警政廳舍耐震評估與補強之研究

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警政廳舍耐震評估與補強之研究

內政部建築研究所研究報告

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4 年度

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警政廳舍耐震評估與補強之研究

內政部建築研究所委託研究報告

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國科會 GRB 編號：PG9501-1069

警政廳舍耐震評估與補強之研究

受委託者：財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心

研究主持人：鍾立來

協同主持人：葉勇凱

研究員：黃世建

助理研究員：蕭輔沛、周德光、林金祿、邱聰智、楊耀昇

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 95 年 12 月

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目次 . . . I

表次 . . . I I I

圖次 . . . V I I

照片次 . . . X I

摘要 . . . X I I I

一、研究緣起 . . . X I I I

二、研究方法及過程 . . . X I I I

三、重要發現 . . . X I I I

四、主要建議事項 . . . X I V

A B S T R A C T . . . X V I I

第一章緒論 . . . 1

第一節前言 . . . 1

第二節研究動機與研究目的 . . . 1

第三節研究內容 . . . 6

第二章警政廳舍特性調查 . . . 1 1

第一節前言 . . . 1 1

第二節特性調查 . . . 1 1

第三節小結 . . . 1 9

第三章警政廳舍耐震能力初步評估 . . . 4 1

第一節基本假設 . . . 4 2

第二節構材之極限強度與相關初評參數 . . . 4 3

第三節初評表介紹 . . . 5 3

第四節初評調查案例 . . . 6 0

第五節初評調查結果與詳評比較 . . . 8 7

第六節結論 . . . 9 0

第四章警政廳舍耐震能力詳細評估 . . . 2 1 5

第一節前言 . . . 2 1 5

第二節推垮分析與破壞地表加速度 . . . 2 1 6

第三節套裝軟體的推垮分析 . . . 2 2 0

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第四節 R C 柱之模擬 . . . 2 2 1

第五節梁柱結構元件之塑鉸設定 . . . 2 2 4

第六節 R C 牆之模擬 . . . 2 2 5

第七節磚牆之模擬 . . . 2 3 7

第八節開口 R C 牆之模擬 . . . 2 4 1

第九節警政廳舍之案例分析 . . . 2 4 1

第五章警政廳舍耐震補強之對策與設計原則 . . . 2 7 1

第一節補強對策 . . . 2 7 1

第二節補強設計原則 . . . 2 7 2

第三節補強設計示範例 . . . 2 7 5

第六章耐震補強之效益評估 . . . 2 9 3

第一節量化指標 . . . 2 9 3

第二節補強成效評估 . . . 2 9 4

第七章結論 . . . 3 0 1

第一節研究成果 . . . 3 0 1

第二節建議 . . . 3 0 3

附錄一期中審查意見及回覆 . . . 3 0 7

附錄二期末審查意見及回覆 . . . 3 1 5

參考文獻 . . . 3 2 1

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表次

表 1 - 1 公有建築物耐震能力評估與補強工作之分級 . . . 7 表 3 - 1 各廳舍名稱 . . . 9 3 表 3 - 2 各廳舍基本性質 . . . 9 4 表 3 - 3 樓地板單位面積重量 . . . 9 6 表 3 - 4 四面圍束磚牆之參考強度推估表 . . . 9 7 表 3 - 5 三面圍束磚牆之參考強度推估表 . . . 9 9 表 3 - 6 鋼筋混凝土牆之強度試驗統計表 . . . 1 0 2 表 3 - 7 台北市大安分局和平東路派出所柱之強度計算 . . . 1 0 3 表 3 - 8 台北市萬華分局東園派出所柱之強度計算 . . . 1 0 4 表 3 - 9 花蓮縣吉安派出所柱之強度計算 . . . 1 0 5 表 3 - 1 0 雲林縣斗六分局長安派出所柱之強度計算 . . . 1 0 6 表 3 - 1 1 雲林縣斗南派出所後棟柱之強度計算 . . . 1 0 7 表 3 - 1 2 雲林縣台西分局四湖分駐所 a 棟柱之強度計算 . . . 1 0 8 表 3 - 1 3 雲林縣台西分局四湖分駐所 b 棟柱之強度計算 . . . 1 0 9 表 3 - 1 4 雲林縣西螺分局柱之強度計算 . . . 1 0 9 表 3 - 1 5 大直派出所柱之強度計算 . . . 1 1 2 表 3 - 1 6 文山第一分局柱之強度計算 . . . 1 1 3 表 3 - 1 7 芝山岩派出所柱之強度計算 . . . 1 1 6 表 3 - 1 8 圓山派出所柱之強度計算 . . . 1 1 7 表 3 - 1 9 福德派出所柱之強度計算 . . . 1 2 0 表 3 - 2 0 舊莊派出所柱之強度計算 . . . 1 2 1 表 3 - 2 1 台北市大安分局和平東路派出所初評表其他所需參數 1 2 2 表 3 - 2 2 台北市萬華分局東園派出所初評表其他所需參數 . . . 1 2 3 表 3 - 2 3 花蓮縣吉安派出所初評表其他所需參數 . . . 1 2 4 表 3 - 2 4 雲林縣斗六分局長安派出所初評表其他所需參數 . . . 1 2 6 表 3 - 2 5 雲林縣斗南派出所後棟初評表其他所需參數 . . . 1 2 7 表 3 - 2 6 雲林縣台西分局四湖分駐所 a 棟初評表其他所需參數 1 2 8 表 3 - 2 7 雲林縣台西分局四湖分駐所 b 棟初評表其他所需參數 1 2 9 表 3 - 2 8 雲林縣西螺分局初評表其他所需參數 . . . 1 3 1

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表 3 - 2 9 大直派出所初評表其他所需參數 . . . 1 3 5 表 3 - 3 0 文山第一分局初評表其他所需參數 . . . 1 3 7 表 3 - 3 1 芝山岩派出所初評表其他所需參數 . . . 1 4 3 表 3 - 3 2 圓山派出所初評表其他所需參數 . . . 1 4 5 表 3 - 3 3 福德派出所初評表其他所需參數 . . . 1 5 2 表 3 - 3 4 舊莊派出所初評表其他所需參數 . . . 1 5 4 表 3 - 3 5 柱強度計算與初評表其他所需參數之平均值 . . . 1 5 5 表 3 - 3 6 分局派出所初步耐震評估表 - - X ( Y ) 向 . . . 1 5 6 表 3 - 3 7 大直分局派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 5 7 表 3 - 3 8 大直分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 5 8 表 3 - 3 9 文山第一分局派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 5 9 表 3 - 4 0 文山第一分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 6 0 表 3 - 4 1 芝山岩分局派出所初步耐震評估表 - - X 向（ 1 F ） . . . 1 6 1 表 3 - 4 2 芝山岩分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向（ 1 F ） . . . 1 6 2 表 3 - 4 3 芝山岩分局派出所初步耐震評估表 - - X 向（ 2 F ） . . . 1 6 3 表 3 - 4 4 芝山岩分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向（ 2 F ） . . . 1 6 4 表 3 - 4 5 圓山分局派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 6 5 表 3 - 4 6 圓山分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 6 6 表 3 - 4 7 福德分局派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 6 7 表 3 - 4 8 福德分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 6 8 表 3 - 4 9 舊莊分局派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 6 9 表 3 - 5 0 舊莊分局派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 7 0 表 3 - 5 1 竹山分局初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 7 1 表 3 - 5 2 竹山分局初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 7 2 表 3 - 5 3 竹山分局延平派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 7 3 表 3 - 5 4 竹山分局延平派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 7 4 表 3 - 5 5 竹山分局社寮派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 7 5 表 3 - 5 6 竹山分局社寮派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 7 6 表 3 - 5 7 南投市半山派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 7 7 表 3 - 5 8 南投市半山派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 7 8

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表 3 - 5 9 鹿谷鄉杉林派出所初步耐震評估表 - - X 向（ 1 F ） . . . 1 7 9 表 3 - 6 0 鹿谷鄉杉林派出所初步耐震評估表 - - Y 向（ 1 F ） . . . 1 8 0 表 3 - 6 1 鹿谷鄉杉林派出所初步耐震評估表 - - X 向（ 2 F ） . . . 1 8 1 表 3 - 6 2 鹿谷鄉杉林派出所初步耐震評估表 - - Y 向（ 2 F ） . . . 1 8 2 表 3 - 6 3 鹿谷鄉溪頭派出所初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 8 3 表 3 - 6 4 鹿谷鄉溪頭派出所初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 8 4 表 3 - 6 5 南投縣警察局第二綜合辦公廳初步耐震評估表 - - X 向 1 8 5 表 3 - 6 6 南投縣警察局第二綜合辦公廳初步耐震評估表 - - Y 向 1 8 6 表 3 - 6 7 南投縣警察局綜合辦公廳初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 8 7 表 3 - 6 8 南投縣警察局綜合辦公廳初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 8 8 表 3 - 6 9 集集鎮集集分局初步耐震評估表 - - X 向 . . . 1 8 9 表 3 - 7 0 集集鎮集集分局初步耐震評估表 - - Y 向 . . . 1 9 0 表 3 - 7 1 初評結果表 . . . 1 9 1 表 3 - 7 2 初評結果排序表（ X 向） . . . 1 9 2 表 3 - 7 3 初評結果排序表（ Y 向） . . . 1 9 3 表 3 - 7 4 初評與詳評比較表 . . . 1 9 4 表 3 - 7 5 初評與詳評及現況耐震能力比較表 . . . 1 9 5 表 3 - 7 6 初評與詳評及現況耐震指標比較表 . . . 1 9 6 表 3 - 7 7 初評表數量比較 . . . 1 9 7 表 3 - 7 8 初步評估程序查檢表 . . . 1 9 8 表 3 - 7 9 警政廳舍與消防廳舍初步評估之柱強度比較表 . . . 1 9 9 表 3 - 8 1 警政廳舍四面、三面圍束磚牆之水平剪力強度比較表 2 0 0 表 4 - 1 短週期與長週期結構之阻尼比修正係數 B s 與 B 1 ( 線性內 插求值 ) . . . 2 4 5 表 4 - 2 R C 柱彎矩塑鉸之參數 ( M 3 T y p e ) . . . 2 4 5 表 4 - 3 R C 柱剪力塑鉸之參數 ( V 2 T y p e ) . . . 2 4 5 表 4 - 4 各樓層最大變位 ( u n i t : i n ) . . . 2 4 6 表 4 - 5 結構體週期 ( u n i t : s e c ) . . . 2 4 6 表 4 - 6 R C 牆剪力塑鉸參數 . . . 2 4 6 表 4 - 7 R C 牆彎矩塑鉸參數 . . . 2 4 7

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表 4 - 8 磚牆等值斜撐軸力塑鉸參數 . . . 2 4 7 表 5 - 1 警政廳舍補強設計作業程序查核表 . . . 2 8 4 表 5 - 2 a 垂直構件斷面分析 - 基本參數 . . . 2 8 5 表 5 - 2 b 垂直構件斷面分析 - 抗剪強度 . . . 2 8 5

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圖次

圖 1 - 1 公有建築物耐震能力提升之建議程序 . . . 8 圖 3 - 4 大直派出所平面示意圖 . . . 2 0 3 圖 3 - 5 文山第一分局平面示意圖 . . . 2 0 3 圖 3 - 6 芝山岩派出所平面示意 . . . 2 0 4 圖 3 - 7 圓山派出所平面示意圖 . . . 2 0 4 圖 3 - 8 福德派出所平面示意圖 . . . 2 0 5 圖 3 - 9 舊莊派出所平面示意圖 . . . 2 0 5 圖 3 - 1 0 竹山分局平面示意圖 . . . 2 0 6 圖 3 - 1 1 竹山分局延平派出所平面示意圖 . . . 2 0 6 圖 3 - 1 2 竹山分局社寮派出所平面示意圖 . . . 2 0 7 圖 3 - 1 3 南投市半山派出所平面示意圖 . . . 2 0 7 圖 3 - 1 4 鹿谷鄉杉林派出所平面示意圖 . . . 2 0 8 圖 3 - 1 5 鹿谷鄉溪頭派出所平面示意圖 . . . 2 0 8 圖 3 - 1 6 南投縣警察局第二綜合辦公廳平面示意圖 . . . 2 0 9 圖 3 - 1 7 南投縣警察局綜合辦公廳平面示意圖 . . . 2 0 9 圖 3 - 1 8 南投縣集集鎮集集分局平面示意圖 . . . 2 1 0 圖 3 - 1 9 初評與詳評耐震能力值 - X 方向比較圖 . . . 2 1 1 圖 3 - 2 0 初評與詳評耐震能力值 - Y 方向比較圖 . . . 2 1 1 圖 3 - 2 1 文山第一分局原詳評報告中之結構分析模型圖 . . . 2 1 2 圖 3 - 2 2 芝山岩派出所原詳評報告中之結構分析模型圖 . . . 2 1 2 圖 3 - 2 3 初步評估之 C a p a c i t y 與 9 2 1 地震 P G A 比較圖 . . . 2 1 3 圖 3 - 2 4 耐震指標分數排列圖 . . . 2 1 3 圖 3 - 2 5 初步評估流程圖 . . . 2 1 4 圖 4 - 1 推垮分析之容量曲線 . . . 2 4 8 圖 4 - 2 模擬之單自由度系統 . . . 2 4 8 圖 4 - 3 容量震譜與破壞地表加速度 . . . 2 4 9 圖 4 - 4 容量震譜之二線段模擬 . . . 2 4 9 圖 4 - 5 理想二線段容量震譜之遲滯阻尼 . . . 2 5 0 圖 4 - 6 負過降伏勁度之容量震譜 . . . 2 5 0

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圖 4 - 7 雙曲率柱受力與變形機制 . . . 2 5 1 圖 4 - 8 雙曲率柱破壞發展過程 . . . 2 5 1 圖 4 - 9 撓剪破壞側向載重位移曲線 . . . 2 5 2 圖 4 - 1 0 剪力裂縫角度與主應力關係圖 . . . 2 5 2 圖 4 - 1 1 剪力破壞側向載重位移曲線 . . . 2 5 3 圖 4 - 1 2 撓曲破壞側向載重位移曲線 . . . 2 5 3 圖 4 - 1 3 彎矩塑鉸性質與側向載重位移曲線 . . . 2 5 4 圖 4 - 1 4 剪力塑鉸性質與側向載重位移曲線 . . . 2 5 4 圖 4 - 1 5 等值寬柱模擬示意圖 . . . 2 5 5 圖 4 - 1 6 等值寬柱數值模型 . . . 2 5 5 圖 4 - 1 7 十層樓含剪力牆鋼筋混凝土構架建築示意圖 . . . 2 5 6 圖 4 - 1 8 殼元素與等值寬柱模型示意圖 . . . 2 5 6 圖 4 - 1 9 殼元素模型與等值寬柱模型之彎矩分配圖 . . . 2 5 7 圖 4 - 2 0 載重變位曲線示意圖 . . . 2 5 8 圖 4 - 2 1 彈性變位 ( 右圖 ) 與塑性變位 ( 左圖 ) 疊加示意圖 . . . 2 5 8 圖 4 - 2 2 剪力載重位移曲線計算流程圖 . . . 2 5 9 圖 4 - 2 3 撓曲與滑移載重位移曲線計算流程圖 . . . 2 6 0 圖 4 - 2 4 R C 牆或磚牆之側向載重位移曲線 . . . 2 6 1 圖 4 - 2 5 R C 牆或磚牆之塑鉸性質 . . . 2 6 1 圖 4 - 2 6 警政廳舍 A 第一層結構平面圖 ( 單位： m m ) . . . 2 6 2 圖 4 - 2 7 警政廳舍 A 第一層結構平面圖 ( 單位： m m ) . . . 2 6 2 圖 4 - 2 8 警政廳舍 A 第一層結構平面圖 ( 單位： m m ) . . . 2 6 3 圖 4 - 2 9 警政廳舍 A 立體構架示意圖 . . . 2 6 3 圖 4 - 3 0 警政廳舍 A 柱斷面配筋圖 . . . 2 6 4 圖 4 - 3 1 警政廳舍 A 經推垮分析得到之 X 向性能曲線與對應之破 壞地表加速度 . . . 2 6 5 圖 4 - 3 2 警政廳舍 A 之 X 向推垮分析塑鉸分佈示意圖 . . . 2 6 5 圖 4 - 3 3 警政廳舍 A 經推垮分析得到之 Y 向性能曲線與對應之破 壞地表加速度 . . . 2 6 6 圖 4 - 3 4 警政廳舍 A 之 Y 向推垮分析塑鉸分佈示意圖 . . . 2 6 6

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圖 4 - 3 5 警政廳舍 B 第一層結構平面圖 ( 單位： m m ) . . . 2 6 7 圖 4 - 3 6 警政廳舍 B 立體構架示意圖 . . . 2 6 7 圖 4 - 3 7 警政廳舍 B 柱斷面配筋圖 . . . 2 6 8 圖 4 - 3 8 警政廳舍 B 經推垮分析得到之 X 向性能曲線與對應之破 壞地表加速度 . . . 2 6 9 圖 4 - 3 9 警政廳舍 B 之 X 向推垮分析塑鉸分佈示意圖 . . . 2 6 9 圖 4 - 4 0 警政廳舍 B 經推垮分析得到之 Y 向性能曲線與對應之破 壞地表加速度 . . . 2 7 0 圖 4 - 4 1 警政廳舍 B 之 Y 向推垮分析塑鉸分佈示意圖 . . . 2 7 0 圖 5 - 1 補強原則示意圖 . . . 2 8 6 圖 5 - 2 耐震評估與補強流程圖 . . . 2 8 6 圖 5 - 3 垂直構件抗剪強度示意圖 . . . 2 8 7 圖 5 - 4 鋼板包覆補強初步設計示意圖 . . . 2 8 8 圖 5 - 5 柱斷面配筋圖 . . . 2 8 8 圖 5 - 6 R C 剪力牆斷面配筋圖 . . . 2 8 9 圖 5 - 7 R C 剪力牆補強設置圖 . . . 2 8 9 圖 5 - 8 R C 開口牆區分抗剪元素示意圖 . . . 2 9 0 圖 5 - 9 R C 開口牆斷面配筋圖 . . . 2 9 1 圖 5 - 1 0 R C 開口牆補強設置圖 . . . 2 9 2 圖 6 - 1 警政廳舍 A （ X 向）原始結構之容量曲線 . . . 2 9 6 圖 6 - 2 原始結構之塑鉸分布（於分析終止） . . . 2 9 6 圖 6 - 3 警政廳舍 A 剪力牆補強之容量曲線 . . . 2 9 7 圖 6 - 4 剪力牆補強後之塑鉸分布（於分析終止） . . . 2 9 7 圖 6 - 5 警政廳舍 A 開口剪力牆補強之容量曲線 . . . 2 9 8 圖 6 - 6 開口剪力牆補強後之塑鉸分布（於分析終止） . . . 2 9 8 圖 6 - 7 警政廳舍 A 補強前後破壞加速度曲線圖 . . . 2 9 9

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照片次

照片 1 - 1 警政廳舍一樓柱子高度不一，部分挑高為長柱，部分受 窗台束制為短柱，且牆量較少，形成一樓軟弱層。 . . . 9 照片 1 - 2 低矮樓層之警政廳舍，二樓懸臂 . . . 9 照片 1 - 3 中高樓層之警政廳舍 . . . 1 0 照片 2 - 1 大直派出所 . . . 2 0 照片 2 - 2 大直派出所 - 面對北安路左側樓梯一座 . . . 2 0 照片 2 - 3 大直派出所 - 面對北安路背側 . . . 2 1 照片 2 - 4 大直派出所 - 屋頂民防警報器 . . . 2 1 照片 2 - 5 文山一分局 . . . 2 2 照片 2 - 6 文山一分局 - 騎樓柱挑高 . . . 2 2 照片 2 - 7 文山一分局 - 窗台柱 . . . 2 3 照片 2 - 8 文山一分局 - 屋頂民防警報器 . . . 2 3 照片 2 - 9 芝山岩派出所 . . . 2 4 照片 2 - 1 0 芝山岩派出所 - 窗台柱 . . . 2 4 照片 2 - 1 1 芝山岩派出所 - 背面外牆 . . . 2 5 照片 2 - 1 2 圓山派出所 . . . 2 5 照片 2 - 1 3 圓山派出所 - 地下室短柱 . . . 2 6 照片 2 - 1 4 圓山派出所 - Y 向大型樓梯 . . . 2 6 照片 2 - 1 5 福德派出所 . . . 2 7 照片 2 - 1 6 福德派出所 - X 向有磚翼牆及窗台（正面） . . . 2 7 照片 2 - 1 7 福德派出所 - X 向有磚翼牆及窗台（背面） . . . 2 8 照片 2 - 1 8 舊莊派出所 . . . 2 8 照片 2 - 1 9 舊莊派出所 - X 向外牆但有開窗 . . . 2 9 照片 2 - 2 0 舊莊派出所 - Y 向外牆 . . . 2 9 照片 2 - 2 1 竹山分局 . . . 3 0 照片 2 - 2 2 竹山分局右側（ Y 向） . . . 3 0 照片 2 - 2 3 竹山分局背面（ X 向） . . . 3 1 照片 2 - 2 4 延平派出所 . . . 3 1 照片 2 - 2 5 延平派出所右側 . . . 3 2

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照片 2 - 2 6 延平派出所左側 . . . 3 2 照片 2 - 2 7 延平派出所背側 . . . 3 3 照片 2 - 2 8 社寮派出所 . . . 3 3 照片 2 - 2 9 竹山分局社寮派出所 - 右側外牆 . . . 3 4 照片 2 - 3 0 竹山分局社寮派出所 - 左側及背側外牆 . . . 3 4 照片 2 - 3 1 半山派出所 . . . 3 5 照片 2 - 3 2 半山派出所 - 左側外牆 . . . 3 5 照片 2 - 3 3 半山派出所 - 右側外牆 . . . 3 6 照片 2 - 3 4 半山派出所 - 背側外牆 . . . 3 6 照片 2 - 3 5 杉林派出所 . . . 3 7 照片 2 - 3 6 杉林派出所 - 左側外牆 . . . 3 7 照片 2 - 3 7 杉林派出所 - 右側外牆 . . . 3 8 照片 2 - 3 8 溪頭派出所 . . . 3 8 照片 2 - 3 9 溪頭派出所 - 左側外牆 . . . 3 9 照片 2 - 4 0 溪頭派出所 - 右側外牆 . . . 3 9 照片 2 - 4 1 溪頭派出所 - 背側外牆 . . . 4 0

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摘要

關鍵詞：警政廳舍、耐震評估、耐震補強、推垮分析

一、研究緣起

在地震災難發生時，各級政府之警政單位為第一線的救災機關，是以警政廳舍的耐震能力必須高於一般的建築物。隨著科技之進步及經驗之累積，建築物耐震設計規範不斷更新，既有之警政廳舍係按照起造當時之規範來設計，從現今之角度觀之，既有警政廳舍之耐震能力未必符合現行規範之要求。同時，為了爭取災害搶救之時效，發揮救災之功能，警政廳舍必須保持動線暢通無阻，其結構系統具有獨特性，可能導致某些耐震弱點。因此，警政廳舍除了考量其結構安全外，更要確保其救災機能。台灣位處地震帶，地震乃台灣之宿命，建立警政廳舍耐震評估及補強之技術及其施行之策略，乃刻不容緩之課題。

二、研究方法及過程

本計畫針對台北市 6 棟及南投縣 6 棟警政廳舍，完成結構特性調查；根據收集的資料庫，確立初步評估方法，並對台北市 6 棟及南投縣 6 棟警政廳舍進行初步評估；建立基於推垮分析的詳細評估方法，並對兩棟虛擬警政廳舍進行詳細評估；確立符合功能設計原則的破壞地表加速度及樓層變位等指標，以量化指標作為補強成效評估之依據，並對一棟虛擬警政廳舍以鋼筋混凝土剪力牆置換磚牆補強與增設開口鋼筋混凝土牆補強，並評估各式耐震補強後警政廳舍之耐震能力。

三、重要發現

本計畫有以下幾點重要發現：

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1 . 警政廳舍均有地下室，基於使用考量，往往將一樓地板略為挑高 0 . 8 ~ 1 m ，如此即形成地下室短柱。此處短柱的剪力需求甚高，可是多數柱箍筋間距卻僅有 2 0 ~ 2 5 c m ，恐有短柱破壞之虞。 2 . 提出的初步評估方法較現行方法客觀且與耐震詳評方法有相關性。 3 . 提出的詳細評估方法具有功能設計的精神，能評估補強的效益。 4 . 擴大柱斷面、增加翼牆、鋼板包覆、鋼筋混凝土剪力牆置換磚牆補強與增設開口鋼筋混凝土牆補強五種耐震補強設計，能提供工程師作為參考。

四、主要建議事項

以下分別從立即可行的建議及長期性建議加以列舉。 建議警政廳舍耐震詳細評估與補強設計應強制進行審查 - 立即可行 之建議 主辦機關：內政部警政署、各縣市政府 協辦機關：各縣市政府特殊結構審查機關、內政部建築研究所、國家地震工程研究中心由於警政廳舍為重要之救災機關，其耐震能力應加以確保，現行耐震詳評及補強設計，並未納入現行之外審機制，其評估結果與品質堪慮，建議應針對警政廳舍等重要建築物，建立其耐震詳細評估與補強設計之審查制度。開業建築師與相關技師執行警政廳舍耐震詳細評估與補強設計後，應再接受同儕審查，以確保耐震詳細評估與補強設計之品質。

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建議有關警政廳舍耐震能力之評估，可採用本研究提出之耐震評 估方法 - 立即可行之建議 主辦機關：內政部警政署、各縣市政府 協辦機關：內政部建築研究所、國家地震工程研究中心、專業技 師公會、建築師公會 由於現行耐震詳細評估方法，無法直接考慮結構構件之非線性變形能力，以致其評估結果過於保守，而可能導致高估補強費用。本研究開發之詳細評估法，係改良現行耐震詳細評估方法，經本研究顯示，其評估結果較為合理，建議開業技師進行警政廳舍補強設計之同時，使用本研究提出的評估方法，進行耐震能力之評估，並對補強設計後的廳舍確認其補強效益。建議警政廳舍應多採鋼筋混凝土結構牆，並應避免選用懸臂式之 結構系統 - 立即可行之建議 主辦機關：內政部警政署、各縣市政府 協辦機關：專業技師公會、建築師公會 根據本研究結果顯示，鋼筋混凝土牆對耐震能力之貢獻優於磚牆，建議對於新建警政廳舍之外牆，應儘量採用鋼筋混凝土牆取代磚牆；另為避免軟弱底層之發生，建議對於新建警政廳舍結構系統之選用，應儘量避免二樓以上出現懸臂式之結構系統。 建議以補強方式提昇耐震能力程度 - 立即可行之建議 主辦機關：內政部警政署、各縣市政府 協辦機關：專業技師公會、建築師公會

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根據本研究結果顯示，適當配置鋼筋混凝土翼牆、擴柱補強、開口 R C 牆或 R C 牆，可有效提升整體結構之抗剪強度，因此對於既有警政廳舍補強工法之選定，亦可參考此等較經濟之補強方案。 建議進行警政廳舍耐震能力資料庫研究 - 長期性建議 主辦機關：內政部警政署、縣市政府警政廳舍 協辦機關：國家地震工程研究中心 建議應建立警政廳舍耐震能力之資料庫，以全面性了解國內警政廳舍之耐震能力，並期與防救災緊急應變體系之災損評估做適當結合；對於相關資料庫之建置，可採用本研究提出之初步評估方法，以轉換成較為簡易之調查表，藉由一般警政廳舍行政人員即可查填回傳該管警政廳舍之基本資料。

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A B S T R A C T

K e y w o r d s : B u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s ; s e i s m i c e v a l u a t i o n ; s e i s m i c r e t r o f i t ; p u s h - o v e r a n a l y s i s 1 . B a c k g r o u n d A f t e r t h e e a r t h q u a k e , t h e p o l i c e s t a t i o n s m u s t b e t h e f i r s t l i n e o f t h e e m e r g e n t m a n a g e m e n t a n d t h e p l a c e o f a d v a n c e c o m m a n d p o s t . S o t h e s e i s m i c c a p a c i t y o f b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s m u s t b e s u p e r i o r t o g e n e r a l b u i l d i n g s . T h e s e i s m i c c o d e s a r e c o n t i n u o u s l y r e v i s e d d u e t o t h e n e w t e c h n o l o g y a n d e x p e r i e n c e . T h e e x i s t i n g b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s w e r e d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t h e o l d d e s i g n c o d e s a n d t h e i r s e i s m i c c a p a c i t y m a y b e n o t e n o u g h b y t h e e x a m i n a t i o n o f n e w c o d e s . S o t h e b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s n e e d s t r u c t u r e s a f e t y a n d t h e a b i l i t y o f k e e p i n g s o c i a l s e c u r i t y . T a i w a n c a n n o t a v o i d t h e s e i s m i c a t t a c k . T h e s e i s m i c e v a l u a t i o n a n d s e i s m i c r e t r o f i t t e c h n o l o g y o f b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s a n d t h e i r a p p l i c a t i o n a r e t h e m o s t u r g e n t i s s u e s . 2 . R e s e a r c h m e t h o d a n d p r o c e d u r e T h i s p r o j e c t c o m p l e t e d s t r u c t u r e i n v e s t i g a t i o n o f t w e l v e b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s . A c c o r d i n g t h e c o l l e c t e d d a t a , t h e p r e l i m i n a r y s e i s m i c e v a l u a t i o n m e t h o d w a s e s t a b l i s h e d a n d w a s u s e d t o e v a l u a t e t w e l v e b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s . B a s e d o n t h e p u s h - o v e r a n a l y s i s t h e d e t a i l e d s e i s m i c e v a l u a t i o n w a s e s t a b l i s h e d a n d w a s u s e d t o e v a l u a t e t w o v i r t u a l b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s . B a s e d o n t h e

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p e r f o r m a n c e b a s e d e s i g n p r i n c i p l e , t h e f a i l u r e g r o u n d a c c e l e r a t i o n a n d s t o r y d r i f t w e r e c h o s e n t o b e t h e n u m e r i c a l i n d e x e s . T h e s e n u m e r i c a l i n d e x e s a r e u s e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t i v e n e s s o f s e i s m i c r e t r o f i t s . T h e r e t r o f i t d e s i g n s o f r e p l a c i n g b r i c k w a l l s b y r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l l s a n d r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l l s w i t h o p e n i n g s w e r e a p p l i e d t o a v i r t u a l b u i l d i n g o f p o l i c e s t a t i o n s . T h e s e i s m i c c a p a c i t y o f r e t r o f i t t e d b u i l d i n g s w a s e v a l u a t e d b y t h e d e t a i l e d s e i s m i c e v a l u a t i o n . 3 . R e s e a r c h m e t h o d a n d p r o c e d u r e T h i s p r o j e c t h a s s o m e d i s c o v e r i e s a s f o l l o w s : ( 1 ) B e c a u s e o f t h e p r e s e n c e o f b a s e m e n t , t h e f i r s t f l o o r o f p o l i c e s t a t i o n s m a y b e e l e v a t e d b y 0 . 8 - 1 . 0 m . E f f e c t o f s h o r t c o l u m n s m a y b e i n e v i t a b l e s i n c e t h e s p a c i n g o f t r a n s v e r s e r e i n f o r c e m e n t i s i n t h e r a n g e o f 2 0 - 2 5 c m . T h e r e f o r e , b r i t t l e s h e a r f a i l u r e m a y o c c u r . ( 2 ) T h e p r o v i d e d p r e l i m i n a r y e s t i m a t i o n m e t h o d i s m o r e o b j e c t i v e t h a n t h e e x i s t i n g o n e a n d h a s c l o s e r e l a t i o n w i t h d e t a i l e d e s t i m a t i o n m e t h o d . ( 3 ) T h e p r o v i d e d d e t a i l e d e s t i m a t i o n m e t h o d h a s t h e s p i r i t o f p e r f o r m a n c e b a s e d e s i g n . I t c a n e s t i m a t e t h e e f f e c t i v e n e s s o f r e t r o f i t s . ( 4 ) T h e r e t r o f i t d e s i g n s o f r e p l a c i n g b r i c k w a l l s b y r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l l s a n d r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l l s w i t h o p e n i n g s c a n p r o v i d e t o e n g i n e e r f o r r e f e r e n c e .

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4 . M a i n s u g g e s t i o n s T h i s p r o j e c t c o m e s t o t h e i m m e d i a t e a n d l o n g - t e r m s t r a t e g i e s . F o r i m m e d i a t e s t r a t e g i e s : M a i n a p p a r a t u s : N a t i o n a l P o l i c e A g e n c y , M i n i s t r y o f I n t e r i o r S u p p o r t a p p a r a t u s : C o u n t y a n d c i t y g o v e r n m e n t s ( 1 ) T o e s t a b l i s h a r e v i e w p r o c e s s f o r s e i s m i c r e t r o f i t . T h e r e t r o f i t d e s i g n s h o u l d b e r e v i e w e d t o e n s u r e i t s q u a l i t y . ( 2 ) T h e e n g i n e e r s c a n u s e t h e p r o p o s e d d e t a i l e d e s t i m a t i o n m e t h o d b e f o r e a n d a f t e r t h e r e t r o f i t d e s i g n t o c h e c k t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e r e t r o f i t d e s i g n . F o r l o n g - t e r m s t r a t e g i e s : M a i n a p p a r a t u s : N a t i o n a l P o l i c e A g e n c y , M i n i s t r y o f I n t e r i o r S u p p o r t a p p a r a t u s : P o l i c e s t a t i o n s ( 1 ) T o s u p p o r t t h e r e s e a r c h o f t h e d a t a b a n k o f s e i s m i c a b i l i t y o f b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s . ( 2 ) T h e a d m i n i s t r a t o r s o f p o l i c e s t a t i o n s a s s i s t i n t h e c o l l e c t i o n o f g e o m e t r y d a t a o f b u i l d i n g s o f p o l i c e s t a t i o n s .

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第一章緒論

第一節前言

在地震災難發生時，各級警政單位為第一線的救災機關，是以警政廳舍的耐震能力必須高於一般的建築物。根據建築物耐震設計規範，針對警政等單位執行公務之建築物，其用途係數 I = 1 . 5 ，易言之，警政廳舍之設計地震力為一般建築物之 1 . 5 倍，其耐震能力理應不成問題。但是，隨著科技之進步及經驗之累積，建築物耐震設計規範不斷更新，既有之警政廳舍係按照起造當時之規範來設計，從現今之角度觀之，既有警政廳舍之耐震能力未必符合現行規範之要求。同時，為了爭取災害搶救之時效，發揮救災之功能，警政廳舍必須於震後保持其功能。因此，警政廳舍除了考量其結構安全外，更要確保其救災機能。台灣位處地震帶，地震乃台灣之宿命，大地震必然去而復返，為了下一次大地震之來臨，實有必要對全國之警政廳舍進行耐震能力之「體檢」，若「體檢」不及格，即進行耐震能力不足之「療程」。為了使警政廳舍耐震能力之提昇，能有效率地展開，建立警政廳舍耐震評估及補強之技術及其施行之策略，乃刻不容緩之課題。

第二節研究動機與研究目的

一、研究動機 警政廳舍乃公有建築物之一種，公有建築物為數龐大，對於公有建築物之耐震問題，從國家之財政觀之，無法一一拆除重建；從耐震技術觀之，也無須一一拆除重建。透過評估的手段，判定既有建築物之耐震能力，若耐震能力堪虞，或可施予耐震補強，提升其耐震能力。公有建築物量體龐大，若無經濟有效之方法，如此龐大之數量極易耗盡財源，而且難以成功。受限於經費有限且分年編列，因此在策略上應有篩選階段以分出輕重緩急之順序。尤其應掌

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握各種公有建築物之結構特性，以期能更經濟有效地執行評估與補強之工作。在策略方面，將公有建築物耐震能力提升之工作分為篩選、設計與施工三個階段，並輔以審查、監造與網路管理之手段以提升品質。在技術方面，分為簡易調查、初步評估、詳細評估與補強設計等。期以經濟有效之手段，按照輕重緩急之順序，全面地逐年提昇公有建築結構之耐震能力，以保障台灣人民之安全，故在工程推動上應求簡化，切忌疊床架屋，否則財源極易耗盡而無成效。因此，將公有建築物耐震能力提升之工作分為三個階段，如表 1 - 1 及圖 1 - 1 所示。由於現有各警政廳舍建築業經其相關行政程序，逐一完成其初步及詳細評估，但原有之初步評估法，其客觀性有待加強，故本研究案提出之初步評估法，除避免原評估法之差異性，並經簡化後，可由任何非專業人員快速填寫後得到簡易調查結果，其便捷性不待而言，相信可為原有初評提供額外輔助評估，並經由填寫初評所需之建築物基本資料，可建立全國警政廳舍建築物之資料庫，對於行政決策及日後學術研究有所俾益。 ( 1 ) 簡易調查現有之建築物耐震診斷評估研究指出，柱量與壁量即可初步鑑別建築物之耐震能力。第一級之簡易調查工作由公有建築物之管理人員執行，首先製作一簡易調查表，以柱面積、牆 ( 一律視為磚牆 ) 面積與樓地板面積之填寫為主。主管機關行文屬下各單位，由公有建築物之總務人員填寫簡易調查表，並以網路回傳簡易調查資料至受委託單位，逕行統計分析，以便先行篩選耐震有疑慮之公有建築物。為求各單位之總務人員有效執行簡易調查之工作，應先辦理簡易調查之說明會。此一全面之簡易調查，有助於縮小耐震補強作業之規模，或能有效地節省所需之經費。而網路回傳集中處理，可避

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免不必要之干擾，並藉以建立公有建築物資料庫以供後續追蹤調查。 ( 2 ) 初步評估第二級之初步評估工作由具結構工程專業背景之人員執行。需先製作一初步評估表，以公有建築物垂直構材之幾何尺寸為主，採平均強度之數值作評估基準。此項工作以專業人員現地勘查為主，不需調查材料強度，亦不需調閱設計圖說，每棟公有建築物初步評估之工作期間以半天為原則。初步評估之目標係進一步篩選耐震有疑慮之公有建築物，並據以排定詳細評估之優先次序。因為後續之詳細評估暨補強設計之費用較為昂貴，故初步評估若能有效地篩選並排序，則大有裨益。 ( 3 ) 詳細評估與補強設計第三級之詳細評估與補強設計工作合併執行，如此可避免詳細評估之工作重複。若詳細評估與補強設計分開執行，則在耐震補強設計階段，勢必執行詳細評估以為佐證，如此耗損資源太鉅，故合併執行，而由評選出之設計監造技術服務團隊一併負責。為求詳細評估與補強設計之品管，本項工作須經結構審查之程序。先由設計監造技術服務團隊對耐震能力有疑慮之公有建築物作詳細評估，再對結構補強審查委員會提出說明。若公有建築物耐震能力無虞，則可逕行結案。若其耐震補強不合經濟效益，則可建議重建。若其耐震補強尚屬可行，則可進行耐震補強之預審，以決定補強標準暨補強方向。預審通過後，則進行補強設計、編列補強方案與預算，再作補強設計之審查。希望透過審查，確保耐震補強設計之品質。 ( 4 ) 公有建築物結構耐震資訊網公有建築物結構耐震資訊網乃一網路平台，提供線上教學、資料下載、資料上傳及資料查詢等服務。各單位之總務人員及工程之專業人員可以利用線上教學，有助於公有建築結構簡易調查、初步評估、詳細評估、補強設計及新建設計等業務之執行。各單位之總

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務人員及工程之專業人員可上網下載相關表格，於執行調查、評估及設計等業務時，填寫表格，並上傳相關資料。結構耐震資訊網儲存著每一棟公有建築結構之耐震紀錄，經統計分析後，可以了解公有建築結構耐震問題之全貌，有助於既有結構耐震評估與補強之排序，有效地推動老舊公有建築結構補強或拆除重建之業務。結構耐震之相關資訊盡可能公開，供相關人員查詢，共同努力，於短時間內，提昇公有建築物結構之耐震能力。 二、研究目的 有關警政廳舍結構耐震能力提昇之問題，在技術方面分為：簡易調查、初步評估、詳細評估及補強設計，本計畫旨在建立相關技術，有助於警政廳舍結構耐震能力評估與補強工作之推動。警政廳舍因其功能與編制，使其結構系統具有特色，就初步之觀察，其特色有：( 1 ) 軟弱底層，一樓門面之柱子挑高，且牆量較二樓少，具軟弱底層；( 2 ) 短柱效應，柱兩側設有窗台，具短柱效應；( 3 ) 長短柱，門面柱子挑高，而內側柱子受到窗台束制，故一樓柱子高度不一（照片 1 - 1 ）； ( 4 ) 高低樓層，警政廳舍因其設置位置及年代不同，有低矮樓層者（照片 1 - 2 ），亦有中高樓層者（照片 1 - 3 ）。根據警政廳舍結構之結構系統及其耐震行為，從耐震需求 ( D e m a n d ) 及容量 ( C a p a c i t y ) ，建立較為客觀之初步評估法。耐震需求之調查包括：警政廳舍座落之震區；警政廳舍之樓層數，以估計其振動週期，進一步取得其反應譜係數；二樓以上樓地板總面積，以估計警政廳舍之重量。耐震容量之調查包括：垂直構件 ( 柱、牆 ) 之數量及斷面積；建物之方向性；若具軟弱層特性，長短柱子之數量及斷面積，以估計其強度。初步評估表供工程專業人員使用，將初步評估表簡化為簡易調查表，即可由警政廳舍之總務人員，執行簡易調查。

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根據初步評估，篩選耐震堪虞之警政廳舍，進而執行詳細評估，詳細評估除了結構之耐震能力外，尚需兼顧警政廳舍在災害防救之功能。以數值模擬方法 ( 如 E T A B S ) 進行推垮分析 ( p u s h o v e r a n a l y s i s ) ，推垮分析又稱非線性靜力分析，從分析之結果，反推求結構破壞之地表加速度，以作為量化指標之依據。對於一般低矮樓層之警政廳舍，建議合理的柱子撓曲與剪力塑鉸特性，鋼筋混凝土牆轉為等值柱的分析模式，磚牆轉為等值斜撐的分析模式。對於中高樓層之警政廳舍，尚需考慮柱子之軸力破壞，重新定義柱子之軸力塑鉸性質，以資反映出建築物實際結構行為。經詳細評估後，若結構耐震能力不足，隨即進行耐震補強之設計。除了鋼板、擴柱、增加翼牆等傳統工法外，尚探討磚牆置換為 R C 牆、開口 R C 牆等補強方式之可行性，期以簡單、經濟、有效、可靠之補強方法，於短時間內，大幅提升警政廳舍之耐震能力。補強設計完成後，再進行推垮分析，根據推垮分析所得的結果，反推求破壞地表加速度，以量化補強之效益。同時，警政廳舍之耐震補強，除了結構之耐震能力外，尚需兼災害防救之功能。

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第三節研究內容

由於老舊警政廳舍多為鋼筋混凝土造的五層樓以下建築，本研究界定的標的亦為五層樓以下鋼筋混凝土造警政廳舍，本研究針對台北市 6 棟及南投縣 6 棟警政廳舍，完成結構特性調查，其結果詳述於第二章。根據收集的資料庫，初步評估方法已確定，並對此 1 2 棟警政廳舍進行初步評估，其結果詳述於第三章。第四章說明以推垮分析建立的詳細評估方法，並以台北市兩棟虛擬警政廳舍為例，完成詳細評估。針對其中一棟虛擬警政廳舍說明二種補強設計，以鋼筋混凝土剪力牆置換磚牆補強與增設開口鋼筋混凝土牆補強，其結果詳述於第五章。第六章說明符合功能設計原則的破壞地表加速度及樓層變位指標，並以此兩量化指標作為前述二種補強後警政廳舍成效評估之依據，評估警政廳舍在耐震補強之後之耐震能力。第七章說明本研究之研究成果。

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表 1 - 1 公有建築物耐震能力評估與補強工作之分級

1 2 3 級別簡易調查初步評估詳細評估與補強設計工作目標先期篩選耐震有疑虞之公有建築物。進一步篩選耐震有疑虞之公有建築物，並據以排定詳細評估之優先次序。詳細評估耐震有疑虞之公有建築物，並視需要逕行補強設計。工作內容統計公有建築物柱、牆及樓地板面積，並上網回傳受委託單位。調查公有建築物垂直構材之尺寸，代入實用之耐震診斷公式。調查公有建築物實際材料強度及配筋詳圖，執行非線性載重位移分析，求靜態推垮曲線以作耐震診斷。視需要直接作補強設計，並須配合審查作業，完成評估與補強。參與人員單位之總務人員。受委託具結構工程專業背景人員。經評選之設計監造技術服務團隊，與結構補強審查委員會。

( 資料來源 : 本研究 )

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簡易調查初步評估詳細評估暨補強設計審查施工監造完工一、篩選…… 二、評估/設計…… 三、施工…… 資料庫與網路管理

圖 1 - 1 公有建築物耐震能力提升之建議程序

( 資料來源 : 本研究 )

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照片 1 - 1 警政廳舍一樓柱子高度不一，部分挑高為長柱，

部分受窗台束制為短柱，

且牆量較少，形成一樓軟弱層。

( 資料來源 : 本研究 )

照片 1 - 2 低矮樓層之警政廳舍，二樓懸臂

( 資料來源 : 本研究 )

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照片 1 - 3 中高樓層之警政廳舍

( 資料來源 : 本研究 )

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第二章警政廳舍特性調查

第一節前言

台灣目前存在多數的老舊警政廳舍，其共通的特色概略有三，其一為興建年代約為民國 5 0 ~ 7 9 年，其二樓層數低於 5 層樓，其三為鋼筋混凝土造之建築物。為了解台灣典型警政廳舍之耐震能力，本文依據此三特色挑選數所警政廳舍，希望藉此歸納出典型警政廳舍之結構特性，進而評估其耐震能力。本章針對台北市大直派出所、文山第一分局、芝山岩派出所、圓山派出所、福德派出所、舊莊派出所等 6 所及南投縣竹山分局、延平派出所、社寮派出所、半山派出所、杉林派出所、溪頭派出所等 6 所，共計 1 2 所警政廳舍進行結構特性調查，主要調查項目包括總樓地板面積、樓層數、樓高、柱斷面尺寸及數量、牆斷面尺寸及數量及功能性，各廳舍調查結果將於以下各節詳述。

第二節特性調查

一、台北市大直派出所

大直派出所（照片 2 - 1 ）位於台北市中山區北安路 4 5 6 號，為部份地下一層，地上二層之鋼筋混凝土建築。地下室作為防空避難室、一樓設有值勤室及辦公室、二樓作為寢室使用。本棟建築民國 6 4 年起造，建築物長 2 0 m ，寬 1 0 m ，總樓地板面積為 5 3 0 . 7 5 m2，各樓層高度 3 m 。由照片 2 - 1 中可看出大直派出所位於北安路轉角，大門面北安路，一樓為騎樓，騎樓柱淨高約為 3 m ，而內側柱則含翼牆或窗台柱，明顯存在長短柱問題。側邊有樓梯一座（照片 2 - 2 ），因此具有完整牆體，可提升 Y 向抗側力強度（沿主要街道方向為 X 向，與之垂直的方向為 Y 向）。面對北安路背側則有一面 1 B 磚牆，屬 X 向，不過多數開門開窗（照片 2 - 3 ），因此本棟建築 Y 向抗側力強度應大於 X 向。

(36)

根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 6 0 c m 為主，其箍筋間距 1 5 c m ；柱尺寸以 4 0 × 4 0 c m 為主，其箍筋間距 2 5 c m ，非韌性配筋；板厚 1 2 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度為 1 6 6 . 7 k g / c m2。此外，屋頂建有一座民防警報器鐵塔（照片 2 - 4 ），其主要功能為發佈民防警報，並非通訊使用，無耐震性能需求。

二、台北市文山一分局

文山一分局（照片 2 - 5 ）位於文山區木柵路二段 2 0 0 號，地下一層為部份地下室，地上四層之鋼筋混凝土建物，成ㄇ字型，正面向北沿著木柵路二段（X 向），面寬約 4 5 m ，東側沿木柵路二段 2 0 4 巷（ Y 向），面寬約 4 0 m ，西側則為消防分隊，南側中庭為停車場。ㄇ型東側地下室為單層板厚 4 0 c m 之筏式基礎，北側及西側則無地下室，採用獨立基腳。各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室，一樓為辦公室，二樓為辦公室，三樓為辦公室，四樓為寢室及會議室。本棟建築民國 6 7 年起造，總樓地板面積為 6 4 2 8 . 7 5 m2_{，ㄧ} 樓高度 3 . 4 m ，二、三樓均為 3 . 8 m ，四樓為 4 . 2 m 。由照片 2 - 6 、 2 - 7 中可看出，騎樓柱挑高至 3 樓，而內側柱則為窗台柱，明顯存在長短柱問題。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 6 0 c m 為主，其箍筋間距 1 0 c m ；柱尺寸以 6 0 × 3 5 c m 為主，其箍筋間距 2 5 c m ，非韌性配筋；2 樓以上板厚 1 2 c m ， 1 樓板厚 1 5 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度僅有 1 0 0 k g / c m2。此外，屋頂建有一座民防警報器鐵塔（照片 2 - 8 ），其主要功能為發佈民防警報，並非通訊使用，無耐震性能需求。

三、台北市芝山岩派出所

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芝山岩派出所（照片 2 - 9 ）位於士林區仰德大道一段 1 6 號，為地下一層，地上二層之鋼筋混凝土造建築物，大門面仰德大道一段（X 向），各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室，一樓為辦公室，二樓為寢室。本棟建築民國 7 6 年起造，總樓地板面積為 6 8 4 . 1 6 m2，ㄧ樓高度 3 . 2 m ，二樓為 3 m 。由照片 2 - 1 0 中可看出，柱為窗台柱，並無騎樓柱，而照片 2 - 1 1 顯示，其沿 X 向背面有一道外牆，因此應可提升 X 向抵抗側力強度。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 2 5 × 5 0 c m 為主，柱尺寸以 2 5 × 5 0 c m 為主，非韌性配筋； 2 樓以上板厚 1 2 c m ， 1 樓地板厚 4 0 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度僅有 1 4 4 k g / c m2。

四、台北市圓山派出所

圓山派出所（照片 2 - 1 2 ）位於中山北路三段 6 2 號，為地下一層，地上五層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，地下室為停車場，一樓為辦公室，二樓為兒童育樂中心辦公室，三樓到五樓為台北廣播電台播音室及辦公室。本棟建築民國 5 9 年起造，總樓地板面積為 6 7 2 4 . 0 1 m2。由照片 2 - 1 2 中可看出，最外圍有騎樓柱，內層柱部分為窗台短柱；由於地下室挑高，因此明顯看到地下室短柱（照片 2 - 1 3 ）。本棟建築配置樓梯 7 座，其中沿長向（ X 向）僅 2 座，其餘 5 座均為短向（Y 向）（照片 2 - 1 4 ），可見 Y 向牆體明顯較多，加上隔間牆也多呈 Y 向，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度應高於 X 向。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 6 0 c m 為主，梁端 # 3 箍筋間距 1 2 c m ，梁中央 # 3 箍筋間距 2 5 c m ；柱尺寸以直徑 5 5 c m 圓柱為主， # 3 箍筋間距 8 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度有 2 4 1 . 7 k g / c m2。

五、台北市福德派出所

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福德派出所（照片 2 - 1 5 ）位於信義區福德街 1 9 8 號，為地下一層，地上四層之鋼筋混凝土建築。本棟建築西側屬台北市警察局福德派出所所有，東側屬廣慈博愛院所有，各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室，一樓辦公室，二樓為辦公室，三樓為寢室，四樓為廚房餐廳。本棟建築民國 7 3 年起造，總樓地板面積為 1 2 1 8 . 6 2 m2，ㄧ樓層高度 3 . 5 m ，二、三及四樓層高度為 3 . 3 m 。由照片 2 - 1 5 中可看出，垂直福德街方向（Y 向），有樓梯一座，可看出一道完整的外牆；另根據照片 2 - 1 6 、 2 - 1 7 顯示，沿福德街方向（ X 向），柱邊有磚翼牆且含窗台，加上地下室挑高，因此也明顯看到地下室短柱。可見 Y 向牆體明顯較多，加上隔間牆也多呈 Y 向，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度應高於 X 向。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 5 5 c m 為主，梁中央 # 3 箍筋間距 2 5 c m ；柱尺寸以 3 5 × 5 0 c m 為主， # 3 箍筋間距 2 5 ~ 3 0 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度有 2 0 4 . 7 k g / c m2。

六、台北市舊莊派出所

舊莊派出所（照片 2 - 1 8 ）位於南港區舊庄路一段 2 1 3 號，為局部地下一層（約 6 0 m2），地上三層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室，一樓辦公室，二樓為寢室，三樓為會議室。本棟建築民國 7 3 年起造，總樓地板面積為 4 3 9 . 6 5 m2，ㄧ至三樓層高度均為 3 . 2 m 。由照片 2 - 1 8 可看出，本棟建築並非完全方正，初步定義與大門面外平行方向為 X 向，另ㄧ方向則為 Y 向；因此由照片 2 - 1 9 可看出， X 向有一道完整外牆，但有開窗；而照片 2 - 2 0 則顯示 Y 向（偏 4 5 。）有一道完整外牆，而內部有樓梯一座，外牆亦屬 Y 向，加上隔間牆也多呈 Y 向。可見 Y 向牆體略顯較多，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度可能高於 X 向。

(39)

根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 5 5 c m 為主，梁中央 # 3 箍筋間距 1 7 c m ；柱尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主， # 3 箍筋間距 1 7 c m ；版厚為 1 2 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度有 1 9 7 . 6 k g / c m2。

七、南投縣竹山分局

竹山分局（照片 2 - 2 1 ）位於竹山鎮集山路三段 9 6 8 號，為地下一層（約 4 0 3 m2），地上四層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室、拘留所，一樓及二樓為辦公室，三樓為會議室，四樓為禮堂及寢室。本棟建築民國 7 4 年起造，總樓地板面積為 3 8 3 4 . 5 m2，騎樓高度 5 . 2 m ，第ㄧ層高度為 4 m ，第二及第三層高度均為 3 . 5 m ，第四層高度為 4 m 。初步定義與大門面外平行集山路方向為 X 向，另一方向則為 Y 向；因此由照片 2 - 2 2 可看出，大門右側原為消防隊使用，因此一樓挑高，另有部分夾層，柱長短不一，為本棟結構之弱點；而照片 2 - 2 3 則為背面，顯示一樓有一道完整外牆，屬 X 向，內部隔間牆也多呈 X 向。因此本棟建築於 X 向抗側力強度可能高於 Y 向。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 5 × 5 5 c m 為主，梁中央 # 3 箍筋間距約 1 5 c m ；柱尺寸 6 5 × 6 5 c m 、 5 0 × 7 0 c m 、 3 5 × 5 0 c m 等數種型式，# 4 箍筋間距 1 5 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度有 2 7 4 k g / c m2；磚強度採計 1 2 7 . 5 k g / c m2；鋼筋強度採原設計值 2 8 0 0 k g / c m2。

八、南投縣延平派出所

延平派出所（照片 2 - 2 4 ）位於竹山鎮集山路三段 2 2 號，為地上二層之加強磚造建築。各樓層主要用途分別為，一樓辦公室，二樓為寢室。

(40)

本棟建築民國 7 5 年起造，總樓地板面積為 3 2 5 . 5 m2，一樓高度為 3 . 8 m ，二樓高度均為 3 . 3 m 。由照片 2 - 2 4 可看出，本棟建築相當方正，初步定義與大門面外平行集山路方向為 X 向，另一方向則為 Y 向，正面柱邊均含翼牆，為 X 向；另由照片 2 - 2 5 、 2 - 2 6 可看出，左右兩側邊均有一道完整外牆（Y 向），但部分有開窗；而照片 2 - 2 7 則顯示背側仍有不少牆體，惟多處開門開窗，屬 X 向。可見 Y 向牆體略顯較多，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度可能高於 X 向。本棟並無詳細評估報告書，經現場丈量柱尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主，由於屬加強磚造，外牆均屬 1 B 磚牆，內隔間牆則為 1 / 2 B 磚牆。

九、南投縣社寮派出所

社寮派出所（照片 2 - 2 8 ）位於竹山鎮社寮里集山路 1 段 1 6 9 4 號，地上四層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，一樓為辦公室，二樓~ 四樓為勤務宿舍。本棟建築民國 8 2 年起造，總樓地板面積為 5 6 6 . 0 8 m2_{，第一} 層高度為 4 m ，第二至四樓層高度均為 3 . 2 m 。由照片 2 - 2 8 可看出，平行集山路方向（X 向）並無完整外牆，僅有窗台磚牆；照片 2 - 2 9 顯示， Y 向有一道完整外牆，但有開窗；而照片 2 - 3 0 則顯示，左側有外牆（Y 向），背側則有樓梯間外牆，屬 1 5 c m R C 牆（X 向）。根據詳細評估報告書[ 7 ] ，大梁尺寸以 3 0 × 6 0 c m 為主，梁端 # 4 箍筋間距 1 0 c m ；梁中央 # 4 箍筋間距 2 0 c m ；柱尺寸以 3 5 × 5 0 c m 為主， # 3 箍筋間距 1 0 c m ； 1 樓大梁混凝土鑽心試體平均抗壓強度為 3 3 5 k g / c m2。

十、南投縣半山派出所

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半山派出所（照片 2 - 3 1 ）位於南投市平山里彰南路三段 1 9 號，無地下室，為地上三層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，一樓辦公室，二樓為會議室，三樓為寢室。本棟建築民國 7 4 年起造，總樓地板面積為 4 9 0 . 4 6 m2，第ㄧ層高度 3 . 5 m ，第二層及第三層高度均為 3 . 1 m 。照片 2 - 3 1 顯示，本棟建築相當方正，初步定義與大門面外平行彰南路方向為 X 向，另一方向則為 Y 向，正面柱邊均含翼牆，為 X 向；另由照片 2 - 3 2 、 2 - 3 3 可看出，左右兩側邊均有一道完整外牆（ Y 向），但部分有開窗；而照片 2 - 3 4 則顯示背側仍有不少牆體，惟多處開門開窗，屬 X 向。可見 Y 向牆體略顯較多，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度可能高於 X 向。本棟並無詳細評估報告書，經現場丈量柱尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主，梁尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主，外牆均屬 1 B 磚牆，內隔間牆則為 1 / 2 B 磚牆。

十一、

南投縣杉林派出所

杉林派出所（照片 2 - 3 5 ）位於南投縣竹山鎮大鞍里溪山路，無地下室，為地上二層之加強磚造建築。各樓層主要用途分別為，一樓辦公室，二樓為寢室。本棟建築民國 7 5 年起造，總樓地板面積為 3 2 1 . 5 6 m2，第ㄧ層高度 3 . 8 m ，第二層高度為 3 . 3 m 。照片 2 - 3 5 顯示，本棟建築相當方正，初步定義與大門面外平行溪山路方向為 X 向，另一方向則為 Y 向；另由照片 2 - 3 6 、 2 - 3 7 可看出，左右兩側邊均有一道完整外牆（Y 向），但部分有開窗；照片 2 - 3 6 顯示，建築物沿山坡地興建，背側直接蓋在擋土牆之上。綜合觀察，Y 向牆體略顯較多，因此本棟建築於 Y 向抗側力強度可能高於 X 向。本棟並無詳細評估報告書，經現場丈量柱尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主，梁尺寸以 3 0 × 5 0 c m 為主，外牆均屬 1 B 磚牆，內隔間牆則為 1 / 2 B 磚牆。

(42)

十二、

南投縣溪頭派出所

溪頭派出所（照片 2 - 3 8 ）位於鹿谷鄉內湖村興產路 1 - 2 0 號，為局部地下一層（約 1 4 4 m2），地上二層之鋼筋混凝土建築。各樓層主要用途分別為，地下室為防空避難室，一樓辦公室，二樓為寢室。本棟建築民國 6 6 年起造，總樓地板面積為 4 4 6 . 4 0 m2，第一層及第二層高度均為 3 . 4 m 。由照片 2 - 3 8 可看出，本棟建築相當方正，初步定義與大門面外平行興產路方向為 X 向，另一方向則為 Y 向，正面有磚窗台，對柱形成單側束制；另由照片 2 3 9 、 2 -4 0 可看出，左右兩側邊均有一道完整外牆，自地下一層連續到第二層頂（Y 向），均為 1 B 磚牆；由於本建築物沿山坡地興建，背側看似三層樓（照片 2 - 4 1 ）。綜合觀察，本棟建築牆體大多為 Y 向，因此 Y 向抗側力強度可能高於 X 向。本棟並無詳細評估報告書，經現場丈量柱尺寸以 3 0 × 4 5 c m 為主，# 3 箍筋間距 1 5 c m ；梁尺寸以 3 0 × 5 5 c m 為主，外牆均屬 1 B 磚牆。

(43)

第三節小結

綜合上述警政廳舍特性調查結果，有些許共通特性，概述如下： ¾ 騎樓挑高柱大部分警政廳舍設有騎樓，而騎樓柱往往挑高一樓以上（如文山一分局），騎樓柱的有效淨高相對窗台柱或短柱來得高，因此勁度明顯不同，破壞模式應該屬撓曲破壞控制。 ¾ 一樓挑高，地下室有短柱警政廳舍均有地下室，基於使用考量，往往將一樓地板略為挑高 0 . 8 ~ 1 m ，如此即形成地下室短柱。此處短柱的剪力需求甚高，可是多數柱箍筋間距卻僅有 2 0 ~ 2 5 c m ，恐有短柱破壞之虞。 ¾ X 向為弱軸一般認為，牆體多寡明顯影響該方向上的抗側力強度，因此外牆及樓梯間方向，往往決定建築物耐震能力的強弱向。警政廳舍外牆、隔間牆及樓梯間方向多數為 Y 向，因此 X 向牆量通常少於 Y 向，故 X 向通常為耐震能力較弱的方向。 ¾ 功能性需求一致警政廳舍屋頂均設有民防警報器鐵塔，主要功能在於發佈緊急警報，與耐震性能無關，原則上只要基座牢固，於地震時不脫落甚至倒塌，就不會造成人員損傷，並不影響警政基本救災指揮通訊的需求。 ¾ 城鄉差距都會型警政廳舍樓層數較高，通常為 3 樓以上，一般為鋼筋混凝土造建築，外牆多採 R C 牆；而鄉村型警政廳舍通常僅有 2 樓，部分為加強磚造建築，外牆多採 1 B 磚牆，山區部分沿山坡地開發，結構形態差異甚大。

警政廳舍耐震評估與補強之研究

警政廳舍耐震評估與補強之研究

內政部建築研究所研究報告

9

4

年度

95

警政廳舍耐震評估與補強之研究

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

警政廳舍耐震評估與補強之研究

受委託者：財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心

研究主持人：鍾立來

協同主持人：葉勇凱

研 究 員：黃世建

助理研究員：蕭輔沛、周德光、林金祿、邱聰智、楊耀昇

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

中華民國 95 年 12 月

目 次

目 次 . . . I

表 次 . . . I I I

圖 次 . . . V I I

照 片 次 . . . X I

摘 要 . . . X I I I

一 、 研 究 緣 起 . . . X I I I

二 、 研 究 方 法 及 過 程 . . . X I I I

三 、 重 要 發 現 . . . X I I I

四 、 主 要 建 議 事 項 . . . X I V

A B S T R A C T . . . X V I I

第 一 章 緒 論 . . . 1

第 一 節 前 言 . . . 1

第 二 節 研 究 動 機 與 研 究 目 的 . . . 1

第 三 節 研 究 內 容 . . . 6

第 二 章 警 政 廳 舍 特 性 調 查 . . . 1 1

第 一 節 前 言 . . . 1 1

第 二 節 特 性 調 查 . . . 1 1

第 三 節 小 結 . . . 1 9

第 三 章 警 政 廳 舍 耐 震 能 力 初 步 評 估 . . . 4 1

第 一 節 基 本 假 設 . . . 4 2

第 二 節 構 材 之 極 限 強 度 與 相 關 初 評 參 數 . . . 4 3

第 三 節 初 評 表 介 紹 . . . 5 3

第 四 節 初 評 調 查 案 例 . . . 6 0

第 五 節 初 評 調 查 結 果 與 詳 評 比 較 . . . 8 7

第 六 節 結 論 . . . 9 0

第 四 章 警 政 廳 舍 耐 震 能 力 詳 細 評 估 . . . 2 1 5

第 一 節 前 言 . . . 2 1 5

第 二 節 推 垮 分 析 與 破 壞 地 表 加 速 度 . . . 2 1 6

第 三 節 套 裝 軟 體 的 推 垮 分 析 . . . 2 2 0

第 四 節 R C 柱 之 模 擬 . . . 2 2 1

第 五 節 梁 柱 結 構 元 件 之 塑 鉸 設 定 . . . 2 2 4

第 六 節 R C 牆 之 模 擬 . . . 2 2 5

第 七 節 磚 牆 之 模 擬 . . . 2 3 7

第 八 節 開 口 R C 牆 之 模 擬 . . . 2 4 1

第 九 節 警 政 廳 舍 之 案 例 分 析 . . . 2 4 1

第 五 章 警 政 廳 舍 耐 震 補 強 之 對 策 與 設 計 原 則 . . . 2 7 1

第 一 節 補 強 對 策 . . . 2 7 1

第 二 節 補 強 設 計 原 則 . . . 2 7 2

第 三 節 補 強 設 計 示 範 例 . . . 2 7 5

第 六 章 耐 震 補 強 之 效 益 評 估 . . . 2 9 3

第 一 節 量 化 指 標 . . . 2 9 3

第 二 節 補 強 成 效 評 估 . . . 2 9 4

第 七 章 結 論 . . . 3 0 1

第 一 節 研 究 成 果 . . . 3 0 1

第 二 節 建 議 . . . 3 0 3

附 錄 一 期 中 審 查 意 見 及 回 覆 . . . 3 0 7

附 錄 二 期 末 審 查 意 見 及 回 覆 . . . 3 1 5

參 考 文 獻 . . . 3 2 1

表 次

圖 次

照 片 次

摘 要

一 、 研 究 緣 起

二 、 研 究 方 法 及 過 程

三 、 重 要 發 現

四 、 主 要 建 議 事 項

A B S T R A C T

第 一 章 緒 論

第 一 節 前 言

第 二 節 研 究 動 機 與 研 究 目 的

第 三 節 研 究 內 容

表 1 - 1 公 有 建 築 物 耐 震 能 力 評 估 與 補 強 工 作 之 分 級

內政部建築研究所委託研究報告

研究員：黃世建

內政部建築研究所委託研究報告

目次

目次 . . . I

表次 . . . I I I

圖次 . . . V I I

照片次 . . . X I

摘要 . . . X I I I

一、研究緣起 . . . X I I I

二、研究方法及過程 . . . X I I I

三、重要發現 . . . X I I I

四、主要建議事項 . . . X I V

第一章緒論 . . . 1

第一節前言 . . . 1

第二節研究動機與研究目的 . . . 1

第三節研究內容 . . . 6

第二章警政廳舍特性調查 . . . 1 1

第一節前言 . . . 1 1

第二節特性調查 . . . 1 1

第三節小結 . . . 1 9

第三章警政廳舍耐震能力初步評估 . . . 4 1

第一節基本假設 . . . 4 2

第二節構材之極限強度與相關初評參數 . . . 4 3

第三節初評表介紹 . . . 5 3

第四節初評調查案例 . . . 6 0

第五節初評調查結果與詳評比較 . . . 8 7

第六節結論 . . . 9 0

第四章警政廳舍耐震能力詳細評估 . . . 2 1 5

第一節前言 . . . 2 1 5

第二節推垮分析與破壞地表加速度 . . . 2 1 6

第三節套裝軟體的推垮分析 . . . 2 2 0

第四節 R C 柱之模擬 . . . 2 2 1

第五節梁柱結構元件之塑鉸設定 . . . 2 2 4

第六節 R C 牆之模擬 . . . 2 2 5

第七節磚牆之模擬 . . . 2 3 7

第八節開口 R C 牆之模擬 . . . 2 4 1

第九節警政廳舍之案例分析 . . . 2 4 1

第五章警政廳舍耐震補強之對策與設計原則 . . . 2 7 1

第一節補強對策 . . . 2 7 1

第二節補強設計原則 . . . 2 7 2

第三節補強設計示範例 . . . 2 7 5

第六章耐震補強之效益評估 . . . 2 9 3

第一節量化指標 . . . 2 9 3

第二節補強成效評估 . . . 2 9 4

第七章結論 . . . 3 0 1

第一節研究成果 . . . 3 0 1

第二節建議 . . . 3 0 3

附錄一期中審查意見及回覆 . . . 3 0 7

附錄二期末審查意見及回覆 . . . 3 1 5

參考文獻 . . . 3 2 1

表次

圖次

照片次

摘要

一、研究緣起

二、研究方法及過程

三、重要發現

四、主要建議事項

第一章緒論

第一節前言

第二節研究動機與研究目的

第三節研究內容

表 1 - 1 公有建築物耐震能力評估與補強工作之分級

( 資料來源 : 本研究 )

圖 1 - 1 公有建築物耐震能力提升之建議程序

( 資料來源 : 本研究 )

照片 1 - 1 警政廳舍一樓柱子高度不一，部分挑高為長柱，

部分受窗台束制為短柱，

且牆量較少，形成一樓軟弱層。

( 資料來源 : 本研究 )

照片 1 - 2 低矮樓層之警政廳舍，二樓懸臂

( 資料來源 : 本研究 )

照片 1 - 3 中高樓層之警政廳舍

( 資料來源 : 本研究 )

第二章警政廳舍特性調查

第一節前言

第二節特性調查

一、台北市大直派出所

二、台北市文山一分局