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建築研究簡訊第99期 《業務報導》

建築耐震評估補強效益分析與法規研議

一、都會區地震損失評估與耐震補強投入產出成本效益分析

  本研究透過回顧相關法規,並配合結構分析軟體Midas進行建物側推模擬分析。擇0206美濃大地震臺南市兩棟建築物倒榻傷亡人數較多之案例,其一為永康區維冠金龍大樓,本大樓係為臺灣單一建築物倒塌傷亡最慘烈之災難事件,另一案為歸仁區幸福大樓,其與前案相同皆為美濃大地震倒塌之住商混合大樓。案例建物以電腦軟體進行相關耐震補強模擬,並配合國家地震中心公佈之「建物震損程度評估方法-TELES」進行兩棟建物補強後之成本分析,最後將此分析成果與兩棟建物之實際震災結果進行比較,完成補強工程之成本效益評估研究。

二、受震災破壞案例建築電腦模擬分析

  本項目先求出該建物工址回歸期475年地震所對應之有效地表加速度(EPA),再藉由TEASPA進行結構側推曲線轉換,取出其性能點,進一步將該點轉換成該結構所對應之耐震容量,並與475年地震所對應之有效地表加速度進行比較,若兩者比值大於1,則代表結構擁有足夠的耐震容量,反之則需要進行耐震補強。

  以幸福大樓為例,可發現在建物達到最大基底剪力時,所對應之性能最大地表加速度(Ap)為0.219(g)(如圖1)。

  由目標設計反應譜可得知該區設計最大地表加速度(AT)為0.28(g)(如圖2),本建物之Ap與AT其比值小於1,故以耐震詳細評估方法可得知該建物需進行耐震補強。

圖1 幸福大樓補強前性能曲線

圖2 幸福大樓位置及頻譜基本資料

 

  由相同分析流程,維冠大樓在其基底剪力達到最大時,結構物崩塌地表加速度為0.274 (g)(圖3)。與補強目標0.32(g)進行比較,其比值小於1,即維冠大樓亦需要進行結構耐震補強。

圖3 維冠大樓補強前性能曲線

圖4 維冠大樓位置及頻譜基本資料

 

三、補強效益評估分析

  本項目係進行模擬案例建築補強後之災損分析。將實際災損資料與模擬補強成本及補強後災損相比,幸福大樓歷史災損成本為63,239,079元,其經計算補強成本及補強後災損經費如表1。

  維冠金龍大樓歷史災損成本為890,939,706元,其經計算補強成本及補強後災損經費為如表2。

  案例建築物進行結構耐震評估及補強工程,雖需投入部份經費,且補強後建築物仍有些微損害,但量化分析其災前投入成本與震災損失效益成本比率(Benefit-Cost Ratio)為21~34,顯示補強後確實可以降低人員傷亡,進一步降低社會損失,可以此做為說帖積極推廣耐震評估補強相關工作之執行。

表1 幸福大樓災前投入成本與震災損失效益成本比率(Benefit-Cost Ratio)


 
表2 維冠大樓翼牆災前投入成本與震災損失效益成本比率(Benefit-Cost Ratio)
 

四、「既有建築物耐震評估補強促進法(草案)」研議

  我國在耐震補強相關計畫之推動,尚缺少完整之配套措施及法律系統,反觀重建部份於都市更新相關法律已有完整法律系統,而耐震評估、補強相關法律則散落於各法,尚無完整之法律架構。且於前述補強成本效益分析,驗證了耐震補強對於我國現況而言具一定之急迫性與必要性,故本研究將精進105年度研究報告所提出之「既有建築物耐震評估補強促進法(草案)」,修正條文表3。

表3 既有建築物耐震評估補強促進法(草案)