鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估平台開發與應用

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鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估平台開發與應用

Development and Application on Preliminary Seismic Evaluation of Steel and Steel Reinforced Concrete Buildings

主管單位：內政部建築研究所

宋裕祺

¹

蔡益超

²

盧柏亨

³

許家瑋

³

林洋志

³

Sung, Yu-Chih Tsai, I-Chau Lu, Bo-Heng Hsu, Jia-Wei Lin,Yang-Chih

1

國立臺北科技大學土木工程系教授

2

國立臺灣大學土木工程系教授

3

國立臺北科技大學土木工程系碩士

摘要

本計畫開發鋼結構及鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估系統，採用雲端作業平台，內容涵蓋定性分析與定量分析兩大部分。定性分析項目包括影響建築物耐震能力的重要因子；定性分析則依據現行建築物耐震設計規範規定，考量柱、斜撐及 RC 牆等影響耐震能力主要構材之強度，計算其建築物所能抵抗的有效地表加速度，作為耐震能力初步評估之評分依據。

關鍵字：雲端作業平台、定性評估、定量評估、有效地表加速度

Abstract

This project developed the preliminary seismic evaluation system of steel/steel reinforced concrete (SRC) buildings using cloud-operation technology. Both qualitative evaluation and quantitative evaluation are included in the system. Some important factors sensitive to seismic capacity of the buildings are selected as focus items for qualitative evaluation. The strength of the fundamental earthquake-resistance structural members such as column, bracing and RC wall are taken into account for quantitative evaluation, according to the current seismic design code. The corresponding effective peak ground acceleration is able to be calculated serving as basis of evaluation result quantitatively.

Keywords: cloud-operation platform, qualitative evaluation, quantitative evaluation,

effective peak ground acceleration

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一、緣起

內政部建築研究所105年度開發「鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估之應用平台 (Preliminary Seismic Evaluation of RC Building, PSERCB) 」，研擬鋼筋混凝土建築物耐震能力定性與定量之評估方式，達到快速評估與不失準確之目標，並採用雲端運算平台，所有評估者之紀錄均可上傳到平台，使得各級政府可有效掌握其轄區內建築物耐震能力之良劣與分佈，有利政府進行大數據統計分析以做為防災策略擬定之依據使用，此外，PSERCB依照耐震初評所需之程序，規劃循序漸進之操作方式，使得使用者可以瞭解評估流程並降低錯誤發生率。PSERCB已於2016年9月19日經內政部營建署正式採為爾後國內鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估之作業平台。

隨著我國鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物數量日益增加，此類建築物之耐震能力初步評估方法的建立也愈來愈重要。目前PSERCB僅能提供鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估之用，自政府宣示「安家固園計畫」以來，結構技師、土木技師及建築師等從業人員，屢屢建議盡速制訂鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估系統，以因應業界對於此類建築物耐震能力初步評估的需求。

二、國內外文獻回顧

根據我國鋼結構極限設計法規範及解說(Load and Resistance Factor Design，簡稱 LRFD)，參考有關構材斷面分類、受拉斜撐、受壓斜撐、銲接箱型受壓構材與承受彎矩及軸力作用之構材相關計算以及參考美國鋼結構學會[2]針對鋼構件有關構材斷面分類、受拉斜撐、受壓斜撐、銲接箱型受壓構材與承受彎矩及軸力作用之構材相關計，至於合成構材，目前我國對於鋼骨鋼筋混凝土與鋼管混凝土之基本斷面與軸力彎矩強度計算方式有三種，分別為鋼結構極限設計法規範與解說(Load and Resistance Factor

Design，簡稱LRFD)、鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說與混凝土結構設計規範。

本文就LRFD及鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說來進行探討，其中提及鋼骨鋼筋混凝土(SRC)與鋼管混凝土(CFT)之基本斷面與軸力彎矩強度計算方式，為探討之重點。國外的文獻像是AISC-LRFD規範採用極限強度設計法，其基本作法是以合成斷面之型鋼或鋼管代表整個合成斷面；而合成斷面之中的混凝土則用以提高鋼管之降伏強度與彈性模數，以純鋼骨柱設計公式計算合成柱之軸壓極限強度；受純彎矩構件則不計入混凝土的貢獻。細長柱強度折減、二次效應折減、彎矩與軸力聯合作用等計算，與一般純鋼骨柱計算公式相同。

三、研究方法說明

本研究案之研究工作包含根據2014年及2016年內政部建築研究所協同研究報告所研擬鋼筋混凝土建築物初步耐震能力評估方法及蒐集國內外鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築耐震能力初步評估文獻，針對鋼結構及鋼骨鋼筋混凝土建築物擬定初步評估表格，

如圖1、圖2所示。

透過由結構技師、土木技師、建築師公會所舉辦多場研討會，與眾多先進討論平台

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理論與實務問題，讓本研究所使用的耐震能力初步評估方法考慮得更周全。

圖1、鋼結構建築物耐震能力初步評估表

圖2、鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估表

四、研究成果摘述

1. 本研究擬定鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土耐震能力初步評估表，係針對影響耐震能力重要因素研擬而成，並將初步評估表分為定性與定量兩大部分，其中定性評估部分分為結構系統、結構細部與結構現況；定量評估係透過建築物各構件極限剪力強度及整體結構

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韌性計算建築物耐震能力與建築物耐震設計規範及解說訂定之475年與2500年地震回歸期耐震需求比較，依其耐震能力不足或其餘裕程度給予定量分數，藉此降低不同使用者進行耐震初評而產生評估結果變異性。

2. 鋼結構建築物耐震能力初步評估表之定性評估根據結構系統、結構細部及結構現況分為三大部分。其中與結構系統有關者計有7項，與結構細部有關者計有3項，與結構現況有關者計有4項，共14個項次；定量評估則分為475年地震回歸期耐震能力及2500年地震回歸期耐震能力，共2個項次。各項目依其重要性給予不同的配分，配分之總和為100 分。

3. 鋼骨混凝土築物建築物耐震能力初步評估表之定性評估根據結構系統、結構細部及結構現況分為三大部分。其中與結構系統有關者計有7項，與結構細部有關者計有3項，

與結構現況有關者計有4項，共1個項次；定量評估則分為475年地震回歸期耐震能力及 2500年地震回歸期耐震能力，共2個項次。各項目依其重要性給予不同的配分，配分之總和為100分。

4. 本研究將以「鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築耐震能力初步評估研究」為理論背景，

並比照 PSERCB 評估平台架設方法，建立鋼結構建築物耐震能力初步評估之應用平台與鋼骨鋼筋混凝土建築物耐震能力初步評估之應用平台。本鋼結構建築物耐震能力初步評估之應用平台已於 2018 年 5 月 7 日正式上線供相關評估人員使用，希冀結構物耐震能力評估之研究成果能繼續落實於工程業界，方便各技師、建築師執行初步評估分析。平台頁面與操作概述如圖 3 至圖 26 所示。

test123 test@gmail.com

圖 3、執行專案頁面(尚無專案)

TEST

圖 4、輸入評估機構與人員

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圖 5、輸入申請人資料

圖 6、輸入建築物基本資料

圖 7、輸入定性評估之結構系統

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圖 8、輸入定性評估之結構細部與結構現況

圖 9、輸入定性評估之危險度額外增減分

圖 10、輸入參數設置之建築物重量、柱材料參數

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圖 11、輸入參數設置之 RC 牆參數、斜撐材料參數

圖 12、斷面資料

圖 13、一般柱斷面資料

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圖 14、新增一般柱斷面

圖 15、受壓斜撐斷面資料

圖 16、新增受壓斜撐斷面

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圖 17、受拉斜撐斷面資料

圖 18、新增受拉斜撐斷面

圖 19、 BRB 斜撐斷面資料

水平投影長度(wb) 垂直投影高度(hb)

圖 20、新增 BRB 斜撐斷面

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圖 21、 RC 牆斷面資料

圖 22、新增 RC 牆斷面

圖 23、資料上傳

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圖 24、上傳平、立面資料

圖 25、評估重點照片資料上傳

圖 26、專案評估下載評估結果

5. 本研究於耐震能力初步評估平台建置建築物耐震能力資料統計功能，提供管理者對所有完成評估之建築物進行資料統計、分析，並提供圖表的方式來呈現統計分析之結果，如圖27至圖29所示。

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DEMO

圖27、各縣市級距分類圖表

圖28、各縣市級距分類數據表

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DEMO

圖29、Google Maps全台灣分佈狀態呈現

五、研究結論

本研究透過三棟鋼結構建築物分別進行耐震能力初步評估與詳細評估，三者之耐震初評與耐震詳評結果比較顯示，兩者結果相當接近。並有一棟鋼廠房建築物與一棟鋼骨鋼筋混凝土建築物分別進行耐震能力初步評估，兩者之耐震初評結果與耐震能力計算結果比較，兩者結果也相當接近。證明本文所研擬之鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土耐震能力初步評估其可行性與準確性。

雲端平台統計資料功能可以提供大量數據的資料參照，以利爾後管理者能快速辦別資料的趨勢與分佈狀況，做為後續防災與都更策略之參考。

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鋼結構與鋼骨鋼筋混凝土建築物 耐震能力初步評估平台開發與應用