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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


中華民國九十九年九月十一日

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總  主 筆:莊均緯
本期主筆:黃崇哲
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

耐震能力評估及補強專案審查過程的合約議題

張渝江技師 李森枏經理

前言

目前筆者從事耐震評細評估與補強設計審查時,發現於審查過程有諸多殊堪值得討論之議題,於本文提出討論,期共識者參酌亦發拋磚引玉之效,亦請先進不吝指正。

背景

2008 年美國雷曼兄弟商業銀行倒閉,引發全球金融風暴,台灣政府除於2009年發每人3,600元之消費券外,亦依預算法第83條以國家發生經濟動大變故,擬定振興經濟擴大公共建設特別條例,計畫於2009~2012年內推動新台幣5,000億之公共建設,以渡過此一經濟變故。而教育部於此一上位計畫之下,依該條例第10條第1項規定:「為提升學術研究水準、培育及延攬優異人才、累積文化知識資本,中央教育主管機關得依本條例擬訂擴大公共建設投資計畫之專案計畫」研擬4大計畫,其中1項計畫即為「加速高中職及國中小老舊校舍及相關設備補強整建計畫」,此一計畫作成「委辦「加速高中職及國中小老舊校舍補強整建專案辦公室」」,經招標後,於2009331日以約1,400萬,決標予財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心(以下簡稱國震中心,資料來源,政府電子採購網)。目標乃針對高中職以下之公立學校推動耐震能力評估與補強工作,篩選出耐震能力不足之校舍予以補強。國震中心除辦理專業審查外,亦持續進行技術推廣與講習(資料來源,國震中心校舍補強專案辦公室電子報2009-7),其所建立之NCREE(即國震中之縮寫)側推(Pushover)分析法為該計畫下耐震能力評估之方法之一,亦為大多技師所採用。

台灣經過1999921之洗禮,於921後內政部營建署已多次頒佈修正「建築物實施耐震能力評估及補強方案」,所涵蓋建物亦包括國中小校舍,但強震區早經過 921大震之「現地試驗」,未倒塌校舍為何於2009年又再啟動校舍之耐震能力評估與補強,原因為解決台灣面臨金融風暴,同時沒有比安全更重要的議題,且校舍補強與土地征收或環境影響評估無涉,經費支用上明確有效,故成為主要之推動方案。

國震中心依教育部之計畫,擬至2012年前執行180億預算,其中國中小校舍約為 120億,而其中耐震評估之技術服務工作約8億,此一龐大之技術服務工作過半由結構技師進行(依專案辦公室電子報4,本文假定其中同時具土木與結構身份之技師算入結構技師),技師長年在建築結構設計下工作,耐震詳評之工作固然困難且繁雜,仍為此間不少結構方面從業人員之主要工作。而結束第2次世界大戰的「曼哈頓計畫」花費約折合今日美金220(即台幣約7,000),而今日之振興經濟方案或許亦會帶來台灣另一個面貌,但耐震評估之技術工作是否在2012年後得以輸出,比如援助中美常發生地震之邦交國,目前看來,因所作之流程與國際不確定能否接軌,故尚未看出其可能性。

專案執行的標準流程

耐震評估工作之標準流程為初評,篩選出有可能需補強之建築再進行詳細評估,詳評後認定需進行補強再予以補強設計、發包施工與監造,最後完工驗收,以振興經濟與保障學童安全。其中一般技術服務工作,比如設計服務工作之驗收以審查來進行。於耐震能力評估與補強設計亦以審查進行合約管理,作各階段之驗收。國震中心原本係自行進行審查,但全國中小學校舍約有2千多棟建物進行評估與補強,國震中心人力不足以自行完成此一龐大之審查工作,自始審查即委由專家學者進行。因技師「專家」大多自已從事耐震評估工作多年,與執行合約之技師多少熟悉其手法與概念,審查過程中較流暢,而「學者」或建築師「專家」,不是對耐震評估設計工作於「學理」上極為專精,就是完全無相關背景,審查過程較不流暢。

審查工作從合約上來說,乃受委任人之委任,就所作出之報告或圖說資料進行審酌與判斷是否符合契約要求之過程。但因國震中心所定之審查規則不明確,同時審查過程有時並不流暢,皆構成國家預算之執行上可能的浪費與相關風險。

審查的法律議題

一、審查作業規範的法律位階

  教育部於20091023日依國震中心函訂研修「高中職及國中小校舍結構耐震能力詳細評估作業規範」等規範,依行政法理應為行政程序法第159條第 1項「指上級機關對下級機關,…,依其權限或職權為規範機關內部秩序及運作,所為非直接對外發生法規範效力之一般、抽象之規定。」,為屬行政規則之行政命令。但一般法規範應明確(行政程序法第5條),教育部(國震中心,或專案辦公室)所作成之規範(包括詳細評估與補強設計作業規範),皆有不明確的問題。比如審查委員會之職權為何?此一最基本之定義若不明確,將使得審查在發生爭議時之處理,無法可循。

二、不合法的審查委員會之審查效力

依上述作業規範以3人之專家學者組成審查委員會進行審查,分為期初與期末兩階段,且期末審查之委員應有2/3為期初之委員,若期末之審查委員中有3人或2人皆與期初不同,其審查是否有效?依上述審查作業規範之法律位階為行政命令之法規命令,違反該命令而為審查之效果為何?有待釐清。

三、可能為合約外的審查要求

審查過程中時有特殊的審查要求,茲先就技術上臚列如下:

(一)請求開挖基礎查證

共同採購契約或國震中心提供各單位採購招標之合約範本內未列本項服務費用與內容。若原圖說未列明基礎型式,設計上可採既有之經驗,或較為保守之分析模式進行之。冒然進行基礎開挖,除讓師生錯愕外,土體解壓且基礎無支撐,或遇雨沖蝕均會損及建物完整性。

(二)請求就鑽心回填處再進行鑽心取樣抗壓試驗

合約範本第6條第3項第1款,委託項目之材料試驗為「(混凝土抗壓強度試驗(含回復)」…。此「含回復」致部份委員認定為「含回復材料之抗壓強度試驗」,實指鑽心取樣後,現場回復混凝土之強度。

混凝土鑽心取樣處多取構件中性軸位置,雖為具部分破壞性檢測性質,但於中性軸處取樣對構件影響已較小。鑽心後回填之無收縮水泥沙漿強度亦多高於常用之混凝土強度。若於回填處再行鑽心,日後再行回填是否需不斷的再次進行鑽心取樣試驗?若對回填處有疑義,建議可採非破壞性檢測方式進行,如反彈鎚試驗、超音波檢測等,雖不甚準確,但仍具參考價值,惟上述重覆性鑽心取樣試驗與非破壞性檢測仍未載明於共同採購契約內,相關費用亦無編列,且力學上亦無相當的必要性。

(三)請求進行動態扭矩分析

動態扭矩為動力分析中相當重要的設計考量,於高層建築設計中,尤為不規則建築物甚屬重要。一般校舍建築多為一字型等,少部分為L型築,扭轉問題不若高層不規則建築嚴重。不論為L型建築,或一字型建築,均需考慮平面兩方向各自進行正負向之耐震能力分析,以L型建築物為例,正、負向之側推分析即便是作用力置於質心點,已可見其偏心效應。若再考慮較大之偏心效應,分析過程中之扭轉效果更趨明顯,柱即是承受雙向彎矩與軸力,其為一複雜之力學行為。若採既有分析程式進行,目前仍尚未有較成熟的分析模式。以常用之國震中心程式為例,其為一單向柱分析模式,若欲考慮雙向均可產生塑性鉸之分析模型,需以人工方式進行分析檔案的整合,整合後之塑性鉸模式是否即是現場柱之塑性鉸,仍需更多研究進行了解。

較大的偏心效應意味著較低的性能點,伴隨著補強位置增加,經費亦增加,設計單位仍需控制預算於4,000/平方公尺內,設計難度較高。

(四)補強設計階段推翻詳評階段定案之補強方案

現今詳評階段需經審查通過後方能結案,詳評階段中之補強方案不僅需與校方討論,也需經審查委員同意,包含補強方式、位置、工法與初步的經費編列。後續的補強設計階段應可就原有程序繼續執行。若補強設計大幅度變更原詳評規劃,原有程序不僅全部重來,相關衍生費用亦無人支付。承辦單位需重新與校方討論補強位置、工法、程序,補強後之性能目標亦需重新計算,以工作量而言,詳評工作與補強設計在補強方案部分相近,但可工作時間與費用並無相對合理增加,造成原先詳評審查過程與付出的成本與經驗,並未回饋至補強設計施工階段。

(五)基礎檢討之嚴肅性與必要性

基礎設計為結構設計中相當重要的一環,以一般常見高層鋼筋混凝土建築物為例,不恰當的基礎設計與施工常造成鄰房沉陷與工程災害。且高層建築於地震力作用下,邊柱拉拔力均會傳遞至基礎中,因此於地工與基礎設計上有相當的項目需進行檢核與討論。

常見之低矮層校舍基礎不若上述高層建築,不論是開挖深度、基地規模與構造複雜性等。校舍基礎多屬淺基礎,土體因建築屋齡已壓密排水,有效承載力增加,此外,常見校舍之高寬比較小,邊柱於地震力作用下產生拉拔力情形較低,基礎設計需求理應較高層建築簡單。

校舍為既有建築物,屋齡已屆10餘年甚或20餘年以上,結構沉陷已達平衡,以土壤力學性質而言,其壓密沉陷早已完成或接近完成,土壤有效應力已增加,若仍以當時地質鑽探報告或附近現地鑽探報告,進行之土壤承載力檢核設計基礎應會與現況有相當差異性,補強後之基礎尺寸與費用偏高。

校舍採擴柱、翼牆、剪力牆等方式進行補強,基礎會因新增的補強構件引入較多的地震力。常見的基礎補強設計方式為考慮結構於性能點之極限狀態下設計基礎,設計參數中除採用土壤極限承載力外,基礎設計亦是以一般彈性分析方式進行,意即上部結構已達性能點,土壤承載力已至極限,基礎仍維持彈性設計。此外,土壤極限承載力仍取未壓密前表土層設計參數。上述各設計方式即形成若只補強一道剪力牆,基礎的補強設計所用掉的鋼筋量與混凝土量高過補強之牆體。

校舍之幾何外觀多為低矮型,水平力不甚容易造成校舍傾覆,地震力對低矮型校舍是否會造成如此大之拉拔力,有待商確。

四、合約外審查要求的法律效果

結構審查制度行之有年,法規亦規定高層與特殊建築需經結構審查,審查委員就其設計學理、依據進行討論,最後設計責任仍屬簽証單位。現校舍耐震詳評與補強設計審查不需討論分析方法,因已使用側推分析,也不需討論使用程式,因為地震中心開發程式,審查過程常以塑性鉸發展圖為主,或討論基礎設計細節等。側推分析為非線性分析方式,無法以彈性經驗推估,且塑性鉸等性質均是採用統一的程式進行,使用者亦無法更改,而非線性分析中也隱含大量的數值計算。審查中討論最久之塑性鉸發展圖常讓設計單位無法有效回覆,多數人的共同經驗是,已採用與大家相同的程式、相同的設計、相同的分析方法,但得到不同的答案。

審查的程序中常見上述情形,有時審查過程即會對設計單位產生負面印象,超過合約要求的分析程序與方式,即會增加設計單位工作量,但合約已經規範定義了工作內容、範疇與費用,不同的工作內容就會有不同的費用。超越合約外的審查要求,其衍生之爭議將會造成法律上的議題。

結語

2009年開始推動之「振興經濟擴大公共建設特別條例」,在教育部之業管範圍內展開「加速高中職及國中小老舊校舍及相關設備補強整建計畫」等計畫,執行至今亦已年餘。台灣除累積更多之耐震能力評估與補強之專案與知識外,亦期能在這過程中,形成與國際接軌之技術能力,得以像韓國至國外推銷其核能電廠設計施工能力,開發我國之耐震補強國際業務。這些過程中,審查無疑是最核心之活動之一,審查過程若存在過多的主觀與傲慢,除影響合約執行外,亦進一步扼殺台灣工程技術的發展,但以目前審查執行現況,當發生本文所述之審查議題時,筆者謹期審查活動得以更透明與務實,符合其上位計畫之初衷,並有效保障學童安全,亦達到政府支出發展經濟之目的,是為萬幸。 

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