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研究成果

既有建築物防倒塌階段性耐震補強法規與設計方法之研擬

計畫主持人: 王榮進
協同主持人: 廖文義
執行單位:
執行期程:
GPN:
ISBN:
MOIS:
組別: 工程技術組
執行方式: 協同研究
關鍵詞: 中高樓層建物、鋼筋混凝土、耐震補強、耐震評估
參考文獻:

中文摘要


一、研究緣起

在國內近年來地震產生人員傷亡之中高樓層建築物震害調查顯示,中高樓層鋼筋混凝土(RC)建築物常因其商業用途及使用機能所需,其結構特性常產生力傳遞路徑不良、底層軟弱、平立面不規則效應過大及非韌性配筋如鋼筋搭接不良等問題,以致易產生震損甚至倒塌造成人命傷亡。因為私有建物需由所有者或居民自行出資進行評估補強,所以經費為最重要之考量因素,為使能推動具軟弱底層之中高樓層RC建物補強,採階段性之補強策略與研發經濟有效之評估、補強策略與工法為必要之研究,如此才能提高民眾接受評估與補強之意願。在考量國內既有RC建築物常見底層軟弱、非韌性配筋及不規則效應顯著的特性,本研究將耐震性能要求訂為以防止倒塌為基準,並配合營建署推動階段性補強經驗,研擬簡易、無須整體補強以建物倒塌防止性能為主之耐震補強評估與補強設計方法與工法,建立既有建築物受震倒塌可能性評估方法,及參考建築主管單位之震害防治策略,提供日本既有中高樓層建築結構防止倒塌之耐震補強相關資訊,提出篩選原則與補強策略初步建議。

二、研究方法及過程

1.研讀國內外常見建物耐震評估與補強技術報告、國內補強施工案例資料、國內震害主因調查成果,及文獻及實驗成果加以評估,對具軟弱底層中高樓層RC建物現況與特性篩選整理合適之工法。

2.進行國內「既有建築物耐震評估及補強促進條例草案」及日本「促進建築物耐震改修法律」之相關比較研究,探討能提高中高樓層RC建物民眾改善居家耐震安全意願之可能策略。

3.參考日本耐震評估方法,針對具軟弱底層中高樓層RC建物提出適用之簡易耐震評估方法、建物地震倒塌與穩定性評估方法與補強設計策略。

4.針對國內中高樓層RC建物常見底層軟弱、非韌性配筋及平立面不規則效應特性,研擬較為簡易、無須整體補強之防倒塌階段性耐震補強的適用工法。

5.收集歷年震損之具軟弱底層RC建物,推估建物結構開裂損壞後之結構週期計算方式,提出具軟弱底層RC建物進行耐震能力簡易評估時之有效週期計算方式。

6.針對常見之住商混合集合住宅等,挑選具有代表性之結構,進行耐震評估與補強設計示範例研究,探討於考量經濟性、空間限制及不妨害現有功能等條件下,可行之補強策略與補強設計方法。

三、重要發現

本研究以過去國內地震中受損之住商混合建物,以日本耐震評估法來計算其偏心率、剛重比等形狀指標項目,初步發現偏心率與剛重比項目確實可反應出此具軟弱底層建築物之弱點及折減相當之耐震能力,另藉由改善偏心率、剛重比來進行底部少數樓層適當與正確補強,在經濟費用下,顯著提昇此類建築物之耐震能力。

另本研究已蒐集許多國內外相關耐震評估與補強設計在法規上與技術上之參考資料,並以具軟弱底層中高樓層RC建築物來探討及研究適用之補強策略與方法及法規面之比較,故本研究之分析與補強設計可為後續研究與實務面之重要參考。

四、建議事項

本研究所提之耐震評估方法對於複雜結構系統或牆體繁多結構,實務設計工程師使用時可能需所多較繁瑣計算及誤算情況,故建議可根據本研究所提之耐震評估方法,另案發展輔助程式來可快速計算梁、柱與牆等之強度、剛度及計算偏心率、剛重比等形狀指標,減少使用者工作量及提高使用之正確率。

日本於耐震評估與補強上已有許多彙集成冊之評估與補強示範例,建議本研究後續可加以比照,蒐集更多之實際建物範例,以本研究所建議之評估方法與補強建議工法,以實務工程師來主導彙編一系列之評估與補強示範例集,可更詳盡的介紹耐震評估與補強計算之過程,對不同複雜結構提供建議補強方案供參考,及對評估補強方法有疑義處及適用性提出說明,有助於工程師實務工程之應用。



英文摘要


The major research contents of this project are as follow: 

(1) To study the technical reports for seismic retrofit, the domestic retrofit construction cases, the investigation results of earthquake damage to screen out the appropriate retrofit method for those high-rise RC buildings with soft-weak bottom story. 

(2) To conduct a comparative study of the Taiwan "Draft Regulation for Seismic Evaluation and retrofit of Existing Buildings " and Japan's "Promotion of Earthquake Retrofit of Buildings", and propose the possible strategies to improve the resident’s willingness at the conducting of seismic retrofit of home building. 

(3) Refer to Japan's seismic evaluation method, propose a simple seismic evaluation method that can evaluate the collapse possibility and stability of buildings under earthquake, and provide a retrofit design strategy for buildings with soft-weak story. 

(4) To collect the information of those damaged buildings with soft-weak story in the past earthquake and relative research literatures, estimate the formula for calculating the structure period considering the cracking and damage status of structural members. 

(5) For those mixed-use building structures, select three representative structures, conduct seismic evaluation and retrofit design according the method proposed in this study, and discuss feasible retrofit strategies under consideration of economics, space limitations, and existing functions.