,則可藉此實際驗證隔震建築降低地震受力之成效。

第七節 隔震建築的耐震性能

地震發生時,可能對於建築物造成之損害程度,可依據建築物各 樓層於水平方向的變形量(亦即各樓層柱子的傾斜量)與加速度反應,

做出某種程度的預測。當各樓層間的變形量增加時,此類未設置隔震 元件之一般建築,不但可能會發生梁、柱、牆壁與樓版等的損害,對 於隨之變形的帷幕牆、電梯、門與窗戶等,也可能發生嚴重的損壞。

當建築物承受較大之加速度,將可能造成書架、電腦、家具等非屬固 定於建築的物品,發生傾倒之損壞,而對於一些不耐搖晃的機器與設 備等,也可能因此而遭受損壞。此外,這些損害還可能引起如火災等 之二次災害,我們在九二一地震的震害教訓中,亦已應證此種災害的 發生。

目前依內政部發布「建築物耐震設計規範」進行設計之一般耐震 建築,雖然可以在大地震發生時,確保屋內人員的生命安全,但是當 遭遇震災之後,對於建築物本身或是附屬於建築物之部分構體、非結 構構材與儀器設備等部分,所需進行之修繕或是補修之費用,卻是需 要負擔相當高額費用支出。也就是說,即使採用建築物耐震設計規範 所設計與建造的一般耐震建築物,當地震來臨所造成的經濟損失,仍 然非常地嚴重。

由於一般建築之耐震技術,無法同時有效地降低建築樓層之變形 量與加速度;但是,隔震建築卻可利用其隔震元件之設置,來避免地 震時的地表搖晃,直接傳遞至上部結構的建築構造,可以同時大幅地 降低建築物的變形量與加速度。一般而言,經由適當設計之原則下,

若採用隔震元件的隔震建築,對於震度 5 左右的強震而言,幾乎可避 免遭受破壞,對於震度 6~7 的超級大地震,則可能只發生輕微之損害,

而與一般耐震建築相較,可迅速恢復建築物之功能,而不需進行較大 規模之整修。

表 2-2 中央氣象局之地震震度分級表

震 250~400gal

搖晃劇烈以致站立困

註:一個重力加速度 1g=980gal, 1gal=1cm/sec2

(資料來源:交通部中央氣象局網站 http://scman.cwb.gov.tw/eqv5/eq100/100/035.HTM)

第八節 隔震建築的優點與缺點

小,使得作用於機械、設備與家具的作用力較小,可減少其 發生移動或傾倒的情形,對於居住者所造成的危險風險也降 低。

三、當地震發生時,由於隔震建築上部結構各樓層之層間變形幅 度很小,因此能夠減少附屬於建築物之結構物部分構體與非 結構構材的受損,例如:隔間牆的破損與倒塌、預鑄帷幕牆 的變形損傷、窗戶掉落與玻璃破裂,以及天花板的墜落等;

而且相關結構構材的組裝方法,也可較為簡略,可確保生命 財產之安全與建築物功能之維持。

四、由於地震時隔震建築物承受的加速度較低,上部結構各樓層 之層間變形較小,可降低因感受地震所造成使用者的心理恐 懼與不舒適感,並提升居住環境的舒適性與安全性。

五、由於隔震建築承受的地震力較一般建築為小,經由適當之設 計下,可考量酌予降低柱子與大梁的斷面需求,以及對於居 住空間中牆與斜撐之設置,如此可降低主體結構的建造費 用,並使室內空間設計的自由度,得以充分之發揮。

六、由於地震時隔震建築上部結構產生的層間水平變位,較一般 耐震建築更小,所以對於附掛於建築外部之帷幕牆,其因應 變形之能力需求亦小,有利於較經濟的建築設計。

七、由於隔震建築所承擔之地震事故風險較小,配合「住宅地震 保險制度」之實施,或許未來可享保險費之節費方案,以及 優惠之房屋貸款措施。

八、利用隔震元件實施既有建築耐震能力之補強,可降低對於室 內人員與環境於施工過程之衝擊。

圖 2-7 隔震建築的優點

(資料來源:本研究繪製)

2-8-2 隔震建築之缺點

一、隔震建築基座的設計,必須為雙重之堅固構造,以利隔震元 件之安裝與力量之傳遞,因此於地座部分所使用鋼筋與混凝 土之用量,將較一般建築構造為多,工程複雜度也較高,以 致建築初期之建設成本偏高。

二、由於積層橡膠隔震元件之價格仍高,既使隔震建築承受的地 震力較一般建築為小,可考量降低上部結構構件的斷面需 求,而減少結構體所需之費用,但就整體建築物之總造價而 言,在一定規模以下之建築,其花費反而可能增加。

三、隔震建築之設計與分析時間較長,設計所需花費人員與物力 亦高。

四、當遭遇地震時,雖然隔震建築上部結構各樓層間之變形很小,

但由於建築物震動週期延長之故,使得隔震層上部結構與下 部結構間之相對變位增加,在基地上須預留足夠之空間,以 供上部結構之最大變位需求,但是此法在都會區及建築物密 度較高的地區,在實務上確有執行困難之處。