建築物之不同測線傾斜率量測值合理性比較探討

摘要

建築物安全或損壞之評估,除了裂縫形式、寬度、走向之觀測外,傾斜率量測亦為重要之項目,傾斜率量測值攸關建築物後續之處理方式為部分修復、修復及補強抑或拆除重建。由於建築物傾斜率量測時受地形地物影響很大,因此工程師於現場量測時常遷就於現地狀況,以可量測、可通視為前提選擇測線,因此測線種類有多元性選擇,不同測線種類之傾斜率量測結果的合理性不盡相同。本文以四個案例之多種測線選擇位置的測量結果進行比較探討,分析不同測線選擇位置之測量結果優劣,本文依分析結果建議測線選擇位置以建築物之屋角柱線為首選,其餘位置之測線傾斜率建議僅列為比對用。

一、 前言

台灣位處地震帶上,近年發生多次造成建築物損壞之地震,震後建築物之安全評估中,傾斜率的量測屬重要項目;又新的工程建造過程若出現損鄰現象,而是否為該新工程建造時所引發之損鄰須經過鑑定,鑑定之依據為建造前之現況鑑定及損害之鑑定,此類之鑑定項目中傾斜率的量測亦屬最重要項目。

傾斜量測作業之方法,因使用儀器之不同,而有各種觀測方法,包括經緯儀觀測法、垂直儀觀測法與鉛垂線觀測法等[1]。當通視條件不良,例如在防火巷內或牆面前後視線受阻,無法採用經緯儀觀測時,可採垂直儀觀測法。鉛垂線觀測法須在無風狀況、特殊環境或水中觀測時採用。目前經緯儀已提供有直角鏡之附件,可解決防火巷內或牆面前後視線受阻等情況,故工程師多採用經緯儀觀測。

建築物的傾斜率攸關修復補強方式及費用多寡,因此傾斜率之量測精確度影響至為重大。傾斜率之量測精確度除受量測人員專業素養影響外,亦與傾斜率量測時所選之觀測線位於結構體的位置有關。

本文以不同部位傾斜率觀測線對傾斜率之影響為探討重點,測量方法採用目前工程師最常用之經緯儀觀測法,以下提供四個實際量測案例分析比較,討論其優劣及造成的原因,最後做出結論與建議。

二、 經緯儀觀測法之傾斜率計算

經緯儀觀測法是先選定欲量測之建築物外觀線後,於該建築物外觀線前可通視上下觀測點位之適當距離處設置經緯儀,經定平後即可觀測上下點位,如圖1所示,分別紀錄上觀測點位之垂直角823-7-1 ;下觀測點位之垂直角823-7-2 、水平角 823-7-3以及儀器中心點至建築物觀測點之水平距離 823-7-4,則選定之建築物外觀線的傾斜率(Δ/H)計算如下。

823-7-5

三、 傾斜建築物之處理

建築物的傾斜率大小與修復補強方式有關,以下就不同機關對於建築物傾斜率過大須拆除新建之規定值以及建築物無結構崩塌顧慮但須修復補強時補償費用估列等兩部分說明。

(一)建築物需拆除新建之標準

台灣省土木技師公會鑑定手冊規定「房屋所有量測之最大傾斜率超過1/40者,不論損壞情況如何,應依房屋重建造價估算損壞修復費用」[1]。若依目前教育部委託國家地震工程研究中心執行中小學校舍耐震評估與補強之專案,結構物崩塌性能點標準由國家地震工程研究中心「校舍結構耐震評估與補強技術手冊第二版(NCREE 09-023)」[2]之定義取在樓層層間變位角等於2%時(即1/50)。

上述說明建築物傾斜率達一定程度(1/40或1/50)後即視為有崩塌之危險,其中國家地震工程研究中心「校舍結構耐震評估與補強技術手冊」之規定值較台灣省土木技師公會鑑定手冊之規定嚴格。

(二)傾斜率與工程性補償

當建築物之傾斜率對建築物無結構崩塌顧慮時,可以修復補強方式辦理,補償費用估算原則如下[1]

 1. (Δ/H)<1/200:修復房屋傾斜率 (Δ/H) 低於1/200 者,不需估算建物傾斜補償費用,惟應估列建物損害部份之修復費用。

 2. 1/200≦ (Δ/H) ≦1/40 :房屋傾斜率 (Δ/H) 超過1/200 ,但未達1/40 者,鑑定技師應依評估結果估列建物損害部份之修復補強費用。

 3. (Δ/H) >1/40:重建房屋傾斜率 (Δ/H) 超過1/40 者,不論損害情況如何,應依房屋拆除新建造價估算費用。

由上述規定顯示,傾斜率量測結果的合理性,對補償費用多寡造成很大的影響。依目前我國營建業施工習性來看,選用建築物不同部位之測線對傾斜率量測結果合理性應有很大的影響,將進而影響補償費用的多寡。

四、 建築物傾斜量測之測線選擇類別

台灣省土木技師公會鑑定手冊[1]對於測線之選擇認為建物4個角落之8條垂直測線為最具代表性,對於獨棟之測線建議如圖2,連棟式建築之測線建議如圖3。

當建築物4個角落之8條垂直測線無法通視時,工程師就現地情況有不同之測線選擇如圖4所示,包含上下對齊之窗角線、上下對齊之梁柱交點線、上下對齊之冷氣窗口線等。此情況亦發生於圖3連棟式建築之中間測線如T3~T13。

建築物之傾斜率值依台灣省土木技師公會鑑定手冊[1]規定「取所有量測值中之最大傾斜率」,因此需謹慎選擇具代表性之測線。

五、 測線選擇之實測案例及影響探討

本文進行四個實測案例,其中三個案例坐落於新北市,另一案例坐落於桃園市,四個案例外觀均無明顯傾斜。於探討案例中同時選用不同位置種類之測線,案例外觀照片及測線位置如圖5~8所示,量測結果如表1所示。

由表1之案例2顯示屋角柱線(測線1)之傾斜率為1/1,365,而梁柱內角測線(測線3及測線4)之傾斜率分別為1/1,438及1/102。雖然測線3之傾斜率接近屋角柱線(測線1)之傾斜率,但測線4之傾斜率與屋角柱線(測線1)之傾斜率差異很大。另表1之案例2選擇中間柱側邊(測線2)之測線時,傾斜率為1/647,亦與屋角柱線(測線1)之傾斜率差異大。測線3(傾斜率為1/1,438左傾)及測線4(傾斜率為1/102右傾)屬同一建築立面如圖6所示,除其傾斜率相差很大外,傾斜方向則呈現相反趨勢。

由表1之案例1顯示屋角柱線(測線1)之傾斜率為1/2,858,窗口測線(測線2)之傾斜率為1/1,316,梁柱內角測線(測線3) 之傾斜率為1/4,040。此案例顯示梁柱內角測線之傾斜率小於屋角柱線,此與案例2之結果相反。

由表1之案例3顯示屋角柱線(測線2及測線4)之傾斜率分別為1/2,359及1/4,125,中間柱側邊測線(測線1)之傾斜率為1/1,211,電梯間磁磚線測線(測線3) 之傾斜率為1/1,950。此案例顯示中間柱側邊測線及電梯間磁磚線測線之傾斜率大於屋角柱線約2倍。

由表1之案例4顯示屋角柱線(測線2)之傾斜率為1/4,394(左傾),測線2雖仍為屋角柱線但兩層間有雨遮突出物致上下層不連續,其傾斜率為1/2,638(右傾)。測線1及測線2屬同一建築立面如圖8所示,除其傾斜率相差將近2倍外,傾斜方向亦與案例2相同呈現相反趨勢。

表1顯示選用不同位置或種類之測線有不同之傾斜率,且相同位置性質之測線有極大之傾斜率差異,甚至出現屬同一建築立面之不同測線的傾斜方向呈現相反之趨勢。究其原因應與建築物施工時之習慣有關,通常泥作師傅於表面抹平及貼磁磚時,對於4個角落之屋角柱線會較仔細的調整垂直度,而對於凡屬建築物內部之中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等上下層的垂直度關注度較小,例如上下層窗戶間邊界線不一定非要在同一垂直線上,但單一窗戶邊界線會較仔細調整垂直度。因此造成雖然是同一棟建築物,選用相同條件之測線但位置不同時傾斜率會有極大之差異。

台灣省土木技師公會鑑定手冊[1]規定建築物傾斜率「取所有量測值中之最大傾斜率」,由本文上述案例之研討結果顯示,除屋角柱線外之其餘的測線傾斜率量測值合理性令人存疑,對於一長條形建築物(如圖4)或屋角柱線觀測受阻,而須選用建築物中間測線時,建築物之傾斜率是否取「所有量測值中之最大傾斜率」,本文建議應謹慎為之。

六、 結論與建議

建築物傾斜度攸關建築物後續處理方式及所需經費的多寡,傾斜率量測合理性與測線選擇之位置有關,本文進行四個實測案例之不同位置及種類測線之傾斜率量測結果分析比較。結果顯示選用凡屬建築物內部之中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等之測線,可能會造成相同條件之測線因施工時之關注度不同而有極大差異之量測結果。因此本文有以下之結論與建議:

1. 測線選用應以屋角柱線為優先,判定建築物傾斜度亦應以屋角柱線為準。

2. 同一建築物內部之中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等測線的傾斜率值變異性較大。

3. 建議凡屬建築物內部之中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等的傾斜率值僅列為參考及施工前後之比對用。

4. 選用中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等測線時,建議將泥作師傅施作習性列為選線考慮因數,例如可考慮以單一層之上下交點為觀測點,且觀測之上下樓層數須多,其結果應盡可能與屋角柱線比對。

5. 對於連棟建築物之傾斜率值,台灣省土木技師公會鑑定手冊[1]之建築物傾斜率「取所有量測值中之最大傾斜率」規定,建議應再進一步研究討論。

本文作者對於選用中間柱邊線、窗戶角落、梁柱交界點等測線時之測量方法有後續之研究,亦有研究成果顯示如何量測可有較佳之合理性,因受限於篇幅因素,後續研究成果將於本報後期說明。

七、 致謝

本文所述之案例係由台灣省土木技師公會以產學案方式提供,執行案例測量時所需經費亦由台灣省土木技師公會提供,本文作者對於台灣省土木技師公會、案例之營造廠商及住戶於測量過程提供之協助表示謝意。

參考文獻
 1.台灣省土木技師公會(2012),「鑑定手冊」,台灣省土木技師公會,台北,p83-84。
 2.國家地震工程研究中心(2009)。「校舍結構耐震評估與補強技術手冊 第二版(NCREE 09-023)」,國家地震工程研究中心,台北。

表1 不同測線位置之傾斜率量測結果

案例 測線 兩點水平距離 兩點垂直距離 傾斜率 備註
(cm) (cm) (傾斜方向)
案例1 1 0.36 1,017 1/2,858(左) 屋角柱線
(新北市林口) 2 2.25 2,954 1/1,316(左) 窗口
  3 0.63 2,557 1/4,040(左) 梁柱內角(牆內縮)
案例2 1 1.07 1,454 1/1,365(左) 屋角柱線
(新北市汐止) 2 2.79 1,803 1/647(左) 中間柱側邊
  3 0.84 1,215 1/1,438(左) 梁柱內角(梁柱牆為一平面)
  4 11.76 1,200 1/102(右) 梁柱內角(梁柱牆為一平面)
案例3 1 2.08 2524 1/1211(左) 正面中間柱側邊
(桃園市) 2 1.02 2405 1/2359(左) 屋角柱線
  3 0.9 1746 1/1950(左) 電梯間磁磚線
  4 0.42 1714 1/4125(左) 屋角柱線
案例4 1 0.8 3504 1/4394(左) 屋角柱線
(新北市林口) 2 1.37 3608 1/2638(右) 屋角柱線(兩層間有雨披突出物致上下層不連續)

823-7-6

圖1 經緯儀傾斜率量測示意圖

823-7-7

圖2 獨棟房角傾斜測向示意圖[1]

823-7-8

圖3 連棟房角傾斜測向示意圖[1]

823-7-9

圖4 可能採用之傾斜率測線

823-7-10

圖5 案例1之外觀照片及測線位置示意圖

823-7-11

圖6 案例2之外觀照片及測線位置示意圖

823-7-12

圖7 案例3之外觀照片及測線位置示意圖

823-7-13

圖8 案例4之外觀照片及測線位置示意圖

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】



【版權重要說明】:本網站內容係由該著作權人或團體同意下轉載、或由該作者或會員自行創作上載發表之沒有違反著作權之圖稿內容,一切內容僅代表該個人意見,並非本網站之立場,本站不負任何法律責任;若讀者認為文章或評論有侵權不妥之處,請與聯絡我們,將儘速協同處理;同時未經本網站同意請勿任意轉載內容,我們也將保留一切法律追訴權利。