都更危老重建 - 房屋耐震設計該怎麼選?

發布日期2021/11/10 作者戴雲發

在政府積極推動都更危老政策下,全台屋齡高又不耐震的老屋紛紛進行拆除重建,由於身處地震發生頻繁的台灣,民眾對於所居住的建築物是否具耐震力相當重視,耐震建築的訴求也越來越多。

市面上建案主打的耐震設計名詞百百種,譬如建築物本身的「耐震係數」設計可耐幾級地震?除此以外,還有不少外加的設置,如常見的「制震」、「隔震」等,以下針對各種耐震設計做簡單介紹與分享。

耐震係數

「耐震係數」也稱為「防震係數」,係指震區水平加速度的係數,亦即預估地震時該地區可能發生的最大地表加速度值,因地表加速度值與建築是否倒塌息息相關,因此地震震度會以地表加速度值來分級,例如0.08G以下屬於4級以下中震,0.08G~0.25G屬於5級強震、0.25G~0.4G屬於6級烈震,0.4G以上則是7級劇震。

921大地震後,建築本身規範的「耐震係數」逐年修改調整,各地的耐震係數都不同,可能因為是否靠近斷層、是否鄰近山區,耐震係數就會有所不同。以雙北而言,建築的耐震係數規範為0.24G(可耐5級強震),不過,同樣的耐震係數,即便是同樣樓高的建築,也不代表房屋的結構會是完全一樣的,例如,台北盆地土壤軟弱,結構設計規劃時則應考量土壤液化及盆地效應問題。

也因為土壤軟弱的因素,法規放大很多地震力的設計,以雙北耐震係數0.24G設計,其梁柱鋼筋已經相當密集,梁柱尺寸也非常的大,甚至比耐震係數0.32G的花蓮,還要更大的柱子及配置更多的鋼筋。倘若將每支或部分梁柱鋼筋平均略增加一些,耐震級數超過0.25G一些,號稱相當6級烈震設計,然而,不難發現其對於實質的安全提升,效果卻是有限的,更何況還需將原本已經很密集的鋼筋數量再往上增加,對於施工作業上是否有品質保障,還有待商榷。 

「建築安全履歷協會」創會理事長戴雲發指出,其實只要是符合耐震係數規範,單純以建築本身的梁、柱、牆等結構來吸收地震能量的建築,都算是具有耐震力的建築,最重要的是建築結構確實做到「優良的結構規劃設計」及「精準確實的施工品質」兩大要點,才是安全耐震的根本。

目前業界大量採用的「Alfa Safe系統工法」已將可以將全棟建築之每一根柱,梁之每片箍繫筋在自動化加工廠一根鋼筋一體成型完成,且還可以將每棟建築之每一個以前不好施工、不好綁紮、不容易做到品質品管或易造成龜裂漏水的每一個地方,都用一體成型的鋼筋一根繞完,故其安全韌性大幅提升,施工品質輕易做到安全品質透明化的品質標準。


制震設計

「制震設計」是在建築梁柱構架中安裝一種或多種的制震元件(耐震規範中稱為「消能」元件),主要利用阻尼器來削減地震能量及減少搖晃幅度,原理類似於汽車的避震器,當地震發生時,可吸收部份的地震力,希望能讓主結構較不容易受損,增加居住的舒適度。簡單可分成「位移型的制震器」及「速度型制震器」,不同類型的制震設計於結構設計時可針對不同需求使用。
 

戴雲發創會理事長提醒,制震在沒有RC牆的純框架鋼骨結構上效果較佳,如鋼構框架的日本晴空塔,就較能達到百分之百的制震效果;一般的住宅因為外牆、隔戶牆、電梯牆、樓梯牆…等等,都是硬梆梆的RC鋼筋混凝土牆,牆若還沒有裂,制震較難以發揮完整100%的效果。另特別建議應於1/2~2/3樓層裝設效果更佳,且要從1樓往上安裝,每層樓至少要4支制震設計,才能因應各個方向的地震力。

制震設計還有兩個要點須注意,一是制震設計裝置的品質,二是日後維修問題。在日本只要3-5年,或是規模五級以上地震發生,制震器或防震壁都要檢查一次,台灣目前雖然未實施,但KYB事件後,政府已經在籌劃此方面的檢查制度,很快也會開始實施了,否則日後也會衍生很多建商及消費者無法處理的後遺症。


隔震設計

「隔震設計」是在建築的基礎層或低樓層的某一層當隔震層,並從當層每根柱子下方裝設隔震設施,藉此隔震設施吸收地震能量,減少因地震所發生的建築物之搖晃,提高建築物的安全性。隔震層不像一般樓層那麼高,台灣目前大多以放置在一樓上方為主,主要為安裝隔震墊並連接上下建築結構可平行錯開移動使用,其內部必須完全防火並管制,以保護隔震墊免於遭破壞,管路則以懸吊方式,使其可隨地震搖晃不受拉扯。

隔震設計若後續需要維修,需考慮將隔震墊上下的柱子頂開,才能維修更換,因此,隔震墊上下結構都必須加強。由於隔震建築是較新的結構,但台灣只有一般的基礎法規,建議應針對隔震建築有進一步更細節的相關規範,以確保隔震建築的設計、施工及日後維護的安全。


建築結構

921大地震後,許多高層建案主打SRC(鋼骨鋼筋混凝土)結構工法更耐震做為銷售宣傳,SRC結構則是結合「鋼筋混凝土」和「鋼骨」的結構方式,梁柱中間以鋼骨支撐,外圍再用15至20公分的混凝土包覆,混凝土中亦會有大號主鋼筋及箍筋,由鋼筋及鋼骨共同作用,讓建築有較強的韌性以及抗拉能力。
SRC比RC多了內部鋼骨的配置,有較強的韌性與抗拉能力,在樓層較高的建案中,與RC設計相較,可略為縮小柱的斷面尺寸,故在高層建築中會以SRC結構設計為主,主要是為減少柱所佔的空間面積。

但是事實上目前日本50樓60樓仍是以RC工法為主,目前新建造的世界摩天大樓也只剩9%純鋼骨施做,可見RC工法是目前世界的風潮。故不需有迷思一定要做SRC才安全的,反而是SRC要同時兼顧鋼筋混凝土的施工品管及鋼骨焊接的施工品管,品質管控度更困難,建議若要採用SRC的工法施工時,更應建議做到安全品質透明化標準,建築安全才會更有保障。
房屋的結構安全,是設計、鋼筋、混凝土、工法、施工人員技術…等整體考量,而這些耐震設計的工法或構造形式都是很好的建築個案,但,前提是建築結構的設計跟施工品質都要達到,就像一個人若是骨骼健全、肌肉發達,就很勇健了,但施工品質不好,就像骨質疏鬆的人,就算給他2支枴杖,也沒有比身體健康、骨骼健全、肌肉發達的人來的好。

都更危老重建的目的在於將原本不耐震的建築重新改建使其更安全耐震,必須在已能確保結構規劃設計與施工品質都是最佳選擇後,再來多做其他完整的加強耐震設計,這樣才能真正達到耐震安全的實質效果。否則就算增加多高的耐震設計、制震隔震建材用的再好,那對建築安全而言,可能也都是徒勞無功。

 
 

戴雲發Profile

Alfa Safe建築系統 創辦人
社團法人建築安全履歷協會 創會理事長
社團法人中華民國建築經營協會 理事長
中華民國消費者文教基金會房屋委員會 召集人
「國家卓越建設獎」評審委員會 施工品質類評審委員