耐震設計規範新規定?制震、耐震、免震差在哪?阻尼器功用?水泥磅數是什麼?

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建築設計
耐震設計規範新規定?制震、耐震、免震差在哪?阻尼器功用?水泥磅數是什麼?
最新更新時間: 2024/4/16
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房感知識庫
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建案常常標榜能夠 免震 、 制震 ,但這代表什麼?臺灣位於地震帶上,持續受各種大小地震的摧殘與困擾,人們在面對居住環境時自然而然非常關心耐震相關的問題。地震工程界有個說法是:「地震本身不會害死人,但建築物會。」強震來臨時,大多數的傷亡都是因為建築物倒塌而造成,而在電視上看到關於建築物倒塌的新聞也讓人更加關注自己身處在的建築物內的耐震程度。

究竟一棟建築物能夠利用什麼樣的 免震設備 制震設備 來抵擋大自然的力量?耐震的主要概念又是甚麼呢?希望能在這篇為大家釐清一些基本的 免震 制震 抗震 觀念!

編按:🚨 2024 年 4 月 3 日一早 7:58 出現芮氏規模 7.2 的全台有感地震,花蓮縣和平鄉最大預估震度達 6 強,不少地區都陸陸續續傳出災情,有些建築物甚至經不起地震而倒塌,不免讓人擔心自身周圍建築物的耐震程度。別擔心!房感幫你整理了有關耐震的相關資訊了,看完你就對耐震具有基本概念囉!

耐震設計規範最新消息!

首先為大家介紹有關建築物「 耐震 」的相關法規《建築物耐震設計規範》,由內政部營建署集結國內地震工程專家的研究以及地震災害的經驗,經過立法院通過後施行。根據地震發生的機率、規模、震度,將臺灣各地分成不同的震區後,再依照此標準規定各區建築的地震力係數

國家研究院的國家地震工程研究中心自 2005 年起主力負責檢討修訂建築物耐震規範,上一次的修訂在 2011 年,至今已間隔 11 年,才終於釋出新版規範。希望在地震頻頻發生的台灣,可以達到「大震不倒、中震可修、小震不壞」的願景,這次主要修訂的重點有包含以下四個:

提升鄰近斷層區域耐震安全

以大家的惡夢「 921大地震 」為例,當時因為斷層錯動引發嚴重的地震,斷層周圍的房屋倒塌情形更為嚴重,因此專家學者也更加重視斷層區周圍的建築耐震條件。緣此,國震中心在新版耐震設計規範中,加強了鄰近斷層區新建築物的耐震設計要求,以確保建築物可以承受得住「近斷層效應」。

以旗山斷層為例,如果斷層周圍新建築物依照新版耐震設計規範興建,整體耐震能力將可提升 2~3 成!雖然工程造價成本會增加約 5 % ,但帶來的居住安全程度卻是無可限量

💡延伸閱讀>>>921大地震分析!有騎樓的建築容易倒?怎樣的建築有危險?從 921 受災狀況看地震影響!

改善「軟腳蝦」建物的耐震能力

有鑒於之前台南維冠大樓、花蓮統帥飯店,以及前陣子倒榻的花蓮玉里大樓,都是因為建築物底部「軟腳蝦」的設計,導致地震帶來劇烈搖晃時,建築物「頭重腳輕」無法支撐而應聲倒落等情況。這次新版的耐震設計規範也針對這些「軟腳蝦」建物補強「排除弱層破壞」的規定。

這項規定讓被判定為強制需要改善的建築物,在完整補強結構或是拆除重建之前,可以先採取階段性補強的暫時保護措施,包含 RC 剪力牆補強工法等,以暫時避免突如其來的強震嚴重影響到房屋結構。

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精進土壤液化圖資與抗液化設計

此外,「 土壤液化 」也是大家非常關注的一點。土壤液化會讓土壤失去承載建築物重量的力量,因此如果遇到強烈的地震搖晃,便可能造成建築物下限或是嚴重傾斜等災害。

因此,國震中心蒐集國內與世界各國土壤液化案例後,分析計算台灣不同區域土壤的「抗土壤液化強度」,從中推出土壤液化評估方法,藉此精進全國液化潛勢圖的正確性,讓大家在建屋或是購屋前,都可以更精確地避開這些高危險潛勢區。

💡延伸閱讀>>>土壤液化是什麼?土壤液化原因?土壤液化潛勢怎麼查?土壤液化潛勢區要注意!

確保隔減震元件設計品質與效能

最後,在新版耐震設計規範中,也特別針對「隔減震元件」的設計品質測試與品管程序,訂定更嚴格且細緻的規定,以確保隔減震元件在實際應用上可以發揮出原有的效能、提升居住安全。

耐震係數

所謂的「 耐震 」或「 抗震度 」是建築物在最初的設計規劃時所能承受的最大力量。而「 耐震係數 」則是水平加速度的係數,也就是「預估地震時該地區可能發生的最大地表加速度值」

💡簡單來說:耐震係數越高,能承受的耐震度就越高!

而建築物 耐震 的主要觀念可以用一句話來解釋,就是:「小震不壞、中震可修、大震不倒」。小震指的是當地平均每 30 年就會發生一次的最大地震,其強度不會使建築物受損,在地震過後能夠維持其正常機能;中震是根據歷史地震統計當地平均每 475 年就會發生一次的最大地震,其強度只會使建築物局部受損,但經過修繕後仍然可以居住;大震則是當地平均每 2500 年就會發生一次的最大地震,其強度可能使建築物全面受損,但不會倒塌,大樓裡的人仍可逃離大樓。在強震中建築物可能無法毫髮無傷,所以耐震的主要目的是要讓人能夠及時逃出,遠離危險來源

水泥磅數是什麼?

水泥磅數的正確說法是混凝土設計強度,公制單位為 kg/cm²(每公斤可乘載多少公斤的重壓),但通常會使用「磅數」或是 psi(英制)來表達。水泥磅數的選擇和上述提到的條件有密切的關係,不論是建築物用途、地形、氣候等等,都會是要考慮的因素。拿高樓大廈作為例子來思考的話,在下方的樓層與地基需要承載較多的重量,因此會使用更高強度的混凝土來支撐整座大樓;水泥磅數有機會隨著樓層高度遞減

水泥磅數高低示意圖

水泥磅數越大越好?

有時可能會聽到建商介紹建築物所使用的「 水泥磅數 」,一個常見的迷思是磅數越高代表房屋結構就越安全,但一棟建築物的結構需要從非常多面向下去分析,數字並不是絕對喔!

舉例來說,當地的土壤、地形、建築物用途等條件,都是一棟建築物的耐震係數的影響因子,如果建築甲位於地震區且土壤狀況較差,它可能需要 7,000磅 的水泥磅數但卻只用了 6,000磅 ;建築乙或許只需要 4,000磅 但卻用了 5,000磅 。

相較之下,雖然建築甲的實際使用磅數比乙高( 6,000磅 > 5,000磅),但建築乙其實擁有更高的結構品質(建築甲低於本身需求磅數;建築乙超過本身需求磅數)。因此大家不需要盲目地追求最大的數字,因為每一棟建築的條件都是不同的。

💡水泥磅數不一定是越高愈好!視情況妥善分配最佳!

耐震設計有哪些?

上面提到的《建築物耐震設計規範》與《混凝土結構設計規範》中已有清楚的結構設計規範、鋼筋的綑綁工法、混凝土磅數等等會影響建築耐震度的元素也有詳細的規定;設計端必須遵守法規去計算與設計,才能蓋出讓人安心的穩固建築。

當然,大家最在意的問題仍然是建築物如何耐震、用甚麼方法可以提高建築物的耐震度。除了最基本的建築結構設計鋼筋材質工法地基等等,結構技師或是建設公司也會考慮使用「 制震 」與「 免震 」設備來加強建築物的耐震度。

制震是什麼?

「 制震設備 」又可稱為「 減震 」或「 避震器 」,顧名思義就是減少建築物的搖晃,也減少對於建築物結構體的負擔。以下就讓筆者來為大家介紹幾種常見的制震設備吧!

阻尼器

最簡單也最多人知道的例子就是「 阻尼器( Damper 或 Shock absorber )」,阻尼器是用來減緩震動或吸收能量的機械或液壓裝置,而最知名的大抵是 台北101 大樓的風阻尼器。 台北101 屬於超高層大樓,容易受到風的影響而產生晃動,若擺動太大則會引起建築物內人們的不適。為了減少建築的搖晃, 台北101 採取的方式是裝設大家熟知的大圓球,也就是風阻尼器( Tuned Mass Damper  ,  TMD )。

💡延伸閱讀>>>為什麼 台北101 可以蓋這麼高? 一棟 摩天大樓 是怎麼長出來的?
💡參考影片>>> https://www.youtube.com/watch?v= SlKx8scISjM &feature=emb_logo

制震設備:台北101風阻尼器

制震壁

另一種方式叫做「 制震壁 」,是在建築物上下的結構體之間安裝中間含有黏彈性材料的鋼板,藉由這樣的裝置來吸收部份的地震能量,減緩搖晃的程度。又或者在結構比較不規則的建築物上加裝斜撐制震柱於梁柱的對角線,用來加強結構的韌性。

制震壁示意圖

黏彈性制震壁

前面講到,制震壁是在建築物上下的結構體之間安裝中間含有黏彈性材料的鋼板,而這種化學聚合的「 黏彈性制震壁 」,不僅能吸收地震部分能量,還能進一步降低地震搖晃的程度!

黏彈性制震壁

斜撐制震柱

制震方式也可以是在樑柱的對角線上裝設具有彈性的斜撐 制震柱 (在建築工地可以清楚的看到這種工法),以「V」、「^」、「/」等型態強化結構韌度,避免結構柱因變形而失去作用(較常用於結構不規則的特殊建築物)。

斜撐制震柱

免震是什麼?

「 免震 」又稱為「 隔震 」,是在建築物的結構底部安裝隔震墊,地震來臨時,藉由隔震墊的行動抵銷部分的地震能量,使得建築體只需要吸收剩餘的能量,因此可以大幅減少受損的程度。之所以會被稱為免震是因為這樣的方式能夠隔絕 60% 以上的地震力,是效果最好的一種方式

免震裝置示意圖

隔震墊

這邊提供一個隔震墊如何達到免震的範例給大家看看~

💡參考影片:https://www.youtube.com/watch?v=ovygOWWizoM

免震設備:隔震墊

雖說如此,台灣運用最普遍的耐震工法是制震,因為制震壁的位於柱樑或是牆壁上,屬於垂直向的物件,施工相較於免震設備容易許多免震系統因裝設於建築物結構體的底部,所以在前期設計與整合上難度較高,目前台灣的技術較不純熟。也因成本較高,所以選擇使用免震系統的建築大多是總價較高的建案,如陶朱隱園信義帝寶等。

💡延伸閱讀>>>【陶朱隱園介紹】陶朱隱園內部設計?陶朱隱園價格?陶朱隱園可以參觀?

隔震墊示意圖

結構補強是什麼?

除了上述這些耐震、免震、制鎮的設計,當大家聽到「 結構補強 」這幾個字的時候,是不是會自動和危險建築劃上等號呢?這其實是一個錯誤的想法,結構補強是一種災害預防工程,利用不同的施工方式去加強建築物抗震的能力。建築結構的問題是無法用肉眼觀察的,必須由專業的技師進行結構檢測才能診斷出建築的問題,也因此有做好結構補強的建築物比未檢測的老屋還要安全許多喔!

不論是一開始的興建、結構計算、或是結構補強,都涉及整棟建築物的設計與工法,必須按照法規以及專業流程進行。在任何一個階段偷工減料都會造成潛在的危險,因此施工品質與查驗可以說是最重要的關卡,也是政府和業界該嚴格評估與考核的。

以上介紹的制震、免震設備對於建築物的抗震都是加分的規劃,但筆者仍要提醒大家,不能陷入「有這些設備就絕對安全」的迷思喔!其實最重要的事情是基礎工程是否確實,只要施工品質提升,耐震力也會跟著提升;越是讓施工過程透明化,大家對於結構的安全才能更放心。

制震、耐震、免震比一比!

下面幫大家整理了免震 / 隔震、制震/減震、耐震/抗震三種的檢疫資訊、常見品牌以及目前市面上會見到的建築案例!大家有興趣的話不坊可以再多去了解喔!以後看屋的時候,如果聽到有相關的設備,也不會摸不著頭緒了!

免震 制震 耐震 比較

我家耐震嗎?

學習到那麼多種耐震手段後,大家是不是會好奇自己的家到底能不能耐震呢?國家地震工程研究中心是有推出一款街屋耐震資訊網,可以讓民眾透過填寫資訊來檢視看看自家的耐震程度。一起來看看怎麼使用吧!

💡測測住家耐震度>>>國家地震工程研究中心街屋耐震資訊網

街屋耐震資訊結果

這款系統主要是針對年代比較久遠的建物使用,包含:

  • 連棟街屋(有些包含三角窗)
  • 公寓式建築
  • 獨棟透天厝

所需要填寫的內容包含:

  • 建屋基本資料
  • 室外柱尺寸資訊
  • 室內柱尺寸資訊
  • 住家牆壁材質、尺寸資訊

透過系統你必須填寫的相關資訊雖然可能會需要花一點時間去量測,但為了知道自家的耐震安全程度,還是花點心力吧!如果不願意花這個時間的也可以去尋找相關的結構公司,請他們到住家檢測喔!

耐震補助申請攻略!

台灣為處於活躍的板塊交界帶,地震發生的頻率相當高,除了了解這些建築耐震工法,如果自己的住家已經是相對老舊的房屋,還有什麼辦法能解決呢?有鑑於過去歷次大地震倒塌的建築物,其倒塌主要原因是因為「軟弱層」被破壞,如果能在建築物底層增加補強構件,提供短期緊急處置措施,那就可以大幅降低建物於大地震來襲時瞬間崩塌的風險。

為此,營建署近年已經在持續推動「 私有建築物耐震補強措施 」,提供「 每件最高 450 萬元補助」,讓民眾可以花費較少的經費,就大幅降低建物再大地震來襲時瞬間崩塌的風險,有需求的民眾可以向房屋所在地的縣市政府提出補助申請喔!

💡編按:耐震評估申請補助提高,由每件6,000~8,000元提高至每件12,000~15,000 元。

耐震補助申請條件

・耐震能力初步評估結果「危險度總分大於三十分」者

・耐震能力詳細評估結果為「須補強或重建」者

耐震補助申請身份

目前只提供「公寓大廈」做申請。

  • 已成立管理組織:
    檢附區分所有權人會議決議通過申請耐震弱層補強補助之會議紀錄,並以管理組織主任委員或管理負責人為申請人。
  • 未成立管理組織:
    未推選管理負責人者,應有區分所有權人數及區分所有權比率逾二分之一同意(但區分所有權同意比率逾三分之二者,其人數不予計算),並推派一人代表為申請人。

耐震補助申請流程

耐震弱層補強補助

耐震補助比例與上限

💡詳細資訊請參考>>>私有建築物耐震弱層補強資訊網

類型 施作層面積 補助金額及補助比率
階段性補強 A 未滿 500 平方公尺 ・補助上限為「新台幣 300 萬元」
・且以不超過「總補強費用 45% 」為限
500 平方公尺以上 ・基本補助上限為「新台幣 300 萬元」
・以 500 平方公尺為基準,每增加 50 平方公尺,補助增加新台幣 10 萬元(不足 50 平方公尺,以 50 平方公尺計算)
・總補助上限為「新台幣 450 萬元」
・且以不超過「總補強費用 45% 」為限
階段性補強 B 不限 ・補助上限為「新台幣 450 萬元」
・且以不超過「總補強費用 45% 」為限

如果申請案件經耐震能力初步評估結果「危險度總分大於四十五分」、「 耐震能力詳細評估結果為須補強或重建」, 或「經直轄市、縣(市)政府認定耐震能力具潛在危險疑慮」的建築物, 補助上限可以提高到「新臺幣 450 萬元,並以不超過總補強費用 85 % 為限 」。

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