隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬

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(1)隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 內政部建築研究所自行研究報告中華民國 95 年 12 月.

(2) 095301070000G2018. 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 主持人：陶其駿協同主持人：厲娓娓. 內政部建築研究所自行研究報告中華民國 95 年 12 月.

(3) 目次. 目. 次. 表次 .............................................................................................................. V 圖次 ........................................................................................................... VII 照片次 .........................................................................................................IX 摘要 .............................................................................................................XI 第一章. 第二章. 第三章. 緒論............................................................................................... 1 第一節. 研究緣起與背景........................................................... 1. 第二節. 研究範圍與內容........................................................... 2. 第三節. 預期成果....................................................................... 3. 隔震建築的介紹........................................................................... 5 第一節. 隔震建築的原理........................................................... 5. 第二節. 隔震建築的發展........................................................... 7. 第三節. 一般耐震、隔震與消能建築的差異 .......................... 8. 第四節. 隔震元件的種類......................................................... 11. 第五節. 隔震建築的隔震層..................................................... 14. 第六節. 隔震建築的地震搖動 ................................................ 17. 第七節. 隔震建築的耐震性能 ................................................ 18. 第八節. 隔震建築的優點與缺點 ............................................ 19. 第九節. 橡膠隔震元件的耐久性 ............................................ 23. 隔震建築的規劃......................................................................... 25 第一節. 隔震建築規劃的考慮因素 ........................................ 25. 第二節. 隔震建築的構造類型 ................................................ 26. 第三節. 隔震建築與建築用途 ................................................ 29. 第四節. 隔震建築與地盤條件 ................................................ 31. 第五節. 隔震建築與基地四周 ................................................ 32. 第六節. 隔震建築與樓層數規模 ............................................ 34. 第七節. 隔震元件與上部結構的力量傳遞 ............................ 35. 第八節. 隔震建築的經濟效益 ................................................ 37 I.

(4) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 第四章. 第五章. 隔震建築的設計......................................................................... 39 第一節. 隔震建築的設計依據 ................................................ 39. 第二節. 隔震系統設計的基本要求 ........................................ 39. 第三節. 隔震建築的設計流程 ................................................ 40. 第四節. 隔震元件的測試試驗 ................................................ 41. 第五節. 隔震層的配管設計..................................................... 42. 第六節. 隔震層的樓（電）梯設計 ........................................ 43. 第七節. 隔震建築與週邊構造之接合設計 ............................ 45. 第八節. 隔震層的防火設計..................................................... 46. 第九節. 隔震建築的設計審查 ................................................ 46. 第十節. 隔震建築建造執照的申請 ........................................ 47. 隔震建築的施工......................................................................... 49 第一節. 隔震建築的施工計畫 ................................................ 49. 第二節. 隔震建築的施工工期 ................................................ 50. 第三節. 隔震建築的施工承攬契約 ........................................ 51. 第四節. 隔震建築施工的自主檢查 ........................................ 51. 第五節. 隔震元件的施工搬運 ................................................ 52. 第六節. 隔震元件的施工防護 ................................................ 53. 第七節. 隔震元件的損傷判斷 ................................................ 53. 第八節. 隔震元件的更換計畫 ................................................ 55. 第九節. 隔震建築的竣工檢查 ................................................ 56. 第十節. 隔震元件的更換作業 ................................................ 59. 第十一節第六章. II. 隔震建築施工的震後處置 .................................... 61. 隔震建築的維護管理................................................................. 63 第一節. 隔震建築維護管理的目的 ........................................ 63. 第二節. 隔震建築維護管理的適用法源 ................................ 64. 第三節. 隔震建築與維護管理契約 ........................................ 65. 第四節. 隔震建築物維護管理的檢查分類與時機 ................ 66.

(5) 目次. 第七章. 第八章. 附錄. 第五節. 隔震建築維護管理的檢查項目與性能要求 ............ 68. 第六節. 隔震建築維護管理的機制 ........................................ 70. 第七節. 隔震建築維護管理的費用 ........................................ 72. 第八節. 維護管理檢查結果的保管 ........................................ 73. 第九節. 隔震層的水氣防治..................................................... 73. 國內隔震建築的應用現況......................................................... 75 第一節. 國內隔震建築應用現況之調查與探討 .................... 75. 第二節. 國內隔震建築之應用案例 ........................................ 82. 結論與建議............................................................................... 107 第一節. 結論........................................................................... 107. 第二節. 建議........................................................................... 109. 歷次審查之會議紀錄................................................................... 113. 參考書目 ................................................................................................... 123. III.

(6) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. IV.

(7) 表次. 表. 次. 表 2-1. 1906 年以後台灣地區具代表性的地震災害 ............................... 6. 表 2-2. 中央氣象局之地震震度分級表 .................................................. 19. 表 5-1. 自主檢查之檢查項目與注意事項表 .......................................... 52. 表 5-2. 缺陷分類與修補方法 .................................................................. 54. 表 5-3. 竣工檢查的項目與內容 .............................................................. 57. 表 6-1. 維護管理的檢查與功能檢查的內容 .......................................... 68. 表 6-2. 隔震建築維護管理之檢查項目與內容 ...................................... 69. 表 7-1. 國內隔震建築之應用實績 .......................................................... 76. V.

(8) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. VI.

(9) 圖次. 圖. 次. 圖 2-1. 隔震建築的示意圖 ........................................................................ 7. 圖 2-2. 一般耐震、隔震與消能建築之圖例 .......................................... 10. 圖 2-3. 積層橡膠隔震元件的基本構造 .................................................. 12. 圖 2-4. 鉛心橡膠隔震元件的基本構造 .................................................. 13. 圖 2-5. 摩擦單擺隔震元件的基本構造 .................................................. 14. 圖 2-6. 隔震層概念圖 .............................................................................. 16. 圖 2-7. 隔震建築的優點 .......................................................................... 21. 圖 3-1. 基礎隔震示意圖 .......................................................................... 27. 圖 3-2. 中間層隔震示意圖 ...................................................................... 29. 圖 3-3. 適合採用隔震建築的建築物 ...................................................... 31. 圖 3-4. 設計隔震建築物，應考慮避免地震時建築搖晃所產生的碰撞........................................................................................... 33. 圖 3-5. 高層隔震建築應考慮將隔震元件配置於建築物四周 .............. 35. 圖 3-6. 隔震元件的配置 .......................................................................... 36. 圖 4-1. 基礎隔震的樓梯與電梯間剖面示意圖 ...................................... 44. 圖 4-2. 中間隔震時的電梯間剖面圖 ...................................................... 44. 圖 5-1. 隔震元件外觀損傷，可能損及應有功能 .................................. 55. 圖 5-2. 隔震元件之更換步驟 .................................................................. 60. 圖 6-1. 隔震建築物四周應預留足夠之活動間距 .................................. 64. 圖 6-2. 設計隔震建築物，應考慮避免地震時建築搖晃所產生的碰撞........................................................................................... 64. 圖 6-3. 隔震建築相關維護管理機制之建議 .......................................... 71. 圖 7-1. 國內隔震建築案例之竣工統計 .................................................. 78. 圖 7-2. 國內隔震建築案例依主要用途區分 .......................................... 78. 圖 7-3. 國內隔震建築案例，其隔震裝置使用情形 .............................. 79. 圖 7-4. 國內隔震建築案例依構造種類區分 .......................................... 80. 圖 7-5. 國內隔震建築案例依建築物樓層數區分 .................................. 80 VII.

(10) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 圖 7-6. 慈濟醫院—台中分院透視圖 ...................................................... 84. 圖 7-7. 富邦大衛營領袖特區大樓透視圖 .............................................. 98. 圖 7-8. 興益發國家交響樂透視圖 .......................................................... 99. 圖 7-9. 興富發浪漫紐約登峰大廈透視圖 ............................................ 100. 圖 7-10 興富發黃金新象透視圖 .......................................................... 101 圖 7-11 大隱藍海大樓透視圖............................................................... 102 圖 7-12 興富發百達馥麗大樓透視圖 .................................................. 103 圖 7-13 首泰地天泰大樓透視圖 .......................................................... 104 圖 7-14 興富發高雄住宅大樓透視圖 .................................................. 105. VIII.

(11) 照片次. 照. 片. 次. 照片 2-1. 豐山國小是國內首先採用隔震建築的學校 ............................ 8. 照片 2-2. 隔震層的情況 .......................................................................... 15. 照片 2-3. 隔震層的出入口，僅供維修時進出 ...................................... 15. 照片 2-4. 在高密度建築物區之隔震建築，與鄰屋之間仍需預留變位空間............................................................................... 22. 照片 2-5. 隔震層管線需特別規劃處理 .................................................. 22. 照片 3-1. 隔震部與非隔震部間之入出口，採用無高低差的膨脹接頭與銜接板...................................................................... 25. 照片 3-2. 貫通隔震層的設備配管必須採用可彎型的構造 .................. 26. 照片 3-3. 上部結構與下部結構間須預留適度水平及垂直變位空間........................................................................................... 26. 照片 3-4. 以植栽方式預留適度水平變位空間 ...................................... 33. 照片 4-1. 連結上部結構與下部結構的配管，須加以支撐固定 .......... 43. 照片 4-2. 膨脹接頭的外觀 ...................................................................... 45. 照片 5-1. 以鍍鋅鐵板作為隔震元件防護之案例 .................................. 53. 照片 5-2. 隔震元件之水平距離量測 ...................................................... 57. 照片 5-3. 隔震元件之垂直距離量測 ...................................................... 57. 照片 5-4. 利用事先標示之固定點，檢查隔震元件螺絲有無鬆動 ............................................................................................... 59. 照片 5-5. 進行檢查時，應固定同一量測點 .......................................... 59. 照片 5-6. 地震後永久變形之監測 .......................................................... 62. 照片 5-7. 隔震元件之傾斜度量測 .......................................................... 62. 照片 6-1. 目視隔震元件外觀有無損傷 .................................................. 67. 照片 6-2. 設置測試元件有助於長期隔震性能之掌握 .......................... 67. 照片 6-3. 隔震元件之水平度量測 .......................................................... 69. 照片 6-4. 檢查隔震元件上下變位情形 .................................................. 70. 照片 6-5. 檢查隔震元件之表面平整度 .................................................. 70 IX.

(12) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 照片 6-6. 需注意隔震層常有水氣的入侵 .............................................. 74. 照片 7-1. 慈濟醫院—台北分院全景 ...................................................... 82. 照片 7-2. 慈濟醫院—花蓮分院急診中心全景 ...................................... 83. 照片 7-3. 谷關陸軍營區指揮部大樓全景 .............................................. 85. 照片 7-4. 內政部建研所材料實驗大樓全景 .......................................... 86. 照片 7-5. 台北市地政及災害應變中心聯合辦公大樓全景 .................. 87. 照片 7-6. 三重市過田錦田里民活動中心全景 ...................................... 88. 照片 7-7. 大里市向學段廠房全景 .......................................................... 89. 照片 7-8. 南投縣仁愛鄉新生村農業產銷中心全景 .............................. 90. 照片 7-9. 嘉義縣豐山國小全景 .............................................................. 91. 照片 7-10. 國研院實驗動物中心南科中心新建情形 ............................ 92. 照片 7-11. 彰化銀行資訊大樓全景......................................................... 93. 照片 7-12. 康翔奈米傑座商業大樓全景 ................................................ 94. 照片 7-13. 公館捷運站聯合開發大樓全景 ............................................ 95. 照片 7-14. 天母康翔建設別墅住宅全景 ................................................ 96. 照片 7-15. 大溪康莊路別墅全景 ............................................................ 97. X.

(13) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：隔震建築、隔震元件、現況調查一、研究緣起隔震建築儼然已成為國內新建建築提昇銷售率之賣點；目前國內隔震建築之發展，依據本研究調查結果顯示，截自 2006 年底為止，大約有 15 棟左右隔震建築之工程實績，並預計於 2008 年底可望出現 29 棟以上之案例，尚屬初步應用之階段。由於國人對於隔震建築之耐震特性與隔震元件基本原理之瞭解，以及對於隔震系統維護管理工作之重要性、隔震系統與建物週邊工作空間之維持，以及檢查與更換隔震元件通道留設等重要觀念之建立，多年來仍然欠缺具體可取得之參考資訊及對於問題之正確認知。目前，國內在坊間房地產銷售業者誇大渲染，例如：「第三代首選超耐震建築」、「113%高抗震超奢華建築」、「世界級隔震專家共同合作」與「NASA 航太科技隔震建築」等廣告詞之下，應從教育國人正確之防震知識著手，讓消費者能真正瞭解建築物可能呈現之耐震性能，並正視隔震建築維護管理之重要性，以期使隔震建築能穩定且有效地維持耐震性，以確保大眾之居住安全。本研究主要以實用性之原則，藉由簡單易懂之文字與圖表、照片內容，撰擬「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」之草案（詳見報告書第二章至第六章之內容），希望能導正民眾對於隔震建築「應用」之正確觀念，及正視隔震建築「使用管理」之重要性。以提供民眾及建築投資業界，獲得正確隔震建築應用與使用管理之資訊。提供房地產記者或媒體，輔以因應相關採訪或報導內容之具體書面參據。本研究另亦透過國內隔震建築應用實地之調查作業，有效掌握國內隔震建築發展之現況，以回饋本文之適 XI.

(14) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 用性與合理性。二、研究方法及過程藉由實地現況調查之手法，直接瞭解國內隔震建築之應用現況，藉以有效掌握包括隔震建築工程之實績數量、隔震元件之應用發展趨勢與維護管理現況，蒐集隔震建築應用之案例照片，研訂「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」，並探求推動隔震建築發展亟待克服之問題所在，研提相關策略建議。三、重要發現目前隔震元件於高層建築（50 公尺以上）之使用比例，在國內為 37.9%左右，期間亦出少數應用於 30 樓以上超高層建築之案例；隔震建築之使用用途，以住宅 48.3%居多，其次為政府機關 17.2%、醫院與事務所各為 10.3%；依構造種類區分，以鋼筋混凝土造 82.8%居多；依隔震元件種類區分，鉛心橡膠隔震元件(LRB) 佔 90.2%，為較常被採用的隔震元件，未來仍為營建市場之主力，滾動式隔震器則未見實際案例。隔震元件之檢測與維護管理計畫，應能確實反映隔震元件使用之整體過程，且於設計或施工階段，即應該著手規劃檢測與維護管理之工作，並保存相關之檢測與管理紀錄。並確實要求必需在有經驗之專業技師監督下，進行修復與更換作業。以確保建築於使用年限內，元件能夠符合設計原意，防止因經年變化所造成之建築功能不良，避免於災害(地震、火災、水災)發生時，造成非預期之行為與破壞，並要求於災害發生後，能迅速回復建築物之使用功能。. XII.

(15) 摘要. 四、主要建議事項立即可行之建議—儘速印行「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：建築師公會、土木技師公會、結構工程技師公會本研究所編擬完成之「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」草案（詳見報告書第二章至第六章之內容），已具體涵蓋隔震建築之原理、規劃、設計、施工、維護管理與實例介紹等階段之內容，並已依實用性之手法，利用簡單的文字、圖表與照片等資料，撰轉寫手冊草案之內容，為目前國內對於隔震建築應用發展之介紹，較為完整之參考資料；，希望能儘速邀集政府建管機關、建築師及專業技師公會團體，協助將本案手冊草案之文稿資料，再予最後之充實與修訂，寄望在獲致相關共識後，印行「應用與使用管理通俗化手冊」或「認識隔震建築」手冊，以提供民眾、建築投資業界與房地產媒體，做為掌握國內隔震建築發展與獲得正確資訊的參據。立即可行之建議—將隔震建築強制納入特殊結構之委託審查主辦機關：各直轄市、縣（市）政府建管單位協辦機關：內政部營建署為避免不當或錯誤設計之持續發生，並彌補國人對於隔震建築設計經驗之不足，建議將隔震建築之設計審查，強制納入建築法規定委託或指定審查之機制，不應再模糊地要求工務機關，主動針對此類建築做結構行為屬「特殊」或「安全顧慮」與否之認定。立即可行建議—將隔震建築維護管理計畫納入結構外審之項目主辦機關：各直轄市、縣（市）政府建管單位. XIII.

(16) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 協辦機關：各特殊結構委託審查之機關建築物耐震設計規範規定隔震元件之檢測與維護計畫，應由「設計者」所提出，因此特殊結構審查機關應就其所提計畫，併同其結構設計之可行性，予以審查；再由各直轄市、縣（市）政府建管單位，應於核發使用執照前，確認設計者是否確實完成所有裝置之最終檢查，並審核其維護計畫是否完成審查。立即可行建議—將隔震元件納為公寓大廈管理條例之設施設備主辦機關：內政部營建署協辦機關：各直轄市、縣（市）政府建管單位建議以行政命令方式，函釋隔震裝置為公寓大廈管理條例第五十七條所稱「附屬設施設備」，並請建管機關確實監督並會同起造人，提供設施設備之使用手冊、書圖等資料，以及進行檢測、功能確認與移交作業，以獲取未來執行維護與檢測作業之起始資料。立即可行建議—於建築使用執照附表載明隔震元件之使用主辦機關：各直轄市、縣（市）政府建管單位協辦機關：內政部營建署建議於直轄市、縣（市）政府建築管理規則中，明定使用執照附表「注意事項」，應載明隔震裝置之種類、數量及位置，並要求於產權轉移及房屋銷售時列入交代，俾供承購戶知悉。中長期性建議—儘速訂定隔震元件性能評定之試驗標準與機制主辦機關：內政部營建署協辦機關：內政部建築研究所、各指定之評定專業機構現行建築物耐震設計規範對於隔震元件所規定之實體試驗，必須使用二個與原設計相同型式與尺寸的元件進行試驗，但由於規範尚未建立一套對於隔震元件品質評定之客觀標準，因此為確保元件能發揮預定隔震功能與穩定性，建議將有關隔震元件之品. XIV.

(17) 摘要. 質評定與試驗標準，納於建築技術規則總則編第四條規定建築新技術新工法新設備及新材料認可之機制，以合理評估其耐震性能，並減少無謂之重複試驗數量。中長期性建議—將隔震系統防火保護納入建築物公安檢查之簽證項目主辦機關：內政部營建署、內政部消防署協辦機關：內政部建築研究所由於隔震元件支撐建築物所有之垂直載重，其防火需求愈形重要；有關隔震系統防火性能之定期檢查，建議應納入現行「建築物公共安全檢查簽證及申報辦法」之簽證項目，以落實公眾居住之安全。. XV.

(18) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. ABSTRACT Keywords: Seismic isolation buildings, Seismic isolation, Investigation 1.Purpose Conservative estimate of the adoption rate is around 20% to 80%. But under the myth of advertising phrase such as ‘113% high seismic resistant’, ‘world class seismic resistance expert cooperating’, ‘peer review by Earthquake research center of Taiwan University', ‘NASA aerospace technology seismic resistance building’, the status of domestic maintenance of response controlled buildings is not well understood. So it is necessary to investigate the status of application and probe the problem. Because of the safety of apply response controlled or isolated buildings rely on the performance of isolate and response control instrument, examine and maintenance must be sustained to ensue the performance is achieved. The status of the development and maintenance for response controlled or isolated buildings are unfamiliar, it is necessary to investigate and understand the status of application, and to provide suggestion about strategy of maintenance management for Ta Pingling MRT office of our ministry (response controlled building) and laboratory facility and office at Chingmei (isolated building), which could be adopted in the plan of response controlled and isolated building. 2.Method and Steps Through site investigation to understand domestic apply status of response controlled or isolated buildings, and to secure volume of projects, usage of isolator, status of development and maintenance, to probe urgent problem, and propose related strategy. 3.Main Finding So far, the energy dissipation installed on high-rise building in our country is around 31%, and isolators installed in high-rise building are less than that. The response control building are mostly residential building, the rest are office, school and government. Hysteretic damping and viscous damping are still main production in the market. Friction damping is less used, probably because it against market requirement. While isolate building is used mainly on residential building, then medical institution,. XVI.

(19) 摘要. office and government. Lead Rubber Bearing is used adopted mechanism. Roll isolators has no case. The maintenance and examine plan for isolators and control devices should reflect the process in isolators and control devices usage, and should start planning maintenance and examine in installation and remain examine record. The repair and replacement work must supervised under experienced engineer, to insure instrument could satisfy design requirement in life-cycle of building, preventing function fault caused by weather and disaster (earthquake, storm, fire, flood), which may cause unanticipated behavior, and regain rapidly building performance. 4.Major suggestion Short term Suggestion – introduce maintenance management plan of response controlled buildings and isolate building into peer review Major Office：county and city building enforcement office Associate Office：special structure review agency It is required by regulation that examine and maintenance plan should be provide by designer. So special structure review agency should review the feasibility of plan, and county and city building enforcement office should ensure designer has finish all the final examine before issue building permit. Short term Suggestion – introduce response controlled and isolate instrument as facility-instrument defined in apartment management stipulation Major Office：Construction and Planning Agency of Ministry of Interior Associate Office：county and city building enforcement office Announce isolate instrument as attached facility of apartment administration law section 57, and advise administrative office supervise and join owner provide data include manual, drawing, specification of instrument to get original data to maintenance and examine. Short term Suggestion –Building permit should attach with information the usage of seismic isolator Major Office：county and city building enforcement office Associate Office：Construction and Planning Agency of Ministry of Interior. XVII.

(20) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. The kind, amount and installation position should be attach to building permit, and announce in ‘notice item’ in the administrative regulation. Long-term suggestion - isolation story should be adopted in building public safety examine item Major Office：Construction and Planning Agency of Ministry of Interior Associate Office：Architecture and Building Research Institute Ministry of Interior Because isolator support all vertical load, fire protection becomes more and more important. Constant examine of isolation story should be adopted in building public safety examine and certify application rule as certification item to ensure residential safety of public.. XVIII.

(21) 第一章緒論. 第一章第一節. 緒論. 研究緣起與背景. 台灣位處環太平洋地震帶，致地震發生之機率頻繁；過去，許多人因為地震而失去了寶貴的生命，也因此使得建築物之耐震技術得以精進，進而守護居民的生命與財產。隔震建築在地震發生時，能夠抑制搖晃的程度，降低一般人對地震的恐懼，對於台灣這般屬地震頻繁的地區來說，無疑是現行最值得採用的耐震技術。隔震建築之結構系統，於 1994、1995 年美國加州、日本阪神等之震害經驗，已證實具有良好之抗震性能，可降低建築嚴重受損效益，已成為國際建築耐震技術發展之新趨勢。隔震建築儼然已成為國內新建建築提昇銷售率之賣點；目前國內隔震建築之發展，依據本研究調查之結果顯示，由於國內建築業界保守，大多尚未熟識建築隔震之技術與優點，截自 2006 年底為止，大約僅有 15 棟左右隔震建築之工程實績，並預計於 2008 年底可望出現 29 棟以上之案例，仍有相當大之發展空間與潛力，有待進一步推廣。由於國人對於隔震建築之耐震特性與隔震元件基本原理之瞭解，以及對於隔震系統維護管理工作之重要性、隔震系統與建物週邊工作空間之維持，以及檢查與更換隔震元件通道留設等重要觀念之建立，多年來仍然欠缺具體可取得之參考資訊及對於問題之正確認知。目前，國內在坊間房地產銷售業者誇大渲染，例如：「第三代首選超耐震建築」、「113%高抗震超奢華建築」、「世界級隔震專家共同合作」與「NASA 航太科技隔震建築」等廣告詞之下，應從教育國人正確之防震知識著手，讓消費者能真正瞭解建築物可能呈現之耐震性能，並正視隔震建築維護管理之重要性，以期使隔震建築能穩定且有效地維持耐震性，並為社會大眾所接受。. 1.

(22) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 本研究主要以實用性之原則，藉由簡單易懂之文字與圖表、照片內容，撰擬「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」之草案（詳見報告書第二至六章之內容），希望能導正民眾對於隔震建築「應用」之正確觀念，及正視隔震建築「使用管理」之重要性。以提供民眾及建築投資業界，獲得正確隔震建築應用與使用管理之資訊。提供房地產記者或媒體，輔以因應相關採訪或報導內容之具體書面參據。本研究另亦透過國內隔震建築應用實地之調查作業，有效掌握國內隔震建築發展之現況，以回饋本文之適用性與合理性。第二節. 研究範圍與內容. 本文內容主要如下：第一章：緒論。本文研究緣起、目的、內容與預期成果之介紹。第二章：隔震建築的介紹：將說明隔震建築的原理、隔震建築的發展、一般耐震、隔震與消能建築的差異、隔震元件的種類、隔震層的介紹、隔震建築的耐震性能、隔震建築之優劣點與隔震元件的耐久性介紹。第三章：隔震建築的規劃：隔震建築規劃的考慮因素、隔震建築的構造類型、隔震建築的建築用途、隔震建築的地盤條件、隔震建築的樓層規模與隔震建築的經濟效益。第四章：隔震建築的設計：隔震建築的設計依據、隔震建築設計的基本要求、隔震建築設計的流程、隔震元件的測試試驗、隔震層的配管設計、隔震層的樓（電）梯設計、隔震層的防火設計、隔震建築的設計審查與隔震建築建造執照的申請。第五章：隔震建築的施工：隔震建築的施工計畫、隔震建築的施工工期、隔震建築的施工承攬契約、隔震元件的施工防護、隔震元件的損傷判斷、隔震元件的更換計畫、隔震建築的峻工檢 2.

(23) 第一章緒論. 查與隔震建築施工的震後處理。第六章：隔震建築的維護管理：隔震建築維護管理的目的、維護管理的是用法源、維護管理的檢查分類與時機、維護管理的檢查項目、維護管理的機制、維護管理的費用與檢查結果的保管等；本章藉由對隔震建築維護管理之注意事項，分就「技術」與「制度」面進行探討，並研提相關對策與建議，以期對於國內隔震建築維護管理機制之推動，有所助益。第七章：隔震建築之案例介紹：國內隔震建築之實績、國內隔震建築物介紹與隔震建築構造應用現況之調查。藉由最直接的方式，瞭解國內隔震建築之應用現況，並藉以分別掌握其工程實績之數量、隔震裝置之應用趨勢，並探討現況亟待克服之問題所在。第八章：結論與建議。本文結論與建議之說明。第三節. 預期成果. 一、完成隔震建築構造應用與使用管理之現況調查，藉以瞭解國內發展隔震建築之應用現況，探討隔震建築應用未來可能之發展趨勢，並研提相關對策與建議。二、探討國內隔震建築於維護管理階段之問題所在，並針對其維護管理之機制，提出對策與建議。三、完成國內隔震建築發展計 29 棟應用案例之詳細介紹，以及建築現況照片之蒐集。四、完成「隔震建築應用與使用管理通俗化手冊」草案之研擬，其內容包含隔震建築之介紹、規劃、設計、施工、維護管理、實例介紹（詳見報告書第二章至第六章之內容）。. 3.

(24) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 五、希望藉由此簡單之文字與圖表內容，對於隔震建築原理與觀念進行介紹，以導正社會大眾或建築投資業界，對隔震建築使用之正確知識，未來可資房地產記者或媒體，輔以做為相關採訪或報導內容之具體參據。六、所完成的應用與使用管理手冊，可提供本所位於景美之建築材料實驗中心（隔震建築），做為後續相關隔震系統進行檢測與維護管理策略之主要參據。. 4.

(25) 第二章隔震建築的介紹. 第二章第一節. 隔震建築的介紹隔震建築的原理. 台灣地區位處環太平洋地震帶，而導致地震發生之機率頻繁，依據中央氣象局提供自 1994 年至 2006 年 11 月底之統計資料顯示，台灣本島或近海區域發生超過規模 6.0 以上的地震次數，高達 49 次之多，平均每年發生 3.8 次，因而造成國人生命與財產之莫大損失，而一些具有代表性之地震狀況與生命財產之損害情形，詳如表 2-1 所示。因此，我們必須開始思考，當下一次大地震來襲時，應該如何建造一座可兼具安全性及使用機能的建築，因而再次引起人們對隔震建築的廣泛討論與重視。由於地盤震動的結果，建築物就會隨之震動，因此開始有人認為若能將建築物與地面以特殊方式隔離的話，這樣也許就可以大幅減低建築物的震動，而隔震建築的原始構想，也就於是誕生了。目前，國內外常見隔震建築之型態，大多採基礎隔震的方式建造，主要是考量將建築物之基礎與上部結構物隔開，並且在其間放置鉛心橡膠元件。而隔震元件為一種水平向勁度非常柔軟之裝置，可使得上部結構物於水平方向，產生位移大且速度緩慢的搖動，而不同於地震引致地面之劇烈搖動，以大幅地降低地震震動傳遞於上部結構物的作用力。另外，由於鉛心橡膠元件在垂直方向之支撐力與勁度較為堅硬，因此可穩定的支撐上部結構物，所以隔震建築物對於抵抗垂直方向之地震力，與一般耐震建築物無所不同。當地震災害來臨時，不僅隔震建築之結構體，可受到保護，同時亦可防止建築物內部裝潢、家具、設備機器與物品等的破損，以確保建築物整體的安全性與功能性；因此，對於具備特殊用途且於震後必須持續發揮使用功能的建築而言，建築物的隔震化，亦為建築構造不錯的選擇。. 5.

(26) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 表 2-1. 發震時間. 1906 年以後台灣地區具代表性的地震災害. 震央位置. 地震規模 (ML). 死傷人數. 房屋毀損. 死（人）. 傷（人）. 全毀（棟）. 半毀（棟）. 1906/03/17. 梅山. 7.1. 1,258. 2,385. 6,769. 3,633. 1906/04/14. 鹽水港. 6.6. 15. 84. 1,794. 2,116. 1909/04/15. 台北. 7.3. 9. 51. 122. 252. 1916/08/28. 南投. 6.8. 16. 159. 614. 954. 1920/06/05. 花蓮港海上. 8.3. 5. 20. 273. 277. 1927/08/25. 新營附近. 6.5. 11. 63. 214. 225. 1935/04/21. 新竹—台中. 7.1. 3,276. 12,053. 17,907. 11,405. 1935/07/17. 後龍溪河口（新竹—台中餘震）. 6.2. 44. 391. 1,734. 1,850. 1941/12/17. 嘉義中埔附近. 7.1. 358. 733. 4,520. 6,910. 1946/12/05. 新化東南方. 6.1. 74. 482. 1,954. 2,084. 花蓮東南方（海）. 7.3. 花蓮東北方（海）. 7.1. 68. 856. 1951/11/25. 台東西北方. 7.3. 17. 326. 1,016. 582. 1957/02/24. 花蓮東南方（海）. 7.3. 11. 12. 44. 64. 1959/08/15. 恆春東南方（海）. 7.1. 16. 85. 1,214. 1,375. 1964/01/18. 台南東北東 43 公里（白河地震）. 6.3. 106. 653. 10,924. 30,041. 1966/03/13. 花蓮外海. 7.8. 4. 11. 24. 14. 1972/04/24. 花蓮瑞穗東北東 4 公里. 6.9. 5. 17. 50. 98. 1986/11/15. 花蓮東南方（海）. 6.8. 13. 45. 37. 33. 1999/09/21. 集集-日月潭西方 9 公里. 7.3. 2,415. 11,305. 51,711. 53,768. 2002/03/31. 花蓮秀林東方 44.3 公里. 6.8. 5. 280. 2006/12/26. 屏東恆春西南 22.8 公里. 6.7. 2. 42. 1951/10/22. 2,382. 3. （資料來源：1.台灣大地震—1935 年中部大震災紀實，森宣雄、吳瑞雲著，遠流出版公司，1996 年；2.地震測報中心網站，http://scman.cwb.gov.tw/eqv5/10eq/ 10eq-index.htm，2006 年 11 月 7 日；3.消防署網站，http://www.nfa.gov.tw）. 6.

(27) 第二章隔震建築的介紹. 圖 2-1. 隔震建築的示意圖. （資料來源：本研究繪製）. 第二節. 隔震建築的發展. 1970 年首先由法國將積層橡膠隔震元件，應用於學校建築與核能發電廠；自 1980 年起美國與紐西蘭等國，亦紛紛開始利用相同之構想，著手興建隔震建築；日本在歐美各國積極推動隔震建築的研究發展與實務應用，也開始從事隔震建築之相關研究，並於 1983 年產生首棟採用積層橡膠隔震元件之隔震住宅，在日本經歷阪神淡路地震的震害教訓後，隔震建築更逐漸受到大眾的重視，依據日本免震構造協會(JSSI) 截自 2006 年 10 月統計資料顯示，目前日本已有 4,600 棟以上隔震建築之案例。目前隔震建築已為成熟的結構耐震方法之一，在國外過去歷次之震害經驗中，亦已證實隔震系統確能有效降低地震力對建築物之摧毀力。反觀國內隔震建築之發展現況，藉由日本及美國於震災中驗證隔震建築的耐震效能，加上國內學者也著手關於隔震建築設計之研究，由內政部建築研究所於 2006 年所做之調查研究，於 2002 年興建完成位於嘉義縣阿里山鄉豐山國民小學之學校教室，應該為國內首棟之隔震建築（照片 2-1）。截自 2006 年 12 月為止，國內目前大約有十五棟左右屬隔震建築之工程實績，預計於 2009 年底前可望出現二十九棟以上之應用案例，目前尚屬初步應用階段。與日本相同，國內亦在建商大肆宣傳下，國人漸漸提高對於隔震建築之接受度，再加上政府機關、消防救災單位與醫療機構的帶動，使得國內隔震建築之發展，仍呈現穩定成長之趨勢；惟目前國內建築工程業界，對於隔震建築之設計能力、施工技術，甚至於維護管理之經驗十分陌生，以及隔震元件之生產與試驗，屬無法完全擺脫國外技術之配合，以致於國內對於此種新 7.

(28) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 型抗震構造應用之推動，仍有許多有待各界共同克服之瓶頸。. 照片 2-1. 豐山國小是國內首先採用隔震建築的學校. （資料來源：豐山國小陳弘宜老師提供）. 第三節. 一般耐震、隔震與消能建築的差異. 「一般耐震建築」設計的需求，主要考量當遭遇大地震之時，建築物不應發生崩塌之破壞，但允許柱、梁、牆與斜撐等構件產生損傷，以吸收過量之地震能量，且無法同時充分地降低建築物之變形量與加速度；此外，亦許可建築物於震災後不需發揮建築原有的功能。但是，歷經多次震害教訓後，大家開始瞭解除了要求建築不致崩毀外，對許多建築物而言，震災後使用功能之充分維持，對於建築物防災需求來說，亦是非常重要的課題（圖 2-2(a)）。「隔震建築」為將整個建築物座落於隔震元件上，並利用設置隔震元件所形成之特殊軟層，將大部分之變形與能量吸收，集中於此隔震層之中；當地震來臨時，建築物的振動週期，可與地震週期錯開，防止共振現象發生，以隔絕地面運動對建築物上部的直接作用，並藉由延長建築物的振動周期，將地震引起地面的急速搖晃，轉變成對建築物產生緩慢且振幅較大的搖晃，以保護上部結構不受地震力的破壞。因此，當遭遇大地震時，隔震建築可同時降低變形量與加速度，使建築物不致崩毀，並且在震災後仍能維持建築物的使用功能（圖 2-2(b)）。「消能建築」為藉由安裝於建築結構特定部位的消能元件，吸收傳遞至建築結構之地震能量，以降低地震力對整體建築物的影響，控制建築物對地震之反應，減少結構構件之損壞。因此，經由適當之設計，當建築物遭遇大地震時，建築物將不致崩毀，建築物在震災後仍. 8.

(29) 第二章隔震建築的介紹. 可維持建築物的使用功能（圖 2-2(c)）。. 圖 2-2. 一般耐震、隔震與消能建築之圖例. （資料來源：本研究繪製）. 第四節. 隔震元件的種類. 一般而言，隔震元件的種類可分為橡膠式、滑動式與其他型式之隔震元件。橡膠式隔震元件包括有積層橡膠隔震元件(Laminated Rubber Bearing，RB)、鉛心橡膠隔震元件(Lead-Rubber Bearing，LRB)與高阻尼橡膠隔震元件(High Damping Rubber Bearing，HDRB)等。在此將針對目前使用較為普遍，並被公認較為可靠、簡單、發展成熟的三種隔震元件，即積層橡膠隔震元件、鉛心橡膠隔震元件及摩擦單擺系統 (Friction Pendulum System，FPS），做進一步的介紹：一、積層橡膠隔震元件：此種隔震元件，係以一層橡膠一層鋼板膠結組合而成，如圖 2-3所示；橡膠層提供側向韌性，鋼板則可降低橡膠層之膨脹變形，並提高垂直承載之能力，而不影響水平勁度；外圍再被覆橡膠層，以保護鋼板及橡膠層，並避免紫外線侵襲及氧化。於積層橡膠隔震元件上、下端部各有一片厚鋼板，以結合膠隔震元件連接上、下部結構。積層橡膠隔震元件的特色如下：(1)材料性質：橡膠為一種高分子化合物，能承受巨大的變形而不損壞，堅韌而具有吸收振動能量的能力；(2)產生製造：橡膠與鋼板材料之來源充足，且製造所需材料不多，由於元件之構造簡單，適合大量加工製造，並容易於因應不同設計需求而調整尺寸；(3)實務應用：由於隔震元件的水平勁度低，容易因側向變位太大而造成不穩定，故在應用上常需另外配置適當之消能元件；(4)維護檢查：由於拆裝容易，且 9.

(30) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 材料之耐久性行為穩定，隔震元件的力學行為可靠。一般而言，在正常操作環境之下，幾乎無需進行經常性的維修工作。. 圖 2-3. 積層橡膠隔震元件的基本構造. （資料來源：本研究繪製）. 二、鉛心橡膠隔震元件：鉛心橡膠隔震元件的構造型態，與積層橡膠隔震元件類似，不同之處在於中央核心部位，注入高純度的鉛金屬，詳細構造如圖2-4所示。在垂直方向部分，與積層橡膠隔震元件一樣，由於鋼板束制了橡膠的橫向伸展，因此可提升隔震元件的垂直勁度，以穩定支撐上部結構的重量；在水平方向部分，由於具有適當的柔軟性，可有效延長整體結構系統的週期，再利用鉛心在降伏後具高阻尼的特性，可提供類似金屬消能元件的功能。鉛為具有極佳遲滯消能能力及耐久性之材料，並能承受長期的反覆荷重，且取得容易，價錢便宜。鉛心橡膠隔震元件除具備積層橡膠隔震元件的優點外，亦具有以下之特性：(1)隨著隔震元件的變形，鉛心也產生塑性變形，藉以吸收地震能量，降低建築物在地震中的加速反應，並減少水平變位；(2)由於鉛心的灌入，提供較大的側向勁度而有類似錨定的效果，使得此種隔震元件具有優越的抵抗常態載重之能力。. 圖 2-4. 鉛心橡膠隔震元件的基本構造. （資料來源：本研究繪製）. 三、摩擦單擺隔震元件：摩擦單擺隔震元件為結合滑動與幾何回復力之摩擦隔震系統，係利用一個關節式之滑動器(slider)，在不鏽鋼之球面內滑動，. 10.

(31) 第二章隔震建築的介紹. 滑動器與不銹鋼球面之接觸面，係以低摩擦之複合材料被覆，通常以被覆鐵弗龍處理，而滑動器另一側為不銹鋼被覆之球面，並安置於以低摩擦複合材料被覆之凹形球座面之內；此隔震元件允許上部結構沿球形滑動界面任意方向來回滑動，有如單擺的小角度擺動，如圖2-5所示。摩擦單擺隔震元件的特色如下：(1)適用於各類型的結構，垂直勁度高，承載能力大，且隔震元件淨高需求不大，於設計與安裝上容易配合，較無穩定性的問題；(2)所有滑動界為低摩擦、低磨損，且對溫度變化不敏感之材質，因此隔震效果不受溫度影響，防蝕性與耐久性佳；(3)上部結構的擺動週期，僅與滑動界面的曲率半徑有關，而與建築物之重量無關，設計容易並可視需要改變建築物的週期，以達到隔震的目的；(4)可輕易利用隔震元件的尺寸設計，以控制建築物於強震作用下的最大相對位移；(5)構造簡單，價格低廉，裝設和維修都很容易；(6)摩擦單擺隔震元件之摩擦機制，可提供消散地震能量的能力，因此無需再增加額外的消能元件；(7)當建築物因地震作用沿滑動曲面略為上揚時，部分動能即轉換成位能，建築物因受重力的作用，可回復至原位，如此可解決平面滑動式隔震元件無法自動復位的問題；(8)隔震元件之水平勁度與摩擦力，與載重成正比，因此剪力中心與質心重合，可降低建築物之扭轉效應。. 圖 2-5. 摩擦單擺隔震元件的基本構造. （資料來源：本研究繪製）. 第五節. 隔震建築的隔震層. 隔震層係指位於隔震建築中，裝設隔震元件及相關消能元件之特定樓層。因此，隔震層必須確保提供水平移動的空間，以及維持實施 11.

(32) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 檢查的空間與高度，因此隔震層的高度，大多小於一個樓層的高度。目前國內建築法規規定：隔震層若不為居室或其他用途使用，得不計入樓地板面積與建築物層數。. 照片 2-2. 隔震層的情況. （資料來源：本研究拍攝）. 一般而言，隔震層應採用密閉的空間，除必要之維修人員出入口外，不得設置其他出入口，人員不可以任意進入，也不可放置可燃物。但是，另一方面，為了確保維護的方便性與隔震元件更換的方便性，一般都會在隔震層設置通路，並確保一定空間。隔震層必須確保足夠的高度，以利維護及隔震材更換的順利實施，因此在決定隔震層之高度時，必須考量所使用的隔震元件之高度、配置計畫、更換方法與配管計畫等因素。. 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 12.

(33) 第二章隔震建築的介紹. 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。. 13.

(34) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 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。 14.

(35) 第二章隔震建築的介紹. 表 2-2 震度分級. 3. 弱震. 地動加速度範圍. 中央氣象局之地震震度分級表人的感受. 屋內情形. 屋外情形. 8~25gal. 幾乎所有的人都感覺房屋震動，碗盤門窗靜止的汽車明顯搖搖晃，有的人會有恐發出聲音，懸掛物搖動，電線略有搖晃。懼感。擺。. 25~80gal. 有相當程度的恐懼感，部分的人會尋求躲避的地方，睡眠中的人幾乎都會驚醒。. 大多數人會感到驚嚇部分牆壁產生裂痕，汽車駕駛人明顯感覺恐慌。重傢俱可能翻倒。地震，有些牌坊煙囟傾倒。. 房屋搖動甚烈，底座不穩物品傾倒，較重傢俱移動，可能有輕微災害。. 汽車駕駛人略微有感，電線明顯搖晃，步行中的人也感到搖晃。. 4. 中震. 5. 強震. 80~250gal. 6. 烈震. 搖晃劇烈以致站立困部分建築物受損，重汽車駕駛人開車困 250~400gal 難。傢俱翻倒，門窗扭曲難，出現噴沙泥現變形。象。. 7. 劇震. 搖晃劇烈以致無法依部分建築物受損嚴重山崩地裂，鐵軌彎意志行動。或倒塌，幾乎所有傢曲，地下管線破壞。 400gal 以上俱都大幅移位或摔落地面。. 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 2-8-1. 隔震建築的優點與缺點. 隔震建築之優點. 一、當地震發生時，由於隔震層上部結構所承受之加速度反應，明顯比一般耐震建築來得小；然而，上部結構各樓層所承受之作用力，為各樓層加速度值乘上樓層質量之積，因此各樓層加速度反應值較小，即表示地震時建築物承受的地震力較低，可提昇建築物於地震時之安全性。一般而言，隔震建築若經由適當之設計，可降低上部結構 1/5 至 1/3 之地震受力。二、當地震發生時，由於隔震層上部結構所承受之加速度反應較. 15.

(36) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 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 16. 隔震建築的優點.

(37) 第二章隔震建築的介紹. （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。. 照片 2-4 在高密度建築物區之隔震建築，與鄰屋之間仍需預留變位空間（資料來源：本研究拍攝）. 五、對於通過隔震層之設備管線、樓（電）梯與升降梯等部分，爲考慮吸收建築物與地盤間的相對變位，必須對於其相關界面之銜接，進行特別之規劃與處理。. 照片 2-5. 隔震層管線需特別規劃處理 17.

(38) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. （資料來源：本研究拍攝）. 六、爲確認隔震元件在地震來臨時能確實運作，必須定期進行特別之保養與檢查，同時確認基坑部分有無阻礙建築物變位的障礙物，並改善可能對於隔震元件壽命產生不良影響的環境因素。第九節. 橡膠隔震元件的耐久性. 橡膠隔震元件剛開始使用於建築物之時，因為對其耐久性能之討論，究竟應該以哪個時點的哪一種狀態，做為判斷隔震元件壽命的依據，尚未有明確規定，所以還抱持著未能確定的態度，因此建議能另外設置測試元件，以利進行定期性能的評估。此後經歷過了約十年，依據這段時間的調查與研究，推估其耐久性應該可達數十年甚至一百年；目前對於橡膠隔震元件耐久性的判斷，主要是考量其力學特性的經年變化與高溫潛變之特性。一、老化行為：橡膠老化主要是因為橡膠材質的氧化劣化所造成，目前國外有對於已使用經過數十年或百年以上天然橡膠的類似產品，進行調查與研究，依據相關結果報告顯示，橡膠劣化僅限於表面的部分，內部並沒有變化，這似乎可佐證橡膠隔震元件對於建築物之長期支撐，應該不會有任何問題。依據一些有關橡膠高溫短期加速劣化之試驗，數十年後水平勁度的變化率約為 10%左右，對於測試元件近十年實際測量水平勁度之報告指出，其變化率為 1 至 7%。二、高溫潛變特性：由於建築物經年累月的負載，造成積層橡膠的厚度產生變化，而出現下沉的現象，即稱之為高溫潛變。由一些有關積層橡膠加上與實際建築物同樣負載之長期試驗，報告指出積層橡膠十年後之潛變量僅為數 mm 之多，或是對於約經過十年的. 18.

(39) 第二章隔震建築的介紹. 實際設置元件進行測量結果也是數 mm。由此推測數十年後所產生的潛變量亦為數公釐之譜，因此若僅是這樣的變化量，在使用上應該不會造成問題，直到最近也未見任何受潛變影響之報告。除非，是因為某些特殊原因而導致潛變過大，使得建築物發生傾斜之問題時，將可判斷其已達使用年限。三、其他耐久性：包括耐臭氧性、耐油性、耐水性等問題，但是，積層橡膠是由橡膠層包覆著，再加上使用之工作環境，並未見足以影響這些特性變化的情形，到目前為止也沒有出現任何問題。最近發現隔震層有霧氣凝結之現象，將可能引致隔震元件金屬部分的生鏽，因此應注意防鏽處理的問題。當然這樣以加速實驗所得的劣化推測數值，仍僅供使用者參考，並非絕對；事實上，影響劣化的主要因素，除了前述種種複雜的變因外，在實際應用上卻是各自交互影響，因此無法僅靠單純的分析就下定論。由於在國內隔震領域中積層橡膠隔震元件的應用才剛起步，尚未累積足夠的資料，今後為了能夠更明確掌握積層橡膠隔震元件的使用壽命，應該持續追蹤各隔震建築的使用，以瞭解積層橡膠隔震元件特性變化的情形，對於詳細的劣化資料之累積，應透過有計畫且有組織的適當方法進行保養維護，以確實掌握積層橡膠隔震元件特性變化的情形。. 19.

(40) 第三章隔震建築的規劃. 第三章第一節. 隔震建築的規劃隔震建築規劃的考慮因素. 由於隔震建築具有隔震層之特殊軟層，所以在規劃上也不同於一般耐震建築，因此必須注意下述重點：一、建築物的配置規劃上，必須特別注意隔震層變形間隙的確保，以及貫通隔震層的樓梯或電梯間之平面計畫。二、考慮隔震部與非隔震部間的調合，對於提供人員利用的入出口處，必須採用無高低差的膨脹接頭與銜接板，必要時須加裝扶手，以保護人員的安全，避免受到地震時發生膨脹接頭與銜接板移動造成傷害（照片 3-1）。三、所有貫穿隔震層的水管、電管、瓦斯管與設備配管等，必須採用可撓型的特殊構造（照片 3-2）。四、配合上部結構與下部結構之相對變位，在隔震層需要預留足夠之活動空間，以供上部結構之最大變位需求（照片 3-3）。五、隔震建築為基礎隔震時，所增加地基地下開挖及擋土支撐的工程複雜度與成本。. 照片 3-1. 隔震部與非隔震部間之入出口，採用無高低差的膨脹接頭與銜接板. （資料來源：本研究拍攝）. 照片 3-2. 貫通隔震層的設備配管必須採用可彎型的構造. （資料來源：本研究拍攝）. 25.

(41) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 照片 3-3. 上部結構與下部結構間須預留適度水平及垂直變位空間. （資料來源：本研究拍攝）. 第二節. 隔震建築的構造類型. 隔震建築的構造類型，可依建築物中隔震層的位置，而分為「基礎隔震」與「中間層隔震」：. 一、基礎隔震：主要是將隔震層設置於建築物最下層的基礎部分（請參考圖 3-1），將建築物與地盤完全的隔離，減少地震力傳至建築物上，大部分的隔震建築是屬於這一類。雖然利用基礎隔震之方式，可使得全部建築物都達到隔震的效果，可是在建築物的下方，還必須在設置一層構造主體，以利隔震元件之固定與力量傳遞。因此，基礎隔震之構造方式，其相關構造主體的數量、開挖量、施工工期等，都會隨之增加。當基礎隔震之建築，設有地下室之時，必須在建築物的周邊區域，配置如同城郭建築中壕溝形式的地下外牆，為了讓地下外牆之構造，能充分協助隔震層發揮隔震的效能，尚必須將其設計為大地震時亦不致毀壞的構造體，有時牆厚可達1 公尺左右。雖然，基礎隔震之建築物，其隔震層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，因此具有相當高之重要性，所以對於基礎隔震之隔震元件，仍應提供適當之防火保護。. 圖 3-1. 基礎隔震示意圖. （資料來源：本研究繪製）. 26.

(42) 第三章隔震建築的規劃. 二、中間層隔震：中間層隔震是將隔震層設置在建築物的中間樓層（請參考圖 3-2），其下部結構與一般耐震建築之構造相同，並直接與地盤接觸。當基地周圍沒有保留足夠間距空間之時，或是遭遇地下挖掘困難時，則中間隔震即是有效的隔震類型。雖然，採用中間層隔震之建築構造，可降低地下開挖量的問題，但是位於隔震層下方樓層的隔震效果，將不如上部樓層。對於隔震層周邊垂直方向動線的規劃，必須採取足以因應水平方向最大變形能力之對策，具體的目標將包括通過隔震層之樓梯、電扶梯、升降梯與設備配管等，必須從上部結構吊起，並與下部結構隔離或以可隨之變形的可撓材料相銜接。此外，防火時效或是防火被覆的規劃，是必須審慎考慮的設計內容。採用中間層隔震時，在設計規範中，將隔震元件視為柱子的一部分，因此隔震系統必須與建築物之柱、梁、樓版之防火時效一致，具有適當之防火保護。對於隔震層週邊外牆之中間，應加入適當之膨脹填充材料，以防止雨水之進入。. 圖 3-2. 中間層隔震示意圖. （資料來源：本研究繪製）. 第三節. 隔震建築與建築用途. 目前隔震建築已為成熟的結構耐震方法之一，在國外過去歷次之震害經驗中，亦已證實隔震系統確能有效降低地震力對建築物之損害。雖然隔震建築適用於所有使用用途的建築，但是仍以下述用途之建築為主。隨著時代與社會結構的變遷，未來將持續出現更多適用於隔震處理的建築物。. 27.

(43) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 一、政府辦公大樓、消防機關、警務機關、電信單位、學校校舍地震災害發生後，必須續維持機能之重要公有建築物。這類用途的建築，在地震災害發生後，必須做為緊急對策、指揮救災、通訊或避難的據點，不容建築物的機能發生損壞，或必須可立即恢復建築物的使用機能。二、醫院、衛生所、社會福利機構在地震災害發生後，這類建築必須能夠做為緊急醫療，或避難、救護的據點。採用隔震建築可避維持運轉所需之重要醫療器材與藥品等，在地震時遭到破壞與散亂一地。三、發電廠、自來水廠、緊急供水供電廠房、危險物儲存庫這類建築為維生或危險物質等之收容設施，必須具備足夠之安措施，當地震造成毀壞時，將可能對周圍地區之生活品質，造成重大之影響，甚至引起二次災害的發生。四、美術館、博物館、圖書館、收藏貴重文化資產的建築由於歷史珍貴遺產、美術工藝品或書典等資產，常具不可取代之唯一性，若此類貯放貴重文化遺產的建築，採用隔震設計，可以避免其遭到地震的破壞。五、歷史建築、古蹟建築由於此類建築大多耐震能力不足，但一般耐震補強方案，大多不適用於此類建築，以免破壞歷史建築的構造本體與空間意象。若利用隔震補強設計，將可減少對此類建築原貌之衝擊，同時可避免遭到大地震的破壞。六、電腦資料處理中心、金融資訊中心、智慧型大樓此類建築都設有精密的資料處理設備，因此若地震發生致使電腦主機與相關設備受到損壞，將造成企業危機、社會恐慌及金. 28.

(44) 第三章隔震建築的規劃. 融次序大亂。這類用途的建築採用隔震設計，將可保護不電腦主機與相關設備於地震時不致受損，維持正常之運轉功能。七、研究機構此類建築若採用隔震設計，當遭到地震時，可避免珍貴研究資產之損失、危險藥品之傾倒，及昂貴實驗機器的破壞。八、戲劇院、音樂廳、電影院、巨蛋體育館、禮堂由於此類建築屬不特定多數人群聚集的公共場所，當遭遇地震時，可能造成人群恐慌，甚至人員之傷亡。九、集合住宅、獨棟住宅此類建築若採用隔震設計，將可保護居民的生命及財產之安全，並降低對於地震的心理不安與不舒適感。消防機關、學校、政府辦公大樓做為緊急對策或是通訊的防災據點. 圖 3-3. 美術館、博物館保護珍貴的資產. 適合採用隔震建築的建築物. （資料來源：本研究繪製）. 第四節. 隔震建築與地盤條件. 隔震建築的原理，主要設法使建築物的固有週期，大幅超過地震的搖晃週期，減少直接傳達到建築物的地震力，並避免共振現象之發生。經統計大部分地震的搖晃週期大多介於 0.1 至 1.0 秒之間，而一般建築的固有週期，也都落於此範圍之內，因此會有較大機會發生共振現象，振動幅度亦大；而隔震系統可輕易延長建築物之固有週期至 2.0 秒以上，可大幅降低發生共振之機會，建築物因地震所承受加速度反應亦隨之剪小。一般而言，地震發生的搖晃週期，與地盤之地質條件有密切關係；由於堅實地盤的地震搖晃週期，主要為短週期，較適合於固有週期較 29.

(45) 隔震建築應用與使用管理通俗化手冊之研擬. 常之隔震建築，可避免地盤與建築物產生共振的現象，因此目前隔震建築大多選擇在較為堅硬的地盤上；而軟弱地盤則主要為長週期，一但隔震建築的固有週期與軟弱地盤的長週期相近，便會產生共振現象，使得建築物的振幅顯著增加，若隔震建築必須在軟弱或可能發生液化地盤建造之時，除了需特別考量隔震元件之設計外，對於建築之下部結構與基礎構造，必須進行更審慎之評估作業，避免基礎結構產生不均勻的沉陷，並應採取必要之液化防範對策，以防止發生傾倒之可能。第五節. 隔震建築與基地四周. 隔震建築在地震發生時，因隔震系統所形成之特殊軟層，為吸收地震時的大幅變位，會使上部結構產生緩慢且較大之水平移動，其位移量將視各案最大考量位移而定，大約為 30 至 50 公分。因此，在隔震建築物的規劃上，必須考慮到從建地邊界線起算，保留防護牆厚度與水平間距之距離，且必須確保當發生超過預期的大地震時，仍能避免隔震建築碰撞週遭檔土壁或其他阻礙物之情形，而影響隔震系統功能之發揮。因此，對於最小水平距離的留設，宜超過預期大地震總變形量的 1.5 至 2.0 倍以上，以確保足夠之水平變形的間距，一般大約為 50 至 70 公分左右的間距。外圍部分與上部結構間的規劃，也必須注意避免人員在活動時掉入這個空間。例如照片 3-4 所示，此間距內可設置植樹區，避免人員靠近，這是一種種既兼顧造景美觀又顧及安全考量的設計方式。此外，建築周圍要保留空地，避免大地震時發生上部結構超出建地邊界線之情形。而日本對於水平間距的規定，為反應變位再加上 20 公分以上，且此間距若供通行使用之時，還須要再加上 80 公分。. 照片 3-4 30. 以植栽方式預留適度水平變位空間.

(46) 第三章隔震建築的規劃. （資料來源：本研究拍攝）. 國內建築物耐震設計規範對隔震建築物間隔之規定，為避免地震時引起之變形，造成鄰棟建築物間的相互碰撞，隔震建築物應留設適當之間隔；另為避免地震時隔震建築物碰撞周遭擋土牆或其他阻礙物，而影響隔震系統之功能，其最小間距須大於最大總位移。但是，由於相鄰兩棟建築物同時發生反向運動與最大位移的機率不高，因此同意間隔之距離，可做適度之折減。. 圖 3-4. 設計隔震建築物，應考慮避免地震時建築搖晃所產生的碰撞. （資料來源：本研究繪製）. 第六節. 隔震建築與樓層數規模. 雖然，隔震建築之使用高度，目前法規上並無特殊之限制條件，但是對於高度約超過 10 層樓或高寬比大於 4.0 的高層建築而言，建築物本身的固有週期以較一般中低層建築為長，此種提高建築高度而延長週期之情形，與隔震建築設法延長建築物固有週期之作法有點類似；但是，此種以隔震設計於高層建築之使用，其隔震功能之發揮，將變得非常有限且缺乏效率，有時還可能會產生一些負面效果；因此，一般在無特殊之考量因素之下，隔震系統適用於 10 樓以下且較為堅硬的建築物。但是，當高層建築物使用隔震設計之時，應注意下述要點：一、建築物的高寬比要小一般而言，狹長型建築物的高寬比較大，地震時因傾倒力矩造成柱子的軸力變動亦大，容易於隔震元件上產生拉扯力；因此，當高層建築物使用隔震設計之時，應設法再延長隔震層週期，以. 31.