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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國九十七年五月三十一日

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文字記者:許素梅

簡介兩岸之耐震設計規範

黃清和 技師

海峽兩岸間對耐震規範所使用的名稱及代號有所不同

四川大地震,引起台灣許多工程人員對中國抗震規範的好奇及興趣,海峽兩岸間雖對耐震規範所使用的名稱及代號亦有所不同,但其意義諸多是相同或相通的,如中國稱《抗震》,而臺灣稱《耐震》;中國稱《烈度》,而臺灣稱《震度》;中國稱《延性》,而臺灣稱《韌性》等。現引用兩岸耐震規範說明差異不同處,如下:

 

中國大陸稱為《烈度》;而臺灣稱為《震度》

1、兩岸之震度級數

兩岸對於烈度一詞有不同之稱謂,中國大陸稱為《烈度》;而臺灣稱為《震度》,雖其意義是一樣的,但其等級範圍及等級級別均有些許的不同,現整理如表1中國地震烈度分級與臺灣地震震度分級比較表。

1 中國地震烈度分級與臺灣地震震度分級比較表

臺灣

地動加速度

人的感受

中國

地動加速度

人的感受

震度分級

範圍

烈度分級

範圍

0

無感

0.8gal以下

人無感覺

無震害

 

無感

1

微震

0.8~2.5gal

人靜止時可感覺微小搖晃

無震害

 

室內個別靜止中的人有感覺

2

輕震

2.5~8.0gal

大多數的人可感到搖晃,睡眠中的人有部分會醒來

門窗微響

 

室內少數靜止中的人有感覺

3

弱震

8~25gal

幾乎所有的人都感覺搖晃,有的人會有恐懼感。

門窗作響

 

室內多數人有感覺,室外少數人有感覺,少數人驚醒

房屋顫動出現微小裂縫

31(gal)

(22~44gal)

室內普遍人有感覺,室外多數人有感覺,多數人驚醒

4

中震

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。

房屋損壞出現裂縫

63(gal)

(45~89gal)

站立不穩,少數人驚逃戶外

5

強震

80~250gal

大多數人會感到驚嚇恐慌。

房屋輕度破壞

125(gal)

(90~177gal)

大多數人驚醒戶外,騎自行車的人有感覺;行駛中的汽車駕駛有感覺

房屋中等破壞

250(gal)

(178~353gal)

多數人搖晃顛簸,行走困難

6

烈震

250~400gal

搖晃劇烈以致站立困難。

房屋嚴重破壞

500(gal)

(354~707gal)

行動的人摔倒

7

劇震

400gal以上

搖晃劇烈以致無法依意志行動。

大多數房屋倒塌

1000(gal)

(708~1414gal)

騎自行車的人會摔倒,處於不穩狀態的人會摔出,即有拋起感

臺灣評定震度,是表示地震時地面上的人所感受到震動的激烈程度,或物體因受震動所遭受的破壞程度。而中國大陸地區評定烈度時,Ⅰ度~Ⅴ度以地面上人的感覺及其它震害為主;Ⅵ度~Ⅹ度以房屋震害現象為主;度~度以地表震害現象為主。

2、兩岸之建築物類別

中國抗震設計之建築類別,依使用功能之重要性可分為甲、乙、丙、丁類四種抗震設防類別。甲類屬於重大建築工程和地震時,可能發生嚴重次生災害的建築,對於設計地震作用力及抗震措施應提高於本地抗震設防烈度的要求。乙類屬於地震時建築工程之使用功能不能中斷或需儘快恢復的建築,然而設計地震作用力應符合本地抗震設防烈度的要求;另抗震措施應提高於本地抗震設防烈度的要求。丙類屬於甲、乙、丁類建築以外的一般建築,設計地震作用力應符合本地抗震設防烈度的要求。丁類建築應屬於抗震次要建築,而設計地震作用力應符合本地抗震設防烈度的要求;另抗震措施應允許比本地抗震設防烈度的要求適度降低,但抗震設防烈度為6度時,不允許降低。

臺灣抗震設計之建築物類別,系以用途係數I作為建築物類別區分之標準。用途係數I主要依下列規定:第一類建築物屬於地震災害發生後,必需維持機能以救濟大眾之重要建築物,用途係數I=1.5;第二類建築物屬於儲存多量具有毒性、爆炸性等危險物品之建築物,用途係數I=1.5;第三類建築物屬於供公眾使用之建築物,用途係數I=1.25;第四類建築物屬於其他一般性建築物,用途係數I=1.0

 

3、兩岸之震區水平加速度係數

中國國內抗震設計之震區水平加速度係數,從《中國地震烈度區劃圖》得知,高烈度區(烈度≧9)全國共有34個,主要分佈在西部,其中24個分佈在青藏高原及其周邊,6個在新疆,2個在華北,2個在臺灣;低烈度區(烈度≦7)主要分佈在華南、內蒙北部、東北、西北等地區。

中國各省、自治區省會城市和直轄市的地震基本烈度

北京

8度;

上海

7度;

天津

7度;

廣州

7度;

瀋陽

7度;

武漢

6度;

南京

7度;

成都

7度;

福州

7度;

濟南

6度;

鄭州

7度;

昆明

8度;

長沙

6度;

哈爾濱

6度;

長春

7度;

太原

8度;

石家莊

7度;

呼和浩特

8度;

杭州

6度;

合肥

7度;

南昌

6度;

南寧

6度;

貴陽

6度;

拉薩

8度;

西安

8度;

蘭州

8度;

西寧

7度;

銀川

8度;

海口

8度;

烏魯木齊

8度;

臺北

8度;

重慶

6度;

 

 

其他有關城市的地震基本烈度

特別 香港 7度; 澳門 7度;    
行政區
經濟特區 深圳 7度; 珠海 7度; 廈門 7度;
沿海 大連 7度; 秦皇島 7度; 烟台 7度;
開放城市
  青島 6度; 連雲港 7度; 南通 6度;
  寧波 6度; 溫州 6度; 湛江 7度;
  北海 6度; 汕頭 8度;    

若以基本設防烈度為50年設計基準期,重現期(回歸期)475年,而超越概率為10%的中度地震烈度時,對於設計基本地震加速度與抗震設防烈度之對應關係為:6度時為0.05g7度為0.1g~0.15g8度為0.2g~0.3g9度為0.4g。根據《中國地震動峰值加速度區劃圖A1》,中國近2,900個縣級以上城鎮中,設計基本地震加速度為0.05g有近1,100個,設計基本地震加速度為0.1g有近700個,設計基本地震加速度為0.15g有近350個,設計基本地震加速度為0.2g有近300個,設計基本地震加速度為0.3g有近45個,設計基本地震加速度為0.4g15個,而不設防的城鎮約380個。

原臺灣抗震設計之震區水平加速度係數Z(代表工址所屬震區回歸期475年地震地表加速度與重力加速度g之比值)僅分為地震甲區、地震乙區,其對應之加速度係數分別為0.330.23。經民國95年修訂建築物耐震設計規範後,已將臺灣震區劃分至鄉鎮,震區劃分極細,在此不便贅述。

 

抗震設計之基本原則可簡言為『小震不壞、中震可修、大震不倒』

4、兩岸之耐震設計之基本原則

中國抗震設計之基本原則為『設計之建築物,當遭受低於本地區設防烈度的多遇地震影響時,一般不受損傷或不需修理仍可繼續使用,當遭受本地區設防烈度的地震影響時,可能損傷但經一般修理或不需修理仍可繼續使用,當遭受高於本地區設防烈度的罕遇地震影響時,將不致於倒塌或發生危及生命的嚴重破壞情形』。換言之,抗震設計之基本原則可簡言為『小震不壞、中震可修、大震不倒』之三水準的設防要求,然而其設計基本地震加速度是以50年設計基準期,超越概率10%及重現期(回歸期)475年的地震加速度為設計值。

 

抗震採三水準、二階段抗震設計方法

然而抗震設防的目標,可根據不同的設防水準,用不同的抗震設計要求及方法來實現,稱為三水準、二階段抗震設計方法。第一水準:建築物在遭受頻率較高,強度較低的多遇地震時,一般不損壞也不需修理,結構處於彈性狀態,可按線彈性理論進行分析,並用彈性反應譜求地震作用力;第二水準:建築物在遭受基本烈度的地震影響時,允許結構部分達到或超過屈服限度,甚至結構通過塑性變形消耗地震能量,使結構的變形和破壞程度在可能修復的範圍之內,本次設防水準的要求,主要通過概念設計方法和構造措施來實現;第三水準:建築物在遭受強度高的罕遇地震時,使不至於發生結構倒塌或危及生命安全的嚴重破壞,並按防止倒塌的方法來進行抗震設計對脆性結構可從抗震措施來加強結構之安全;另對於延性結構,應進行彈塑性變形之驗算,使容易倒塌的結構不超過容許的變形限度。

 

臺灣基本原則為『使建築物在中度地震時保持在彈性限度內,大地震時容許產生塑性變形,但韌性需求不得超過容許韌性容量』

臺灣耐震設計之基本原則為『使建築物在中度地震時保持在彈性限度內,大地震時容許產生塑性變形,但韌性需求不得超過容許韌性容量』,耐震設計最主要的目標在對付大地震,屆時建築物不得崩塌,以避免造成嚴重的人命、財產損失。此處所謂大地震,對一般建築物而言,為使用壽命為50年、超越機率為10%、回歸期475年之地震;但對重要建築物而言,其對應的回歸期更長。大地震時若要建築物保持彈性,殊不經濟,因此容許建築物在一些特定位置如梁之端部產生塑鉸,藉以消耗地震能量,並降低建築物所受之地震力,實乃對付大地震的經濟做法。

 

防止崩塌,建築物產生的韌性比不得超過容許韌性容量

為防止崩塌,建築物產生的韌性比不得超過容許韌性容量。耐震設計的另一目標,在使建築物於中度地震時能保持在彈性限度內,使地震過後,建築物沒有任何損壞,以避免建築物需在中度地震後修補之麻煩。

 

臺灣抗震設計之基本原則相較於中國較保守

兩岸對於設計基本地震加速度,均相同以50年為設計基準期及以超越概率10%475年回歸期,為建築物之設計基本地震加速度。但對於抗震設計之基本原則,臺灣為建築物在中度地震時保持在彈性限度,相較於中國則為中度地震時可修復,可謂設計原則要求較保守些。

 

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