從921集集大震談建物破壞模式新建結構設計構想

地震來襲就像日本相撲比賽一樣，快著20秒慢著1分鐘就決定勝負，不像颱風來襲前有一段預警。最可怕的是主震之後餘震不斷，原先主震沒有震垮之建築物，在數次餘震後常造成倒塌，讓救援工作無法進行，只有冒著生命危險去搶救被壓在瓦礫堆的災民。

民國88年9月21日集集大地震，造成2,400多人喪生，接近一萬棟房屋毀損、倒塌。在100多公里長的斷層通過之處，地表隆起或下陷，無論再堅強的結構都無法逃過倒塌的命運。至於位於斷層以外的地方亦有大量的房屋倒塌或毀損。

先談低層建築物的破壞，根據88年10月31日內政部建築研究所的調查統計，1至3層的低層建築物，整體倒塌或塌陷者有2,563棟，傾斜者有681棟，嚴重破壞有1,555棟，中度破壞有1,267棟、輕度破壞為1,167棟，合計7,233棟，約佔全部破壞房屋8,489棟之84%，不可謂不驚人。

這些損毀倒塌的3樓透天厝一般是連棟興建，柱的尺寸是22公分*50公分，柱寬就是一個磚牆的厚度，施工時在預定柱位豎立好主筋，再紮柱箍筋，前後砌磚牆，留出50公分的柱位，砌完磚牆，柱的兩邊封模版澆灌混凝土，於是梁、柱與牆一氣合成。在牆壁粉刷之後就看不到柱子。當然隔間磚牆可以分擔房子的垂直重力，地震時也可以當作剪力牆，以抵抗地震力。可是在橫向也就是大梁跨度方向地震時，柱寬只有22公分就是柱子最脆弱的地方，梁柱鋼筋接合不佳，這就是最標準的強梁弱柱現象。在一般中小型地震時，因為是連棟關係還可以經得起考驗，但是碰到類似921這種大地震，梁柱接合部就無法承受而爆開，於是乎所有連棟房屋在左右搖擺之後壓毀一樓柱子整個降至地面，看不到一樓，而二樓以上完好如初。如果外接水電瓦斯二樓以上還可以住人，所以令人搞不清楚這些房子是要判定全倒還是半倒。因為終就要拆除重建，算是全倒才對。

至於重建就要屏除傳統施工法，把柱子確實做出來，柱的短邊最少要30公分以上，並要完成耐震結構分析後自行配筋。施工時要在柱子完成拆模，才砌前後隔間磚牆，且結構設計要按照最新的地震分區及建築技術規則來設計。

農曆3月全台瘋媽祖，從電視畫面可以看得出，信徒為了神任何痛苦都可以忍受，即使赴湯蹈火也在所不惜。我們信奉媽祖，神也保佑我們闔家平安、風調雨順。為了捐款建廟，二話不說慷慨捐獻，所以台灣的廟梁、柱屋頂畫棟雕梁，美不勝收，奢華之至，所以建廟的成本相當高。在集集市內的武聖宮倒塌，屋頂趴在地上，那是要做921地震的紀念，留在原地不拆除以供人憑弔。看起來廟的柱子主鋼筋很粗唯柱中間箍筋間距太疏，由於屋頂太重，上下振動把柱壓潰箍筋爆開，還有柱頭與梁之接合處也被扭曲破壞。看了令人痛心、惋惜。

一座廟宇的興建投入之經費相當多，尤其花在梁、柱牆壁之藝術及雕塑作品最多。至於廟本身的結構體工程費微不足道。現在只因為結構體破壞，一切成果毀於一旦，對於日後的重建以及所有的新建廟宇，筆者提議全部改為SRC結構，因為結構體增加的費用並不多，而廟宇可以永久保存，即使以後再遇到類似921的大地震，即使所有房屋倒塌，神的住所廟宇將不易倒，如此廟宇可作為民眾的避難所。

中南部的大廟宇都有建三、四層的香客住宿客房，那是提供遠道而來進香團的香客住宿之用，這些建築物如加強耐震措施，新建者用SRC設計施工，將是未來提供民眾最佳的避難場所。

新加坡政府蓋組屋廉價賣給人民，分年分期攤還房價。據說全國有80%的人民住在組屋，解決人民住的問題。組屋的一樓除了樓梯間和電梯間有牆壁外其他只有柱子而已，原本以為是會淹水，因此一樓不便有人住，其實新加坡是島國，加上排水設施良好絕不會淹水。他們把一樓做為公共設施空間，提供住戶集會的活動場所，也提供住戶婚喪喜慶之用的空間。

新加坡位於赤道無風帶沒有颱風，又沒有地震的災害，所以房屋不必做耐震設計，大樓結構梁柱尺寸都很細很好看。大樓只要能蓋起來，完工啟用後就不會有倒塌之虞。這種老天恩賜的特性，令人羨慕不已。這種把一樓騰空做為開放空間使用，在新加坡可行，但在台灣未必可行，因為台灣位於地震帶，一樓光靠柱子抵抗地震還不夠，必須設置適當的剪力牆(耐震壁)才行。

在921大地震中，7至15層之大樓倒塌及毀損共有457棟，約佔全部毀損破壞房屋總數的5.4%，雖然比例不大但是財物的損失及人員傷亡卻相當可觀。大樓的一樓被破壞，整棟房屋傾斜或倒下，然而二樓上的結構並沒有什麼損壞，完完整整斜躺下來。因為地震係由遠方之震源傳送至大樓之地盤，再經基礎柱往上傳。當一樓的柱子被摧毀了地震能量就無法往上傳，因此二樓以上沒有破壞，如果地震的震動歷時一分鐘，第20秒鐘一樓柱子就被震壞，二樓以上在20秒鐘後就沒有振動，大樓就斜躺下來或倒塌。

大樓倒塌毀損的原因很多，主要是在軟弱的一樓，一樓有單獨的騎樓柱，一樓是店面牆壁較少，很多牆壁被打除以增加營業空間，尤其是三角窗的房子，道路側牆壁被打除改用玻璃窗只剩下柱子。由於牆壁分佈變成不對稱，地震時造成偏心扭曲增加柱子的負擔。另一方面本次大地震的特點是震動的垂直加速度甚大，日月潭、名間、魚池超過300gal(1g=980gal)，草屯有415gal，石岡鄉最高達到519gal，垂直加速度就是增加柱子的載重，柱子因箍筋間距過大，被壓壞箍筋而爆開。另一個破壞點是一樓柱頂與二樓大梁接合處被扭曲破壞，再一個破壞點是一樓柱底部與地樑接合處扭曲破壞，由於此三處破壞使大樓的一樓柱不支倒地。

今後大樓的新建或重建最好是用全鋼構，或是SRC(鋼骨鋼筋混凝土)結構，或是採用RC(鋼筋混凝土)結構，依據最新的地震分區及新訂的建築技術來設計亦可。

不過筆者建議應做萬全準備，針對上述的破壞點，宜在RC結構大樓作局部加強，說明如下。

1.一樓配置適當的剪力牆，二樓以上同一位置亦要有剪力牆

2.一樓柱改為SRC柱，RC柱內有H型鋼柱，以抵抗上下擠壓之重力，並增加柱子的韌性。

3.二樓大梁改為SRC樑，與一樓柱頂均以SRC連接，亦即鋼樑柱接合，梁鋼筋左右通過連接，柱鋼筋上下通過。

4.一樓大梁亦改用SRC梁，與一樓柱底亦用SRC接合，以增加韌性。

5.一樓柱之H型鋼骨伸入2樓約2公尺，二樓柱為RC柱與SRC柱之漸變段。三樓以上之梁柱全部為RC構造。

6.如果大樓有地下室，不管是有幾層，地面以下全部用SRC構造。

7.因為2樓以上均為RC構造，RC部分較多，申請建照亦應以RC構造來申請。本文建議之改良式耐震結構有以下優點:

（1）施工H型鋼骨只有一樓柱、二樓大梁，及一樓大梁比起整棟房屋全部用SRC構造，節省很多經費。

（2）施工期間亦此全部SRC結構之工期為短

（3）即使今後數十年再遇到類似921之大地震，建築物會保持完好如初不被破壞。