談 結構設計理念與建築物耐震性能（下）

蘇源峰、楊金龍、徐茂卿技師

圖7為永仁高中地震紀錄東西向的地震反應譜，顯示週期1.3秒的反應加速度，從PGA=0.140G放大至0.312G，放大倍數=0.312G/0.140G=2.23。圖7也顯示韌性設計加速度，在週期1.3秒等於0.134G＜代表地震作用力的0.312G，是造成大樓倒塌的主要原因之一，更遑論最大可能反應加速度=0.583G，是原始反應加速度的1.87倍=0.583G/0.312G。

圖8顯示阻尼比 1318-6-01 =0.25的減震設計，將週期1.3秒的最大可能反應加速度，從0.583G減少至0.324G，減少幅度44.4%=1-0.324G/0.583G。除此，減震設計，也從韌性設計加速度0.134G，增加至減震設計加速度0.322G，增加幅度140%=0.322G/0.134G-1。

驗證結果：代表結構強度的減震設計加速度0.322G≒代表地震作用力的0.324G，大樓避免遭受最大可能地震的破壞。

5.驗證案例二：花蓮市雲門翠堤大樓

大樓樓高12層，週期約1.1秒。雲門翠堤大樓於2018.02.06花蓮地震時，偏南北向倒塌，造成14人不幸喪生。表4也記載最靠近大樓工址的測站(花蓮市花蓮商職HWA008)，在花蓮地震時的地震紀錄：原始地震紀錄南北向震度6弱、東西向震度6強。

圖9為花蓮商職地震紀錄南北向的地震反應譜，顯示週期1.1秒的反應加速度，從PGA=0.343G放大至0.521G，放大倍數=0.521G/0.343G=1.52。圖9也顯示韌性設計加速度，在週期1.1秒等於0.198G＜代表地震作用力的0.521G，是造成大樓倒塌的主要原因之一。

圖9顯示阻尼比 1318-6-01 =0.25的減震設計，將週期1.1秒的原始地震反應加速度，從0.521G減少至0.387G，減少幅度25.7%=1-0.387G/0.521G。此外，減震設計也從韌性設計加速度0.198G，增加至減震設計加速度0.407G，增加幅度106%=0.407G/0.198G-1。

驗證結果：減震設計是配合最大可能設計地震(震度6弱)，而此次花蓮強震的震度是6強，但是代表結構強度的減震設計加速度0.407G＞代表地震作用力的0.387G，大樓避免遭受最大可能地震的破壞。

6.驗證案例三：花蓮市統帥大飯店

飯店樓高11層，週期約1.0秒。統帥大飯店於2018.02.06花蓮地震時1、2樓垂直壓潰，造成1人不幸喪生。表4也記載最靠近飯店工址的測站(花蓮市花蓮氣象站HWA019)，在花蓮地震時的地震紀錄：原始紀錄南北向震度6強、東西向震度6強。

圖10為花蓮氣象站地震紀錄東西向的地震反應譜，顯示週期1.0秒的反應加速度，從PGA=0.394G放大至0.673G，放大倍數=0.673G/0.394G=1.71。圖10也顯示韌性設計加速度，在週期1.0秒等於0.272G＜代表地震作用力的0.673G，是造成大樓底層壓潰最主要的原因之一。

圖10顯示阻尼比 1318-6-01 =0.25的減震設計，將週期1.0秒的原始地震反應加速度，從0.673G減少至0.489G，減少幅度27.3%=1-0.489G/0.673G。此外，減震設計也從韌性設計加速度0.272G，增加至減震設計加速度0.505G，增加幅度86%=0.505G/0.272G-1。

驗證結果：減震設計是配合最大可能設計地震(震度6弱)，而此次花蓮強震的震度是6強，但是代表結構強度的減震設計加速度0.505G＞代表地震作用力的0.489G，大樓避免遭受最大可能地震的破壞。

六、結論

1.強震地震力與韌性設計地震力差距甚大，結構設計若不能提供足夠的強度及有效的消能機制，結構只能以破壞的模式，來減緩共振效應。

2.韌性設計採用低強度設計，需要配合高效率的消能機制；然而，實務上存在許多因素，會阻礙消能機制的運作，韌性設計的適用性需要確實評估；否則，高地震力會超越低結構強度，造成結構破壞。

3.隔震設計利用地盤與結構週期的差異性降低地震力，但是10F以上的中高樓、軟弱地盤及工址靠近斷層，需要檢討其適用性。另外，隔震設施的力學性質變異大，設計參數需要透過實體試驗、及性能保證試驗驗證。

4.減震設計採用高結構強度及有效的消能機制，結構體及阻尼器。遭遇最大可能設計強震不壞，也節省約15%的結構工料成本，且室內空間加大；符合結構耐震設計三大基本準則：「耐震性、經濟性、居住機能性。」

1318-6-1