SERCB在新建住宅結構性能評估之應用介紹

台北科大  土木與防災研究所

宋裕祺、邱毅宗、趙國宏、陳穎詮、陳冠淳

一、前言

內政部營建署，於110年12月30日，修正新建住宅性能評估實施辦法部分條文及第三條附表一之一、附表一之二、附表二之二，且於111年3月30日起施行。

為因應民眾對於結構安全性能評估之重視，及配合都市危險及老舊建築物加速重建條例與都市更新條例之新建住宅結構安全性能評估容積獎勵需求，有關辦理新建住宅結構安全性能之專業工程師，需具備一定之理論背景與專業分析能力。本文將簡述結構安全性能評估內容與如何應用建築物耐震能力詳細評估系統SERCB，於新建住宅結構性能評估。

二、新建住宅結構安全性能評估內容

如圖1所示，新建住宅結構安全性能評估，主要包含結構設計(30%)與耐震設計(70%)兩大部分。結構設計評估項目，又分為結構系統『平、立面不規則』等兩部分，各佔15%。

其中，平面不規則部分，針對扭轉不規則、橫隔版不連續、面外錯位性與非平行結構系統等四大主軸，就相關設計參數，分別予以歸類為A~D四種等級，如圖2所示。

立面不規則部分，針對勁度不規則、質量不規則、立面幾何不規則與強度不連續-弱層等四大主軸，就相關設計參數，分別予以歸類為A~D四種等級，如圖3所示。

如圖4所示，耐震設計部分，則針對與建築物耐震設計規範規定地震力V之關係，可採用：(1)提升較高等級之地震力進行結構設計，並採用非線性靜力分析(Pushover)或非線性動力歷時分析(Time History)，分別檢核475年回歸期地震力作用下，整體結構韌性發展不得超越容許韌性容量Ra，與2500年回歸期地震力作用下，整體結構韌性發展不得超越韌性容量R；或(2)提升稍高等級之地震力進行結構設計，並採用非線性靜力分析(Pushover)或非線性動力歷時分析(Time History)，分別檢核475年與2500年回歸期地震力之上述性能。此外A級與B級，另須符合建築物耐震設計規範有關耐震工程品管之規定，相關設計參數，分別予以歸類為A~D四種等級。耐震設計之評估，與目前現行建築物耐震設計規範所規定的內容實質相符，若能依照評估內容之規定，建築物耐震能力應可有效提升。

性能等級之評分，為評估內容（或評估項目）（A級為4分、B級為3分、C級為2分、D級為1分）與權重乘積，分別合計積分，積分以四捨五入法，計算至小數點後第2位，並依下列規定，由高至低分別評估性能等級：

第一級：合計積分為 3.50 以上。

第二級：合計積分為 2.50 以上未達 3.50。

第三級：合計積分為 1.50 以上未達 2.50。

第四級：合計積分未達 1.50 。

茲將性能等級計算方式，舉例如下：

1. 結構系統平面不規則性：(1)扭轉不規則為B級，得3分；(2)橫隔版不連續為A級，得4分；(3)面外之錯位性為A級，得4分；(4)非平行結構為A級，得4分。積分=(3+4+4+4)/4x15%=0.5625。

2. 結構系統立面不規則性：(1)勁度不規則性-軟層為A級，得4分；(2)質量不規則性為A級，得4分；(3)立面幾何不規則性為A級，得4分；(4)強度不連續性-弱層為D級，得1分。積分=(4+4+4+1)/4x15%=0.4875。

3. 與建築物耐震設計規範規定地震力V之關係：選擇地震力放大1.1V為C級，得2分。積分=2 x70%=1.4。

經由上述合計積分為0.5625+0.4875+1.4=2.45分，其性能等級為第三級。

三、SERCB及SERCB Tools於新建建築物之應用

SERCB建築物耐震能力詳細評估軟體，協助使用者計算構件塑性鉸及評估分析結果，主要分為前處理一、二以及後處理。前處理一，供使用者建立混凝土、鋼筋等材料參數，建立梁、柱及牆構件斷面參數與計算牆體提供剪力；前處理二，由分析軟體匯出構件內力，用切片法求得考慮軸力變化之柱塑鉸性質，以精確模擬構件受不同軸力之塑性鉸，提高耐震分析之準確性；後處理，包含有效地表加速度計算、構件塑鉸發展等模組，可快速呈現建築物在規範下之耐震性能，及構件破壞情形。

SERCB常用於既有建築物之耐震及補強分析(側推分析Pushover Analysis)，如今為因應新建住宅性能評估實施辦法，SERCB也支援新建建築物之耐震性能評估，彙整分析結果，即可求得新建建築物之性能目標，比對規定等級地震力之有效地表加速度，判斷結構物韌性發揮程度。對於不規則之建築物，也能夠支援動力歷時分析(Time-History Analysis)，亦計算並組合正負方向之塑鉸性質，模擬構件受地震時之來回反應。

SERCB Tools，係輔助使用者彙整建築物分析結果，自動產出營建署規定之報告書格式，此次因應新建住宅性能評估實施辦法，新增耐震設計(附表一之一)彙整表，如下圖五所示，SERCB Tools可對應不同性能評估之需求，以協助業界執行此項工作，同時達到迅速、準確與高效率作業。

圖5  附表一之一耐震設計表

圖6  SERCB Tools報告書匯出

四、結論

住宅性能評估實施辦法附表一之一，所列各項評估內容，對於健全結構系統具有正面意義，值得業界重視。SERCB建築物耐震能力詳細評估軟體，於民國97年經營建署認證通過，是一套具備理論基礎，並與建築物耐震設計規範規定內容相吻合的軟體，其所開發的自動化前、後處理程式，能夠完全符合結構安全性能評估之需求，讓業界在最短的時間內獲得準確的評估成果，歡迎業界多加採用。

住宅性能評估實施辦法即將實施，土木水利工程學會，針對此辦法辦理2022 新建住宅結構安全評估講習會，報名連結如下，供有興趣的相關從業技師報名本講習會。(報名連結：https://reurl.cc/VjjdrA)