「建築物耐震設計規範及解說」的建議

劉樹賢技師

依據內政部民國100年7月1日正式頒布施行的「建築物耐震設計規範及解說」，第11章規定，11.1.3 砂土層之液化潛能判定，條文解說的最後一段：

「由於液化潛能判定係評估在特定地震條件（中小地震、設計地震及最大考量地震）下飽和砂土層發生液化之潛勢，潛勢並不會隨建築物重要性而不同，故修正對於液化潛能判定時，取消用途係數I 值。」

以上「增加」解說的這一段文字，在過去40年耐震設計規範之中，從來沒有寫出來過。最多，曾經在2006年(民國95年)，「規範研究發展委員會」，針對基礎抗液化設計所提之建議:「鐵路橋樑耐震設計規範在液化評估時已取消用途係數I 值，目前已經請工程顧問公司試用，屆時再視試用情形檢討I值之適用性。」

修正一個係數花10年

早年，民國87年6月筆者曾經在技師報投稿「耐震設計規範之探討」(技師報75~81期)，共分6期刊出來，技師報78期截稿一段如下：

「二、土壤液化潛能……

筆者倒認為新頒的「建築物耐震設計規範」在基本觀念上有商榷的必要，例如第56頁，土層液化潛能之判定乃截取日本規範的前半段，至於後半段的液化處理方式是有商榷的必要，引述如下文：

『7.1.3建築基地有液化潛能之處理

　建築物筏基層以下之土壤，在地表加速度時，液化抵抗率F_L不得小於1.0。在地表加速度ZIg時，容許產生液化，但建築物必須設置適當基礎（譬如椿基礎），並檢核液化後之安全性。』

如何檢核液化後之安全性，日本有明確的規定，我國則從缺。另外，我國公式中的I值（用途係數）是結構耐震設計之觀念，當I=1.5時將使地工工程的成本提高數倍，甚至無法施工，衝擊甚大。

舉例而言，像台塑六輕工程的基地液化潛能之處理，根據學者專家的建議，設計地表加速度=0.21g，但是根據新頒耐震規範，本基址位於地震－乙區，水平加速度係數Z=0.28，儲存爆炸性危險物品(例如：油槽)的用途係數I=1.5，地表加速度ZIg=0.28*1.5g=0.42g。將兩者作一比較如下：

從上表可知新規範的設計值有異常，經查對中華技術期刊第34期(丁迺忻著)的『土壤液化潛能危害分析簡介』，原來I 值問題早已有學者深入研究。」

用途係數I值經過漫長10多年，從民國87年等到民國100年，規範終於修正了；不可諱言，政治力永遠大過「專業技術」。筆者曾經在技師報477期，669期，682期，以嚴肅認真方式探討耐震設計規範；而460多年前，在地球的另一端，科學家哥白尼，認為地球是繞著太陽轉，當時被羅馬教皇指控是「異端邪說」，差一點送哥白尼上斷頭台，也就不足為奇。

坊間流傳一則笑話

依據內政部自民國95年公告施行「建築物耐震設計規範及解說」第11-2頁，坊間也流傳一則笑話，是什麼笑話？「工址液化的判定，應分別檢核大、中、小地震時發生液化的可能性。大狗的大狗洞開了，小狗也可以過去，為什麼再開一個小洞給小狗通過？」耐震設計規範原文引述如下文：

「11.1.3 砂土層之液化潛能判定

  1. 應進行液化潛能判定之砂土層

沖積層之飽和砂土層，在地震時可能產生液化現象，應按第2 項

所述方法進行土壤液化之判定。

  2. 液化的判定與檢核

液化之評估由液化抵抗率F_L 值決定之。F_L 值小於1.0 時，即判定該土層可能液化。

………….

工址應分別檢核中小地震時(一般工址與近斷層工址之地表水平加速度 A= ，或臺北盆地之地表加速度A= 時)，設計地震時(地表加速度 A=時)，及最大考量地震時(地表加速度A= 時)發生液化的可能性。」

耐震設計規範規定：工址液化的判定，應分別檢核大、中、小地震時發生液化的可能性。筆者認為光是從文字上可能看不出有什麼好笑，這規範奇怪的邏輯，似違背耐震設計基本原則，看「建築物耐震設計規範及解說」，第1-1頁，原文引述如下文。

耐震設計基本原則

本規範耐震設計之基本原則，係使建築物結構體在中小度地震時保持在彈性限度內；設計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；最大考量地震時則使用之韌性可以達規定之韌性容量。

解說

     本規範考量的三種地震水準及耐震設計目標為：

1.中小度地震：為回歸期約30 年之地震，其50 年超越機率約為80 %左右，所

   以在建築物使用年限中發生的機率相當高，因此要求建築物於此中小度地震  

   下結構體保持在彈性限度內，使地震過後，建築物結構體沒有任何損壞，以

   避免建築物需在中小度地震後修補之麻煩。一般而言，對高韌性容量的建築

   物而言，此一目標常控制其耐震設計。

2.設計地震：為回歸期475 年之地震，其50 年超越機率約為10 %左右。於此 地震水準下建築物不得產生嚴重損壞，以避免造成嚴重的人命及財產損失。對重要建築物而言，其對應的回歸期更長。於設計地震下若限制建築物仍須保持彈性，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反應，乃對付地震的經濟做法。為防止過於嚴重之不可修護的損壞，建築物產生的韌性比不得超過容許韌性容量。

3.最大考量地震：為回歸期2500 年之地震，其50 年超越機率約為2 %左右。 設

   計目標在使建築物於此罕見之烈震下不產生崩塌，以避免造成嚴重之損失或

   造成二次災害。因為地震之水準已經為最大考量地震，若還限制其韌性容量

   之使用，殊不經濟，所以允許結構物使用之韌性可以達到其韌性容量。」

舉例說明「台北盆地」液化潛能

台北市工程的基地液化潛能之處理，以某一台北市辦公室建築物為例，樓房高度49公尺韌性抗彎矩構架(R=4.8)，鋼筋混凝土造具SMRF，設計水平地震力係數= ? 將三種地震分別舉例如下。

台北盆地：(以下公式三者取最大值設計)

 1. 最小設計水平總橫力:    --- 公式(2-1)

 2. 中小度地震設計地震力:   ---公式(2-16b)

 3. 最大考量地震設計地震力: --- 公式(2-16c)

耐震設計規範，愈改愈不合理

公式三者取最大值設計，代表規範考量的三種地震水準(1)中小度地震，(2)設計地震，(3)最大考量地震，是無法在計算之前就知道何種地震(control)控制設計，三種地震其中之一都可能是最大值。但是耐震設計規範的工址液化的判定，分別檢核大、中、小地震，大家都在計算之前就知道大地震控制(control)設計。將台北盆地辦公室建築物，以民國95年與民國100年七月一日正式頒布大、中、小地震三者工址液化的判定作一比較如下：

像台北市政府所公告的的基地「液化潛能圖」，是根據學者專家的建議，依地表加速度= 0.23g。但是依民國100年耐震設計規範(依法行政)，地表加速度= 0.32g，這將使台北市政府所公告的「液化潛能圖」成為「嚴重液化圖」而造成不必要的恐慌，依民國100年規範設計將使地工工程的成本提高數倍，甚至無法施工，衝擊甚大。這規範的邏輯是愈改愈不合理。