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華信電子週報   <不動產行情、不動產估價、不動產法規類>

週報

主題:

十分鐘搞懂建物與防震()

前言:今年26日凌晨,台灣南部發生芮氏規模6.4地震,震央位於高雄市美濃區,造成台南市永康區維冠金龍大樓完全倒榻,各大媒體大篇幅報導,人員損傷以近年地震災害而言僅次於921大地震,使得地震與建物安全的問題再度獲得全國重視,也常可看到建商在銷售時常訴求建物耐震或抗震設計,究竟建商所言的耐震設計是什麼?又是否特定建材結構有明顯耐震能力較差之差異嗎?我們又該如何選擇較為耐震的房子呢?本期與下期電子報藉此機會整理介紹房屋結構與防震工程相關知識,以期更多人了解房屋建築的耐震與抗震設計,惟如有錯誤或遺漏之處,仍尚請不吝指正,謝謝!

房屋抗震的影響因素

  台灣為位處地震帶國家,因此我國現行建築物設計技術規則以及橋樑耐震設計規範,都有要求建築物或橋樑的耐震設計,內政部另有依據「建築技術規則」規定訂定「建築物耐震設計規範及解說」,所以可以說台灣的建築都是有耐震設計的

一般來說地震災害對生命安全最嚴重的威脅就是建物倒榻,而影響建物倒榻的因素可以從幾個方面考量:

1.地質地形:

(1)地質:地震爆發後,地震波就從由震源快速傳到地球表面,因為地表的覆蓋土層狀況不同,地表震源震動的特徵也不一樣。一般而言,覆蓋土層比較軟弱者,最好不要興建柔軟的超高層建築或柔軟的鋼骨橋樑,否則會有「與地共鳴」的傾向而遭破壞。同樣道理,覆蓋土層為堅硬岩石者,最好避免興建具有很多牆壁的低層建築物或石造橋樑,否則也會與地共振而遭受地震嚴重打擊。如果建築物所處的地質比較堅硬,地震波來的時候就容易消減,不會反覆震盪,建築物受到的震波相對就比較小,若為土壤液化區,則有多種地基強化方式改良土地支撐力,如將地盤灌漿或基樁打入穿越土質層到岩盤(如下圖)

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(2)地形:例如台北市的盆地效應,西元19861115日,花蓮外海發生芮氏規模6.8的地震,臨近震央的花蓮並沒有太大的災情,但距離震央100多公里的臺北地區,卻發生大樓倒塌的嚴重災情,原因即是盆地效應會拉長震動時間、放大震動強度。

2.建材結構:不同結構系統的耐震能力與特性並不相同,不過在進行建築耐震設計時,原則是不管採用哪種結構系統,都會要求建築物的安全性必須通過耐震標準,建築物並不會因為是鋼構還是鋼筋混泥土構造,就比較容易倒塌,耐震設計上都是合格的。事實上,不論是何種構造,只要依據「建築物耐震設計規範」來設計,並且確實做好施工過程的每一個環節,就可以抵擋絕大多數的地震。

3.建築高度:由於高度越高,樓頂所受的加速度越強,加上底層承載的重量越重,越有可能因為結構設計不良或施工不良而倒塌。

4.建築外觀形狀及使用變更:若建築物某樓層之重量與其相鄰之樓層有明顯差異,或是建物立面幾何形狀不對稱,前者如設置游泳池或是一樓完全開放設計,後者如某樓層退縮或外推,皆被視為立面不規則;平面上,建築幾何形狀最好是方形、矩形或圓形,如果是十字型、H型、L型平面等等,則被視為平面不規則。越規則的建築受到地震的影響就越不明顯,越不規則就越容易出現「軟層」或是「弱層」的問題,地震便相當容易對這些軟弱層造成破壞,

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有些屋主或建商為了營業或裝潢的需求,會把一樓的隔間牆打通或把柱子打掉;或為了讓大樓看起來氣派體面,而使一樓過度挑高;或要增加居住空間,而在建築物的頂樓違法加蓋。像這樣樓房的結構設計不當或經過非法改變,造成頂樓過重、底層支撐力不足的情形,通稱為「軟弱底層」現象,這種建築物特別容易在地震時崩塌。

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結構與耐震

  

台灣現代建築的主要建材有三種: 鋼筋混凝土(RC)、鋼骨鋼筋混凝土(SRC)及鋼骨結構(SC,亦稱SS),因為921大地震後倒榻的房屋結構多為鋼筋混凝土造,所以許多人都會認為鋼筋混凝土的耐震較其他結構差,其實根據災後調查發現,幾乎所有倒塌的鋼筋混凝土建築,都是因為施工不良或設計不當所致。臺灣的建築耐震法規經過多次修訂,不管使用哪種結構系統,只要建築物依據「建築物耐震設計規範」來設計,施工落實結構設計並顧及每一施工細節,耐震強度應無疑慮。鋼筋混凝土(RC)、鋼骨鋼筋混凝土(SRC)以及鋼骨結構(SC)三者,各有不同的特性、優缺點以及施工上需要注意之處:

1.   鋼筋混凝土(RC是台灣最常見的建築材料,有造價低、防火性高、隔音效果佳、耐久等優點。但是RC結構施工程序複雜,品質控管難度高,施工細節成為建築結構是否耐震的重要關鍵,需要注意鋼筋與混凝土的品質、箍筋的角度以及諸多施工細節。建造時先組立梁柱的鋼筋,接著在鋼筋的外圍架設模板,再灌注混凝土完成建築物的構架。由於鋼筋混凝土結構材料較重、韌性不佳,樓房蓋得越高,承擔的自身重量也愈重,因此底層的柱子必須更粗壯,才能抵抗地震力。在建築成本與使用空間的考量下,鋼筋混凝土建築的高度通常不會超過20層樓,在台灣最多也只建到30層樓高。

2.   鋼骨結構(SC的建造方式是以螺栓、卯釘、焊接等方式接合鋼材,組成鋼骨構架,再進行樓板及牆面工程。因為鋼結構的材質輕、韌性大、工期短、施工品質穩定,適合用來建造高樓。然而,相較於鋼筋混凝土結構,鋼結構建築的隔間材質給人不夠厚實的感覺,而且隔音效果較差、造價高,一般較少用來當住宅,大多做為營業處所或商務辦公大樓使用。鋼材有良好的延展性,使得鋼結構建築相當耐震,不過如果使用品質不佳的鋼材或施工不良,仍然有很大的風險。焊接技術是決定鋼結構建築會不會在地震時倒塌的重要因素,應聘請有證照的焊工,依照嚴謹的規範作業,並於焊接完成後通過「焊道非破壞檢測」。此外,鋼材不耐銹蝕及高熱,必須以噴漆、鍍鋅等方式加以保護,並且在鋼材外被覆防火材料,做好防火隔熱措施。除了上述的施工細節外,購買鋼結構建築時,也可以請建商提供鋼材出廠的檢驗證明,且正是由於鋼骨的韌性較大,故面對強風或地震時,鋼骨結構的晃動程度也是三種主要結構中最大的

3.   鋼骨鋼筋混凝土結構(SRC),這是結合鋼筋混凝土結構與鋼結構兩種建材與工法的建築。建造方式是先利用鋼材做好構架,並且在鋼骨外加設主筋及箍筋,之後組立模板並灌入混凝土,把鋼骨及鋼筋包覆起來,後續的施工步驟大致與鋼筋混凝土相同。SRC綜合了鋼結構與鋼筋混凝土結構的特點,韌性比鋼筋混凝土結構高,材質比較輕,防火效果則比鋼結構好,適合用以建築中高樓層的大樓。不過 SRC 不僅造價高,施工也非常繁複,除了需要與鋼結構相同嚴謹的鋼骨焊接與檢驗過程之外,也要注意鋼筋綁紮與混凝土品質等問題。

4.   各結構特性比較表:

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結論

  經以上資料整理可發現,其實除了建物本身的結構外,周邊環境與地質的差異也從根本上影響了地震時的居住安全,而建材與結構雖然在耐震程度上有所差異,但不同的建材結構皆有不同的方式足以增強耐震特性,施工不良偷工減料才是影響建物安全最主要的因素,故挑選良好設計的建築與嚴謹且工程實在的建商比單純比較建物結構來得重要,下期電子報將針對建物各抗震工程與技術與讀者介紹分享,敬請期待!

 

 

 

以上資料來源參考:

1.   建築物耐震設計規範及解說http://www.cpami.gov.tw/chinese/index.php?option=com_content&view=article&id=10471&Itemid=57

2.      國家地震工程研究中心http://www.ncree.org/

3.      建築與防災-(李柏昱)http://pansci.asia/archives/75408

4.   專題報導-安全耐震的家(李政寬、邱世彬、張惠玲)http://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9802/9802-05.pdf

5.   建物防震https://market.cloud.edu.tw/content/senior/earth/yl_ld/content/1-2/proof.htm#0

6.      相關報導http://www.epochtimes.com/b5/6/5/20/n1324709.htm

 

 

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