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中心技術報告

NCREE-2020-013

時間 2020-11-30
標題 2020年既有建物耐震能力評估與補強研討會論文
摘要 於2016年2月6日的高雄美濃地震與2018年2月6日的花蓮地震中,住商混合大樓倒塌的悲劇依舊時時刻刻提醒我們:既有建物耐震能力評估與補強的工作有待進一步的推動與落實。國家地震工程研究中心(以下簡稱本中心或國震中心)受教育部委託自2009年起執行全國中小學校舍耐震評估與補強專案工作,其成效在歷年強震後已經獲得實際驗證,現亦正積極進行私有建物與衛生廳舍的耐震評估與補強工作。本中心持續更新建物耐震評估與補強的核心工具TEASPA至4.0版,增加具有開口之鋼筋混凝土(RC)牆的模擬與分析、擴充耐震補強工法、考慮階段性補強的評估方法、與提供線上服務網頁等(詳見第一章)。此外,非線性靜力分析似乎無法有效預測中高樓層建築的受震反應,故本中心正積極發展非線性反應歷時分析程式TEASDA,可以清楚定義鋼筋混凝土構件的加載與卸載的行為,以進行非線性動力分析(詳見第二章)。本中心亦探討以纖維斷面取代非線性鉸的分析方法,該纖維斷面能夠考慮軸力與彎矩的互制,並且可由使用者自由設定遲滯迴圈的規則(詳見第三章)。第四章則是探討強脊系統的勁度配置,強脊系統之作用如同使用一個相對較硬的脊柱來拘束標的建築的變形,可以使該建築的層間位移角更加均勻地分布於各個樓層,或可作為補強時的另一種選擇。在實際工程案例方面,第五章介紹國震中心增建大樓的耐震性能分析。該大樓由原來六層樓的RC建築增建為十三層樓兼具RC、鋼構與SRC的建築,並且在平面上擴增一個服務核心區,造成結構在平面與立面上皆具有新舊交界面的狀況,再加上安裝三種被動消能元件,使得其耐震性能分析相當具有挑戰性。過去常見的耐震補強建築大多為低矮建築,而第六章特別針對一棟24層樓鋼筋混凝土建築,評估採用雙K型斜撐鋼框架之結構補強的效益,其評估方法是採用ETABS軟體分別進行非線性靜力分析與非線性動力分析,並且比較遠域地震及近斷層地震所造成的耐震需求的差異。在TEASPA的架構上,第七章針對鋼構造建築的梁、柱塑鉸設定、性能目標、檢核項目與流程進行探討,並且以一棟兩層樓鋼構造抗彎矩構架做為示範例。相較於低矮建築,中高樓建築於2016年2月6日的高雄美濃地震與2018年2月6日的花蓮地震中顯得具有更大的易損性與致災性。究其原因,中高樓建築經常具有贅餘度不足、軟弱底層、與結構不規則等特性,因此急須發展一套能夠考慮既有中高樓層建築特性之耐震初步評估與簡易評估程序(詳見第八章)。住商混和的中高樓層建築經常具有開放空間的一樓,以作為店面或大廳使用,由於牆量減少,使得底層柱的軸力比需求有可能顯著大於其他樓層的柱,故本中心規畫進行高軸力比的柱構件試驗,以探討變化配筋細節之柱構件,在承受高軸力作用下的受震反應(詳見第九章)。本研究報告作為國震中心於2020年11月27日舉辦的「2020年既有建物耐震能力評估與補強研討會」論文集,各章內容將以口頭報告或海報方式呈現。期待透過此次研討會的舉辦,與各界共同分享與討論國震中心於2020年在既有建物耐震能力評估與補強工作的成果與心得,或將有助於推動危險老舊建築的耐震評估與補強工作。
關鍵字 既有建物、耐震能力評估與補強、非線性反應歷時分析、非線性靜力分析
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