結構耐震評估：以真實地震為需求

^1,2,3鍾立來、²陳俊鴻、⁴楊耀昇、²賴昱志、¹邱聰智、¹曾建創、⁵黃國倫、¹李翼安、²賴勇安

¹國震中心、²臺大土木系、³成大土木系、⁴永安土木技師事務所、⁵內政部建築研究所

地震發生後，有些建築結構沒有損害，另一些則損害，且損害程度不一，有輕度者、中度者、嚴重者及倒塌者。地震工程之學者專家，總想了解個中之差別，是結構之耐震容量過低？或地震之耐震需求過高？從地震中學習，藉以驗證現行之技術，若有不足之處，據以精進之。

在地震發生之前，執行耐震評估，由結構之資料，得其耐震容量；由結構之設計加速度反應譜，得其耐震需求；容量及需求之比值，即為評估結果。但是，真實地震紀錄之加速度反應譜，有別於設計加速度反應譜，且未必全然高於或低於設計反應譜，可能在某些結構基本振動週期，地震紀錄之反應譜高於設計反應譜，另一些則否。因此，地震前耐震評估之結果，未必適用於地震後之耐震評估，據以判別建築結構在真實地震之震損程度。

有鑑於此，本文嘗試以真實地震紀錄為耐震需求，對比於既有建築結構之耐震容量，評估其耐震能力，評估結果或可作為檢討結構震損之參考。

一、結構在真實地震下之耐震評估

蒐集標的建築結構之資料，據以進行側推分析，依結構之用途，選定性能點，以性能點之譜加速度為耐震容量。選定標的建築結構所在地或其鄰近之測站，以其地表加速度輸入，設定結構於性能點之等效振動週期及阻尼比，進行單自由度結構動力歷時分析，以其譜加速度 (最大結構絕對加速度) 為耐震需求。譜加速度之容量需求比，即為評估結果。

若為維持運作機能 (I = 1.50)，要求建物受損程度不能過大(韌性發展低)，此時耐震容量就會折減，使得耐震容量遠小於耐震需求；而若是能夠接受較大的損害 (I = 1.25，韌性發展高)，此時耐震容量就會提升，耐震容量需求比CDR亦會增加。若CDR增加後仍低於1，表示結構耐震能力仍不足，需做補強。因此，對於不同的重要性要求，可設計不同程度的補強措施，以達到最終的耐震需求。

地震帶來沉重的災害，人員犧牲，財物損失。吾人務必盡其所能，從地震中學習，為下一次地震作最好的準備。

參考文獻

1.        國家地震工程研究中心 (2013)，「校舍結構耐震評估與補強技術手冊 (第三版)」，研究報告NCREE-2013-023，取自https://goo.gl/RwuGrP。

2.        交通部中央氣象局，「地震-測站」，取自https://goo.gl/zgY67i。

3.        經濟部中央地質調查所，「臺灣活動斷層觀測系統及便民查詢服務」，取自https://goo.gl/TNJrAS。

4.        中國土木水利工程學會 (2011)，「混凝土工程設計規範之應用(土木404-100)(下冊)」，台灣，科技圖書。

5.        內政部營建署 (2011)，「建築物耐震設計規範及解說」，取自https://goo.gl/h7dU6V。

圖1  範例結構3D示意圖		圖2  範例結構X向(側推方向)立面示意圖
圖3  範例結構平面示意圖		圖4  中央氣象局HWA008測站位置示意圖
圖5  HWA008測站與2018年花蓮地震之相對位置		圖6  範例結構柱、梁斷面及其配筋圖
圖7  範例結構之側推曲線及其二性能點  ( A:Vbs=0.8Vmax (I=1.5), B:Vbs=Vmax		圖8  I = 1.50 ( V = 0.8Vmax ) 時之塑鉸發展圖(step 2)
圖9  範例結構之容量震譜及其二性能點 ( A:Vbs=0.8Vmax (I=1.5), B:Vbs=Vmax (I=1.25)		圖10  範例結構之需求譜加速度及其性能點  ( I = 1.50、V = 0.8Vmax )
圖11  I = 1.25 ( V = Vmax ) 時之塑鉸發展圖(step 6)		圖12  範例結構之需求譜加速度及其性能點 ( I = 1.25、V = Vmax )