建築耐震設計與施工品管作業手冊
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(2) 093-301070000G1024. 建築耐震設計與施工品管作業手冊. 受 委 託 者 ： 財團法人中華建築中心 研究主持人 ： 曾一平 協同主持人 研. 究. 蔡益超. 員 ： 黃德琳、段永定、李明皓. 研 究 助 理 ： 吳志強. 內政部建築研究所研究報告 中華民國九十三年十二月.
(3) ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Recommended Specifications and Quality Control Guidelines for Structural Design and Construction for Seismic Applications. BY Y. P. Tseng I. C. Tsai D. L. Hwang, Y. D. Duan and M. H. Lee John Wu. November, 2004.
(4) 建 築 耐 震 設 計 與 施 工 品 管 作 業 手 冊. 內 政 部 建 築 研 究 所 九 十 三 年.
(5) 建築耐震設計與施工品管作業手冊 出版機關：內政部建築研究所 電話：（02）27362389 地址：台北市敦化南路二段 333 號 13 樓 網址：http://abri.gov.tw 出版年月：九十三年十二月 版（刷）次：初版 工本費：200 元.
(6) 目次. 目次 目次 ..................................................................................................................................... i 表次 ................................................................................................................................... iii 圖次 .................................................................................................................................... v 中文摘要 ........................................................................................................................... vi. ABSTRACT ................................................................................................................... ix 第一章. 結構設計流程與品管機制 ................................................................................ 1. 第一節. 結構設計流程與計算書目錄 .................................................................... 1. 第二節. 設計品管機制 ............................................................................................ 5. 第三節. 品管作業綱要 ............................................................................................ 6. 第二章. 結構設計缺失 .................................................................................................. 28. 第一節. 立面或平面結構系統不佳 ...................................................................... 28. 第二節. 結構分析模型不當 .................................................................................. 29. 第三節. 結構分析或設計程式不當 ...................................................................... 31. 第四節. 梁柱構材設計缺失 .................................................................................. 31. 第五節. 非結構牆配置不當 .................................................................................. 32. 第六節. 軟弱層檢核不正確 .................................................................................. 33. 第七節. 地下結構設計方式不當 .......................................................................... 34. 第三章. 結構設計基本資料查核 .................................................................................. 37. 第一節. 結構系統概述 .......................................................................................... 37. 第二節. 設計依據 .................................................................................................. 38. 第三節. 垂直載重計算 .......................................................................................... 38. 第四節. 水平地震力計算 ...................................................................................... 39. 第五節. 地下室與構材設計地震力 ...................................................................... 45. 第四章. 規範檢核 .......................................................................................................... 47. 第一節. 極限層剪力強度檢核 .............................................................................. 47. 第二節. 強柱弱梁檢核 .......................................................................................... 49. 第三節. 軟層(剛性率)檢核 ................................................................................... 51. 第四節. 柱之長細效應檢討 .................................................................................. 51. 第五節. 層間相對側向位移與建築物之間隔 ...................................................... 52. 第六節. 非結構牆之影響 ...................................................................................... 52. 第五章. 傳統結構設計之檢核 ...................................................................................... 55. i.
(7) 目次. 第一節. 設計流程 .................................................................................................. 55. 第二節. 結構分析模式-地上結構......................................................................... 56. 第三節. 結構分析模式-地下結構與基礎............................................................. 61. 第四節. 載重組合 .................................................................................................. 63. 第五節. 構材設計與韌性設計 .............................................................................. 66. 第六章. 施工品管機制 .................................................................................................. 70. 第一節. 國內耐震設計規範草案之耐震工程品管 .............................................. 70. 第二節. 國內其他施工相關法規及規定 .............................................................. 74. 第三節. 施工品質管制計畫 .................................................................................. 77. 第四節. 施工品管機制 .......................................................................................... 78. 第五節. 建築結構施工品管作業綱要 .................................................................. 79. 第六節. 建築結構施工品管檢查表 ...................................................................... 90. 第七章. 結構施工常見缺失 ........................................................................................ 115. 第一節. 混凝土品質問題 .................................................................................... 116. 第二節. 模板工程問題： .................................................................................... 117. 第三節. 基礎施工問題 ........................................................................................ 117. 第四節. 構材斷面配置及施工問題探討 ............................................................ 118. 第八章. 結構施工檢查要項與方法 ............................................................................ 125. 第一節. 結構施工品管檢查 ................................................................................ 125. 第二節. 鋼筋混凝土工程施工品管檢查 ............................................................ 127. 第三節. 其他建築工程 ........................................................................................ 128. 參考文獻 ........................................................................................................................ 137 建築結構之設計與施工品管作業研究案審查回覆 .................................................... 138. ii.
(8) 表次. 表次 表 1-1 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 13 表 1-2 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 14 表 1-3 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 15 表 1-4 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 16 表 1-5 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 17 表 1-6 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 18 表 1-7 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 19 表 1-8 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 20 表 1-9 結構設計品質管制查核表 ........................................................................... 21 表 1-10 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 22 表 1-11 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 23 表 1-12 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 24 表 1-13 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 25 表 1-14 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 26 表 1-15 結構設計品質管制查核表 ......................................................................... 27 表 3-1 阻尼比修正係數BS與B1(線性內插求值) ................................................. 45 表 6-1 建築耐震施工品質管制計畫書封面.......................................................... 91 表 6-2 建築耐震施工品質管制計畫書基本資料概要 ........................................ 92 表 6-3 建築耐震施工品質管制計畫書工程概要 ................................................. 93 表 6-4 建築耐震施工品質管制計畫書-檢查與試驗項目 .................................. 94 表 6-5 建築耐震施工品質管制計畫書-檢查項目(續) ........................................ 95 表 6-6 建築耐震施工品質管制計畫書-混凝土工程品質管制檢查表(範例) . 96 表 6-7 建築耐震施工品質管制計畫書-鋼筋工程品質管制檢查表(範例)...... 97 表 6-8 建築耐震施工品質管制計畫書-模板工程品質管制檢查表(範例)...... 98 表 6-9 建築耐震施工品質管制計畫書-鋼構工程品質管制檢查表(範例)...... 99 表 6-10 建築耐震施工品質管制計畫書-非結構構材與設備品質管制檢查表 (範例)............................................................................................................................. 100 表 6-11 建築耐震施工品質管制計畫書-地磚貼作工程品質管制檢查表(範例) ........................................................................................................................................ 101 表 6-12 建築耐震施工品質管制計畫書-石材工程品質管制檢查表(範例) . 102 表 6-13 建築耐震施工品質管制計畫書-砌磚工程品質管制檢查表(範例) . 103. 表 6-14 建築耐震施工品質管制計畫書-水泥砂漿粉刷工程品質管制檢查表 (範例)............................................................................................................................. 104 表 6-15 建築耐震施工品質管制計畫書-鋁門窗工程品質管制檢查表(範例). iii.
(9) 表次. ........................................................................................................................................ 105. 表 6-16 建築耐震施工品質管制計畫書-天花板工程品質管制檢查表(範例) ........................................................................................................................................ 106. 表 6-17 建築耐震施工品質管制計畫書-觀測系統工程品質管制檢查表(範例) ........................................................................................................................................ 106 表 8-1 模板工程施工品質管理標準(I) ................................................................ 129 表 8-2 模板工程施工品質管理標準(II) ............................................................... 130 表 8-3 鋼筋工程施工品質管理標準..................................................................... 131 表 8-4 混凝土澆置工程施工品質管理標準........................................................ 132 表 8-5 水泥砂漿粉刷工程施工品質管理標準 ................................................... 133 表 8-6 壁磚貼作工程施工品質管理標準 ............................................................ 134 表 8-7 鋁門窗工程施工品質管理標準 ................................................................ 135 表 8-8 天花板工程施工品質管理標準 ................................................................ 136. iv.
(10) 圖次. 圖次 圖 1-1 圖 3-1 圖 5-1 圖 5-2 圖 6-1 圖 6-2 圖 6-3 圖 6-4 圖 6-5 圖 6-6 圖 6-7 圖 6-8. 傳統結構設計流程............................................................................................ 12 921 地震時測站TCU052 記錄所模擬之反應譜相符地震記錄...................... 46 樁基礎與簡易模型............................................................................................ 69 精確之樁基礎模型............................................................................................ 69 模板工程施工檢驗流程.................................................................................. 107 模板工程施工檢驗流程.................................................................................. 108 鋼筋工程施工檢驗流程.................................................................................. 109 混凝土工程施工檢驗流程.............................................................................. 110 水泥砂漿粉刷工程施工檢驗流程...................................................................111 壁磚貼作工程施工檢驗流程.......................................................................... 112 鋁門窗工程施工檢驗流程.............................................................................. 113 天花板工程施工檢驗流程.............................................................................. 114. v.
(11) 中文摘要. 中文摘要 關鍵詞：耐震設計、耐震施工、品管作業. 一、研究緣起 921 集集大地震與後續的 331 大地震，除了讓民眾對房屋結構安全 失去信心，同時也震出了國內建築結構於設計及施工品質上之問題。有 鑑於美國採用「特別監造制度」(Special Inspection) 確保結構之品質及 公共安全，及日本採用之「中間檢查」制度來落實建築監造及加強施工 檢查，國內建研所亦規劃設置並推動「耐震建築標章」欲來提升國內建 築物之耐震品質。但此些制度皆著重於施工品質管制與品質確認方面， 而在設計階段之品管機制則著力較少，雖然「耐震建築標章」中參考國 內之「結構外審」制度有提出「耐震設計品質(含規劃設計能力)」方面 之審查機制，但其審查項目僅限於概略性之描述，其適用於如「結構外 審」之獨立審查機構，屬於品質保證查核部份，對於業主(起造人)或設 計單位(承造人)自主之設計品質管制機制則需要較詳細之檢查表格，以 使能確切記錄設計品管過程及供主管單位參考。以工程的順序來看，設 計乃先於施工，建築物設計品質之優劣不但關係結構體安全，且連帶影 響後續的施工品質，因此，建築物的耐震設計品質管制與品質保證更應 優先列入考量。 國內之施工檢查制度一般皆較著重於施工保證方面，對於業主(起 造人)或施工單位(承造人)自主之施工品質管制機制則未有規定之，在美 國 FEMA-353 鋼結構耐震施工品質確保準則中則對品質確保及品質管 制有較完善之規則，因此，本研究此部份則以耐震施工品質管制為考量 先提出初步施工品質管制機制，並探討由施工現場工作者經品質管制人 員到品質確認人員之作業研究。. vi.
(12) 中文摘要. 二、研究方法及過程 本研究內容主要於業主或設計單位自主之設計與施工品質管制機 制探討，藉由參考國內外相關於此方面之規範或研究文獻，配合國內實 務設計與施工現況調查，研究內容於設計品質管制部份包括設計品管機 制探討及設計品管作業手冊研擬，著重於說明結構設計流程、計算書目 錄及提供設計查核表。於施工品質管制部份則著重於承造廠商之設計品 質管制探討、品管機制及施工品管作業手冊研擬等相關研究，內容主要 於施工品管作業等相關文獻整理及提供施工品管查核表與其詳細說明。 三、重要發現 完成相關研究資料之蒐集、整理與研究探討，如參考美國 FEMA-353 鋼結構耐震施工品質確保準則、美國 IBC2000 建築法規、建築物耐震規 範及解說之修訂則、美國「特別監造制度」、日本「中間檢查」制度、 國內建研所之「耐震建築標章」、工程會施工品質管理制度及各縣市相 關建築管理規定等文獻。參酌國內建築結構工程實際設計與施工狀況， 並藉由收集國內外研究報告與試驗資料，建議出本土化之建築耐震設計 與施工品管作業手冊。 四、主要建議事項 根據研究發現，國內設計與施工品質管制方面仍有許多改進空間， 於建築耐震設計與施工品管作業正式施行前，應該有其前置準備作業， 本研究分別從立即可行的建議及長期性的建議加以列舉如下。 (一)立即可行之建議 1.委請設計顧問公司針對本研究報告於建築耐震設計品管作業方面進行 試用，以提供設計品管作業手冊於實際施行上之修正意見。 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署及設計顧問公司 2.委請營造廠商針對本研究報告於建築耐震施工品管作業方面進行試 用，以提供施工品管作業手冊於實際施行上之修正意見。 主辦機關：內政部建築研究所. vii.
(13) 中文摘要. 協辦機關：內政部營建署及營造廠商 (二)長期性建議 主辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所、縣市政府 協辦機關：學術研究機關、工程顧問公司、營造廠商 長期而言包括以下幾點建議： 1.加強蒐集有關美、日等國，對於建築結構於耐震評估、補強設計之相 關資訊及實際案例，及我國此方面之設計實務資料，進一步將耐震評 估與設計品質管制及耐震施工品質管制兩部份納入本研究手冊。 2.舉辦研討會、講習會及審查會，針對本研究內容進行修訂與審議，廣 集各方意見並藉透過審查會之公信力，對設計與施工廠商願意配合採 用本品管手冊者，頒給象徵性獎章。 3.由內政部營建署對經過審查之品管手冊進行複議，將設計與施工品管 作業之報告與相關文件，視為建物申請開工與使用執照之必要文件。 此點可由公有建物開始施行。. viii.
(14) 英文摘要. ABSTRACT Key words: seismic design, construction, quality control. A. Research Cause The Earthquake 921 and 331 not only make people doubt the security of building structure in Taiwan, but show the problems of design and construction quality of architecture structure. In case that the ‘Special Inspection’ is exercised to confirm the structure quality and public safety in USA and the ‘Medial Check’ is used to make sure the same goal in Japan, the Taiwan Construction Research Institute has planned to establish a system called ‘Seismic Structure Label’ to uplift the domestic seismic construction quality. However, all those specifications emphasize more on the construction quality control and affirmation, but less on the designing quality control system. Though the ‘Seismic Structure Label’ quotes a trial method about the seismic design quality from the domestic ‘external structure trial’ system, all the trial items restrict on the general descriptions and suit the ‘external structure trial’ only. Regarding the self design quality control of the builder or the design department, it needs more detailed check lists to keep the records of designing procedure, which could satisfy the boss or charger’s needs. According to the working process, design surely lies before the construction ,the design quality of the building affects not only the safety of the structure but also the following construction quality. Consequently, the seismic design quality control and affirmation system of structure shall be taken into account first. The domestic construction inspection system focuses generally more on the construction affirmation ,but fewest on the self construction quality control of the builder or the constructer. The USA codes for seismic construction quality of steel structure,FEM-353, has the whole restrictions about both the quality affirmation and control. Therefore, this research takes the part into consideration to apply an initial construction quality control system, and discusses the procedure how the workers would be in the charge of the quality control man and the quality affirmation man at last.. B. Research Method and Process The contents of this research emphasizes mainly on the self design quality control system of the builder or the design department. Referring to the domestic and foreign documents as well as the local practical design and construction, the ‘design quality control’ part of the text includes the discussion of the design quality control system and the make-up of the related handbook. And this part also stresses describing the structure design procedure, offering the table of the calculating book contents and the design check. ix.
(15) 英文摘要. lists. The other part ,construction quality control , focuses on the discussion of the construction quality control system and the make-up of the related handbook. And it offers the construction check lists.. C. Significant Discovery This research finishes collecting, arranging, studying and understanding the related documents, for instance, The USA codes for seismic construction quality of steel structure ‘FEM-353’, USA architecture regulations’ IBC2000’, seismic architecture specifications, USA ‘Special Inspection’, Japan ‘Medial Check’, Taiwan Construction Research Institute ‘Seismic Structure Label’, Engineering Institute ’Construction Quality Management System, and the local restrictions of building management. Taking the domestic practical design and construction into account, the contents also present the local seismic architecture design and construction quality control handbook.. D. Major Suggestions According to the research, there is much room to improve the domestic design and construction quality control system. Before the seismic design and the construction quality control start executing, the preceding preparation should have been done. This research presents both the immediately applicable and long-term suggestions. (a). Immediately Applicable Suggestion 1. The design consultant corporations are employed to try out the seismic architecture design quality control method which the research gives, and the advices from them would be applied on the Design Quality Control Handbook. Sponsor: Taiwan Construction Research Institute (of Ministry of the I interior). Adviser: Construction and Planning Agency (of Ministry of the interior) and design consultant corporations 2. The construction companies are employed to try out the seismic architecture construction quality control method which the research gives, and the advices from them would be applied on the Construction Quality Control Handbook. Sponsor: Taiwan Construction Research Institute (of Ministry of the I interior). Adviser: Construction and Planning Agency (of Ministry of the interior) and construction companies (b). Long-term Suggestion Sponsor: Construction and Planning Agency ,Taiwan Construction Research Institute (all of Ministry of the I interior), County or City. x.
(16) 英文摘要. Government Adviser: academic organizations, research institutions, design consultant corporations and construction companies The long-term suggestions list as following: 1. We must spend more efforts on collecting the information and practical cases locally or from USA and Japan, which regard the seismic capacity estimation and retrofit design of architecture. Furthermore, the seismic capacity estimation and design quality control shall be included in this research textbook. 2. Lectures, meetings, and trial conferences should be held, and the contents of this research must be taken into discussion and revision during the process. The advices from all the related departments could be executed under the public power of the trial conference. The design consultant corporations and construction companies which give the most will to apply this Quality Control handbook will be rewarded.. The trial Quality Control handbook should be taken into the second confirmation by the Construction and Planning Agency (of Ministry of the interior) .So the related documents about the mentioned design and construction quality control procedure must also be taken for granted when a new construction applies to begin or a operation license allows to be approved. This could be practiced from public buildings.. xi.
(17) 第一章 結構設計流程與品管機制. 第一章. 結構設計流程與品管機制. 921 集集大地震與後續的 331 大地震，除了讓民眾對房屋結構安全 失去信心，同時也震出了國內建築結構於設計及施工品質上之問題。有 鑑於美國採用「特別監造制度」(Special Inspection) 確保結構之品質及 公共安全，及日本採用之「中間檢查」制度來落實建築監造及加強施工 檢查，國內建研所亦規劃設置並推動「耐震建築標章」欲來提升國內建 築物之耐震品質。但此些制度皆著重於施工品質管制與品質確認方面， 而在設計階段之品管機制則著力較少，雖然「耐震建築標章」中參考國 內之「結構外審」制度有提出「耐震設計品質(含規劃設計能力)」方面 之審查機制，但其審查項目僅限於概略性之描述，其適用於如「結構外 審」之獨立審查機構，屬於品質保證查核部份，對於業主(起造人)或設 計單位(承造人)自主之設計品質管制機制則需要較詳細之檢查表格，以 使能確切記錄設計品管過程及供主管單位參考。以工程的順序來看，設 計乃先於施工，建築物設計品質之優劣不但關係結構體安全，且連帶影 響後續的施工品質，因此，建築物的耐震設計品質管制與品質保證更應 優先列入考量。 本篇研究內容主要於業主或設計單位自主之設計品質管制機制探 討，內容包括設計品管機制探討及設計品管作業手冊研擬，有關於品質 保證查核部份則可參見「耐震建築標章」等相關研究文獻。本章內容主 要說明結構設計流程、計算書目錄及提供設計查核表，設計查核表之詳 細內容說明則參見第三章至第五章之內容。. 第一節. 結構設計流程與計算書目錄. 圖 1-1 為傳統結構設計之概略流程圖，其中包括建築基地調整與概 況說明、基地地質調查與鑽探、建築設計及結構系統之選擇、選用結構 材料及設計載重計算、結構分析與檢核、結構細部設計、繪製結構圖說 及施工系統圖說與料單製作等過程。傳統結構計算書之基本目錄則如下 所列，其中項目雖並非所有結構皆適用，但該計算書提供結構計算書之. 1.
(18) 第一章 結構設計流程與品管機制. 基本格式。 結構計算書目錄 第一章、建築概況 1.1 基地位置概況. 1.5 內外牆系統. 1.2 建築規模(基地形狀及面積、總高. 1.6 停車系統. 度、總層數、各樓層高度、建築面積、. 1.7 屋頂型式及用途. 建蔽率、總樓地板面積). 1.8 鑽探報告摘要及地質評估、地下水. 1.3 各層使用用途. 位觀察等. 1.4 建築材料. 1.9 開挖及擋土措施. 第二章、結構系統歸納 2.1 構造型式. 2.5 擋土支撐. 2.2 地上結構系統. 2.6 構材尺寸. 2.3 牆系統. 2.7 層高與跨度描述. 2.4 地下結構系統. 第三章、荷重計算準則 3.1 設計載重. 3.1.6 水位及水浮力. 3.1.1 靜載重. 3.1.7 設備載重及衝擊載重. 3.1.2 活載重. 3.2 荷重計算基準. 3.1.3 地震力. 3.3 荷重數據. 3.1.4 風力. 3.4 樓層重量分佈. 3.1.5 溫度、乾縮應力. 第四章、結構模型建立原則 4.1 構材之模擬. 理方式. 4.1.1 RC 構造. 4.1.5 樓版之模擬(橫隔版之模擬). 4.1.2 S 構造. 4.2 梁柱接頭之模擬. 4.1.3 SRC 構造. 4.3 地盤反力計算與土壤彈簧模擬. 4.1.4 RC 剪力牆之模擬及非結構牆之處. 4.3.1 側向土壤彈簧. 2.
(19) 第一章 結構設計流程與品管機制. 4.3.2 筏基虛層及土壤彈簧模擬. 4.7.1 混凝土材料. 4.3.3 基樁彈簧計算與模擬. 4.7.2 鋼筋材料. 4.4 結構分析模型與程式. 4.7.3 鋼骨材料. 4.5 橫隔版與獨立自由度說明. 4.7.4 銲接材料. 4.6 質心與形心位置計算. 4.7.5 污工材料. 4.7 材料規範. 第五章、結構設計資料 5.1 結構平面圖. 5.3 建物基本振動周期. 5.2 建築物構架圖. 5.3.1 規範計算值與動力分析值. 第六章、詳細地震力計算 6.1 地震力計算相關係數. 6.2.3 動力歷時分析. 6.1.1 震區係數. 6.2.4 非線性動力歷時分析. 6.1.2 用途係數. 6.3 地震力之豎向分配. 6.1.3 起始降伏地震力放大係數. 6.4 地下結構分析地震力之計算流程. 6.2 地震力計算準則. 6.4.1 傳遞之極限層剪力強度. 6.2.1 靜態地震力. 6.4.2 傳遞之極限傾倒力矩. 6.2.2 動力反應譜分析. 第七章、耐震規範相關檢核 7.1 振態質量和. 7.4 極限層剪力強度. 7.2 意外扭矩放大倍率. 7.5 弱層檢核. 7.3 層間最大變位角. 7.6 地震剪力傳遞. 第八章、結構分析與設計說明 8.1 上部結構分析模式. 8.4 構材設計. 8.2 地下結構分析模式. 8.5 彈性地梁或基樁設計. 8.2.1 地梁或基樁之結構應力分析. 8.6 非結構牆設計. 8.3 載重組合. 3.
(20) 第一章 結構設計流程與品管機制. 第九章. 梁設計範例. 9.1 RC 構造. 9.3 SRC 構造. 9.2 S 構造. 第十章、柱設計範例 10.1 RC 構造. 10.4 細長柱檢核. 10.2 S 構造. 10.5 強柱弱梁設計範例. 10.3 SRC 構造. 第十一章、水浮力檢核 11.1 填土. 11.5 常態水位之上浮力檢核. 11.2 水位. 11.6 最高水位之上浮力檢核. 11.3 抗拉拔樁. 11.7 筏基底版與地梁小梁配筋. 11.4 上浮力檢核之安全係數 第十二章、施工系統 12.1 施工方法 12.2 連續壁或擋土結構應力分析 12.3 開挖面穩定分析 12.4 開挖安全措施及監測系統配置 12.5 特殊施工法. 4.
(21) 第一章 結構設計流程與品管機制. 第二節. 設計品管機制. 根據國內建築物耐震規範及參考行政院公共工程委員會評鑑制 度，建立國內結構設計專業品管制度，以提供公共工程或民間一般工 程，實施結構設計品管檢查與監督。 1.通則 相關條文所規定之結構設計檢查項目，起造人(或起造人之代理人) 得獨立聘用一位以上專業工程師或專業機構，或由設計單位經起造人同 意指派一位以上專業工程師或專業機構，於設計階段依據本條文規定之 項目，實施結構設計品管查核。專業工程師必須就本章所定之結構查核 項目，實施獨立之結構專業品管查核，並將品管查核記錄依據規定，通 知建築主管機關、起造人、承造人及監造人。 2.結構設計品管查核實施對象 所有建築結構皆需進行結構設計專業品質管制查核。 3.結構設計品管查核機制 結構設計品管查核報告應列為各縣市申報開工許可參考文件之一 及需進行結構外審建築物之參考文件之一。專業工程師應依據工程規模 及設計項目，須有足夠合格專業工程師實施結構設計專業查核。 4.專業工程師 專業工程師為有資格執行設計品管作業之結構、土木專業技師，並 受中央主管機關管理者。 5 起造人 起造人職責為『品質督導』，起造人辦理設計品質督導作業時，應 查核是否確實執行設計品質管理作業。並依據相關規定，得獨立聘僱專 業工程師，執行結構設計專業品質管理工作。 6.結構設計專業查核項目 建築物結構需依表 1-1 實施結構設計專業品管查核。. 5.
(22) 第一章 結構設計流程與品管機制. 第三節. 品管作業綱要. 本部份參考美國 IBC2000 建築法規、建築物耐震規範及解說之修訂 中耐震工程品管章節及國內結構設計常見問題，擬定建築結構設計品管 作業手冊，訂定結構設計品管檢查項目及檢查標準，及各檢查項目之檢 查表格。擬定品管作業手冊綱要如后： 建築結構設計品管作業手冊綱要 1. 通則： 本品管作業手冊適用於一般建築結構物之結構設計品管檢查。相關 條文所規定之檢查項目，起造人得聘用一位以上專業工程師，於設計期 間就設計單位提供之完整結構計算書，依據本條文規定之項目，實施結 構設計專業檢查，專業工程師必須符合相當資格，並須符合中央主管機 關之能力認證。專業工程師必須就本章所定之結構專業項目，將結構設 計檢查過程、結果與改善措施，通知建築主管機關、起造人以及原設計 單位。 2. 標準： 本品管作業手冊之檢查標準為： (1)建築物耐震規範及解說 (2)混凝土工程設計規範與解說 (3)鋼結構容許應力設計法規範及解說 (4)鋼結構極限設計法規範及解說 (5)鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範及解說 (6)建築技術規則建築構造編－基礎構造設計規範. 6.
(23) 第一章 結構設計流程與品管機制. 3.檢查項目： (1)建築概況 A.基地位置及週遭地貌、道路描述 B.建築規模、各層用途、內外牆系統描述 C.電梯、樓梯、管道間及停車系統描述 (2)基地調查 A.鑽孔數、分佈及深度 B.地下水位觀測 C.取樣及試驗方式 D.各項目數量與頻率依基礎設計規範之規定 (3)結構系統 A.結構系統之選擇是否合適 B.規則性與不規則性結構之判斷 C.基礎型式、平面承載系統、與地盤承載力 (4)設計依據 A.設計規範之使用 (5)垂直載重 A.靜載重 y. 每一平方公尺樓地版平均靜載重數值. y. 靜載重項目. B.活載重 y. 各種用途之樓版活載重. y. 屋頂所用活載重與一樓開放空間活載重值. y. 活動隔間之重量. y. 活載重之折減率計算. 7.
(24) 第一章 結構設計流程與品管機制. (6)地震力 A.靜力分析： y. 建物是否可以採用靜力分析。. y. 最小設計水平總橫力計算方式，設計反應譜與重量之選用. y. 地盤之分類判斷及反應譜工址放大係數 Fa 及 Fv。. y. 建築物基本振動週期之計算. y. 用途係數、結構系統韌性容量、起始降伏地震力放大倍數之選用. y. 最小設計水平總橫力. y. 豎向分配及屋頂外加總橫力. y. 結構物之偏心扭矩. y. 垂直地震力. y. 地下室與基礎設計地震力. B.反應譜分析： y. 加速度反應譜係數. y. 阻尼修正係數 BS 與 B1 的計算. y. 反應譜分析之總橫力. y. 考慮之振態數目的有效質量和. y. 建築物不規則時，地震輸入的方向. y. 使用之振態疊加方法. y. 動態扭矩. C.動力歷時分析： y. 模擬之地震紀錄方法. y. 線性歷時分析之調整係數. y. 線性歷時分析之等效之阻尼比. y. 構材非線性分析模型. y. 各樓層與構材之韌性需求檢核. 8.
(25) 第一章 結構設計流程與品管機制. (7)結構分析模式 A.地上結構 y. 結構物分析模型之幾何尺寸. y. 分析程式. y. 結構物分析模型. y. 樓板之模擬. y. 各構材之強度與勁度模擬. y. 接頭之模擬. y. 主要構材與次要(非結構)構材. y. 樓層重量與質心位置. y. 屋突層重量與幾何形狀模擬. y. 地上層之基面. B.地下結構與基礎 y. 地下結構幾何尺寸與重量模擬. y. 基礎構材之強度與勁度. y. 土壤彈簧之位置與勁度. y. 牆體位置之模擬. y. 地下設計水平地震力計算. (8)弱層檢核 A.計算極限層剪力強度的方法 B.牆量比檢核，牆之有效斷面積計算 C.層剪力比值 (9)軟層檢核 (剛性率檢核) A.非結構牆貢獻 B.構材強度計算 C.檢核結果. 9.
(26) 第一章 結構設計流程與品管機制. (10)層間相對側向位移與建築物之間隔 A.檢核層間變位角之地震力及層間變位角 B.鄰棟間距 (11)非結構牆之影響 A.非結構牆配置 B.不均勻及不對稱非結構牆之相關處理 (12)構材設計與韌性設計 A.設計方法 B.設計程式及驗證範例 C.載重組合 D.版構材 y. 版配筋及撓度. y. 樓版剪力傳遞. E.梁構材 y. RC 梁之剪力箍筋韌性設計. y. 梁之頂層與底層主筋配置. y. RC 梁或 SRC 梁之鋼筋配置. y. 鋼梁之無側撐長度及其挫屈危險性. F.柱構材 y. 短柱之剪力筋. y. RC 柱或 SRC 柱之鋼筋配置. y. 鋼柱之局部挫屈危險性. y. 鋼柱之續接處處理. G.柱之長細效應檢討 y. 細長柱之 P- ∆ 效應. y. 側移構架或無側移構架之判斷. y. 彎矩放大倍率. 10.
(27) 第一章 結構設計流程與品管機制. H.剪力牆及端構材 y. 剪力筋配置與錨定. y. 端構材分析與設計. y. 牆體需承受面內彎矩時之垂直筋配置. I.梁柱接頭 y. RC 梁柱接頭檢核. y. 鋼骨梁柱接頭等設計. y. 強柱弱梁檢核方式. (13)基礎設計 A.基樁承載力分析 B.筏基版之鋼筋施工合理性 C.樁帽及樁本身抗剪、抗彎之分析 D.彈性地梁分析方式與設計 (14)開挖及檔土措施設計 A.分析程式 B.結構分析模式 C.各開挖階段側壁之內力計算及開挖順序 D.連續壁貫入深度計算 E.開挖之塑性隆起穩定性檢核 F.砂湧安全性之檢核 G.上舉破壞之安全性檢核 H.監測系統與計劃 I 鄰房保護措施 3.1 結構設計品管檢查 本節依據前節訂定之建築結構設計品管作業手冊綱要之檢查項 目，擬定查核表之參考型式類如表 1-1，本表依結構設計之檢查項目， 由專業工程師依檢查日期及結果分別記錄於檢查表上，必要時可將缺失 或簡圖記錄於查核表，並於查核表備註欄註明。. 11.
(28) 第一章 結構設計流程與品管機制. 概念設計與初步設計. 建築基地調整與概況說明. 大地工程技 師負責進行. 建築設計部 分為由建築 師負責進行. 基地地質調查與鑽探. 建築設計及結構系統之選擇. 依據建築物耐 震設計規範. 選用結構材料及設計載重計算. 依據建築技術 規則. 進行結構分析與檢核. 依據建築物耐 震設計規範. 進行結構細部設計. 繪製結構圖說. 施工系統圖說與料單製作. 圖 1-1 傳統結構設計流程. 12. 依據混凝土設 計或鋼結構設 計規範.
(29) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-1 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 建築概況. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目：. □ 基地位置，周圍建築物、道路及地貌概況是否詳細描述 □ 建築規模是否詳細描述(基地形狀及面積、總高度、總 層數、各樓層高度、建築 面積、建蔽率、總樓地板面積) □ 各層用途是否詳細描述 □ 電梯、樓梯及管道間、機械房位置是否詳細描述 □ 隔間隔戶牆及外牆之材料、厚度、位置、固定系統是否詳細描述 □ 停車系統是否詳細描述(坡道或機械停車、車輛、載重、種類) □ 屋頂型式及用途是否詳細描述 □ 屋突及水箱是否詳細描述 □ 其他： 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 不合格處覆核日期： 覆核人：. 13.
(30) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-2 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 基地調查. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目：. □ 鑽孔數、分佈及鑽孔深度是否恰當 □ 地下水位觀測是否確實，高低水位推算是否合理 □ 取樣及試驗方式是否正確 □ 地盤承載力計算及沉陷量計算是否正確 □ 地工報告中之柱狀圖、各層土壤分類、N 值、單位重、塑性指數、凝聚強度、 內摩擦角、透水係數、孔隙比、粒徑分佈、垂直及水平彈簧係數等是否完備。 □ 是否收集工址附近一公里內明顯活動斷層之位置及斷層之活動頻率資料。 □ 工址是否需進行地盤改良，改良方式為： □ 地工報告建議之基礎型式是否恰當 □ 其他： 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 14.
(31) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-3 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 結構系統. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目：. □ 結構系統之選擇是否合適，韌性容量 R 值之選取是否正確 □ 規則性與不規則性結構之判斷是否正確 □ 基礎型式、平面承載系統、與地盤承載力是否合適 □ 剪力牆配置位置是否合適 □ 平面及立面結構配置圖是否詳細 □ 主要板、梁構材尺寸及跨度： □ 主要柱構材尺寸及高度： □ 其他：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 15.
(32) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-4 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 垂直載重. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： 靜載重 □ 是否詳列板梁柱牆重量計算方式。 □ 每一平方公尺樓地版平均靜載重數值是否合理。 □ 靜載重項目是否遺漏(保護層、鋪面、天花及裝修、管線、設備、防火被覆)，重 量是否低估。 活載重 □ 各種用途之樓版活載重有否低估 □ 屋頂所用活載重與一樓開放空間活載重值否偏低 □ 活動隔間之重量是否計入 □ 活載重之折減率計算是否正確 □ 其他：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 16.
(33) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-5. 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 地震力(靜力分析) 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 建物是否可以採用靜力分析。 □ 最小設計水平總橫力計算方式是否正確，設計反應譜與重量之選用是否正確 □ 地盤之分類判斷是否正確，反應譜工址放大係數 Fa 及 Fv 是否正確。 □ 建築物基本振動週期之計算是否正確，各主軸方向基本振動週期有無分別考慮。 □ 用途係數、結構系統韌性容量 R、起始降伏地震力放大倍數之選用是否正確 □ 最小設計水平總橫力是否為設計地震、中小度地震及最大考量地震之設計地震 力取大值進行設計。 □ 豎向分配於構造各層方式是否正確，屋頂外加總橫力有無考慮 □ 結構物之偏心扭矩是否有同時考量真實偏心扭矩及意外偏心扭矩 X 向扭矩最大之放大倍率：. ，所在樓層：. Y 向扭矩最大之放大倍率：. ，所在樓層：. □ 垂直地震力是否正確，對於板、梁及柱對應之垂直地震力是否分開妥為計算。 □ 其他： 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 17.
(34) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-6 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分：地震力(反應譜分析) 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 是否使用韌性折減之加速度反應譜係數 □ 阻尼修正係數 BS 與 B1 的計算是否合理 □ 反應譜分析之總橫力是否依規定進行調整 □ 考慮之振態數目的有效質量和是否達地上層總質量的 90% □ 建築物不規則時，地震輸入的方向是否有多考慮幾個角度 □ 使用之振態疊加方法是否合適 □ 動態扭矩是否同時考慮動態偏心距及意外偏心距， X 向扭矩最大之放大倍率：. ，所在樓層：. Y 向扭矩最大之放大倍率：. ，所在樓層：. □ 其他：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 18.
(35) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-7 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 地震力(歷時分析) 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 模擬之地震紀錄方法，是否可信及是否確實為反應譜相符 □ 線性歷時分析之調整係數是否正確，是否有考慮最低限制值 □ 線性歷時分析之等效之阻尼比選用是否合理 □ 非線性歷時分析，輸入地震紀錄振幅是否有乘以用途係數 I。 □ 非線性歷時分析之構材非線性分析模型是否能反應構材真實行為。 □ 非線性歷時分析結果是否有進行各樓層與構材之韌性需求檢核。 □ 其他：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 19.
(36) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-8 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分：結構分析模式-地上 品管人員： 結構 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 結構物分析模型之幾何尺寸是否與設計圖說相符合 □ 分析程式是否適當；. 分析程式名稱：. □ 結構物分析模型是否能反應建物立面與平面之不規則性 □ 樓板之模擬是否正確： □ 各構材之強度與勁度模擬是否正確 □ 接頭之模擬是否合適 □ 主要構材與次要(非結構)構材之判斷與模擬是否正確 □ 樓層重量與質心位置是否正確 □ 屋突層重量與幾何形狀模擬是否正確 □ 地上層之基面選擇是否適當 □ 其他： 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 20.
(37) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-9 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分：結構分析模式-地下 品管人員： 結構 設計者： 查核項目： □ 地下結構幾何尺寸與重量模擬是否與設計圖說相符 □ 基礎構材之強度與勁度模擬是否正確 □ 土壤彈簧之位置與勁度之模擬是否合適 □ 牆體位置之模擬方式是否合適 □ 地下室各層之設計地震力是否遺漏，其值是否正確。 □ 地梁或基樁之結構應力分析方式是否正確 □ 其他：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 21. 查核日期：.
(38) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-10 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 規範檢核. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： 弱層檢核 □ 計算極限層剪力強度的方法是否合理 □ 是否有檢核其下層與上層之牆量比，牆之有效斷面積計算是否確實 □ 層剪力比值是否合乎規定，最小之比值： 軟層檢核 (剛性率檢核) □ 計算層勁度時是否包括非結構牆貢獻 □ 構材強度計算是否合理 □ 檢核結果是否為軟層或極軟層，最小之層勁度比值： □ 檢核層間變位角之地震力是否正確，層間變位角是否合格， X向最大之層間變位角： □ 鄰棟間距是否足夠， X向最大屋頂位移：. ； Y向最大之層間變位角：. ； Y向最大屋頂位移：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 22.
(39) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-11 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 非結構牆之影響. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 非結構牆配置是否為立面均勻及平面對稱之情況。 □ 不均勻及不對稱非結構牆之相關處理與檢核是否恰當。 不合適牆體位置或牆體配置建議草圖：. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 23.
(40) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-12 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 構材設計與韌性設 品管人員： 計-1 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 設計方法(強度設計或工作應力法)是否適當，對應之載重組合使用是否正確。 □ 設計程式是否可信，有無驗證範例。 載重組合 □ 載重組合是否確實進行並用以設計構材 版構材 □ 版配筋及撓度分析否正確 □ 樓版剪力傳遞檢核是否確實 梁構材 □ RC 梁之剪力箍筋韌性設計是否正確 □ 梁之頂層與底層主筋配置是否合適 □ RC 梁或 SRC 梁之鋼筋配置是否過密影響施工性 □ 鋼梁之無側撐長度及其挫屈危險性檢核 柱構材 □ 短柱之剪力筋需求是否確實檢核 □ RC 柱或 SRC 柱之鋼筋配置是否過密影響施工性 □ 鋼柱之局部挫屈危險性檢核是否合適 □ 鋼柱之續接處處理是否合適 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 24.
(41) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-13 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分：材設計與韌性設計-2. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： 柱之長細效應檢討 □ 細長柱之 P- 效應考量是否合理 □ 有無進行側移構架或無側移構架之判斷，其判斷是否正確。 □ 彎矩放大倍率計算是否正確 □ 柱之設計是否依放大後彎矩進行 剪力牆及端構材 □ 剪力筋配置與錨定是否合適 □ 端構材分析與設計是否確實 □ 牆體需承受面內彎矩時之垂直筋配置是否合適 梁柱接頭 □ RC 梁柱接頭是否確實檢核，圍束狀態是否考慮。 □ 鋼骨梁柱接頭橫隔板、加勁板、蓋板、焊道等設計是否合格。 強柱弱梁檢核 □ 強柱弱梁檢核方式是否合適 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 25.
(42) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-14 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 基礎設計. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 基樁承載力分析是否合理。 □ 筏基版之鋼筋排列及接續或斷點之施工合理性。 □ 樁帽及樁本身抗剪、抗彎之分析及主筋與箍筋設計是否正確。 □ 彈性地梁分析方式與設計否正確。. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 26.
(43) 第一章 結構設計流程與品管機制. 表 1-15 結構設計品質管制查核表. ○○市○○○大樓新建工程結構設計品質管制查核表 (範例) 檢查區分： 開挖及檔土措施. 品管人員： 設計者：. 查核日期：. 查核項目： □ 分析程式及版本是否合適 □ 結構分析模式是否正確(包括支撐勁度、連續壁剛度、樓版軸向勁度、土壤彈簧、 上壓力、水壓力、超載、水位等之假設) □ 各開挖階段側壁之內力是否確實計算，開挖順序是否合理可行 □ 連續壁貫入深度計算是否正確。 □ 開挖之塑性隆起穩定性檢核是否正確。 □ 砂湧安全性之檢核是否正確。 □ 上舉破壞之安全性檢核是否正確。 □ 監測系統與計劃是否合適 □ 鄰房保護措施是否合適. 其他需改進處及建議：. 須改善處改善情況： 須改善處覆核日期： 覆核人：. 27.
(44) 第二章 結構設計缺失. 第二章. 結構設計缺失. 本章主要探討一些在一般結構設計上可能之缺失，其包括立面或平 面結構系統配置不佳、結構分析模型或程式不適當、構材設計缺失及軟 弱層檢核不確實等方面之探討，雖然現今業界之結構設計與圖說製作皆 已經相當自動化，但仍有需多問題需要加以注意以使結構耐震能力能得 到進入之確認。. 第一節. 立面或平面結構系統不佳. 在許多地震及台灣 921 地震災害中發現結構配置不良的不規則性結 構，是致使結構發生破壞的原因之一。一般規則性建築物在地震中的彈 性反應較易掌握，因此構材進入非彈性的時機較勻稱，不會集中在局部 構材，但不規則性結構的反應則較難了解。不規則性結構主要是立面、 平面不規則或地震力傳遞路徑不規則，立面及平面不規則之結構系統雖 然並無法完全避免，但設計者應該運用結構設計技巧，加強部份柱梁、 斜撐等構材的勁度與承載能力，使結構系統於地震下能有均勻之力量分 配及具有規則之地震力傳遞路徑。 以下說明幾種常見之立面不規則性結構： 抗彎矩構架若其某一樓 層之高度較相鄰樓層高出許多，則該層之勁度會因高度之增加而減小， 若結構規劃設計時，無法或不去增強該層勁度到與相鄰之樓層相當時， 則建築物視為立面不規則性結構。若建築物某樓層之重量與其相鄰之樓 層有明顯之差異時，則建築物亦視為立面不規則性結構，此可能發生於 某一樓層具有較大之重量之情形時，如設置游泳池或空中花園等。另一 種形式之立面不規則，為由於建物立面幾何形狀不對稱所造成的，有些 建築物可能其立面幾何形狀對垂直軸是對稱的，但由於其於某些樓層有 過大之水平退縮或延展，造成抗側力之垂直構材於垂直方向具不連續 性，此類建築物亦視為立面不規則性結構。圖 2-1 中有描述此類建築物 是否視為不規則性結構之判定方式。弱層不規則性係指該層之側向強度 與該層設計層剪力之比值明顯低於其上一層者，此弱層之存在將使結構. 28.
(45) 第二章 結構設計缺失. 物於地震之作用下，只於此層產生降伏而其他層樓依然保持彈性，此一 情形將改變結構物之振動特性及變形形狀，並於此弱層產生極大之變 形，甚至造成結構物不穩定而倒塌，於 921 集集大地震中，即有許多因 弱層效應而造成建築物倒塌的案例，此原因並非規範未注意及規範到此 問題，而是設計者常忽略非結構牆而以構架進行弱層或軟層之檢核，如 此當然無法反應出如一樓為開放空間之軟弱底層效應。 關於平面不規則性，一棟建築物或許具有對稱且不含凹角與側翼之 平面幾何形狀，但仍可能因其質量分布或豎向側力抵抗構材之不對稱 性，而被歸類為平面不規則結構。除此之外，即使在靜態質心與剛心重 合的情況，建築物也可能在地震時產生扭轉效應。舉例而言，不對稱的 裂縫與降伏均會導致建物產生扭轉效應。當然，靜態質心與剛心的偏心 將更放大此扭轉效應。因此，當靜態質心與剛心的偏心量超過建築物與 地震力垂直方向尺度百分之十者，將視為平面不規則結構，所以設計時 應該盡量調整構材勁度使剛心與質心盡量接近。規則性建築的平面幾何 形狀可為方形、矩形或圓形。一棟方形或矩形的建築物若僅具有輕微的 凹角時仍可視為規則性結構，但若凹角之尺寸過大而呈現十字型外觀 時，則必須視為平面不規則結構。因為此類具凹角建築物的側翼地震反 應與完整建物的地震反應大不相同，且會引致更大的作用力。H 型的建 築物雖具有對稱的幾何外觀，但因其側翼反應仍被視為平面不規則結 構。若同一層樓版之勁度不連續，將改變各個豎向構材的側力分布，而 引致扭轉效應，因此歸類為平面不規則結構。同時，側向力之傳遞路徑 具不連續性，如豎向構材之面外錯位，將迫使水平構材難以適切提供抵 抗垂直力與側向力的能力，因而歸屬於平面不規則結構。此外，豎向側 力抵抗構材不平行或對稱於側力抵抗系統之兩正交主軸者，須考慮雙向 地震力，亦屬於平面不規則結構。. 第二節. 結構分析模型不當. 結構物分析模型之正確與否，對於其後續耐震設計與相關耐震檢核 之影響甚大，對於不當之結構物分析模式，不論其採用之分析方式為靜 力分析或動力分析，其分析所得之如桿件內力、構材變形、層間變位等 結果可能與結構於真實地震下之反應有相當之差距，所以也會導致後續 設計工作之正確性，所以正確之結構分析模型的建立為良好結構設計之 29.
(46) 第二章 結構設計缺失. 第一步。分析模型應包含所有能提供足夠勁度之構架，無論其原始之設 計是否當作為結構抗側力系統。即使二維模型已能對規則對稱結構、及 含柔性樓版之建物提供適當的結構特性，一般而言，建物應以三維之構 件建立模型、分析及檢核，對於具不規則性之建物，則須以三維數值模 型進行分析與設計。進行分析、設計及檢核時，建立之分析模型需考量 及模擬建物受地表震動正負方向作用的反應，即地震力加載方向需同時 考量正負方向作用的結果。常見之分析模型缺失如下： 1.結構物分析模型之尺寸、配置與設計圖說不相符，此方面常見於屋突 層或地下結構部份，因此地方常為構材尺寸與配置較具變化處，設計 者常因疏失未確實注意或為簡化工作而以簡易模型取代。 2.剛性樓板之模擬不正確，對於狹長型樓地板及樓地板不連續者未以多 個剛性樓板分割模擬。另對於挑高柱未與樓版相連時，應該將該點自 由度視為獨立，P- ∆ 效應應該於結構分析中或構材設計中加以考慮， 分析若將其直接連接於剛性樓板則會造成內力值之不正確。 3.構材之勁度與位置模擬不正確。 4.樓層質心位置不正確；雖然一般程式具自動計算質心功能，但結構分 析模型無法包括所有之非結構牆、設備於模型中，所以此些重量應該 以質點或線質量妥為包括於分析模型中。 5.屋突層之模擬不正確；一般常採用簡化模型或忽略屋突層之存在，另 一般屋突層皆設置有厚度較厚之 RC 外牆，亦常被設計者忽略，如此 則無法確實反應地震時其下方構材所需實際承擔之內力值。 6.地下結構、基礎、虛層及土壤彈簧之位置與勁度模擬不正確；基礎的 勁度與強度會影響上部結構在地震時的性能表現，工程師常認為地上 結構底層固定情況下所引致內力為最大，所以常忽略或簡化地下結構 之模擬，如此之觀念並非完全正確，此與軟弱地盤的假設對地下結構 的反應並不一定是保守謹慎的道理一樣。另在土壤彈簧之勁度計算上 亦為常見之缺失，因為計算地盤反力經驗公式甚多，也各有不同之適 用範圍，工程師常未判斷其適用範圍及限制就直接引用。. 30.
(47) 第二章 結構設計缺失. 第三節. 結構分析或設計程式不當. 分析若使用如 TABS 之 2 維程式，因 2 維平面構架程式並無法反應 出結構之不規則性，一般也不能滿足柱變位一致的條件，如此會導致周 期偏差，而動態扭矩也可能不正確。現在一般商業分析程式皆具有良好 之功能及可信度，但進行構材設計時則常以自行開發之設計程式進行， 所以設計者應該注意設計程式之功能限制與適用範圍以免造成錯誤之 設計結果。. 第四節. 梁柱構材設計缺失. 常見於結構構材設計上之疏失或不當處如下列各點： 1. RC 樓版主筋、副筋及溫度筋排列方式、彎折及斷點位置不當，忽略 地震力引致之橫力傳遞能力檢算等。 2.管線穿梁柱位置不當，如梁、柱腹板穿孔影響接頭區強度。 3. RC 梁柱或 SRC 梁柱之尺寸過小而鋼筋配置過密影響混凝土澆灌之施 工性，此現象尤其於 SRC 梁柱更需特別注意，否則根據文獻 [1] 之 研究發現其會造成如下之問題： (1)鋼筋與鋼骨或鋼筋與鋼筋之間隙太小，產生搭接不易，或搭接範圍 主筋之間灌漿孔隙太小情形，影響混凝土正常流動，容易引起蜂窩 現象。SRC 構造之水平橫隔板無法配合主筋水平位置，或水平橫隔 板數量多，造成工廠銲接施工困難 (2)鋼筋重量過重，或主筋中點撓度過大，形成與主筋與鋼樑之間距不 足，影響鋼筋之握裹力。 (3) SRC 梁柱接合若採用貫穿柱腹板方式，柱腹板因為貫穿孔過多，損 害柱構材剪力強度。 (4)柱之斷面過小，但主筋排列過多，造成混凝土填充不良。. 31.
(48) 第二章 結構設計缺失. (5)容易於接頭處與梁鋼筋或鋼骨相衝突，使柱之主筋易位或困難施 工。 (6)柱鋼筋續接段空間不足，鋼筋搭接或續接施工不易。柱之箍筋、繫 筋因為尺寸預留不當，導致施工困難。 (7) SRC 構造梁柱接頭處，箍筋需貫穿大樑腹板，如柱之斷面尺寸太小 時，箍筋穿孔住置與鋼管大樑腹板螺栓孔將非常接近，形成大樑剪 力接合板附近腹板撕裂，影響耐震能力 4.忽略扭力鋼筋之設計而無腰筋之配置，或跨度過短之短梁造成箍筋配 置過密。 5.鋼骨構造之梁柱接頭加勁鈑與梁翼鈑接續設計不確實，或梁端蓋鈑、 腹板等組合之施工困難。 6.剪力牆之端構材 (boundary element) 之分析或設計不確實，一般分析 常見疏失為未將剪力牆與端構材模擬成一體而採柱牆分離型式，如此 柱與牆之內力並不很正確，設計時亦應該採用剪力牆與端構材整體所 受之彎矩與軸力來設計垂直向鋼筋。另需注意剪力牆水平筋排列間 距，以及與端構件連接之施工可行性。. 第五節. 非結構牆配置不當. 建築物進行結構分析時，一般均不將非結構牆體納入結構分析模式 內，一般稱此分析模式為空構架，且認為是一種偏保守的設計。結構設 計時，非結構性 RC 牆之配筋也以單排双向之溫度鋼筋量配置。實際 上，RC 牆的實際勁度能有效抑制建物之側向位移，並提供相當程度之 抗剪能力，但因其勁度高而不可避免的會吸收更多的地震力，其餘梁柱 構材則承擔較少的地震力；相關研究發現，良好之牆體配置確能有效提 昇建物能力及減少層間變位，尤其於層間變位需求低之情況下，空構架 之耐震性能確實比含良好牆體配置構架差上許多。因此若將非結構RC 牆納入模擬且以原設計規範檢核，一般主要耐震構材之斷面強度均屬足 夠，但此僅在牆體配置為適當之情況下才成立。. 32.
(49) 第二章 結構設計缺失. 對於集合式住宅常於最底層設置店鋪、停車場或挑高的開放空間 等，使得最底層成為軟弱的第一層，該層容易因變形集中而受損，若於 結構設計時，仍將實際構架視為未填充鋼筋混凝土牆或磚牆之空構架， 則有無非結構性牆之結構在地震時呈現截然不同的反應。往往二樓以上 填充牆體很多之建築物其塑鉸會集中於底層發生，而以空構架模擬之塑 鉸係均佈發生之韌性破壞方式，兩者反應截然不同，此點為工程師設計 上必須加以考慮之因素。此種底層軟弱構架其塑性鉸將集中於底層，且 由底層柱之上、下端先產生，地震力持續增大時，其餘梁柱構材並不會 再產生塑鉸來幫助消能，而只會使第一層的層間變位持續增大，並由該 些塑鉸來消耗地震能量，直到其韌性容量耗盡為止，所以該類構架的整 體韌性容量最低。這種幾乎全由第一層來消耗地震能量的構架極易使底 層先行崩塌。 另一種不當牆體配置情況為因為牆體造成平面之不規則性，對於不 規則之牆體配置，其相當可能會造成質心與剛心偏離而引起較大之偏心 扭矩及造成地震力傳遞路徑不規則。一般規則性建築物在地震中的彈性 反應較易掌握，且規則性結構各個構架之構材進入非彈性的時機較勻 稱，不會集中在局部構材，但對於不規則性結構，雖配置有垂直連續之 牆體，但若因為牆體造成偏心而使無牆一側之構架位移過大，柱很快用 盡其韌性容量，使得其極限耐震能力不但未提昇反而降低，所以不對稱 牆體提供之剪力強度若過大，則容易造成偏心而使外側位移過大，不僅 使其構材提早用盡韌性容量而降低極限耐震能力而使耐震性能表現較 差。. 第六節. 軟弱層檢核不正確. 規範對於求取極限層剪力強度的方法沒有一定的限制，一般設計以 建築物進行強柱弱梁韌性設計後，可求得各柱當其上、下梁端產生塑鉸 時對應的柱剪力，將整層的此等柱剪力相加後再加上結構牆之剪力，就 可得該層的極限層剪力強度。在 86 年規範並未明定檢核極限層剪力強 度時是否須要包括非結構牆之貢獻，所以設計者最可能之不適當處為未. 33.
(50) 第二章 結構設計缺失. 考慮非結構牆之效應而直接以構架強度進行檢核，如此則對於底層為開 放空間或某層為牆量比少的建築物，若不考慮非結構牆之效應則無法確 切的檢核出此一類弱層的存在。 另由於規範對於軟層之規定為「軟層者係指該層之側向勁度低於其 上一層者之 70%或其上三層平均勁度之 80%」 ，對於此軟層結構需視為 立面不規則而採用動力分析設計。另對於極軟層之規定為「極軟層者係 指該層之側向勁度低於其上一層者之 60%或其上三層平均勁度之 70%」，此極軟層結構為不允許採用之結構系統。因為此些軟層規定為 呈現於規範之表格中而未於條文中明述其規定，所以設計者常常忽略掉 要進行此些項目之檢核，即使有進行檢核亦常使用不考慮非結構牆之結 構系統進行，如此並無法確實檢核出實際軟層之存在，設計者若能確切 將非結構牆等可抗側力系統納入軟弱層之檢核，則如一樓為開放空間之 集合住宅應該皆為規範所不允許之結構系統。. 第七節. 地下結構設計方式不當. 一般地下室之結構模擬，應將地下室外牆納入，有些設計者採未將 外牆納入分析，僅在地下層各質心加上三個勁度很大的彈簧，如此作法 無法反應結構真實行為，並不妥當。另常見之缺點為忽略基礎-土壤之 模擬，筏基層之下面未模擬虛層來設置土壤彈簧，而直接採用固接之方 式，或是筏基層水平與扭轉土壤彈簧沒有按實計算，而以很大勁度的彈 簧來模擬，以上所述之作法並非相當妥當，因為此種作法會使得地下結 構受力較均勻而無法反應出構材實際所受之內力值。 地上結構設計地震力需藉由一樓樓版傳遞至地下室側壁或地下室 梁柱，一般結構分析時如將上下部結構一起模擬，則地下室承受的僅為 上部結構的設計地震力及規範規定的地下層地震力，但實際大地震下地 上結構傳下來之基底剪力與彎矩為極限剪力與彎矩而非設計地震力，其 所差之倍率約為 1.2 α y ~1.4 α y 倍，所以地下結構設計應該以 1.4 α y 倍的地 上層設計地震力加上規範規定的地下層地震力來進行設計，唯在如此極 限之情況下，構材設計若採強度設計法就不需要再乘載重因子，土壤彈. 34.
(51) 第二章 結構設計缺失. 簧值也無需折減，以免造成設計上之困難。 地梁設計時需考慮地下水位之影響，此點亦常為設計者所忽略，對 於深層之地下結構，水浮力可能較地震力更容易控制設計結果。水浮力 應分高水位與低水位分別分析，在高水位時，若水浮力超過地盤反力， 應將土壤彈簧去掉重新分析。分析時應檢核在地震力下，高水位加上地 震力不得使整體筏基與土壤分開或基樁超過其容許拉拔力。此外，地梁 與連續壁間傳遞剪力之能力亦為設計應注意之重點。. 35.
(52) 第二章 結構設計缺失. A. A. L. 幾何形狀不規則. 較重質量. 質量不規則. 抗彎矩構架. 剪力牆. 勁度不規則. 36.
(53) 第三章 結構設計基本資料查核. 第三章. 結構設計基本資料查核 第一節. 結構系統概述. 耐震設計規範將抵抗地震力的結構系統主要分為承重牆系統、構架 系統、抗彎矩構架系統及二元系統四類，依其進入非彈性後相對消散能 量的能力訂定其 R 值。以下列出結構系統方面需加以考量及檢查之項目 1.結構系統之選擇是否合適 說明：對於以剪力牆、斜撐構架及韌性抗彎矩構架或混凝土部份韌性 抗彎矩構架抵禦地震力之系統，需注意其抗彎矩構架是否能單 獨抵禦 25%以上的設計地震力。對於複雜結構系統，如由 SRC 構架混合 RC 剪力牆及鋼造桁架組合而成之系統，需注意其韌 性容量 R 值之選取是否妥善。 2.規則性與不規則性結構之判斷是否正確 說明：一般規則性建築物在地震中的彈性反應較易掌握，因此構材進 入非彈性的時機較勻稱，不會集中在局部構材，但不規則性結 構的反應則較難了解。檢核時應該根據耐震規範所定之平面與 立面不規則性，判斷建物是否屬於不規則性結構。判斷建物是 否屬於不規則性結構時應將非結構牆之效應納入考量，並依第 五章之檢核要項進行相關檢核。 3.基礎型式、平面承載系統、與地盤承載力是否合適 說明：需檢核基地調查時，由地質鑽探獲得的地質資料及地下水文資 料是否可信，並檢查地盤承載力計算公式是否合適，基礎承載 系統配置是否使承載力具均勻性。若具有明確理論根據之分析 方法，且證明其安全及穩定時，則筏基與樁基可以共同承擔其 上之結構載重。. 37.
(54) 第三章 結構設計基本資料查核. 第二節. 設計依據. 1.設計規範之使用是否合適 說明：對於一般結構設計以我國之耐震設計規範為主要設計依據，構 材之設計則依相關設計規範進行，對於業主特殊要求情況下採 其他規範進行設計之結構，需注意其使用之規範是否有無與我 國設計規範相衝突之情況，若有則應以兩者之保守值進行相關 之設計。. 第三節. 垂直載重計算. 3.1 靜載重 結構構材重量、非結構構材重量、裝修材料重量、防火被覆重量、 固定設備重量(含水箱)等均依按實計算。計算靜載重時，要注意重量是 否低估，靜載重項目是否遺漏。靜載重之計算如果不正確，也會連帶影 響到地震力計算時的 W 項。檢核重點為： 1.檢查每一平方公尺樓地版平均靜載重數值是否合理。 說明：一般低層 RC 建物每一平方公尺樓地版平均靜載重約一頓左右， 並依樓層數增加而略為增加。 2.靜載重項目是否遺漏，重量是否低估。 說明：需注意如防火被覆重量、粉刷層與表面鋪面重量、固定設備重 量及女兒牆與眉牆等非結構牆重量是否確實計入靜載重中。 3.2 活載量 需注意各種用途之樓版活載重、屋頂花園之活載重、一樓開放空間 活載重、活動隔間活載重及活載重之折減率計算是否確實，檢核重點為： 1.各種用途之樓版活載重有否低估。 說明：對於某一樓層為公共使用空間或具花園、游泳池等設施時，需 檢核於其設計選用入活載重值是否正確。. 38.
(55) 第三章 結構設計基本資料查核. 2.屋頂所用活載重與一樓開放空間活載重值否偏低 說明：屋頂所用活載重與一樓開放空間活載重值均較一般樓層為高， 需檢核於設計時是否依規定輸入活載重值。 3.活動隔間之重量是否計入 說明：活動隔間之重量應以每平方公尺 100 公斤，按活載重計算之， 亦即載重係數要用 1.7。如將此部份重量視為靜載重，用載重係 數 1.4，並不妥當。如活動隔間已指定材料，可按質計算重量， 但不得低於 40 公斤/平方公尺。 4.活載重之折減率計算是否正確 說明：活載重依規定可進行折減，惟一般設計時均未予折減，未予折 減之活載重於耐震設計時並非保證一定有利。折減率可照建築 技術規則的規定進行。折減率與構材的承受載重面積有關，所 以計算單一柱對應的承載面積應注意是否合適。. 第四節. 水平地震力計算. 4.1 靜力分析 一、規範規定 依 2002 年耐震設計規範草案規定最小設計水平總橫力計算方式 為：構造物各主軸方向分別所受地震之最小設計水平總橫力 V 依下式計 算： V =. (2-1)式中. ⎛ S aD ⎜⎜ ⎝ Fu. S aD I W 1.4α y Fu. (3-1). ⎛S S aD 得依(2-2)式修正，修正後命為 ⎜⎜ aD Fu ⎝ Fu. ⎞ ⎟⎟ ⎠m. ⎧ S aD S ; aD ≤ 0.3 ⎪F Fu ⎪ u S S ⎪ = ⎨0.52 aD + 0.144 ; 0.3 < aD < 0.8 Fu Fu ⎪ S S ⎪0.70 aD ; aD ≥ 0.8 ⎪ F Fu u ⎩. 39. ⎞ ⎟⎟ 如下： ⎠m. (3-2).
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